專利名稱：磁流體發(fā)電技術的改進及應用的制作方法
磁流體發(fā)電技術要求用高溫的電離氣體作為離子源(參考《電氣工程師技術手冊》P377磁流體發(fā)電機)，使氣體與磁場成垂直方向移動，(如

圖1所示，磁力線方向垂直紙面向外，離子流從左向右運動，虛線框部分為磁場通道)，則在與磁場和氣體運動方向呈直角建立一定的電動勢。
帶電量為q的離子在電場E中所受到的電場力FE=qE。而在均勻磁場中垂直于磁場方向運動時受到的磁場力FB=qVB。若要使磁流體發(fā)電機在磁場兩側建立一定的電動勢，則FE與FB應大小相等，方向相反。
即FE=FB由此得出E=VB也就是說，在磁場和氣體運動方向呈直角所建立的電動勢與氣體的運動速度和磁通密度成正比。
由于電離氣體獲得比較困難，還不能進入實用階段。若用電解質溶液代替電離氣體，離子源獲得比較容易，所以可以提高磁流體發(fā)電機的性能。
圖2所示為磁場通道沿液體流動方向的垂直切面圖。a為永磁體構成，b為永磁體及可用外加電流增加磁場強度的組合磁場通道。
假設磁流體發(fā)電的磁縫寬為1，高為h，則每秒流過的電解質溶液的體積為1hV，其中流動的正離子數(shù)為n，n與溶液的濃度成正比。
則電流I=nqVlh發(fā)電的電壓U=1E=1VB則磁流體發(fā)電機的內阻R=U/I=1VB/nqVlh=B/nqh由此可以看出，發(fā)電機的電流與電解液的流速和濃度成正比，發(fā)電機的電壓與溶液的流速和磁通密度成正比。
但由于流體的速度和磁場的磁通密度均不可能太大，所以也影響到它的發(fā)電的實用性。但是，若把磁流體發(fā)電機的兩極用導線直接相連之后，可以發(fā)現(xiàn)，在它的兩極將起電化學反應，把一改進方法用于諸如海水淡化，化工原料生產，造紙行業(yè)的廢水處理，水產業(yè)養(yǎng)殖業(yè)富氧，氫氧和氧氣制備，重金屬的冶煉等方面，則更具有實用性。
1、海水淡化及其綜合利用因為海水中含有豐富的化學物質，如NaCl，MgCl2，KCl，MgSO4……等，它們在海水中都是以離子形式存在的，如圖3所示，虛線框為磁場通道，磁場方向垂直紙面向外。當海水在泵的作用下高速通過圖3所示的磁場通道流動時，其中的正負離子在磁場力的作用下，向與磁場和海水流動方向垂直的兩則運動，當運動的離子通過網狀電極時，將在網狀電極上產生電壓(若外接電器，將有電流產生，可以用此電流增加磁場強度)，在此以粗導線連接，以抵消電場對離子的作用。在陽極，陽離子獲得電子成為原子如Na，K，Mg等化學性質活潑的原子又與水分子反應生成Na+，K+，Mg2+離子，同時放出氫氣。而像Au，Cu，Ag等的原子，則沉淀下來。在陰極、陰離子失去電子也形成原子團，如Cl，I等，則聚集成氣體或單質，而像SO42-之類的原子團則與水分子結合生成酸，同時放出氧氣。海水通過磁場通道時的中間部分，因離子向兩側移動，而成為無離子的淡水。這一過程可以在獲得淡水的同時，使海水中的化學物質得到濃縮。將濃縮的液體再進行加工，就可以得到氯化鈉，氯化鎂、硫酸鎂等多種化工原料。
2、燒堿的生產將濃縮的氯化鈉溶液經泵加壓后通過如圖4所示的磁場通道，在磁場力的作用下，Na離子向磁場的一側運動，可以被收集起來成為NaOH的水溶液，經再處理后可得到燒堿，而在磁場的另一側，可以獲得氯氣。產生的水可以循環(huán)使用。
3、在造紙行業(yè)中，因排出的廢液中含有大量的堿性物質，會對環(huán)境造成污染。若將廢液經泵加壓后通過圖4所示的磁場通道進行處理，可回收堿性物質中一部分水進入生產的循環(huán)使用，剩余部分因含有大量的木質素，可以用作生產沼氣的原料。這樣對廢液進行綜合利用，可減少對環(huán)境的污染。
4、用于水產養(yǎng)殖業(yè)產生富氧水流。
若把磁流體發(fā)電系統(tǒng)加以改進，用NaOH(或KOH)溶液代替其它電解質液，使之在(如圖5所示)環(huán)路系統(tǒng)中循環(huán)使用，NaOH溶液流經磁場通道的過程中，Na+與OH-分離，向磁場的兩側運動。陽極側Na+得到電子后成為Na原子，鈉原子性質活潑與水分子反應生成Na+離子并放出氫氣。而在陰極側OH-失去電子結構成水分子并放出氧氣。若氧氣隨陰極側水流流入水系中，就可以為水產養(yǎng)質殖業(yè)提供富氧水流。
5、氫氣和氧氣的制備如圖6所示的循環(huán)系統(tǒng)。NaOH溶液在泵的作用下，流經磁場通道，在此過程中Na+與OH-離子分離，并將陽極與陰極側的液體分別隔離收集，循環(huán)使用，則在陽極側可獲得氫氣，在陰極側可獲得氧氣，此過程只消耗了部分水。用此方法制成制氧氣和氧氣的設備，不僅可以用于家庭、醫(yī)院、工廠等，也可用于潛艇中為之提供氧氣。
6、用于重金屬的冶煉。
在電化學反應中，金屬陽離子在陽極得到電子變成金屬原子，性質不活潑的金屬原子則沉淀下來。根據(jù)這一特性?？梢杂盟崛ジg金屬礦石，使之所含的金屬溶于酸中。用化學提純的方法使各種金屬的鹽相分離，然后溶于純水中，形成電解液。使電解液高速通過磁場通道，酸被分離出來可循環(huán)使用，重金屬則沉淀下來。加以收集，從而達到冶煉目的，此方法可以生產金、銀、銅等在正常情況下不與水發(fā)生反應的各種金屬。
也可以把處理過金屬礦石的酸溶液直接引導進入磁場通道。根據(jù)金屬原子的質量不同，不同的金屬在陽極集結有一個范圍，只要精確調整酸液注入磁場通道的位置，就可較好地進行不同金屬的分別收集。
權利要求
磁流體發(fā)電技術使用高溫的電離氣體為離子源，因為要獲得高溫的電離氣體要消耗大量能源，且獲得較為困難，還未進入應用階段，而用電解質溶液作為磁流體發(fā)電機的離子源，則離子獲得容易，雖然在發(fā)電方面效果不理想，但可用帶電子離子在磁場中垂直磁場運動時受到磁場力的作用而使陰、陽離子相互分離這一特性，應用到社會生產上去，為社會生產提供一種無污染的方法，此項技術適用于1、海水淡化及綜合利用。
2.燒堿的生產。
3.造紙行業(yè)廢水處理。
4.水產養(yǎng)殖的水源富氧。
5.氫氧制備。
6.不活潑金屬的冶煉及分離。
全文摘要
根據(jù)磁流體發(fā)電技術的要求,用電解質溶液取代高溫的離子流。設計合適的磁場通道,使電解質溶液在高速通過磁場通道時,陽離子與陰離子在磁場作用下,相互分離,在陽極和陰極間產生一定的電動勢。把磁場使運動的陽離子和陰離子相互分離這一過程運用到海水淡化及化工原料生產,造紙行業(yè)廢水處理,水產養(yǎng)殖業(yè)富氧,氫氣和氧氣制備,重金屬冶煉等社會生產上,則比發(fā)電具有實用意義。
文檔編號C01B13/02GK1288286SQ9911826
公開日2001年3月21日 申請日期1999年9月11日 優(yōu)先權日1999年9月11日
發(fā)明者高寧 申請人:高寧