×
15.07.2020
220.018.3254

Двухсекционная установка для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к биоэнергетике, в частности к извлечению электрической энергии из сине-зеленых водорослей. Установка для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей включает трубопровод, биовегетарий, источник света, гидротаранный механизм и биореактор с анодом и катодом, выполненными из электропроводного углеродосодержащего нано-структурированного войлока и разделенными мембраной, колонн из светопроницаемого материала, соединенных трубопроводами через гидравлические затворы с гидротаранным механизмом и емкость для воды. Биовегетарий снабжен анодом и катодом, разделенными мембраной, биовегетарий и биореактор снабжены разделительной сеткой, расположенной под анодом. Предложенная установка позволяет получать чистую воду, электрическую энергию и удобрения, используя энергию течения реки или ручья. Повышение кпд устройства получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей является техническим результатом изобретения. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к биоэнергетике, в частности к извлечению электрической энергии из сине-зеленых водорослей.

Известно, что сине зеленые водоросли высвобождают биоводород (https://cyberleninka.ru/article/n/izuchenie-mehanizmovadaptasii-tsianobakteriy-k-povyshemym-temperaturam-platforma-dlya-sozdaniya-stressoustoychivyh produtsentov. Статья Шлык-Кернер О.В., Овечкин С.В., Гасников А.С. «Изучение механизмов адаптации цианобактерий к повышенным температурам: платформа для создания стрессоустойчивых продуцентов биоводорода»).

Известен мембранный микробный топливный элемент (МТЭ), состоящий из анодной и катодной камер, содержащих анод и катод соответственно, разделенных ионообменной мембраной и заполненных жидкостью, анодная камера с патрубками содержит водный раствор органических веществ и микроорганизмы, окисляющие органические вещества, катод выполнен воздушным из постоянно увлажняемого материала, для создания жидкостной пленки на поверхности катода [патент РФ №145009, МПК Н01М 8/16, Н01М 8/02, С12М 1/00, 2013]. Анод и катод выполнены из углеродного войлока, с большой удельной площадью поверхности, причем в аноде выполнены отверстия, катод примыкает непосредственно к ионообменной мембране, при этом анодная камера имеет входной патрубок, расположенный в нижней ее части, и выходной патрубок, расположенный в верхней ее части.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и ограниченное использование биоэлектрохимического реактора в части используемого субстрата, а также малая величины выходного напряжения.

Известен биотопливный элемент (патент РФ №2657289, МПК Н01М 8/16, Н01М 4/96, 2017), состоящий из анода и катода, выполненных из электропроводящего углеродного войлока с развитой поверхностью, при этом на поверхность анода нанесены органические вещества, обеспечивающие при эксплуатации формирование биопленки электрогенной микрофлоры на нем, а на одном из его основании, ориентированном к катоду, расположена водогазонепроницаемая пластина, повторяющая форму и имеющая размеры, соответствующие ему. Повышение удельной мощности биотопливного элемента, а также продолжительности его непрерывной работы является техническим результатом изобретения.

Недостатком известного устройства является малая производительность из-за большого межэлектродного расстояния, тем самым создается высокое сопротивление.

Известно устройство «гидравлический таран» (патент РФ №2468261, МПК F04F 7/02, 2011), включающий гидроударный механизм. Гидротаран устанавливается ниже источника водоснабжения и соединяется с ним при помощи подающего трубопровода. Подъем воды осуществляется за счет гидроударного механизма. Энергию для работы, насос получает из потока протекающей воды под действием силы тяжести.

Для производства водорослей используется известное устройство солнечного био-вегетария. (https://www.bretagne.bzh/upload/docs/application/pdf/2018-05/letude_sur_les_microalgues.pdf), включающее стеклянные колбы с водорослями, через которые пропускается питательная среда.

Недостатком известного устройства является то, что водоросли используют только как корм для животных и птиц или как органическое удобрение, а не для получения электроэнергии.

Известно устройство для получения молекулярного водорода из сине-зеленых водорослей (патент РФ №2083481, МПК С01В 3/02, С01В 3/32, 1997), включающее трубопровод, воду, био-вегетарий, источник света, сине-зеленые водоросли. Сине-зеленые водоросли фиксируются (закрепляются) на полых волокнах в био-вегетарии, через него пропускается питательная среда, содержащая воду, минеральные соли и газ. Питательную среду пропускают под давлением в биореакторе 500 Торр, а отделение водорода проводят при нагревании до температуры не более 90°С.

Недостатками известного устройства является низкий КПД устройства и высокое потребление электроэнергии на собственные нужды.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является установка для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей, (патент РФ №2699123, МПК Н01М 8/16 СПК Н01М 8/16, 2019) включающая трубопровод, биовегетарий, источник света, гидротаранный механизм и биореактор с разделенными мембраной анодом и катодом, выполненными из электропроводного углеродосодержащего нано-структурированного войлока, колонны из светопроницаемого материала, соединенные трубопроводами через гидравлические затворы с гидротаранным механизмом и емкость для воды.

Недостатком известного устройства является низкий КПД установки.

Технической задачей предполагаемого устройства является повышение КПД устройства.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в двухсекционной установке для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей, включающей трубопровод, биовегетарий, источник света, гидротаранный механизм и биореактор с разделенными мембраной анодом и катодом, выполненными из электропроводного углеродосодержащего нано-структурированного войлока, колонны из светопроницаемого материала, соединенные трубопроводами через гидравлические затворы с гидротаранным механизмом и емкость для воды, согласно изобретению, био-вегетарий снабжен анодом и катодом, разделенными мембраной, био-вегетарий и биореактор снабжены разделительной сеткой расположенной под анодом.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема двухсекционной установки для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей.

Установка для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей выполнена в виде двух секций - био-вегетария и биореактора.

Она включает гидротаранный механизм 1, размещенный в проточной воде 2 реки или ручья, трубопровод 3, соединяющий гидротаранный механизм 1 с био-вегетерием через гидравлический затвор 4. Био-вегетарий выполнен в виде прозрачных колонн 5, в которых размещены сине-зеленые водоросли 6. Нижние торцы колонн 5 соединены трубопроводом 7 с гидравлическими затворами 4 и 8. Верхние торцы колонн 5 соединены буферной зоной 9 через сетчатый фильтр 10 с гидравлическим затвором 11. Гидравлический затвор 11 соединен с выходным трубопроводом 12, подающим очищенную воду в емкость 13. Био-вегетарий размещен в корпусе 14. Гидравлический затвор 8 соединен с биореактором.

Биореактор размещен в корпусе 15, в нижней части которого расположен гидравлический затвор 16. В верхней части корпусов 14 био-вегетария и 15 биореактора расположены анод 17, катод 18 и разделительная мембрана 19. К аноду 17 и катоду 18 подсоединены токоведущие провода 20, соединенные с нагрузкой 21. В нижней части корпуса 15 биореактора размещена биомасса из сине-зеленых водорослей 6. В верхней части корпусов 14 и 15 выполнены отверстия 22. Через гидравлический затвор 16 биореактора биомасса 6 сливается в водопроницаемую емкость 23. Под анодом 17 био-вегетария и биореактора расположена сетка 24, предохраняющая его от загрязнения биоматериалом.

Био-вегетарий расположен наклонно, например, под углом 25-45 градусов для лучшего восприятия водорослями 6 источника света 25.

Двухсекционная установка работает следующим образом.

Вода 2 из реки или ручья проходит через гидротаранный механизм 1 поступает порциями в био-вегетарий через трубопровод 3, открытый гидравлический затвор 4 и трубопровод 7. Вода 2 подается по колоннам 5 вверх. Гидравлический затвор 8 в биореактор закрыт. Вода движется через сине-зеленые водоросли 6, растущие в колоннах 5. Колонны изготовлены из прозрачного материала (стекла или пластика) для лучшего пропускания светового потока от источника света 25. Это может быть солнечный или искусственный свет. Поступающая вода 2 с растворенными в ней минеральными микроэлементами, необходимыми для роста сине-зеленых водорослей 6, усваивается растительными водорослями 6. Далее вода 2 поднимается к самому верхнему выводу колон 5 и двигается в сторону фильтрующего элемента 10, задерживающему водоросли в био-вегетарии. Фильтрующий элемент 10 пропускает только воду 2, оставляя позади сине-зеленые водоросли 6. Далее очищенная вода 2 поступает через регулируемый гидравлический затвор 11 по трубопроводу 12 в емкость 13 для дальнейшего использования в сельскохозяйственных нуждах, например, в поилках для животных и птиц, а также для полива или технических нужд.

Сине-зеленые водоросли в процессе роста вырабатывают и биоводород, которые в виде пузырьков направляются через сетку 24 к аноду 17. Катод 18 находится с противоположной стороны ионообменной мембраны 19 в верхней части корпуса 14 и увлажнен. В верхней части корпуса 14 биореактора расположены вентиляционные отверстия 22 для естественной вентиляции. Между молекулярным водородом и кислородом возникает разница потенциалов, вырабатывается электрический ток. К электродам 17 и 18 присоединены токоприемные антикоррозийные провода 20 с нагрузкой 21.

Вода 2, протекая по био-вегетарию, питает водоросли 6 микроэлементами, свет 25 проникает через стеклянные колонны 5 и способствует росту водорослей 6. После набора критической массы, перекрывается гидравлический затвор 4, между гидротараном 1 и био-вегетарием. Затем открывают гидравлический затвор 8 между био-вегетарием и биореактором, водоросли 6 поступают в биореактор, под действием силы гравитации, наполняя его.

После того как био-вегетарий опустошен, закрывают гидравлический затвор 8 между био-вегетарием и биореактором, затем открывают гидравлический затвор 4 между гидротараном 1 и био-вегетарием. Вода 2 снова заполняет био-вегетарий. Оставшиеся клеточные структуры водорослей 6, на освободившейся территории стеклянного био-вегетария относительно быстро восстанавливаются, наращивая зеленую массу.

Следующий этап происходит в биореакторе, выполненном из непроницаемого для света материала. В нижней части корпуса 15 биореактора происходит брожение водорослей 6 под действием электрогенных анаэробных бескислородных микроорганизмов, высвобождается из биомассы свободный молекулярный водород, являющийся одним из компонентов в производстве биоэлектрической энергии. В ходе брожения высвобождаются и другие газообразные вещества, такие как метан и углекислый газ.

При истощении биомассы 6 в биореакторе она заменяется на новую партию и процесс продолжается, переработанный субстрат биореактора сливают через нижний гидравлический затвор 16. Отработанную биомассу из водорослей 6, можно использовать в качестве сельскохозяйственных удобрений, а выработанную электрическую энергию - для питания электроприборов.

Сине-зеленые водоросли в процессе роста и биомасса из сине-зеленых водорослей при брожении выделяют биоводород, который используется для выработки электрической энергии. КПД установки увеличивается.

Предложенная установка позволяет получать чистую воду, электрическую энергию и удобрения, используя энергию течения реки или ручья.

Двухсекционная установка для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей, включающая трубопровод, биовегетарий, источник света, гидротаранный механизм и биореактор с разделенными мембраной анодом и катодом, выполненными из электропроводного углеродосодержащего нано-структурированного войлока, колонны из светопроницаемого материала, соединенные трубопроводами через гидравлические затворы с гидротаранным механизмом и емкость для воды, отличающаяся тем, что биовегетарий снабжен анодом и катодом, разделенными мембраной, биовегетарий и биореактор снабжены разделительной сеткой, расположенной под анодом.
Двухсекционная установка для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей
Двухсекционная установка для получения электрической энергии из сине-зеленых водорослей
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 272 items.
13.01.2017
№217.015.8dba

Устройство определения экономически и технологически оптимальных моментов времени замены режима кормления животных или птицы вволю на режим их дозированного ограниченного кормления

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Устройство содержит задатчик времени (1), датчик расхода кормов (2), датчик живой массы животного или птицы (3), датчик расхода тепловой энергии (4), датчик расхода электрической энергии (5). В устройство введены задатчик сигнала удельных в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605071
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8dd7

Устройство экономически оптимального дозирования жидкого или полужидкого водного раствора лекарственных препаратов животным и птице производства и реализации продукции бройлерной птицефабрики

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Устройство содержит измеритель сигнала дозы жидкого или полужидкого водного раствора лекарственных препаратов (1), регулятор дозы жидкого или полужидкого водного раствора лекарственных препаратов (2), исполнительный элемент дозирования, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605069
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8def

Устройство экономически оптимального производства и реализации продукции бройлерной птицефабрики

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Устройство содержит датчик (1) средней живой массы бройлера по стаду, задатчики (2 и 3) сигнала наименьшего и наибольшего значения живой массы бройлера, первую (4), вторую (5) схемы сравнения, первый (6) и второй (7) формирователи сигнала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605072
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8e2b

Устройство экономичной транспортировки бройлеров из птичников в цех убоя и переработки птицефабрики магистральным транспортером

Изобретение предназначено для транспортировки бройлеров из птичников в цех убоя и переработки птицефабрики. Измеритель (1) скорости ленты магистрального транспортера через регулятор (2) скорости соединен с исполнительным элементом (3). Вычислительный блок (7) через блок управления (8) подает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605190
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8f34

Способ и устройство экономически оптимальной осушительной и комплексной гидромелиорации с учетом экологической ценности участков земель

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. Способ включает измерение сигнала глубины гидромелиоративного осушительного канала, задание сигнала глубины гидромелиоративного осушительного канала, сравнение измеренного и заданного сигналов и регулирование глубины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605191
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.9237

Параметрический резонансный генератор и способ возбуждения в генераторе электрических колебаний

Изобретение относится к электротехнике, к резонансным преобразователям электрической энергии на основе параметрических резонансных генераторов. Технический результат состоит в повышении мощности и снижении зависимости вырабатываемой электроэнергии параметрического резонансного генератора от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605764
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.958c

Способ и устройство технологически и экономически оптимального озонирования движущихся сыпучих кормов для животноводства и птицеводства

Группа изобретений предназначена для обеззараживания кормов в животноводстве, птицеводстве и при кормопроизводстве. Для оптимального озонирования движущихся сыпучих кормов регулируют мощность озонирования сыпучих кормов на поточном измерителе расхода. Задают, измеряют и регулируют скорость...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608532
Дата охранного документа: 19.01.2017
25.08.2017
№217.015.962f

Способ получения газообразного энергоносителя и органоминеральных удобрений из бесподстилочного навоза и устройство для его реализации

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения газообразного энергоносителя и органоминеральных удобрений из бесподстилочного навоза, согласно которому исходный навоз последовательно подвергается нагреву, предварительному сбраживанию при температуре не менее 42-43°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608814
Дата охранного документа: 24.01.2017
25.08.2017
№217.015.9665

Устройство автоматического регулирования непрерывной подачи потока объектов переменного фракционного состава на линию сепарации

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам автоматического регулирования непрерывной подачи потока объектов переменного фракционного состава на линию сепарации сельскохозяйственной продукции, преимущественно клубней картофеля. Устройство содержит бункер загрузки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608815
Дата охранного документа: 24.01.2017
25.08.2017
№217.015.96a3

Ротационное устройство сухой чистки поверхностей агрообъектов для линии поточной сепарации

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при непрерывной сухой чистке поверхностей агрообъектов для линии поточной сепарации. Устройство содержит конвейер, блок контактной чистки, расположенный над конвейером, и транспортер удаления примесей. Конвейер выполнен в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608816
Дата охранного документа: 24.01.2017
Showing 1-10 of 156 items.
10.12.2013
№216.012.88cf

Способ изготовления лыжной мази

Изобретение относится к способу изготовления лыжной мази на основе перфторуглеродов. Способ характеризуется тем, что декарбоксилированием и димеризацией перфторированных кислот C-C получают перфторуглероды, которые обрабатывают в течение 0,5-2 часов раствором этанола или изопропанола,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500705
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.08.2014
№216.012.e84e

Способ транспортного обслуживания самоходных зерновых и кормоуборочных комбайнов системой мобильных средств, преимущественно авто(тракторными) поездами

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству и может быть использована при транспортном обслуживании зерновых и кормоуборочных самоходных комбайнов с погрузкой урожая в транспортное средство в процессе уборки и доставкой всего биологического урожая к месту хранения. На крюке комбайна 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525263
Дата охранного документа: 10.08.2014
10.09.2014
№216.012.f102

Способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян

Способ может быть использован в сельском хозяйстве при сушке рядовых и селекционных семян. Способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян заключается в том, что семена загружают в устройство, транспортируют, подключают к источнику теплоты, вентилируют агентом сушки, охлаждают и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527520
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.11.2014
№216.013.07ef

Устройство для обработки озоном сыпучих материалов

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство для обработки озоном сыпучих материалов содержит бункер, дозатор, вертикальную цилиндрическую емкость, озонатор с побудителем расхода. Внутри емкости по вертикальной оси расположена труба, на внешней поверхности которой установлены по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533432
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.01.2015
№216.013.1ce1

Роторный глубокорыхлитель

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим машинам. Роторный глубокорыхлитель содержит раму с присоединительным устройством, последовательно установленные беприводные рыхлительные рабочие органы, принудительно вращающийся ротор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538821
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.01.2015
№216.013.1e52

Платформа для сбора плодов

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам, предназначенным для сбора плодов, и может быть использовано для сбора плодов и санитарной обрезки ветвей после перемещения и остановки платформы у очередного дерева в междурядьях садовых насаждений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539203
Дата охранного документа: 20.01.2015
27.01.2015
№216.013.20d8

Комбинированный агрегат для полного цикла сбора отводков маточного корня

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Агрегат содержит раму с опорными колесами и размещенными на ней рабочими органами, угловой редуктор с карданным валом привода от вала отбора мощности трактора и дисковые щетки для разокучивания маточника. Валы, на которых расположены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539856
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.02.2015
№216.013.2413

Самосвальное шасси со сменным кузовом для перегрузки зерна

Изобретение относится к транспортным средствам со сменным кузовом и применимо при перегрузке зерна от комбайна в кузова-накопители. Самосвальное шасси со сменным кузовом для перегрузки зерна включает самосвальное шасси (1) с платформой (2) и гидроподъемником (3), сменный кузов (4) с днищем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540688
Дата охранного документа: 10.02.2015
20.03.2015
№216.013.3267

Выносная секция фрезы садовой

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Выносная секция фрезы содержит подвижную раму секции фрезы с рабочими органами и гидроцилиндр подъема секции. Подвижная рама выполнена поворотной и снабжена закрепленными на ней катком и боковиной, установленной со стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544378
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.33c8

Способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Способ включает использование анионита фосфатно-смешанной формы в циклическом процессе сорбции-десорбции. При этом десорбцию во всех, кроме последней, стадях-циклах, ведут до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544731
Дата охранного документа: 20.03.2015
+ добавить свой РИД