一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置

本发明涉及氢燃料核聚变发电领域。

背景技术：

1、

2、核聚变是较轻的原子核从热运动中获得必要的动能发生聚合反应生成较重的原子核，并释放出巨大的能量，但热核聚变的发生条件苛刻且无法控制其稳定反应。而太阳内部发生的氢核聚变之所以能够不断地聚变成氦原子核同时释放出能量，科学的解释就是“量子隧穿效应”，即：由于质子彼此接近时会形成“能量势垒”，在量子力学中，即使质子的动能不足，但仍然会有一定的概率直接穿过“能量势垒”，进而使核聚变发生。因此，量子隧穿效应为冷核聚变的发生创造了可能性。

3、据相关文献报道，雷暴可以诱发大气中的核反应，产生高能伽马射线。由此可以推断；雷云放电伴随着聚变反应的发生。雷云由带电荷的水滴组成，在环境电场高于气体临界击穿电场时就会启动电离并发生云体击穿，形成闪电。闪电的分形结构可以用共振隧穿的机理解释，即大气中分子可以作为云体和大地间带电粒子组成电流的势垒，相邻势垒间区域形成势阱，若粒子能量处于某一束缚态能级附近，隧穿的概率将接近于1。这项研究为冷核聚变的发生提供了理论参考。

4、在氢离子（即质子）传输机制中，质子可以通过隧穿效应从一个水分子传递到另一个水分子，或者通过与其他分子的相互作用来跨越能量壁垒。这种隧穿机制使得质子能够在溶液中快速传输，而无需克服较高的能量壁垒。在水合氢离子团簇中质子传输容易形成质子隧穿电流，隧穿的方向即为质子隧穿电流的方向，隧穿过程中质子的等效速度会大于光速。当相邻氢离子（或氘离子）同向运动速度为光速时，形成的同向电流吸引力与同种电荷间的静电排斥力恰好相等。

5、现有的冷核聚变装置都很复杂，实施效果较差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种较为简单的冷核聚变装置。

2、本发明所采用的技术方案是：一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置，包括发生装置4、壳体1、旋转装置、电解槽10，所述发生装置4为一个倒置的烧瓶状的容器，所述发生装置4的内壁镀有催化氢气电离的催化材料44，所述壳体1为一个漏斗状的外壳，所述发生装置4通过旋转装置安装在密封的壳体1中，发生装置顶部21连接氦气排放通道9，所述发生装置4的底部通过第一管道11与电解槽10的氢气出口连接，所述发生装置4的底部有溢流口，所述壳体1的下部有水槽2，所述水槽2中装有水，所述水将溢流口水封，所述水槽2通过第二管道8与电解槽10连接；在工作过程中，电解槽10电解出的氢气携带水雾从发生装置4的底部进入发生装置4内部，在发生装置4的内壁的催化材料44作用下，氢气被分解成氢离子和电子，氢离子与水分子容易结合为水合氢离子，水合氢离子混合在水雾中，便形成了带正电荷的“氢云”；发生装置4在旋转装置的带动下高速旋转，带正电荷的“氢云”在发生装置4带动下做高速旋转，形成环形的运流电流，产生垂直于运动方向的磁场，磁场的磁约束作用使得水合氢离子相互吸引，又由于水合氢离子彼此受到库仑力的作用相互排斥，从而使水合氢离子相邻而不接触，当氢离子即质子在水合氢离子团簇中传导出现隧穿时，相邻水合氢离子之间产生质子隧穿效应，质子隧穿过程形成质子电弧，质子隧穿等效速度大于光速，氢离子以一定的概率隧穿形成同向隧穿电流，形成的同向电流吸引力会大于氢离子间的静电排斥力，相邻氢核之间会在吸引力的作用下融合，即发生聚变反应，聚变反应释放巨大的能量，使得质子电弧进一步加强；氢核聚变后生成氦气，氦气从氦气排放通道9排出，水雾在发生装置4的壳壁冷凝形成水，水沿着发生装置4的壳壁顺着溢流口18进入水槽2中。

3、所述发生装置4为双层壁结构，双层壁结构从外向内依次为外壁层41、绝缘材料填充层42、内壁层43，所述内壁层43的内部镀有催化材料44。

4、所述旋转装置包括上旋转结构6和下旋转结构3，所述上旋转结构6包括内部为氦气排放通道9的上通道轴24，与上通道轴24通过上轴承27转动连接的上空心旋转轴25，上空心旋转轴25的外侧的端部有外齿，上空心旋转轴25的端部通过齿轮22与电机的输出轴23转动连接；所述下旋转结构3包括内部为氢气通道19的下通道轴14，与下通道轴14外壁固定连接的套筒13，所述套筒13的壁内部有贯通上下表面的溢流口18，所述套筒13的外壁通过下轴承17连接固定座12，所述固定座12与壳体底部16固定连接，所述固定座12上部为筒状，下部为2-3条弧形支腿28，所述壳体底部16与下通道轴14固定连接。

5、所述上空心旋转轴25的与所述发生装置顶部21固定连接，在上空心旋转轴25转动时所述发生装置4同时转动，所述上轴承27的一端有上轴密封圈20；所述下轴承17的端部有下轴密封圈15。

6、所述电解槽10中安装有用于将水雾化的超声装置。

7、本发明的有益效果是：本发明的能源输入为水（也可是重水），生成产物为氦气，水伴随着反应的整个过程，但是对水的消耗并不大。充分利用带正电荷的“氢云”在空间中运动形成的运载电流所产生的磁场，该磁场为质子电弧的形成和核聚变反应的发生提供条件。巧妙利用了氢离子（质子）在水合氢离子团簇内的量子隧穿效应，为冷核聚变提供了条件，成为质子电弧的持续稳定导电的决定因素。

技术特征：

1.一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置，其特征在于：包括发生装置（4）、壳体（1）、旋转装置、电解槽（10），所述发生装置（4）为一个倒置的烧瓶状的容器，所述发生装置（4）的内壁镀有催化氢气电离的催化材料（44），所述壳体（1）为一个漏斗状的外壳，所述发生装置（4）通过旋转装置安装在密封的壳体（1）中，发生装置顶部（21）连接氦气排放通道（9），所述发生装置（4）的底部通过第一管道（11）与电解槽（10）的氢气出口连接，所述发生装置（4）的底部有溢流口，所述壳体（1）的下部有水槽（2），所述水槽（2）中装有水，所述水将溢流口水封，所述水槽（2）通过第二管道（8）与电解槽（10）连接；在工作过程中，电解槽（10）电解出的氢气携带水雾从发生装置（4）的底部进入发生装置（4）内部，在发生装置（4）的内壁的催化材料（44）作用下，氢气被分解成氢离子和电子，氢离子与水分子容易结合为水合氢离子，水合氢离子混合在水雾中，便形成了带正电荷的“氢云”；发生装置（4）在旋转装置的带动下高速旋转，带正电荷的“氢云”在发生装置（4）带动下做高速旋转，形成环形的运流电流，产生垂直于运动方向的磁场，磁场的磁约束作用使得水合氢离子相互吸引，又由于水合氢离子彼此受到库仑力的作用相互排斥，从而使水合氢离子相邻而不接触，当氢离子即质子在水合氢离子团簇中传导出现隧穿时，相邻水合氢离子之间产生质子隧穿效应，质子隧穿过程形成质子电弧，质子隧穿等效速度大于光速，大量氢离子以一定的概率隧穿形成同向隧穿电流，形成的同向电流吸引力会大于氢离子间的静电排斥力，相邻氢核之间会在吸引力的作用下融合，即发生聚变反应，聚变反应释放巨大的能量，使得质子电弧进一步加强；氢核聚变后生成氦气，氦气从氦气排放通道（9）排出，水雾在发生装置（4）的壳壁冷凝形成水，水沿着发生装置（4）的壳壁顺着溢流口（18）进入水槽（2）中。

2.根据权利要求1所述的一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置，其特征在于：所述发生装置（4）为双层壁结构，双层壁结构从外向内依次为外壁层（41）、绝缘材料填充层（42）、内壁层（43），所述内壁层（43）的内部镀有催化材料（44）。

3.根据权利要求1所述的一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置，其特征在于：所述旋转装置包括上旋转结构（6）和下旋转结构（3），所述上旋转结构（6）包括内部为氦气排放通道（9）的上通道轴（24），与上通道轴（24）通过上轴承（27）转动连接的上空心旋转轴（25），上空心旋转轴（25）的外侧的端部有外齿，上空心旋转轴（25）的端部通过齿轮（22）与电机的输出轴（23）转动连接；所述下旋转结构（3）包括内部为氢气通道（19）的下通道轴（14），与下通道轴（14）外壁固定连接的套筒（13），所述套筒（13）的壁内部有贯通上下表面的溢流口（18），所述套筒（13）的外壁通过下轴承（17）连接固定座（12），所述固定座（12）与壳体底部（16）固定连接，所述固定座（12）上部为筒状，下部为2-3条弧形支腿（28），所述壳体底部（16）与下通道轴（14）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置，其特征在于：所述上空心旋转轴（25）的与所述发生装置顶部（21）固定连接，在上空心旋转轴（25）转动时所述发生装置（4）同时转动，所述上轴承（27）的一端有上轴密封圈（20）；所述下轴承（17）的端部有下轴密封圈（15）。

5.根据权利要求1所述的一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置，其特征在于：所述电解槽（10）中安装有用于将水雾化的超声装置。

技术总结本发明涉及氢燃料核聚变发电领域。一种基于“氢云”的质子电弧核聚变装置，包括发生装置、壳体、旋转装置、电解槽，所述发生装置为一个倒置的烧瓶状的容器，所述发生装置的内壁镀有催化氢气电离的催化材料，所述壳体为一个漏斗状的外壳，所述发生装置通过旋转装置安装在密封的壳体中，发生装置顶部连接氦气排放通道，所述发生装置的底部通过第一管道与电解槽的氢气出口连接，所述发生装置的底部有溢流口，所述壳体的下部有水槽，所述水槽中装有水，所述水将溢流口水封，所述水槽通过第二管道与电解槽连接。本发明巧妙利用了氢离子（质子）在水合氢离子团簇内的量子隧穿效应，为冷核聚变提供了条件，成为质子电弧的持续稳定导电的决定因素。技术研发人员：马铁华,冯娜,赵正杰,郭栋,张耀辉,武耀艳,董雅倩受保护的技术使用者：中北大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15