Активирующая структура, аппарат для активации вещества и способ активации вещества

Активирующая структура, аппарат для активации вещества и способ активации вещества

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к активной структуре, к аппарату для активации обрабатываемого вещества, имеющего активную структуру, и к способу активации такого вещества. Более конкретно, настоящее изобретение относится к активной структуре, которая активирует обрабатываемые вещества, в которой создано место со сфокусированной энергией между частицами, включающее специфический элемент, а обрабатываемые вещества, в частности вещества, имеющие ковалентную связь или ковалентные связи, такие как вода или какой-либо углеводород, пропускают через или помещают в такое месте со сфокусированной энергией с целью активации вещества. Изобретение также относится к аппарату и к способу активации веществ с использованием такой активной структуры.

Предшествующий уровень техники

В последние годы из-за бытующих представлений об истощении существующих топливных ресурсов, таких как нефть, было обращено внимание на водород в качестве альтернативного топлива.

Традиционно, распространенными способами производства водорода в качестве источника энергии является электролиз воды, метанола и т.п.

Например, в случае электролиза воды водород образуется в соответствии со следующим уравнением (1):

В этом случае для электролиза воды с образованием водорода необходима разность потенциалов, по меньшей мере, 1,23 вольт в стандартных условиях, однако на практике из-за высокого электросопротивления воды электролиз воды не может быть осуществлен без приложения значительно более высокой разницы потенциалов. По этой причине с целью генерирования водорода электролизу подвергают водный раствор, содержащий растворенный в воде электролит, такой как щелочь. Однако при этом возникают проблемы, связанные с необходимостью удаления побочно образующегося щелочного продукта и с тем, что степень разложения недопустимо низка.

В качестве альтернативного способа генерирования водорода может быть рассмотрено термическое разложение воды. Однако для термического разложения воды с целью генерирования водорода необходимо проводить термическое разложение при такой высокой температуре как приблизительно 4300°С, что требует намного больше энергии и делает невозможным практическое применение термического разложения воды.

В качестве способа генерирования водорода без применения какой-либо внешней энергии может быть также рассмотрен способ, в котором химическую реакцию осуществляют, добавляя к воде щелочной металл или щелочноземельный металл, такой как алюминий, магний или натрий, но эти металлы дороги, а реакция протекает быстро, затрудняя ее промышленное применение.

В углеводороде, таком как метанол или бензин, энергия связи между водородом и углеродом относительно низка и, таким образом, разность потенциалов, требуемую для электролиза углеводорода, можно рассматривать как относительно низкую, однако электролиз углеводорода включает образование в процессе реакции побочных продуктов, таких как СО и СО₂, в связи с чем необходим процесс для удаления этих побочных продуктов.

С другой стороны, в различных областях производят активацию воды, в частности в медицине, фармацевтике, косметике, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, в бытовой сфере и в других областях.

Электролизованную воду получают электролизом воды с использованием аппарата, показанного на фиг.22(а). В этом случае для электролиза используется водопроводная вода. Водопроводная вода представляет собой электролит, содержащий металлы, такие как кальций, магний, натрий и калий, в их солевой форме.

Конкретно, как показано на фиг.22(а), анод Е1 и катод Е2 расположены на обеих сторонах разделительной пластины водяного резервуара Т, внутренняя часть которого разделена мембраной D, электролитная жидкость, такая как водопроводная вода, находится в водяном резервуаре, а заданный ток пропускается между двумя электродами Е1 и Е2, производя электролизованную воду.

На стороне анода Е1 молекула воды разделяется на H⁺ (ионы водорода), О₂ (молекулу кислорода) и е^- (электроны), увеличивая тем самым концентрацию ионов водорода и растворяя молекулы кислорода в воде вплоть до концентрации насыщения при этой температуре. При этом генерируются большие количества озона, радикалов О₂ и окислительных ионов, обладающих окислительной способностью. Если же в воде присутствует электролит, такой как хлорид натрия, происходит реакция этого электролита с образованием соответствующих веществ, являющихся производными этого электролита. В этом случае на анодной стороне образуется сильнокислая вода. Как описано выше, со стороны анода Е1 получается обладающая кислотностью кислая вода.

С другой стороны, на стороне катода Е2 на воду действует электрон (е^-), повышая ОН^- (гидроксильный ион), который растворяется в воде в виде H₂ (молекул водорода). Далее, одной из характеристик воды, в соответствии с которой генерируются большие количества восстановительных ионов, является то, что значительно снижается количество принимающих участие в окислении веществ, таких как кислород. Поскольку металлы, такие как кальций, магний, натрий, калий, частично ионизуются и притягиваются к катоду Е2, присутствие этих ионов металлов также является одной из характеристик воды на стороне катода Е2.

Ионы металлов, растворенные и присутствующие на стороне катода Е2, существуют в таком состоянии, что они легко дигерируются и адсорбируются по сравнению с соответствующими состояниями солей, такими как хлорид натрия (обычно существующее в водопроводной воде состояние).

Описанный выше аппарат для производства электролизованной воды может быть грубо разделен на два типа.

Первый аппарат относится к аппарату, обычно называемому "аппаратом для образования воды с щелочными ионами", в котором водопроводная вода, очищенная вода или минеральная вода электролизуются непосредственно (см. фиг.22(b)). Второй аппарат относится к аппарату, обычно называемому "аппаратом для образования сильнокислой воды", в котором электролизу подвергается вода, имеющая электролит, включая добавленные к ней хлорид натрия и хлорид калия" (см. фиг.22(с)).

Водопроводную воду используют для пропускания ее через устройство 200 с целью очистки воды для проведения электролиза, а полученную на (-)-стороне электролизованную воду используют в качестве воды с щелочными ионами как таковую.

Воду, поступающую из подвода 201, направляют вначале в устройство 202 для очистки воды, где из нее удаляют плесневый запах, хлор, тригалогенметан и т.п. (предварительная обработка). После этого предварительно обработанную воду направляют в электролизный резервуар 203, состоящий из электродов Е1 и Е2 и мембраны D, как это показано на фиг.22(а). Воду, введенную в электролизный резервуар 203, подвергают электролизу и на анодной стороне Е1 и на катодной стороне Е2 через мембрану D величина рН воды приобретает градиент, в результате чего получают два типа воды, соответственно содержащей окислительные ионы и восстановительные ионы. Два названных типа воды пропускают через электролизный резервуар 203 и затем их направляют по разным путям: по главному рукаву 204 и сливному рукаву 205 соответственно. Конкретно, вода с щелочным ионом, находящаяся на (-)-стороне, проходит через главный водяной рукав 204 и течет по направлению к вентилю, предназначенному для воды с щелочным ионом, в то время как кислая вода с (+)-стороны направляется к дренажному рукаву 205 и затем выпускается, например, через кухонный сток.

Известно, что вода с щелочным ионом, полученная как описано выше, может быть эффективно использована для различных целей.

Например, ниже перечислены способы использования воды с щелочным ионом для варки в домашних условиях:

1. Варка риса

Известно, что вода с щелочным ионом является подходящей для варки риса. Конкретнее, вода с щелочным ионом дает при варке блестящий, требующий продолжительного разжевывания рис. Кроме того, вкус риса, сваренного на воде с щелочным ионом, не портится даже после охлаждения, благодаря чему такой рис подходит для приготовления рисового шара и упакованного обеда.

2. Варка, кипячение, тушение

Известно, что вода с щелочным ионом является подходящей для варки овощей и проч. Например, в случае варки овоща или овощей, в частности съедобных корнеплодов, использование воды с щелочным ионом приводит к отварке овоща (овощей) с белой текстурой без потери его (их) формы. Варочная вода при этом не мутнеет и из овоща (овощей) может быть приготовлен хороший бульон, благодаря чему отварка овощей является оптимальной для приготовления приправ и тушеных блюд.

3. Восстановление влагосодержания

Известно, что вода с щелочным ионом может быть с успехом использована для восстановления влагосодержания сухих пищевых продуктов, бобовых и проч. Например, если вода с щелочным ионом используется для восстановления влагосодержания бобов, бобы могут вариться в течение времени, составляющего приблизительно 2/3 времени варки с использованием водопроводной воды. Если же вода с щелочным ионом используется для восстановления влагосодержания сушеного гриба шиитаке, влагосодержание может быть восстановлено за 10-20 мин, что является очень небольшим временем варки.

4. Устранение горького/неприятного вкуса

Известно, что вода с щелочным ионом может быть использована для устранения горького и/или неприятного вкуса в овощах. Например, когда разрезают на кусочки подходящего размера острые, кислые или горькие овощи, такие как лопух, баклажан, корень лотоса, аралия (горное растение, дающее жир, белый материал, съедобные стебли) и лук-порей, и затем вымачивают в щелочной воде, горький и/или неприятный вкус устраняется за более короткое время, чем в случае использования водопроводной воды. Когда воду с щелочным ионом используют для варки шпината, горький вкус может быть устранен и может быть получен блестящий отварной шпинат.

5. Приготовление бульона

Известно, что когда воду с щелочным ионом используют для приготовления бульона из морской капусты, сушеного тунца, сушеных мелких сардин и проч., образующийся бульон, в отличие от случая использования водопроводной воды, не мутнеет и может быть получен концентрированный бульон.

6. Чай, кофе и т.п.

Известно, что поскольку вода с щелочным ионом обладает высокой экстракционной способностью, она может быть с успехом использована для приготовления зеленого чая, кофе, чая колонг и проч. Известно также, что, используя листья зеленого чая или кофе в количестве, составляющем половину предполагаемого количества, могут быть приготовлены хороший чай и хороший кофе.

7. Разбавление спиртных напитков

Известно, что вода с щелочным ионом может быть использована для разбавления спиртных напитков. В частности, поскольку вода с щелочным ионом сама по себе быстро поглощается желудком и кишечником, когда спиртные напитки, такие как виски или шучу, разбавляют щелочной водой, ощущение того, что что-то сидит в желудке, исчезает в противоположность тому, что имеет место при разбавлении водопроводной водой или минеральной водой.

8. Удаление активированного кислорода

Хотя детальные причины не поняты, различные опыты выявили, что при продолжительном использовании воды с щелочным ионом в качестве питьевой, может удаляться активированный кислород.

Однако, когда электролизованную воду приготовляют с использованием такого аппарата, возникают проблемы, связанные с большим объемом энергии, необходимой для электролиза воды, и аппарат становится усложненным.

С другой стороны, кислую воду готовят с помощью электролиза водопроводной воды, имеющей добавленную к ней соль, и используют воду с (+)-стороны. Например, кислую воду производят с использованием аппарата для производства кислой воды, как показано на фиг.22(с). Аппарат 300 для производства кислой воды не имеет устройства для очистки воды, но имеет измерительный насос 301, измеряющий электролит, такой как хлорид натрия (NaCl).

Например, в случае промышленного аппарата 300 для производства кислой воды, непосредственно соединенного с водоподающей трубой, как показано на фиг.22(с), дозированное количество электролита (такого как хлорид натрия), отмеренного с помощью дозирующего насоса 301, добавляют к воде, поступающей от источника водоснабжения 302. После этого воду, содержащую заданное количество электролита, вводят в смеситель 303 для перемешивания воды с целью ее гомогенного смешения для приготовления водного раствора электролита (например, минерализованной воды).

Образовавшийся водный раствор электролита вводят затем в электролизный резервуар 304 (в отношении деталей электролизного резервуара 304 см. фиг.22(а)).

Затем водный раствор электролита в электролизном резервуаре регулируют таким образом, чтобы обеспечить заданное количество соединения хлора и чтобы рН и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) приобрели заданные значения, после чего подвергают электролизу.

В случае бытового или портативного аппарата для производства пригодной для пользования кислой воды аппарат имеет такую конфигурацию, что электролизный резервуар является типом резервуара, показанного на фиг.22(а), у которого имеется мембрана и электроды. В частности, бытовой или портативный аппарат для производства кислой воды не имеет никакого дозирующего насоса 301 и никакого смесителя 303, которые имеет аппарат, показанный на фиг.22(с). По этой причине потребитель должен готовить водный раствор электролита заранее и должен вводить водный раствор электролита в электролизный резервуар для проведения с ним электролиза.

Известно, что приготовленная таким образом кислая вода может быть успешно использована для дезинфекции, стерилизации, пастеризации и т.п. Известно, в частности, что при действии кислой водой убиваются бактерии: малоустойчивые бактерии за 30 с или более и высокоустойчивые бактерии за приблизительно 2 мин.

Как и в описанном выше аппарате 200 для производства воды с щелочным ионом, в аппарате 300 для производства кислой воды возникают проблемы при приготовлении электролизованной воды, требующем больших объемов энергии, в результате чего аппарат усложняется.

В качестве другого способа активации воды проводились увеличительные обработки воды и электроувеличительные обработки для разбиения кластеров воды на мелкие частицы с целью активации воды. В частности, воду обычно представляют как Н₂О, которая содержит два атома водорода и один атом кислорода, однако в действительности вода находится в состоянии большой массы, состоящей из большого числа молекул воды (Н₂O), связанных водородными связями. Как только что было сказано, молекула воды (Н₂O) не существует изолированно, но молекула воды (Н₂O) образует большую массу путем объединения молекул воды (Н₂O) друг с другом (масса называется кластером; например, известно, что в случае водопроводной воды от 30 до 50 молекул воды соединяются с образованием кластера).

К воде в форме кластера за счет водородных связей множества молекул воды с образованием массы прилагается магнитная сила или электромагнитная волна, такая как инфракрасный луч, подвергая водный кластер действию длины волны, резонирующей с молекулой воды, в результате чего водородные связи расщепляются до малой массы молекул воды (уменьшая кластер).

Когда масса молекул воды меньше или, иными словами, когда меньше кластер, энтальпия воды повышается, активируя воду. В частности, поскольку масса воды, имеющей меньший кластер, имеет меньшую энергию для поглощения энергии связывания между молекулами, массу молекул воды легко перемещать.

Известно, что когда кластер воды становится малым, как описано выше, как правило, проявляются следующие эффекты.

1. Эффект уменьшения диэлектрической константы.

2. Эффект агрегации и осаждения коллоидных частиц, которые являются мелкими твердыми частицами, содержащимися в воде (вследствие этого эффект предотвращения мутности воды, обусловленной коллоидными частицами).

3. Эффект предотвращения размножения водорослей.

4. Эффект повышения растворенного в воде кислорода.

5. Эффект предотвращения ржавления внутренней части трубопроводов и образования накипи.

6. Эффект повышения скорости роста водных организмов, таких как рыбы и т.д.

Представленный на фиг.23 аппарат 400 состоит из корпуса 401 аппарата, имеющего вход 402, куда поступает водопроводная вода, выход 403, откуда выходит активированная вода, причем внутренняя часть корпуса 401 заполнена металлом, имеющим высокую магнитную силу, таким как неодим, кобальт или ниобий.

Вода (Н₂O/большая), направляемая из входа 402, имеющая большой кластер, становится водой (Н₂O/малая), имеющей небольшой кластер, под действием металла, имеющего высокую магнитную силу и находящегося внутри аппарата, что приводит к МГР (магнитной гидрореакции) для разбития кластера, после чего вода (Н₂О/малая), имеющая небольшой кластер, выходит через выход 403.

В таком аппарате кластер можно уменьшить без воздействия какой-либо внешней энергии.

Однако даже если вода обрабатывается таким металлом, имеющим высокую магнитную силу, кластер воды не может быть разбит в существенной степени, в то время как имеется необходимость сделать кластер воды намного меньше.

Далее, в названном аппарате кластер разбивается при непосредственном введении воды в контакт с имеющим высокую магнитную силу металлом, но такой непосредственный контакт воды с металлом приводит к нежелательному вымыванию в воду оксида металла, хлорида металла и т.п. при действии растворенных в воде кислорода, хлора и т.п.

Кроме того, металлы сами по себе слишком дороги, что повышает стоимость аппарата.

В последние годы в связи с существующими экологическими проблемами был выдвинут призыв к снижению выбросов диоксида углерода и устранению газов, содержащих вредные вещества, такие как оксиды азота (NO_x), оксиды серы (SO_x), сероводород (H₂S) и аммиак (NH₃).

В частности, нужны способы, с помощью которых можно эффективно удалять диоксид углерода и вредные вещества, выбрасываемые заводами, топками для сжигания мусора, транспортом и особенно транспортом, работающим на дизельных двигателях.

Краткое содержание изобретения

Предметом настоящего изобретения является, таким образом, создание активирующей структуры, которая может освобождать водород из водородной связи в воде и углеводородах для генерирования водорода без подвода внешней энергии.

Другим предметом настоящего изобретения является создание аппарата для активации вещества, имеющего простую конфигурацию, который может генерировать водород из воды или углеводорода, не имея необходимости удаления какого-либо побочного продукта.

Еще одним предметом настоящего изобретения является создание аппарата для достаточной активации воды без подвода какой-либо внешней энергии.

Еще одним предметом настоящего изобретения является создание аппарата для удаления вредных веществ из газа, содержащего вредные вещества, без подвода какой-либо внешней энергии.

Изобретателем проведены серьезное изучение и исследования в свете описанного выше предмета. В результате этого неожиданным образом было обнаружено, что, когда частицы, состоящие из специфического элемента, расположены определенным образом, между частицами генерируется высокая энергия, которая может быть использована для активации веществ, образующихся в настоящем изобретении.

В результате дальнейшего изучения и исследования изобретателя было обнаружено, что эффект, аналогичный полученному с металлическим элементом, может быть получен при использовании фторида углерода.

В частности, настоящее изобретение направлено на активацию структуры, содержащей частицы, состоящие, в основном, из единственного элемента, выбираемого из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий или фторида углерода, размещенные в такой конфигурации, в которой происходит усиление энергии волнового движения, присущей каждому из элементов или фториду углерода, с образованием между частицами места со сфокусированной энергией.

При такой конфигурации среди частиц генерируется высокая энергия (или ее взаимодействие), т.е. генерируется место со сфокусированной энергией и, пропуская вещество через место со сфокусированной энергией или помещая вещество в место со сфокусированной энергией, можно это вещество активировать. С активирующей структурой настоящего изобретения можно обращаться как с традиционным катализатором. Активирующая структура настоящего изобретения отличается от традиционного катализатора тем, что она активирует вещество при пропускании вещества через место со сфокусированной энергией или при нахождении вещества в месте со сфокусированной энергией.

Активирующая структура настоящего изобретения может также активировать обрабатываемое вещество даже в условиях темноты, т.е. в условиях отсутствия воздействия света, и в этом отношении отличается от традиционного фотокатализатора. Активирующая структура настоящего изобретения может быть, например, размещена внутри светонепроницаемого корпуса, образуя аппарат для активации обрабатываемых веществ.

Приведенный здесь термин "конфигурация, при которой возрастает энергия волнового движения, присущая каждому из элементов или фториду углерода" означает конфигурацию, экспериментально обнаруживаемую, как описано в разделе "наилучшие условия для осуществления изобретения", и относится к конфигурации, в которой веществу во время пропускания его через или помещения его в промежуток или пространство между частицами, состоящими из специфического элемента или фторида углерода, с помощью вибрации, флуктуации и т.п., передается энергия, присущая каждому элементу и т.д.

Далее, приведенный здесь термин "активация", "активирующий" или "активировать" означает, что энергия передается веществу путем пропускания вещества через или помещения вещества в место со сфокусированной энергией. Таким образом, эти термины, активация или другие, подразумевают, что вещество, которому передается энергия, "разлагается".

Приведенный здесь термин "активация", "активирующий" или "активировать" подразумевает также то, что энергия передается заданной молекуле, которая является обрабатываемым веществом, с целью разрыва молекулярных связей или разрыва межмолекулярной связи, например водородной связи.

Степень активации может быть отрегулирована путем структурирования места со сфокусированной энергией, в частности путем подборки расстояния между заданными частицами, плотности укладки частиц, элемента, образующего частицы, и т.д.

В активирующей структуре настоящего изобретения частицы расположены в вершинах тетраэдра, предпочтительно правильного тетраэдра, или в вершинах треугольника, предпочтительно правильного треугольника.

Расположение частиц, образующих активирующую структуру в соответствии с изобретением, в вершинах треугольника, предпочтительно правильного треугольника, является одной из конфигураций, усиливающих энергию волнового движения, свойственную элементу, выбираемому из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий или свойственную фториду углерода, и является расположением, которое облегчает расстановку частиц. В этом варианте является идеальным, чтобы частицы, каждая из которых имеет один и тот же размер, находились в контакте одна с другой для расположения их в вершинах правильного треугольника, но настоящее изобретение не ограничено только таким расположением, поскольку расположение позволяет усиливать энергию волнового движения, присущую каждому элементу или фториду углерода, даже если часть частиц не контактируют одна с другой. В частности, расположение заданных частиц в вершинах тетраэдра не ограничивается контактом или не контактом каждой из частиц.

Расположение частиц, образующих активирующее вещество настоящего изобретения, в вершинах тетраэдра (в особенности правильного тетраэдра), т.е. расположение частиц, образующих активирующее вещество настоящего изобретения, в вершинах треугольника (в особенности правильного треугольника) наиболее эффективным способом для образования активирующей структуры настоящего изобретения является одной из конфигураций, усиливающих энергию волнового движения, присущую элементу, выбираемому из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий, или присущую фториду углерода, и является расположением, которое облегчает расстановку частиц.

Согласно одному из вариантов активирующей структуры настоящего изобретения, частицы обладают сферической формой и частицы ламинированы в плоском состоянии.

Когда частицы находятся в сферической форме, частицы могут быть легко расставлены в положение для усиления энергии волнового движения.

В активирующей структуре настоящего изобретения, где частицы находятся в сферической форме и частицы являются ламинированными в плоском состоянии, отношение длины частицы к ее ширине предпочтительно не меньше, чем 0,3 и, в частности, составляет от 0,8 до 1.

При такой описанной выше конфигурации место со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения может быть определено навечно. Напротив, если игольчатые частицы, имеющие отношение меньше 0,3, место со сфокусированной энергией между частицами не может быть создано удовлетворительным образом.

В предпочтительном варианте активирующей структуры настоящего изобретения размер частиц предпочтительно составляет от 5 до 80 μм. Еще более предпочтительно, чтобы размеры частиц хорошо контролировались.

Частицы преимущественно получают с помощью газораспылительного метода.

Газораспылительный метод является одним из наиболее распространенных способов получения катализатора и применим для получения частиц настоящего изобретения.

Вместо газораспылительного метода для получения частиц настоящего изобретения может быть также использован струйно-пульверизационный метод.

Струйно-пульверизационный метод также является одним из наиболее распространенных способов получения катализатора и применим для получения частиц настоящего изобретения.

В одном из вариантов активирующей структуры настоящего изобретения частицы выполняются в виде пластины (далее эта структура будет упоминаться как "пластинчатая активирующая структура").

Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения, имеющая такую конфигурацию, может быть эффективно использована в аппарате для активации веществ. В частности, форма, которую имеет пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения, облегчает конструирование аппарата для активации веществ.

В активирующей структуре настоящего изобретения, активирующая структура, выполненная в виде пластины, имеет пористость от 45 до 60% и, предпочтительно, приблизительно 50%.

В случае наличия такой пористости обрабатываемое вещество может легко войти (будучи пропущенным через или помещенным в) в место со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения и при этом структура не повреждается из-за падения давления и т.п. во время прохождения вещества через пластинчатую активирующую структуру.

Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может иметь форму поперечного сечения такую как I-форма, L-форма, U-форма или М-форма.

Как описано выше, пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может иметь различную форму поперечного сечения в зависимости от предполагаемого применения.

Активирующая структура может быть образована в форме звезды, форме диска, в форме пластины, имеющей по меньшей мере одну пору, в форме сферы или в сотовой форме. Активирующая структура настоящего изобретения может быть получена путем спекания частиц.

Как описано выше, активирующая структура настоящего изобретения наряду с пластинчатой формой может быть выполнена в виде множества разнообразных форм и, таким образом, она применима для конструирования аппарата для активирования веществ в зависимости от различных объектов и применений.

Образование активирующей структуры настоящего изобретения в форме звезды, в форме диска, в форме пластины, имеющей, по меньшей мере, одну пору, в сферической форме, в овальной форме или в форме тыквы, или в сотовой форме является наиболее распространенным способом увеличения площади поверхности активирующей структуры настоящего изобретения, причем такая конфигурация известна в области катализа. По этой причине активирующую структуру настоящего изобретения можно рассматривать подобной катализатору, имеющему аналогичную форму.

В дальнейшем активирующая структура, имеющая форму, подобную форме катализатора, иногда будет называться "активирующей конструкцией" для того, чтобы отличить ее от активирующей структуры в форме частиц, а активирующая конструкция в форме частиц в некоторых случаях будет называться "активирующей конструкцией в форме частиц".

В особом варианте настоящего изобретения активирующие структуры, выполненные в сферической форме, могут быть расположены в конфигурации, в которой энергия, присущая элементу или фториду углерода, образующим активирующую структуру.

В частности, было установлено, что когда активирующие конструкции, образованные в сферической форме, согласно настоящему изобретению, могут быть расположены в вершинах (правильного) треугольника, возникает место со сфокусированной энергией, которым обладают активирующие конструкции в зазоре между активирующими конструкциями и, когда обрабатываемое вещество пропускается через или помещается в место со сфокусированной энергией, вещество может быть активировано (см. примеры 25-28).

Такая конфигурация, как описано выше, позволяет обрабатываемому веществу быть пропущенным через или помещенным в гораздо более широкий зазор.

Отметим, что энергия места со сфокусированной энергией в соответствии с таким особым вариантом невелика по сравнению энергией места со сфокусированной энергией внутри частиц.

В активирующей структуре настоящего изобретения активирующая структура может быть использована для выделения водорода из воды, перекиси водорода, водной среды, углеводорода или их смеси и сбора выделенного водорода.

В частности, обрабатываемое вещество, обладающее связью O-Н или С-Н, такое как вода (Н-О-Н), перекись водорода (Н-О-О-Н) или углеводород (С-Н), может быть пропущено через или помещено в место со сфокусированной энергией активирующей структуры настоящего изобретения для разрыва связи O-Н или С-Н, в процессе чего может выделяться молекула водорода (Н₂).

Используемый здесь термин "водная среда" означает водные растворы, содержащие компонент или компоненты, растворимые в воде или смешивающиеся с водой, такие как электролиты, включая хлорид натрия, полярные растворители, такие как низшие спирты, сахарины, включая тростниковый сахар, и какие-либо другие компоненты, эмульсии, суспензии и т.п.

В частности, когда в качестве вещества - объекта изобретения выбирается вода или водная среда, их активируют активирующей структурой настоящего изобретения, получая смесевой газ, содержащий водород, кислород и азот. Отделение водорода от образовавшегося смесевого газа с помощью подходящего способа дает смесевой газ, содержащий кислород и азот. Таким образом, обрабатывая воду или водную среду активирующей структурой настоящего изобретения, можно производить воздух (например, в примере 1 мог быть получен смесевой газ с 5 об.% кислорода и 17 об.% азота).

Используемый здесь термин "углеводород" означает углеводород, из которого с использованием активирующей структуры настоящего изобретения может быть выделен водород, и предполагается, что термин включает насыщенные или ненасыщенные алифатические углеводороды, которые могут выделять водород; алифатические спирты, которые могут выделять водород, такие как метанол и этанол, алифатические альдегиды, которые могут выделять водород, бензин и петролейные эфиры.

Очень большое внимание уделяется водороду в качестве топлива, замещенному существующей энергией, представителем которой является ископаемое топливо. Активирующая структура настоящего изобретения может быть использована для выделения водорода из воды и углеводорода, причем водород может селективно производиться без (или почти без) применения какой-либо внешней энергии и без (или почти без) образования каких-либо побочных продуктов.

Настоящее изобретение относится также к аппарату для активации веществ, которые содержат активирующую структуру (включая активирующую структуру в форме частиц или образующуюся активирующую структуру) в качестве реагента и которая активирует обрабатываемое вещество путем пропускания его через или помещения его в место со сфокусированной энергией активирующей структуры.

При создании описанного выше аппарата можно получать различные вещества в простой конфигурации.

В варианте аппарата для активации веществ согласно настоящему изобретению, где в качестве реагента используется активирующая структура или активирующая конструкция в форме частиц, вещество пропускается через или помещается в место со сфокусированной энергией активирующей структуры, активируя таким образом вещество, активирующая структура может быть организована в виде неподвижного слоя или в виде флюидизированного слоя.

Подобно катализатору или чему-либо в этом роде активирующая структура может проявлять эффект активации вещества либо в виде неподвижного слоя, либо в виде псевдоожиженного слоя. Вследствие этого аппарат для активации обрабатываемых веществ различного типа может быть выполнен по типу, аналогичному традиционному типу аппаратов, в которых используется катализатор.

Настоящее изобретение относится также к аппарату для активации веществ, включающему активирующие участки, образованные активирующей конструкцией, в которой создаются активирующие участки так, что между активирующими участками имеется зазор.

Когда аппарат конфигурирован так, как описано выше, обрабатываемое вещество может быть пропущено через или помещено в зазор между активирующими участками с целью активации вещества. При этом, поскольку в качестве места со сфокусированной энергией может быть создан широкий зазор в сравнении с зазором между частицами, возможности конструирования аппарата расширяются.

Использованная здесь фраза "в активирующей конструкции создаются активирующие участки так, что между активирующими участками имеется зазор" означает, что активирующий участок настоящего изобретения образуется в виде кольца, через которое проходит обрабатываемое вещество или в котором находится обрабатываемое вещество; каждый активирующий участок, образованный в сферической форме, размещается в вершине правильного тетраэдра, через который пропускается обрабатываемое вещество или в котором находится вещество, или же активирующие участки, образованные из активирующей структуры настоящего изобретения размещаются в вершинах (правильного) треугольника, через который пропускается обрабатываемое вещество или в котором находится вещество.

При этом варианте предпочтительно, чтобы активирующие конструкции были образованы в сферической форме и размещались в вершинах тетраэдра или в вершинах треугольника как и в случае активирующей структуры в форме частиц по тем же причинам, что и в случае активирующей структуры в форме частиц.

В особом варианте настоящего изобретения предлагается аппарат для активации веществ, который включает в качестве реагента активирующую структуру настоящего изобретения (включая активирующий материал в форме частиц) и который активирует обрабатываемые вещества путем пропускания их через или помещения их в место со сфокусированной энергией активирующей структуры, в результате чего генерируется газ.

При пропускании обрабатываемого вещества, имеющего группу ОН, группу С-Н или подобную группу, через или при помещении такого вещества в активирующую структуру настоящего изобретения, активирующая структура насто