[實用新型]鋁水反應高能系統裝置

有效

• 申請號: 201520838767.1
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN205177937U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 龔光波;龔毅
• 申請（專利權）人: 龔光波;龔毅
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉天鈺

技術領域

本實用新型提供了一種鋁水反應高能系統裝置，采用金屬鋁桿作為燃燒劑，利用環 境水作為氧化劑，屬于能源動力技術領域。

背景技術

全世界的船舶動力除了極少數使用核能外，至今仍然是使用化石、生物燃油。致使 航速低(45節即83公里/小時以內)、續航總程極其有限。由于金屬鋁來源廣、體積能 量密度高，與水反應可以生成氫氣、氫氧燃氣，發熱量極高，產物清潔，故使用金屬鋁 水反應形成理想的水下推進系統動力來源已成為世界行業共識。

美、俄等發達國家從上世紀60年代，我國于80年代便已開始研究金屬燃料化學能 源系統。由于金屬鋁表面原位生成的堅固而致密的氧化膜，使鋁的高氧化性能被扼殺， 與水反應難以啟動無法持續進行。因此，采用超細鋁粉、鋁鋰合金、鋁鎂金屬混合物、 鋁鋰鎂金屬混合物、鋁鋰鎂合金等在各種條件下與水反應的研究，以及熔融金屬與水的 反應試驗如雨后春筍。俄羅斯研制的鎂水反應推進系統已在航行體上得到應用，且航速 已達到200節(370公里/小時)。而鋁水反應的體積能量密度是鎂水反應的1.7倍，研 發新一代的鋁水反應推進系統已成必然趨勢。金屬燃料或將帶來結束化石能源時代的希 望。因此，上述鋁水反應物金屬粉末化、多元化、合金化，反應啟動難，不能持續，流 程復雜，成本高，難以推廣等缺陷，成為了本領域中亟需解決的難題。

發明內容

本實用新型提供了一種結構簡單、操作方便、綜合效果好的鋁水反應高能系統裝置， 解決了背景技術中的不足；本實用新型在鋁水反應產生高能推進動力的同時還能夠高效 生產納米材料；本實用新型保證了產物友好，降低了生產成本，具備了產業化普及性。

實現本實用新型上述目的所采用的技術方案為：

一種鋁水反應高能系統裝置，至少包括渦旋反應室，所述的渦旋反應室的外部依次 設置有第一燃燒室以及第二燃燒室；所述渦旋反應室、第一燃燒室、以及第二燃燒室共 同組成同心套釜；渦旋反應室的頂部設置有與外界連通的加料管和補水管，底部設置有 與外界連通的清洗管，加料管上設置有變壓加料閥，補水管上設置有變壓補水閥，渦旋 反應室的壁上設置有與第一燃燒室連通的一級自動排氣閥；所述第一燃燒室的壁上設置 有一級自動點火器和與第二燃燒室連通的二級自動排氣閥；所述第二燃燒室的壁上設置 有二級自動點火器和螺旋冷卻水管；所述螺旋冷卻水管的進水端穿過第二燃燒室壁通向 外界，螺旋冷卻水管的尾端為蒸汽出口；所述蒸汽出口位于第二燃燒室的底部且穿過第 二燃燒室壁通向外界，第二燃燒室的底部還設置有納米材料出口；所述納米材料出口穿 過第二燃燒室壁通向外界；所述鋁水反應高能系統裝置中還設置有綜合調控系統，包括 水泵以及增氧閥；其中增氧閥位于第二燃燒室內，提供燃燒所需的氧氣，水泵與螺旋冷 卻水管的進水端連接，控制水壓和進水量。

第二燃燒室的外部設置有熱能發電系統，所述熱能發電系統收集第二燃燒室壁中散 發出的熱量并轉化為電能；所述的熱能發電系統為高效熱能發電機，所述高效熱能發電 機中設置有金屬板熱發射器。

所述的渦旋反應室和第一燃燒室的壁的材質采用高強度的304不銹鋼或314不銹 鋼，第二燃燒室的壁的材質為S31603不銹鋼以及16Mn鋼板IV級鍛件。

綜合調控系統中還設置有多級測溫儀和多級測壓儀，多級測溫儀和多級測壓儀均分 布于各層套釜中，隨時監測各部位的溫度及壓力。

所述的一級自動點火器、二級自動點火器、一級自動排氣閥和二級自動排氣閥均安 裝于第一燃燒室壁和第二燃燒室壁的導流處。

本實用新型中與現有技術相比，具有以下優點：

1、本實用新型中用料極其簡便，直接使用金屬鋁棒和水。不需要臨時做任何組份、 比配、添加、活化等；反應啟動快、反應完全不需要外來能源，如電、火、油、氣、磁、 風、熱水、蒸氣等，實現了鋁水反應單質、簡略化。本申請中采用的渦旋反應室為中國 專利《CN201210449241.5》中所公開的渦旋反應釜合成裝置，在反應開始的過程中， 于啟動料中添加微量催化劑，采用輔助化學能啟動反應后，即可在后續的高壓、高溫、 渦旋能環境下保障持續反應。