Не легкое дело патентовать изобретения, противоречащие мнению академической науки. Андреа Росси подал заявку на патент в 2012 году и получил патент только в 2023 году.
В 2012 году заявка US13/420,109 на патент была отклонена. 14 марта 2012 г. начат первый в мире судебный процесс LEONARDO Corp и Росси против США. 25 августа 2015 г. заявка удовлетворена. 05.04.2016 заявка снова отклонена. Новое дело возбуждено в Южном окружном суде Флориды. Заявка Росси удовлетворена второй раз. Выдан патент сроком действия до 2033-11-13.
Суть патента US9115913B1.
Устройство для нагрева жидкости включает в себя резервуар для хранения жидкости, подлежащей нагреву, и топливную пластину, сообщающуюся по текучей среде с жидкостью.Топливная пластина включает топливную смесь, включающую реагенты и катализатор, а также электрический резистор или другой источник тепла, находящийся в тепловой связи с топливной смесью и катализатором.
Во многих системах теплопередачи в качестве теплоносителя используются горячие жидкости. Такие системы включают в себя теплогенератор для выработки тепла, теплоноситель, находящийся в тепловой связи с источником энергии, и насос для перемещения нагретой среды туда, где требуется тепло. Из-за ее высокой теплоемкости и ее распространенности обычным теплоносителем является вода, как в жидкой, так и в газовой фазе. Широко используются различные теплогенераторы. Например, на атомных электростанциях ядерное деление дает энергию для нагрева воды. Существуют также солнечные водонагреватели, использующие солнечную энергию. Однако большинство источников теплопередачи основаны на экзотермической химической реакции, в частности на сжигании некоторого количества топлива.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ
В одном аспекте изобретение представляет собой устройство для нагрева жидкости, причем устройство включает в себя резервуар для хранения жидкости, подлежащей нагреву, и топливную пластину, находящуюся в жидкостном сообщении с жидкостью, причем топливная пластина включает топливную смесь, включающую реагенты и катализатор, и источник тепла, например электрический резистор, находящийся в тепловой связи с топливной смесью и катализатором. Среди вариантов реализации есть те, в которых топливная смесь включает литий и литийалюминийгидрид, те, в которых катализатор включает элемент группы 10, такой как никель в порошкообразной форме, или в любой их комбинации.
В других вариантах реализации катализатор в порошкообразной форме обработан для повышения его пористости. Например, катализатором может быть никелевый порошок, обработанный для повышения его пористости. В тех вариантах реализации, которые включают в себя электрический резистор, устройство также может включать в себя источник электрической энергии, такой как источник напряжения или источник тока, имеющий электрическую связь с резистором.
Среди других вариантов реализации имеются те, в которых топливная пластина включает в себя многослойную структуру, имеющую слой топливной смеси, находящийся в тепловой связи со слоем, содержащим электрический резистор. В других вариантах реализации топливная пластина включает в себя центральную нагревательную вставку и пару топливных вставок, расположенных по обе стороны от нагревательной вставки. Можно использовать различные резервуары.
Например, в некоторых вариантах реализации бак включает в себя выемку для размещения в нем топливной пластины. Среди них есть варианты реализации, в которых резервуар дополнительно включает в себя дверцу для герметизации углубления. В других вариантах реализации резервуар включает радиационную защиту. В число вариантов осуществления также включены варианты, которые дополнительно включают в себя контроллер, осуществляющий связь с источником напряжения.
Среди них есть контроллеры, которые сконфигурированы для изменения напряжения в зависимости от температуры нагреваемой жидкости. В другом аспекте изобретение представляет собой устройство для нагрева жидкости, причем устройство включает в себя средства для удерживания жидкости и средства для удерживания топливной смеси, содержащей катализатор и реагент, а также средства для инициирования последовательности реакций, опосредованной катализатором, чтобы вызвать экзотермическая реакция.
Другим аспектом изобретения является композиция вещества для выработки тепла, причем композиция включает смесь никелевого порошка с повышенной пористостью, литиевого порошка и литий-алюминиевого порошка, а также источник тепла, находящийся в термической связи со смесью для инициирования экзотермического процесса, катализируемого никелем. реакция.
Другим аспектом изобретения является способ нагрева жидкости, причем способ включает помещение смеси порошка никеля, порошка лития и алюмогидрида лития в термическое сообщение с жидкостью; и нагревание смеси, тем самым инициируя экзотермическую реакцию в смеси. Эти и другие особенности изобретения будут очевидны из следующего подробного описания и прилагаемых фигур, на которых:
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
1 показана система теплопередачи, имеющая источник тепла;
2 представляет собой вид в разрезе источника тепла, показанного на фиг. 1;
3 представляет собой поперечное сечение пластины для использования в источнике тепла, показанном на фиг. 2;
4 показан пример резистора в центральном слое пластины, показанной на фиг. 3.
5 показан источник тепла, показанный на фиг. 1, работающий с обычной печью.
6 показано множество источников тепла, подобных показанному на фиг. 2 соединены последовательно.
7 показаны многочисленные источники тепла, аналогичные показанному на фиг. 2 подключены параллельно.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ссылаясь на фиг. 1, система теплопередачи 10 включает в себя трубу 12 для транспортировки нагретой жидкости по замкнутому контуру между источником тепла 14 и тепловой нагрузкой 16. В большинстве случаев, например, когда необходимо преодолеть гидравлическое сопротивление, насос 18 приводит в движение нагретая жидкость.
Однако в некоторых случаях, например, когда нагретой жидкостью является пар, собственного давления жидкости достаточно, чтобы привести ее в движение. Типичная тепловая нагрузка 16 включает радиаторы, подобные тем, которые обычно используются для обогрева внутренних помещений.
Как показано на фиг. 2, источник тепла 14 представляет собой резервуар 20, имеющий композитный свинцовый экран, входное отверстие 22 и выходное отверстие 24, оба из которых соединены с трубой 12.
Внутренняя часть резервуара 20 содержит жидкость, подлежащую нагреву. Во многих случаях жидкостью является вода. Однако можно использовать и другие жидкости. Кроме того, жидкость не обязательно должна быть жидкой жидкостью, но также может быть газом, например воздухом. Резервуар 20 дополнительно включает в себя дверцу 26, которая ведет к резервуару 28, выступающему в резервуар 20. Излучающие ребра 30 выступают из стенок резервуара 28 в резервуар 20.
Чтобы максимизировать теплопередачу, резервуар 28 и ребра 30 обычно изготавливаются материала, имеющего высокую теплопроводность, например металла. Подходящим металлом является металл, не подверженный коррозии, например нержавеющая сталь. В резервуаре 28 находится многослойная пластина 32 для выработки тепла. Источник 33 напряжения подключен к пластине 32 и контроллеру 35 для управления источником 33 напряжения в ответ на температуру жидкости в резервуаре 12, измеряемую датчиком 37.
Как показано на фиг. 3, многослойная топливная пластина 32 включает в себя нагревательную секцию 34, расположенную между двумя топливными секциями 36, 38. Нагревательная секция 34 имеет центральный слой 40, изготовленный из изолирующего материала, такого как слюда, который поддерживает резистор 42.
Фиг. 4 показан пример центрального слоя 40, имеющего отверстия 44, через которые намотана резистивная проволока 42. Этот резистивный провод 42 подключен к источнику напряжения 33. Первый и второй изолирующие слои 46, 48, такие как слои слюды, окружают центральный слой 40, чтобы обеспечить электрическую изоляцию от соседних топливных секций 36, 38. Каждая топливная секция 36, 38 имеет пару теплопроводящих слоев 50, 52, таких как стальные слои.
Между каждой парой проводящих слоев 50, 52 находится слой топлива 54, который содержит топливную смесь, содержащую никель, литий и литий-алюминийгидрид LiAlH4 («LAH»), все в порошкообразной форме.
Предпочтительно, чтобы никель был обработан для увеличения его пористости, например, путем нагревания никелевого порошка до времени и температур, выбранных для перегрева любой воды, присутствующей в микрополостях, которые присущи каждой частице никелевого порошка.
Возникающее в результате давление пара вызывает взрывы, которые создают более крупные полости, а также дополнительные более мелкие частицы никеля. Весь набор слоев сваривается со всех сторон, образуя герметичный блок.
Размер пластины 32 не важен для ее функции. Однако с пластиной 32 легче обращаться, если она имеет толщину порядка ? дюйма и 12 дюймов с каждой стороны. Стальные слои 50, 52 обычно имеют толщину 1 мм, а слои слюды 40, 48, покрытые защитным полимерным покрытием, имеют толщину порядка 0,1 мм. Однако можно использовать и другую толщину.
Во время работы источник напряжения 33 подает напряжение для нагрева резистора 42. Затем тепло от резистора 42 передается путем проводимости к слоям топлива 54, где оно инициирует последовательность реакций, последняя из которых является обратимой.
Этими реакциями, катализируемыми присутствием порошка никеля, являются:
3LiAlH4→Li3AlH6+2Al+3H2
2Li3AlH6→6LiH+2Al+3H2
2LiH+2Al→2LiAl+H2
Как только последовательность реакций инициируется, источник напряжения 33 может быть отключен, поскольку последовательность реакций является самоподдерживающейся. Однако скорость реакции может не быть постоянной.
Следовательно, желательно включать источник напряжения 33 в определенные моменты времени, чтобы активизировать реакцию. Чтобы определить, следует ли включать источник 33 напряжения, датчик 37 температуры подает сигнал на контроллер 35, который затем определяет, следует ли подавать напряжение в ответ на температурный сигнал.
Было обнаружено, что после того, как реакция выработала примерно 6 киловатт-часов энергии, желательно применить примерно 1 киловатт/час электроэнергии для возобновления последовательности реакции.
В конце концов, эффективность пластины 32 снизится до такой степени, что будет неэкономично постоянно активизировать последовательность реакций. На этом этапе пластину 32 можно просто заменить. Обычно пластина 32 выдерживает около 180 дней непрерывной работы, прежде чем замена станет желательной.
Порошок в топливной смеси состоит в основном из сферических частиц диаметром от нанометра до микрометра, например от 1 нанометра до 100 микрометров. Вариации соотношения реагентов и катализатора обычно определяют скорость реакции и не имеют решающего значения.
Однако было обнаружено, что подходящая смесь будет включать исходную смесь из 50% никеля, 20% лития и 30% LAH. В этой смеси никель действует как катализатор реакции и сам по себе не является реагентом.
Хотя никель особенно полезен из-за его относительного содержания, его функцию также могут выполнять другие элементы в столбце 10 таблицы Менделеева, такие как платина или палладий.
Фиг. 5-7 показаны различные способы подключения источника тепла 14, показанного на фиг. 1.
На фиг. 5, источник тепла 14 расположен после обычной печи 56. В этом случае контроллер 35 дополнительно подключается для управления обычной печью. В результате традиционная печь 56 останется выключенной, если только выходная температура источника тепла 14 не упадет ниже некоторого порога, после чего печь 56 запустится. В этой конфигурации обычная печь 56 действует как резервный блок.
На фиг. 6, первый и второй источники тепла 58, 60, аналогичные описанным на фиг. 1-4 соединены последовательно. Эта конфигурация обеспечивает более высокую выходную температуру, чем можно обеспечить с помощью только одного источника тепла 58 отдельно. Дополнительные источники тепла могут быть добавлены последовательно для дальнейшего повышения температуры.
На фиг. 7, первый и второй источники тепла 62, 64, подобные описанным на фиг. 1-4 подключены параллельно. В этой конфигурации выходной объем может быть больше, чем тот, который мог бы обеспечить один блок теплопередачи сам по себе. Дополнительные блоки теплопередачи могут быть добавлены параллельно для дальнейшего увеличения объема.
