[发明专利]一种液下电弧发生装置及方法

说明书

本申请涉及的相关专利有：2006年7月13日提交的美国专利申请序列号为No.11/485,898，其名称为“一种回收利用大气污染物的装置”；2006年6月26日提交的美国专利申请序列号为No.11/474,687，名称为“一种新颖的在高功率，高压和高温状态下利用持久电弧生产可燃气体的等离子电弧循环装置”；2003年4月1日提交的美国专利序列号为No.6,540,966，名称为“一种回收利用液态污染物的方法和装置”；2003年4月1日提交的美国专利申请序列号为No.6,673,322，名称为“一种低成本制造新型高效，清洁，富氧可燃气体回收利用液态污染物的方法和装置”。上述公开的专利申请和专利的内容，将作为参考和对照整合进入本次专利申请。

技术领域

本发明涉及一种液下电弧装置，该装置利用碳电极间产生的液下电弧制造清洁低廉的可燃气体；特别是，本发明所提供的装置和方法，将液态流体(原料)直接穿越电极末端的电弧产生的等离子态区域，使可燃气体生产效率最大化，属于清洁能源技术领域。

背景技术

作为现有技术的本领域相关专利包括：授权给H.Eldridge的美国专利No.603,058；授权给W.A.Dammann etal的美国专利Pat.No.5,159,900；授权给W.H.Richardson，Jr的美国专利No.5,435,274；授权给W.A.Dammann etal的美国专利No.5,417,817；授权给W.H.Richardson，Jr的美国专利No.5,692,459；授权给W.H.Richardson，Jr的美国专利No.5,792,325；授权给Ruggero Maria Santilli的美国专利No.6,926,872、6,673,322、6,663,752、6,540,966 and 6,183,604，所有上述专利都描述了解决这些问题或那些问题的不同方法。

在150多年前，水手在制造金属外壳船只的时候，发现了液下电弧。水手协助其下潜操作人员同时发现了液下电弧产生的气体具有可燃烧的特点；被点燃的气泡漂到水面被人们报告为“水中的火焰”，由此，液下电弧及其产生的气体的可燃特性被公之于众。

大约一个世纪以前，人们开始尝试开展液下电弧产生燃气的工业化生产，尽管做了大量的努力，但是由于气体生产效率低下，生产成本高昂，环境问题很多，没有得到工业化装置或供消费者使用的装置，无法形成产业化。

效率计算评价方法是：产生的气体的体积或其内含的热值除以生产过程消耗的电能。传统的液下电弧的效率非常低的原因是：首先，电弧将水分子分解为氢原子和氧原子的过程是非常低效率的，其效率非常低的原因是由于包含在等离子体中的氢和氧在穿越电弧区时，氢在富氧的情况下与氧燃烧重新变成了水。事实上，液下电弧绚丽光辉的最初来源，并非来自于电弧本身，而是来自氢和氧的重新反应形成水的过程。传统电弧技术效率低的其它原因有：碳电极电阻消耗的能量，特别是在为了维持长期运行的需要，而设定的电极尺寸使得电极的电阻很大。

在最近十年间，人们开始重新思考如何利用液下电弧生产燃气的工业化技术，但是其它的问题又出现了，这次是关于环境问题。众所周知，地球面临的最大的环境问题是二氧化碳的非等比例增加导致的“温室气体排放”，在我们的大气中估计每天有大约一百万吨二氧化碳来自于每天行驶的百万辆轿车，百万辆运输车辆，数万架飞机，以及大量不知数量的农业，工业和军事交通工具。

上文提到的环境问题是：传统的电弧技术首先在电极尖端产生大量电离态的碳、氢、氧组成的等离子体，由于碳和氧的亲和力，他们产生了一氧化碳，同时放出热量，剩余的氢合并为氢气并放出部分热量。

然而，一氧化碳是可燃的，当富含氧的等离子体通过电弧区时，一氧化碳变成了二氧化碳，并第三次放出热能。所以传统电弧技术产生的可燃气体包括如下成分：氢气，一氧化碳，二氧化碳，水和其它气体。通过测量，传统电弧技术产生的可燃气体的燃烧尾气包含25％的二氧化碳，与汽车使用的汽油排放5-7％的二氧化碳相比较，显然传统电弧技术产生的可燃气体的温室排放太大，无法应用于现行各类燃料使用行业。