[發(fā)明專(zhuān)利]渦旋式氫焰磁流體發(fā)電/噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)及發(fā)電方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110271346.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112983674B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬鐵華;陳昌鑫;李帆;武耀艷;孫傳猛;焦斌;張昆;姚博仁;馮娜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F02K7/00
• 分類(lèi)號(hào): F02K7/00;F03H1/00;F04D29/38;H01M8/04089
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴;李曉娟

1.渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，包括殼體（8）、進(jìn)氣部分、發(fā)電部分以及噴氣部分，

所述進(jìn)氣部分包括設(shè)于殼體（8）上的空氣進(jìn)氣口（16）；

所述發(fā)電部分包括氫源、渦輪、至少兩個(gè)條形電磁鐵（2）、圓環(huán)狀的正電極板（9）以及固設(shè)于殼體（8）內(nèi)部的支撐軸（15）；所述渦輪包括轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于支撐軸（15）上且與空氣進(jìn)氣口（16）相對(duì)的軸流式渦輪扇葉（1a）；每片軸流式渦輪扇葉（1a）均為兩層結(jié)構(gòu)，其中一層結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電極板層（11）、另一層結(jié)構(gòu)為支撐層（12），所述導(dǎo)電極板層（11）和支撐層（12）之間具有至少一條由支撐軸（15）向圓周延伸的溝槽（13），所述氫源的氫氣能夠由支撐軸（15）、溝槽（13）輸送至軸流式渦輪扇葉（1a）的扇葉尖端，且溝槽（13）內(nèi)表面附著有催化氫氣分解成氫離子和電子的催化劑；所述軸流式渦輪扇葉（1a）圓周外圍環(huán)設(shè)有正電極板（9），軸流式渦輪扇葉（1a）與正電極板（9）之間存在間隙；所有條形電磁鐵（2）布設(shè)于正電極板（9）外圍且與正電極板（9）之間絕緣，相鄰條形電磁鐵（2）之間不接觸；

所述噴氣部分包括設(shè)于殼體（8）上的噴氣口（17）、轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于殼體（8）內(nèi)的電風(fēng)扇（6）；所述電風(fēng)扇（6）位于噴氣口（17）處。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，所述渦輪還包括轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于支撐軸（15）上且固設(shè)于軸流式渦輪扇葉（1a）出氣端的螺旋導(dǎo)流扇葉（1b），所述螺旋導(dǎo)流扇葉（1b）的螺旋方向與來(lái)自軸流式渦輪扇葉（1a）出氣端的氣流方向相適配。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，所述發(fā)電部分還包括兩個(gè)呈環(huán)狀的導(dǎo)磁圓盤(pán)（20），兩個(gè)導(dǎo)磁圓盤(pán)（20）分別固定蓋設(shè)于所有條形電磁鐵（2）的磁極兩端。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，兩個(gè)導(dǎo)磁圓盤(pán)（20）的內(nèi)緣延伸至軸流式渦輪扇葉（1a），且與軸流式渦輪扇葉（1a）之間存在間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)電極板層（11）至支撐層（12）的布置方向與渦輪旋轉(zhuǎn)方向一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，所述空氣進(jìn)氣口（16）處設(shè)置有導(dǎo)流罩（21），導(dǎo)流罩（21）內(nèi)緣具有進(jìn)氣弧面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，所述支撐層（12）為碳纖維層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，所述支撐軸（15）呈中空結(jié)構(gòu)，所述氫源來(lái)自于設(shè)于殼體（8）腰部的氫罐（4），氫罐（4）通過(guò)軟管、減壓閥、流量控制閥與支撐軸（15）氣動(dòng)連接，與溝槽（13）相對(duì)的支撐軸（15）上設(shè)置有出氫口。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)，其特征在于，所述氫罐（4）與殼體（8）之間設(shè)有氣凝膠隔熱層（3）。

10.一種微氣隙氫焰燃料電池發(fā)電方法，其特征在于，是通過(guò)如權(quán)利要求1至9任一權(quán)利要求所述的渦旋式氫焰磁流體發(fā)電、噴氣發(fā)動(dòng)一體機(jī)實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：

①氫氣通過(guò)溝槽（13）向正電極板（9）方向流動(dòng)，其中一部分氫氣在軸流式渦輪扇葉（1a）的扇葉尖端與正電極板（9）之間的間隙進(jìn)行稀薄燃燒，氫氣燃燒形成導(dǎo)電氫焰與水；一部分氫氣在溝槽（13）表面催化劑作用下分解成電子e和氫離子H⁺，在渦輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)的洛倫茲力作用下，氫離子H⁺受到離心力，電子e受到向心力；

②氫離子H⁺受到離心力且離心運(yùn)動(dòng)，聚集在溝槽（13）表面、并且運(yùn)動(dòng)至軸流式渦輪扇葉（1a）的扇葉尖端，電子e受到向心力且向心運(yùn)動(dòng)并經(jīng)過(guò)導(dǎo)電極板層（11）、支撐軸（15）和負(fù)載到達(dá)正電極板（9）；

③氫離子H⁺與水結(jié)合，形成水合氫離子H₃O⁺；在渦輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)的洛倫茲力作用以及溝槽13內(nèi)的水和氫氣的壓力推力作用下，氫離子H⁺與水合氫離子H₃O⁺向正電極板（9）運(yùn)動(dòng)，氫離子H⁺運(yùn)輸?shù)秸姌O板（9）上；在正電極板（9）表面，氫離子H⁺、電子e和空氣中的氧氣O₂在催化劑作用下生成水；

④在軸流式渦輪扇葉（1a）的扇葉尖端與正電極板（9）之間的間隙里氫離子H⁺定向移動(dòng)，電子e經(jīng)過(guò)負(fù)載定向移動(dòng)到正電極板（9），源源不斷的電子e移動(dòng)形成電流，實(shí)現(xiàn)微氣隙氫焰燃料電池發(fā)電。