專利名稱：一種有效提取重水的方法
一種有效提取重水的方法本發(fā)明是關(guān)于從原水中有效提取重水的一種方法.重水在核領(lǐng)域及能源領(lǐng)域有著很大的用途.但是，通常的重水提取方法，都需要耗費(fèi)極大的能量.如何降低能耗，是一項(xiàng)非常迫切的任務(wù).本發(fā)明利用重水(D2O)不易電解的特性(相對(duì)于輕水H2O).在電解過程中，氫離子在陰極優(yōu)先電解，被還原成氫氣.而在原水中的重水，隨著電解過程持續(xù)進(jìn)行，其濃度不斷增大.從而，達(dá)到從原水中濃縮和分離重水的目的.本發(fā)明利用電解槽是電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的裝置，而氫氧燃料電池(下稱燃料電池)則是化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，將這兩個(gè)互補(bǔ)的能量轉(zhuǎn)換器巧妙地組合起來，從而，能有效地降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗.根據(jù)熱力學(xué)第二定律電解槽中所耗費(fèi)電能和轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的關(guān)系是=E1 == B1Q1.............(1)式中E1:所耗費(fèi)的電能. 為轉(zhuǎn)換效率.(小于1)Q1 轉(zhuǎn)換成的化學(xué)能.燃料電池中所需化學(xué)能和轉(zhuǎn)換成電能的關(guān)系是Q2 = = B2E2.............(2)式中( :所需的化學(xué)能. 為轉(zhuǎn)換效率.(小于1)E2:為轉(zhuǎn)換成的電能.若系統(tǒng)穩(wěn)定工作，兩式中必須A == Q2.那未，式(2)代入式(1)得E1 = = B1B2E2..........(3)令 A== ^ E1==AE2..........(4)式中的A即為系統(tǒng)的效率.系統(tǒng)所需額外補(bǔ)充電能為& = = E2-E1 == (I-A)E2......(5)式中的右邊項(xiàng)的(I-A)E2即是提取重水所需的電能.綜上所述只要另外替加一只直流電源來補(bǔ)充效率上損耗的電能&即可，根據(jù)熱力學(xué)第二定律:A永遠(yuǎn)小于1，當(dāng)A越接近1，額外補(bǔ)充電能&也越接近0 ；效率也越高.實(shí)際上，這種效率上的損耗便是系統(tǒng)所需的能耗.這樣就實(shí)現(xiàn)了低能耗，有效地提取重水的愿望.另外也揭示了，提高兩個(gè)互補(bǔ)換能裝置的轉(zhuǎn)換效率是降低能耗的關(guān)鍵因素.本發(fā)明的工藝流程如

圖1 氫氧燃料電池(下稱燃料電池)2輸出的電能E2，經(jīng)串聯(lián)一個(gè)直流電源4，輸入電解槽1中，使電解槽中的原水進(jìn)行電解，分別在陰極逸出氫氣H2 ； 在陽極逸出氧氣O2.逸出的吐和02，分別在熱交換器3中，由燃料電池排出的熱水蒸汽進(jìn)行預(yù)熱，以提高效率.熱氫氣和熱氧氣分別進(jìn)入燃料電池的氫電極和氧電極，經(jīng)電解質(zhì)中的離子遷移，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電氏，再輸入到電解槽1中，進(jìn)行電解.隨著過程不斷循環(huán)，使原水中的重水濃度也不斷升高.從而，達(dá)到低耗有效地提取重水的目標(biāo).根據(jù)熱力學(xué)第二定律:A永遠(yuǎn)小于1，故不足的電能，則由直流電源4來彌補(bǔ).所以，直流電源4輸出的電能 就是系統(tǒng)所需要的能耗。
權(quán)利要求
1.一種有效提取重水的方法.該方法由一個(gè)電解槽(1)，一個(gè)氫氧燃料電池O)，若干個(gè)或一組熱交換器(3)，和一個(gè)直流電源(4)組成的裝置.其特征是a.所述電解槽⑴所需電能，是由氫氧燃料電池⑵和一個(gè)直流電源⑷共同供給的；b.氫氧燃料電池( 所需燃料為熱氫氣(5)，熱氧氣(6)；c.該熱氫氣(5)，熱氧氣(6)是從電解槽(1)中，電解原水后，經(jīng)熱交換器C3)預(yù)熱得到的；d.熱交換器的熱源，是由氫氧燃料電池( 排出的水蒸汽供給的.
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的裝置，其特征是氫氧燃料電池O)的氫進(jìn)氣管和氧進(jìn)氣管與電解槽(1)的氫出氣管和氧出氣管，經(jīng)熱交換器(3)串接后，分別相連接.
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的裝置，其特征是氫氧燃料電池⑵的電極與直流電源⑷的電極串聯(lián)后，使兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)相加后， 再連接到電解槽(1)的相應(yīng)電極上。
全文摘要
本發(fā)明是一種有效提取重水的方法，重水在核領(lǐng)域及能源領(lǐng)域有著很大的用途。通常提取方法需要極大的能耗，本發(fā)明巧妙地利用氫氧燃料電池和電解槽，這二個(gè)互補(bǔ)能量轉(zhuǎn)換器的不同作用，從而，將提取重水的能耗降到很低。這樣就實(shí)現(xiàn)了低耗，有效地提取重水的目標(biāo)。
文檔編號(hào)C25B1/04GK102162106SQ20101011168
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月22日
發(fā)明者朱國樑 申請(qǐng)人:朱國樑