Глава 17 Конденсатор Фролова. Новые космические технологии

Глава 17 Конденсатор Фролова

Первые эксперименты, в домашней лаборатории, были проведены мной в 1991–1992 годах, как ни странно, еще до знакомства с работами Брауна. В то время, я поставил задачу получения движущей силы путем создания асимметрии кулоновских сил. Опубликовав результаты экспериментов в 1994 году, я получил много писем, отзывов и информации по аналогам, в том числе, по работам Томаса Т. Брауна.

Первоначально, мной была предложена схема, показанная на рис. 72. Это схема «конденсатора Фролова» из публикации 1994 года [32].

Рис. 72. Конденсатор Фролова, 1994 год. Асимметрия взаимодействия заряженных тел

В данном варианте, элементы конструкции (пластины) заряжены разноименно, и размещены так, как показано на рис. 72. Между ними возникают асимметричные силы электростатического притяжения. Сумма сил F12, действующих на вертикальный заряженный элемент, при векторном суммировании, равна нулю. Сумма сил F21, действующих на горизонтальные электроды, а через них, на корпус движителя, не равна нулю, и это обеспечивает движущую силу.

Важно учесть, что силы действуют между плоскими электростатически заряженными элементами. В электростатике, кулоновские силы всегда направлены перпендикулярно плоской поверхности.

Позже, была опубликована [33] другая схема асимметричного конденсатора Фролова, ее вариант показан на рис. 73. В классическом плоском конденсаторе (слева на рис. 73), платы расположены параллельно и притягиваются друг к другу с равными и противонаправленными силами. Сумма сил, действующая на систему в целом, равна нулю.

Рис. 73. Обычный конденсатор (слева) и конденсатор Фролова (справа)

В «конденсаторе Фролова» с Т-образным диэлектриком, показанном на рис. 73, два разноименно заряженных взаимодействующих тела (плоские или сферические) расположены в одной плоскости, и разделены «диэлектрической стеной», чтобы исключить электрический пробой вдоль минимального расстояния между электродами. Благодаря этому, формируется ненулевой суммарный вектор силы взаимодействия заряженных тел. Сферические или полусферические (выгнутые) заряженные тела удобнее, поскольку уменьшается утечка зарядов. У плоских электродов, происходит утечка зарядов с острых ребер пластин. Хорошие эффекты дает применение цилиндрических электродов, с закругленными торцами. Впрочем, торцы электродов можно изолировать, для уменьшения утечки.

Наблюдать эффект взаимного притяжения в «конденсаторе Фролова» интереснее, если два взаимодействующих заряженных тела закреплены на диэлектрическом основании с помощью упругих элементов, способных растягиваться. В такой конструкции, при включении источника разности потенциалов, заряженные тела сдвигаются по направлению к перегородке и заметно поднимаются, что делает эффект (наличие подъемной силы) очевидным.

Таким образом, геометрия диэлектрика, или особая геометрия и расположение заряженных элементов конструкции, обеспечивают условия создания активной движущей силы. При конструировании таких устройств, необходимо учесть, что эти силы электростатического взаимодействия всегда перпендикулярны заряженной поверхности.

В настоящее время, «конденсатор Фролова» более известен, как сочетание двух плоских кольцевых металлических электродов, разделенных цилиндрической диэлектрической перегородкой, рис. 74. В английском языке, этот вариант конструкции называют «Frolov’s Hat» – «шапка Фролова». Отметим, что диэлектрический диск и цилиндрическая перегородка должны быть выполнены из цельного куска диэлектрического материала, иначе, между электродами может произойти пробой через щель. Размеры устройства зависят от используемого напряжения между электродами. Повышение напряжения более 10 кВ нежелательно, так как это увеличивает потери на ионизацию, растет ток потребления.

Рис. 74. Вариант конденсатора Фролова с цилиндрической перегородкой

В развитие данной темы, предлагается вариант конструкции, которую могут выполнить современные производители микроэлектроники, с небольшими размерами элементов, например, менее одного миллиметра, рис. 75.

Рис. 75. Миниатюризация и пакетирование элементов

Известно, что электрический пробой наступает в воздушном зазоре при напряжении около 1000 Вольт на миллиметр. Малые размеры позволят работать при малых напряжениях, без ионизации воздуха. Кроме того, кулоновские силы быстро растут при уменьшении расстояния между телами, квадратичная зависимость. Для оптимизации схем, показанных на рис. 73 – рис. 75, можно использовать жидкий диэлектрик.

Ошибочно полагать, что заряженные элементы конструкции могут быть только металлическими электродами, как у Брауна. В большинстве предлагаемых мной конструкций электрокинетических движителей, могут применяться заряженные диэлектрики или электреты. Металлические элементы тоже дают некоторые силовые эффекты, но заряды с них быстро «стекают в воздух». Данный побочный процесс реактивный, и именно он искажает основную идею получения активной силы. Он может быть сильнее основного эффекта. Необходимо избегать этого побочного процесса конструктивными методами, например, придавая электродам сферическую или цилиндрическую форму, обеспечивая полировку поверхности и т. п.

На рис. 76 показан вариант конструкции, предложенной в 1994 году [32].

Рис. 76. Движитель Фролова с одноименно заряженными цилиндрическими элементами

В данном случае, мы рассматриваем кулоновские силы между несколькими диэлектрическими одноименно заряженными элементами: плоским электродом (основанием) и множеством цилиндрических заряженных элементов (трубок). Благодаря тому что силы, действующие на поверхность электрически заряженного диэлектрика, всегда перпендикулярныы поверхности, силы F21, действующие на пластину – основание, сонаправлены и суммируются. В то же время, силы, действующие на каждый цилиндрический элемент F12, с разных сторон, взаимно компенсируются. Эти особенности предлагается использовать для конструирования электрических движителей, создающих активную силу за счет ненулевой векторной суммы кулоновских сил.

Современные нанотехнологии позволяют реализовать концепцию, показанную на рис. 76, с помощью диэлектрических элементов малого размера, 100–200 нм. При таких размерах, кулоновские силы будут эффективно действовать на малых расстояниях при небольших напряжениях.

В примитивных экспериментах, которые были проведены в моей лаборатории, была обнаружена небольшая сила, на уровне 10-5 (N). В 1996–1998 годах я докладывал об данных результатах на конференциях, отправлял документы по данному проекту в ЦНИИ имени Хруничева, но не нашел интереса российских организаций к данной теме. В 1998 году, в Санкт-Петербург приезжали представители авиационного департамента корпорации Тойота, которые были ознакомлены с предлагаемым принципом и экспериментами. Позже, после 2002 года, мою лабораторию ООО «ЛНТФ» в Санкт-Петербурге посещали представители российского военного исследовательского института, но мои примитивные эксперименты с «заряженными шариками» не убедили их в перспективности предлагаемого метода. Буду рад развитию данной темы с заинтересованным заказчиком, имеющим собственную научно-техническую базу.

Наиболее интересен тот факт, что подъемная (движущая) сила сохраняется при выключенном источнике питания, постепенно спадая, по мере саморазряда конденсатора. Минимизируя токи утечки через диэлектрик, а также, снижая рабочее напряжение за счет миниатюризации элементов конструкции, мы можем устранить эффекты ионизации и потерь заряда. Сохранение разности потенциалов обеспечивает наличие движущей силы. Электреты, как особый тип диэлектрика, могут использоваться в таких конструкциях. Это позволит получать активную силу без затрат мощности от первичного источника, пока электреты сохраняют свой заряд. Современные электреты могут сохранять заряд годами. Перспективы интересные!

В Природе, встречается сочетание статического электричества и удивительных аэродинамических качеств, например, у бабочек, пчел, шмелей и т. п. Кстати, материал, из которого сделана их конструкция, не имеет металлических элементов, а является диэлектриком, и обладает электретными свойствами. Электрический заряд на поверхности «живого диэлектрика», в данном случае, обусловлен трением движущихся частей, и движением воздуха.

Вернемся к идеям Брауна. Задача создания движущей силы решается им не только за счет геометрической асимметрии элементов конструкции. Сила, как писал Браун, действует «в сторону большей интенсивности силовых линий электрического поля». Именно этот эффект показан на рис. 69.

В патенте Брауна № 3187206, есть упоминание о том, что движущую силу можно получить за счет асимметрии электродов, а также, «за счет прогрессивно изменяющийся диэлектрической проницаемости материала, находящегося между электродами». Браун также отметил возможность использования градиента электрической проводимости и полупроводниковых материалов, но эти методы создания движущей силы более энергозатратные, чем «градиентная электростатика».

Метод, основанный на градиенте свойств диэлектрика, представляется мне более технологичным и перспективным, чем геометрическая асимметрия, показанная на рис. 72 – рис. 76. Рассмотрим данный вопрос подробнее.

В курсе теории диэлектриков, есть интересное замечание о силе, действующей на частицы вещества, находящихся на границе раздела двух диэлектриков, имеющих различную диэлектрическую проницаемость, рис. 77. Различные свойства диэлектрической среды задают разное по величине электрическое поле E1 и E2, в области между двумя пластинами конденсатора.

Рис. 77. Граница раздела двух сред с разной диэлектрической проницаемостью

Эта сила F действует в сторону максимальной напряженности электрического поля E1, и «направлена по нормали к поверхности раздела диэлектриков», как пишет Б.М. Тареев в учебнике по диэлектрикам [34].

Учитывая это важное замечание по поводу нормального направления вектора силы, можно конструировать силовые установки активного (нереактивного) типа, в которых создается ненулевой суммарный вектор действующих электрических сил.

Напряженность электрического поля, как известно, есть градиент электрического потенциала, убывающего с увеличением расстояния от поверхности заряженного тела. Естественный градиент электрического потенциала, в частности, создаваемый вокруг заряженного шарика, показан на рис. 78. Частица бумаги, например, притягивается в поверхности заряженного шарика, именно благодаря этому градиенту электрического потенциала: она движется в сторону большей интенсивности силовых линий.

Рис. 78. Притяжение частицы к заряженному шарику в естественном электрическом поле

Создавая искусственный градиент потенциала, за счет свойств среды, окружающей заряженное тело, представляется возможным получить интересные эффекты.

На рис. 79 показан вариант предлагаемой конструкции, в которой выпуклая поверхность высоковольтного электрода покрыта градиентным диэлектриком, в котором послойно или плавно меняется величина диэлектрической проницаемости, при удалении от поверхности электрода. Наружный слой диэлектрика, для наших целей, должен иметь минимальное значение диэлектрической проницаемости, а внутренний слой – максимальное значение. В таком случае, около электрода величина потенциала будет минимальная, а при удалении от поверхности электрода, значение потенциала будет не уменьшаться, а увеличиваться. Это создает эффект «обратного электрического поля».

Рис. 79. Элемент активного движителя с градиентным диэлектриком

Напомню, что чем меньше диэлектрическая проницаемость среды, тем сильнее в данной области пространства напряженность электрического поля. При определенных условиях, на частицу, находящуюся в области градиентного диэлектрика, действует сила, направленная в сторону диэлектрика с меньшей величиной диэлектрической проницаемости. В обычном электрическом поле, как мы рассмотрели на рис. 78, частицы притягиваются к электроду, стремясь перейти в область максимальной напряженности поля. В «обратном электрическом поле», рис. 79, частицы вещества диэлектрика будут стремиться прочь от электрода, так как искусственно созданный градиент электрического потенциала заставляет их смещаться в сторону большей интенсивности силовых линий.

Уменьшение величины диэлектрической проницаемости, которое может быть создано плавно или слоями, в толще диэлектрика, с увеличением расстояния от поверхности электрода. Особые условия состоят в том, что мы должны не только уменьшить или компенсировать естественное уменьшение величины электрического потенциала, а добиться того, чтобы с расстоянием от заряженной поверхности изменение напряженности поля происходил быстрее, чем происходит естественное уменьшение потенциала, при удалении от электрода. Как писал Томас Браун, необходимо создать «прогрессивно изменяющуюся» диэлектрическую проницаем, ость.

Как известно, закон Кулона имеет квадратичную функцию. Следовательно, функция изменений потенциала с расстоянием от электрода, которую мы задаем с помощью конструктивного изменения диэлектрической проницаемости вещества диэлектрика, должна иметь крутизну более, чем квадратичная функция. В таком случае, для частиц диэлектрика, находящихся в толще диэлектрика, направление увеличения электрического потенциала будет обращено в сторону от заряженной поверхности. При такой ситуации, на них будет действовать сила, направленная в сторону максимальной величины потенциала, то есть, наружу от электрода.

Технологическая задача создания многослойного диэлектрика, или материала с прогрессивным градиентом диэлектрической проницаемости, достаточно сложная, но перспективная. Применение данной технологии в энергетике и оборонной промышленности имеет большие перспективы. Такие материалы, по моим расчетам, могут обеспечить активные действующие силы величиной около 100 тонн на квадратный метр поверхности специального конденсатора, при напряженности электрического поля около 10 киловольт. Такие мощные силовые эффекты, без учета побочной ионизации воздуха, должны объясняться некоторой работоспособной теорией.

Коротко по теории процесса. Существует несколько теоретических подходов, и все они опираются на предположение о наличии среды в вакууме, которая, при воздействии на нее, может приобретать некоторую структуру, поскольку она имеет определенные физические свойства, в том числе, плотность энергии.

Закон Кулона в квантовой электродинамике описывается, как обмен энергией виртуальных фотонов, происходящий между заряженными частицами. Аналогичные идеи рассматривает Берден [28]. На рис. 80 показана схема взаимодействия двух электрически заряженных тел, с точки зрения эфиродинамики. Поделитесь на страничке

Следующая глава >

асимметричный электрохимический конденсатор — патент РФ 2140681

Изобретение относится к электрическим конденсаторам большой емкости для накопления электрической энергии, а именно к асимметричным электрохимическим конденсаторам. Техническим результатом изобретения является повышение удельной энергии и увеличение срока службы конденсатора. Асимметричный электрохимический конденсатор включает корпус, установленную по крайней мере одну пару электродов, состоящую из первого и второго электродов, размещенный между ними электролит, коллектор, сепаратор, в котором, согласно изобретению, абсолютные емкости электродов различны, причем абсолютная емкость первого электрода больше абсолютной емкости второго электрода. 12 з.п. ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к электрическим конденсаторам большой емкости для накопления электрической энергии, а именно к асимметричным электрохимическим конденсаторам. Известен электрохимический конденсатор, включающий корпус, установленные в нем два электрода и размещенный между ними электролит (1). Причем электроды имеют двойной электрический слой на границе электрод — электролит. А также один из электродов может быть выполнен из материала, позволяющего провести фарадеевский процесс. В качестве электролита использованы водные и неводные электролиты. Известен асимметричный электрохимический конденсатор, включающий корпус, установленную в нем по крайней мере одну пару электродов, состоящую из первого и второго электродов, размещенный между электродами электролит и сепаратор (2). В качестве электролита использован водный электролит. Важным параметром для конденсаторов является удельная энергия. Удельная энергия конденсатора — это величина накопленной им энергии, отнесенная к массе или объему конденсатора. Высокая удельная энергия конденсатора является желательным параметром, так как позволяет снизить массу конденсатора и его объем для конкретной области применения. Использование неводных электролитов позволяет снизить рабочее напряжение электрохимического конденсатора и, соответственно, его удельную энергию. Однако неводные электролиты достаточно дороги и чувствительны к содержанию воды и/или кислорода. Более важно то, что такие электролиты имеют более низкую проводимость по сравнению с водными электролитами и, соответственно, такие конденсаторы — более низкие мощностные параметры. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является асимметричный электрохимический конденсатор, включающий корпус, установленную в нем по крайней мере одну пару электродов, состоящую из первого и второго электродов, размещенный между электродами электролит и сепаратор, причем абсолютные емкости электродов различны, при этом абсолютная емкость первого электрода больше абсолютной емкости второго электрода (3). В известной конструкции электроды выполнены из одного материала. Однако, известный конденсатор имеет недостаточно высокую удельную электрическую емкость. Это связано с тем, что, если при заданной общей массе одинаковых электродов увеличить один из них, то масса другого будет уменьшена. Очевидно, что при этом электрическая емкость конденсатора также уменьшится. Техническими задачами, решаемыми предлагаемым асимметричным электрохимическим конденсатором, являются значительное повышение его удельной энергии и увеличение срока службы. Поставленные задачи достигаются созданием асимметричного электрохимического конденсатора, включающего корпус, установленную в нем по крайней мере одну пару электродов, состоящую из первого и второго электродов, размещенный между электродами электролит и сепаратор, причем абсолютные емкости электродов различны, при этом абсолютная емкость первого электрода больше абсолютной емкости второго электрода, в котором, согласно изобретению, один из электродов выполнен из материала, позволяющего накопление энергии при проведении фарадеевского процесса, а другой — из материала, позволяющего накопление энергии в двойном электрическом слое. Изобретение характеризуется также тем, что абсолютная емкость первого электрода по крайней мере в три раза больше абсолютной емкости второго электрода. Это позволяет приблизить емкость конденсатора к емкости одного электрода. Изобретение характеризуется тем, что один из электродов выполнен из углеродного материала, а другой выполнен из материала, имеющего возможность обратимого электрохимического окисления в водных растворах. Возможно также выполнение второго электрода из водородсорбирующего материала. Емкость (ввиду того, что удельная емкость электрода из материала, позволяющего осуществлять фарадеевский процесс, значительно больше емкости другого электролита) — это общая емкость конденсатора, приближающаяся к емкости электрода, сделанного из углеродного материала. Выбор углеродного материала, включающий: активированный уголь, или углеткань, или нефтяной пек, или стеклоуглерод, или сажу, а также их различные комбинации, обусловлен тем, что они имеют развитую поверхность, из-за чего большую емкость двойного электрического слоя. Изобретение характеризуется тем, что удельная емкость любого из электродов больше удельной емкости другого электрода. Это позволяет при одинаковых геометрических размерах электродов получить электроды с различной абсолютной емкостью. Выполнение асимметричного электрохимического конденсатора с первым электродом, объем которого меньше или равен объему второго электрода, позволяет уменьшить габариты конденсатора. Изобретение характеризуется тем, что масса первого электрода меньше или равна массе второго электрода. Позволяет уменьшить вес конденсатора. Выполнение асимметричного электрохимического конденсатора, у которого абсолютная емкость первого электрода больше, чем абсолютная емкость второго электрода, и удельная емкость первого электрода больше, чем удельная емкость второго электрода. Возможно выполнение асимметричного электрохимического конденсатора, в котором абсолютная емкость первого электрода больше абсолютной емкости второго электрода, а удельная емкость первого электрода меньше удельной емкости второго электрода. Это позволяет получать конденсаторы с различными удельными характеристиками. Изобретение характеризуется также тем, что в качестве электролита используют водные растворы, в качестве которых могут быть либо водные растворы гидроксидов или карбонатов щелочных металлов, или серной, или хлорной кислот. Эти растворы обладают ионной проводимостью и обладают низким омическим сопротивлением в широком диапазоне температуры. При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию «новизна». Сущность предложенного решения не следует явным образом из известных, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень». Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения. Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием конструкции конденсатора и чертежом, на котором показан схематический вид асимметричного электрохимического конденсатора. Асимметричный электрохимический конденсатор имеет первый электрод с большей емкостью (1) и электрод с меньшей емкостью (2) и электролит (3) между ними. Сепаратор (4) разделяет электроды (1) и (2). Внутренние компоненты конденсатора помещены в корпус (5). Асимметрия между значениями емкостей электродов (1) и (2) позволяет повысить удельную энергию асимметричного электрохимического конденсатора по сравнению с известными симметричными электрохимическими конденсаторами. Полная емкость C конденсатора — это обратная величина суммы обратных величин емкостей первого и второго электродов C₁ и C₂: 1/C = 1/C₁ + 1/C₂. Для симметричного конденсатора, когда C₁ и C₂ равны, полная емкость конденсатора равна половине емкости одного из электродов. Однако, если абсолютная емкость одного из электродов будет увеличена, полная емкость конденсатора будет стремиться к емкости электрода, имеющего меньшую емкость. Таким образом, асимметричный конденсатор может иметь удвоенную величину емкости по сравнению с симметричным конденсатором. Так как энергия, накопленная в электрохимическом конденсаторе, прямо пропорциональна его емкости, удвоение его емкости удваивает величину энергии, накапливаемую конденсатором. Предпочтительно, чтобы электрод с большей емкостью (1) имел емкость, по крайней мере в 3 раза большую, чем емкость электрода с меньшей емкостью (2). Более предпочтительно, чтобы величины емкостей электродов отличались по крайней мере в 10 раз. Предпочтительно, чтобы различие в абсолютной емкости электродов было достигнуто при использовании различных материалов для каждого из электродов, и один из элементов должен иметь большую удельную емкость на единицу массы или объема, чем другой. Например, один из электродов изготовлен из материала или его оксида (гидроксида), в то время как другой электрод изготовлен из активированного углеродного материала. Удельная емкость активированных материалов, пригодных для изготовления конденсаторов, составляет в водных электролитах 50 — 200 Ф/г, а средняя удельная емкость, например, гидроксида никеля в диапазоне потенциалов от 0 до 0,4 В по стандартной водородной шкале в щелочном растворе составляет 2500 Ф/г. Электрод с большей емкостью (1) может быть из материала с высокой емкостью, которая определяется фарадеевским процессом. Такие материалы включают рутений, родий, палладий, осмий, иридий, кобальт, никель, марганец, железо, платину, свинец, титан, молибден, вольфрам, ванадий, а также сплавы, оксиды, гидроксиды, карбиды и их различные комбинации. Также могут быть использованы материалы водородсорбирующие. Фарадеевский псевдоемкостной процесс, протекающий на электроде с большей емкостью (1), использует окислительно-восстановительные реакции. Электрохимические процессы, присущие материалу, кинетически и термодинамически обратимы при протекании окислительно-восстановительных реакций в широком диапазоне потенциалов. Передача и накопление заряда в электроде с большей емкостью (1) происходит в результате изменения степени окисления в ходе реакции. Этот процесс аналогичен с процессом, происходящим в традиционных перезаряжаемых батареях. Фарадеевский процесс позволяет в некоторых случаях проводить заряд и разряд конденсатора в более широком диапазоне напряжений, чем в случае использования только электродов, в которых заряд накапливается в двойном электрическом слое. Электрод (2) с меньшей емкостью накапливает заряд в двойном электрическом слое. Электрод (2) с меньшей емкостью может включать следующие электродные материалы: активированный уголь, нефтяной пек, стеклоуглерод, сажу, синтетичные углеродные волокна и ткани, материалы на основе карбидов, нитридов, а также их различные комбинации. Электрод (2) находится в контакте с электролитом (3) и пропитан им. Двойной электрический слой формируется на поверхности (6) электрода с меньшей емкостью (2). Высокую удельную поверхность углеродного материала используют для достижения возможности накопления большей энергии. Электролит (3) может быть водным и представляет собой растворы карбонатов и/или гидроксидов щелочных материалов, таких как натрий, калий, литий и т.д. Также могут быть использованы различные кислоты. Возможно использование также неводных электролитов. Сепаратор (4) представляет собой ионно-проницаемую мембрану. К примеру, для сепаратора могут быть использованы такие материалы, как бумага, микропористые полимерные пленки, стекломатериал. В принципе, конденсаторы могут быть выполнены без сепаратора. В качестве коллекторов тока могут быть использованы решетки, сетки, фольга и т.д. В проведенном ниже примере углеродный электрод используют в комбинации с псевдоемкостным электродом, содержащим гидроксид металла при рабочем напряжении до 1,7 — 1,8 В. Это почти в два раза увеличивает рабочее напряжение по сравнению с используемыми симметричными электрохимическими конденсаторами. Повышенное рабочее напряжение обеспечивает повышение удельной запасенной энергии, так как удельная энергия пропорциональна квадрату рабочего напряжения. Электрод с большей емкостью (1) изготовлен из материала, имеющего большую удельную емкость, по сравнению с материалом электрода (2), имеющего меньшую удельную емкость. Таким образом, несмотря на большую абсолютную емкость электрода с большей емкостью, он может иметь объем или вес даже меньше, чем электрод с меньшей емкостью. При разряде конденсатора, изготовленного в соответствии с изобретением, электрод (1) разряжается лишь частично, что способствует повышению его срока службы и ресурса. Ресурс электрода (2) практически не ограничен, так как при работе на нем протекают какие-либо процессы, сопровождающиеся изменением фазового состава материалов. Поэтому по сравнению с аккумуляторами асимметричный конденсатор в соответствии с настоящим изобретением демонстрирует более высокий срок службы в режиме циклирования и возможность быстрого заряда. Аккумуляторные батареи имеют ограниченный срок службы от сотен до тысячи зарядно-разрядных циклов и время, необходимое для заряда, от 30 минут до 10 часов. Электрохимические конденсаторы в соответствии с настоящим изобретением могут иметь срок службы в режиме циклирования более 100000 циклов и необходимое время заряда от нескольких секунд до нескольких минут. Примеры конкретного выполнения асимметричного электрохимического конденсатора. Пример 1. Конденсатор имеет отрицательный электрод из углеродного материала, щелочной электролит и положительный электрод, содержащий гидроксид никеля. Отрицательный электрод выполнен из активированного углеродного материала с удельной поверхностью 900-1100 м²/г. Толщина электродов 1,2 мм и площадь его поверхности 36 см². В качестве коллектора тока берется никелевая фольга толщиной 0,05 мм. Положительный электрод металлокерамической конструкции содержит гидроксид никеля, как активный материал. Его толщина 0,33 мм и емкость 0,3 Ач. Электролит — водный раствор гидроокиси калия плотностью 1,29 г/см³. Сепаратор толщиной 0,1 мм выполнение из нетканого полипропиленового полотна. Объем элемента 6,05 см³, емкость элемента 418 Ф (69,4 Ф/см³) в интервале напряжений 1,3-0,3 В. Для сравнения, симметричный конденсатор, оснащенный такими же угольными электродами, имеет объем 9,36 см³ и емкость 210 Ф (22,4 Ф/см³) в интервале напряжений 1,0-0,0 В. Таким образом, абсолютная емкость асимметричного конденсатора примерно в два раза выше, чем у симметричного. Емкость на единицу объема асимметричного конденсатора более чем в три раза выше, чем у симметричного. Величина удельной энергии асимметричного конденсатора равна 55 Дж/см³, а у симметричного — 11,2 Дж/см³. Таким образом, настоящее изобретение позволяет повысить удельную энергию в 4,9 раза. Пример 2. Соответствующий этому примеру конденсатор отличается от конденсатора, описанного в примере 1, тем, что имеет положительный электрод, содержащий диоксид свинца. В качестве токового коллектора (на чертеже не показан) используется свинцовая фольга толщиной 0,2 мм. Общая толщина положительного электрода 0,4 мм и его емкость 0,34 Ач. В качестве электролита используют водный раствор серной кислоты плотностью 1,26 г/см³. В качестве токового коллектора отрицательного электрода использовалась свинцовая фольга с толщиной 0,2 мм. Объем этого элемента 6,84 см³ и емкость 770 Ф (113 Ф/см³) в интервале напряжений — 1,6-0,8 В. Для сравнения, симметричный коллектор с серной кислотой в качестве электролита и такими же угольными электродами, как в примере 1, имеет объем 10,44 см³ и емкость 392 Ф (37,5 Ф/см³) в интервале напряжений 1,0-0,0В. Таким образом, и в этом случае абсолютная емкость асимметричного конденсатора примерно в два раза выше, чем у симметричного. Емкость на единицу объема асимметричного электрохимического конденсатора примерно в 3 раза выше, чем у сравниваемого симметричного электрохимического конденсатора. При этом удельная энергия асимметричного конденсатора равна 108 Дж/см³, а симметричного конденсатора 18,8 Дж/см³. Таким образом, настоящее изобретение позволяет увеличить удельную энергию по объему в 5,7 раза. Пример 3. Соответствующий этому примеру конденсатор отличается от конденсатора, описанного в примере 2, тем, что использует электрод из углеродного материала в качестве положительного электрода. Отрицательный электрод выполнен из свинцовой фольги толщиной 0,2 мм и содержал порошок металлического свинца в качестве активного материала. Общая толщина отрицательного электрода 0,3 мм и его емкость 0,4 Ач. Объем элемента 6,48 см³, емкость 780 Ф (120 Ф/см) в интервале напряжений 1,2-0,1 В. И в этом случае мы имеем преимущества по удельной емкости и энергии при сравнении с симметричным конденсатором, использующим водный раствор серной кислоты в качестве электролита и описанного в примере 2. Пример 4. Конденсатор был изготовлен с использованием положительного электрода из активированного углеродного материала с удельной поверхностью 1400 м/г, толщиной 0,55 мм. Отрицательный электрод изготавливался из водородсорбирующего материала (LaNi₅ — базовая формула) методом сухой прокатки до толщины 0,2 мм. Удельная емкость электрода 0,96 Ач/см. В качестве электролита применялся водный раствор гидроокиси калия плотностью 1,28 г/см. Сепаратор (4), разделяющий положительный и отрицательный электроды, выполнялся из нетканого поливинилхлоридного полотна толщиной 0,22 мм. Несколько пар положительных и отрицательных электродов с сепараторами и электролитом помещались в металлический корпус с размерами 50 х 24 х 11 мм и герметизировались. Этот конденсатор имел максимальное рабочее напряжение 1,4 В и удельную емкость по объему 44 Ф/см³. Для сравнения удельная емкость симметричного уголь-угольного конденсатора была 21 Ф/см³ в интервале напряжений 1,0-0,5 В. В данном примере мы также имеем отмечаемые преимущества настоящего изобретения. Другие металл-гидридные материалы могут также обеспечить преимущества в удельной энергии для асимметричных электрохимических конденсаторов. И здесь повышение удельных параметров конденсатора обусловлено значительным различием емкостей двух электродов. Таким образом, асимметричный электрохимический конденсатор имеет пару электродов с неэквивалентными абсолютными емкостями и электролит между ними. Если соотношение емкостей двух электродов достаточно велико, то емкость асимметричного электрохимического конденсатора приближается к емкости электрода с меньшей емкостью. Таким образом, асимметричный электрохимический конденсатор имеет примерно в два раза большую емкость по сравнению с симметричным электрохимическим конденсатором, одинаковые электроды которого выполнены такими же, как электроды с меньшей емкостью асимметричного конденсатора. По этой причине асимметричный электрохимический конденсатор имеет преимущества и по удельной энергии, как это показано в примерах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Асимметричный электрохимический конденсатор, включающий корпус, установленную, по крайней мере, пару электродов, состоящего из первого и второго электродов, размещенный между ними электролит, коллектор и сепаратор, причем абсолютные емкости электродов различны, при этом абсолютная емкость первого электрода больше абсолютной емкости второго электрода, отличающийся тем, что один из электродов выполнен из материала, позволяющего накопление энергии при проведении фарадеевского процесса, а другой — из материала, позволяющего накопление энергии в двойном электрическом слое. 2. Асимметричный электрохимический конденсатор по п.1, отличающийся тем, что абсолютная емкость первого электрода, по крайней мере, в три раза больше абсолютной емкости второго электрода. 3. Асимметричный электрохимический конденсатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что один из электродов выполнен из углеродного материала, а другой выполнен из материала, имеющего возможность обратимого электрохимического окисления в водных растворах. 4. Асимметричный электрохимический конденсатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что материал другого электрода включает в себя один из материалов: рутений, родий, палладий, осмий, иридий, кобальт, свинец, никель, марганец, железо, платину, титан, молибден, вольфрам, а также их сплавы, оксиды, гидроксиды, карбиды и их различные комбинации. 5. Асимметричный электрохимический конденсатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что другой электрод выполнен из водородсорбирующего материала. 6. Асимметричный электрохимический конденсатор по п.3, отличающийся тем, что в качестве углеродного материала выбран активированный уголь, или углеткань, или нефтяной пек, или стеклоуглерод, или сажа, или их различные комбинации. 7. Асимметричный электрохимический конденсатор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что удельная емкость одного из электродов больше удельной емкости другого электрода. 8. Асимметричный электрохимический конденсатор по п.7, отличающийся тем, что абсолютная емкость первого электрода больше абсолютной емкости второго электрода и удельная емкость первого электрода больше удельной емкости второго электрода. 9. Асимметричный электрохимический конденсатор по п.7, отличающийся тем, что абсолютная емкость первого электрода больше абсолютной емкости второго электрода, а удельная емкость первого электрода меньше удельной емкости второго электрода. 10. Асимметричный электрохимический конденсатор по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что объем первого электрода меньше или равен объему второго электрода. 11. Асимметричный электрохимический конденсатор по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что масса первого электрода меньше или равна массе второго электрода. 12. Асимметричный электрохимический конденсатор по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что в качестве электролита используют водные растворы. 13. Асимметричный электрохимический конденсатор по п.12, отличающийся тем, что в качестве электролита используют водные растворы гидроксидов, или карбонатов щелочных металлов, или серной, или хлорной кислот.

Несимметричный конденсатор в воздухе, он же лифтер

Мы очень часто сталкиваемся с одной из интереснейших особенностей технологии. Пока машина несовершенна — она отличный объект для фантастики. Машина, достигшая совершенства, будущего не имеет. Машины погибают в расцвете сил. Можно вспомнить хотя бы паровоз. К 50-м годам ХХ в. он стал верхом инженерного изящества и конструктивного совершенства. Но именно в эти годы его быстро вытеснили тепловозы и электровозы. Когда Жюль Верн писал «Робур-завоеватель», вертолет казался выдумкой, а оказалось — предвидением фантаста. Конечно же, фантаст не знал подробностей аэродинамики вращающегося в воздухе крыла, быть может даже не понимал — ему это простительно — почему крыло создает подъемную силу. Тогда было время, когда служители пера так или иначе интересовались достижениями научно-технического прогресса. О нынешнем времени такого не скажешь.

 

Современные вертолеты достигли совершенства, значит, у них нет будущего, значит, их должно что-то вытеснить, пусть даже пока не совсем понятное и привычное. Разумеется, еще очень долго вертолет, как и дрон, в ряде наших дел будут незаменимыми помощниками, как служит нам столетиями колесо или аэростат. Но рано или поздно появятся экранолеты, ионолеты, лифтеры. Наступает их время, значит, пора с одним из них познакомиться поближе.

 

Лифтер, по существу, является очень интересной и пока не очень понятной демонстрацией так называемого эффекта Бифельда-Брауна. Этот эффект заключается в том, что в несимметричном заряженном конденсаторе, у которого один электрод своими размерами превышает другой, возникает сила, стремящаяся переместить конденсатор в сторону наименьшего электрода. В современном варианте, которому посвящено большое число статей, размышлений и домыслов, лифтер представляет собой призму, боковая поверхность которой — тонкая фольга. Над ней на изоляционных стойках на сравнительно большом расстоянии расположен второй электрод — тонкий проводник. Изначально лифтер, он же конденсатор Бифельда-Брауна, был устроен немного по-другому: большой электрод представлял собой что-то вроде сетки. Почему конструкция видоизменилась — понятно: во-первых, так легче создать очень сильное электрическое поле в окрестности малого электрода и можно запросто увеличить подъемную силу увеличением числа ячеек, во-вторых.

 

Продолжение статьи читайте в августовском номере журнала «Наука и техника».  Доступна как печатная, так и электронная версии журнала. Оформить подписку на журнал можно здесь.

 

Новинка на нашем сайте — монографии-фотоальбомы Анатолия Верстюка, посвященные эскадренным миноносцам. В магазине на сайте можно купить магниты, календари, постеры с авиацией, кораблями, сухопутной техникой.

Ассиметричный конденсатор или играем с высоким напряжением

Теория(продолжение)

Сам «лифтер» — ассиметричный конденсатор представляет собой конструкцию, состоящую из 2 частей — ионного генератора и подъемного аппарата. Ионный генератор представляет собой устройство, которое генерирует высокое напряжение определенной частоты (. Подъемный аппарат – ассиметричный конденсатор имеющий электроды, значительно отличающиеся но площади. Верхний электрод малой площади выполнен из тонкой проволоки и закреплен на некотором расстоянии над нижним электродом большей площади, причем плоскость нижнего и верхнего электродов совпадают. В объектах формируется реактивная сила, перемещающая их в сторону электрода большей площади.
Следующие уравнения описывают движение, которое достигается в результате реактивного движения объема воздуха (здесь — заряженных ионов исходящих от положительной обкладки конденсатора), ускоренного электрическим зарядом. Тонкий, положительно заряженный проволочный эмиттер помещен в область заряда, которая находится вблизи гладкой, притягивающей поверхности (здесь – отрицательная обкладка конденсатора). Мак¬симальная сила тяги достигается при условии, что как можно большая масса воздуха движется как можно быстрее в заданный интервал времени. Это опи¬сывается следующим выражением:

Сила тяги = mv/T

где т — масса воздуха, v — скорость, T — время.

Энергия в джоулях для обеспечения такого движения должна составлять (1/2 mv2)/T
Если теперь мы определим эффективность системы как отношение «вход¬ной энергии» к «выходной энергии», то мы получим:

Эффективность = mv/T * 0,5(mv*mv)/T = 2/v

Таким образом, эффективность обратно пропорциональна скорости воздуха, поэтому, рационально использование больших масс воздуха при малых скорос¬тях. Эффективность с точки зрения максимальной подъемной силы следует тому же правилу.
Известно, что молекулы и ионы воздуха обладают эластичными свойствами при столкновении на малых скоростях, то есть ведут себя как упругие тела, подобно бильярдным шарам. Высокие скорости имеют тенденцию вызывать разделение молекул, которое приводит к вторичной ионизации и потому край¬не нежелательно.
Вторичная ионизация вызывает уменьшение реактивного эффекта, то есть подъемной силы, из-за изменения направления движения, частицы которого теперь обладают противоположными зарядами. Поэтому, очень важно перемещать как можно большую массу воздуха при низких скоростях или энергиях, тогда при максимальном количестве эластичных столкновений будет наблюдаться мини¬мальное количество распадов молекул и процессов вторичной ионизации.
Подъемному аппарату потребуется высокое напряжение постоянно¬го тока при сравнительно малом токе нагрузки.

Асимметричный конденсатор, ёмкостный триод (электрет)

Асимметричный конденсатор( усиление тока???)

Комментарий: емкость (размер) правой пластины гораздо больше, чем у пластины слева.

Комментарий: после S2 заряды с земли будет поступать на правую пластину до момента, когда внешнее поле упадет до нуля. . Для уничтожения внешнего поля это потребует больше зарядов, чем есть на левой пластине, потому что емкость пластины справа больше. «Больший заряд «означает «Больший ток «, так мы добились усиления тока через этот механизм. Комментарий: после того как обе искры имели место, поле на концах пластины справа не равно нулю. Это связано с тем, что поле возникает из-за дополнительных зарядов, которые притекли («выкачаны») с земли.
Простейшие несимметричные конденсаторы
Простейшими несимметричными конденсаторами являются Лейденская банка и коаксиальный кабель (изобретенный тоже господином Тесла).

Помимо того, что площадь (ёмкость) обкладок у этих конденсаторов различна, и они, таким образом, являются несимметричными, у них есть еще одно свойство.Электростатическое поле от внешней обкладки данных устройств не воздействует на внутреннюю обкладку.
Поле от внешней обкладки Поле от внутренней обкладки

Объяснение: определяется это тем, что электрические поля внутри металлических тел отсутствуют (читайте учебники).Замечание: справедливо это в том случае, если заряжать обкладки раздельно.
Ёмкостной триод(третий электрод в несимметричном конденсаторе)
Замечание: на возможность усиления энергии подобным устройством указывал Гарольд Апсден.
Принцип усиления тока в ёмкостном триоде
Объяснение: Вы должны получить нулевой потенциал внутри небольшого цилиндра (на входном электроде).В этом случае заряд на внешнем цилиндре будет больше, чем на внутреннем цилиндре. Чем бодьше заряд, тем больше ток.Так что вы получите усиления тока.В частности: Потенциал вокруг любого цилиндра с радиусом R:
φ=q/4πεεor где q есть заряд на цилиндре
Потенциал внутри цилиндра такой же, потому что: dφ/dr =0 и φ=constЕсли вы хотите получить нулевой потенциал в двух цилиндрах (на входном электроде), вы должны дать больше заряда противоположного знака на внешний, пропорционально радиусу этого цилиндра.Чем больше радиус, тем больше заряд.Последовательность операций: 1. Зарядка входного электрода от источника энергии.2. Небольшой цилиндр (управляющий электрод) заряжается автоматически, если он подключен к земле через диод с правильной полярностью.3. Разряд входного электрода до нулевого уровня (например, с помощью искры). В результате на нем будет нулевой потенциал.4. Если внешний цилиндр соединен с землей через диод с правильной полярностью, он так же заряжается автоматически с противоположным знаком. Но заряды из земли будут «выкачиваться» больше, чем для малого цилиндра (пропорционально соотношению их радиусов). 5. В результате, получим усиление тока.Комментарий: У Эдвина Грея использовать этот принцип в свое устройство?.
Комментарий: Если это так, то в патенте Грея отсутствуют некоторые очень важные детали (??)

Приложенные файлы

Ассиметричный конденсатор или играем с высоким напряжением

Написал вот на конкурс научную работу. Решил выложить.
Так как там работа на 25 листов, я опущу такие части как введение, экспериментальная часть, заключение. Сосредоточусь на процессе создания данного аппарата.

Немного теории

Вообще конденсатор является уникальным приспособлением, создающим между обкладками «двухполюсный» электрический эфир, два электрических подпространства-времени. Антигравитационный эффект связан с искривлением исходного пространства-времени электрическим полем.
Взаимодействие электрического поля большой напряженности с гравитационным эфиром было экспериментально открыто Томасом Таунсендом Брауном, учащимся колледжа, в начале прошлого века. Однажды он раздобыл трубку Кулиджа, которая потом привела его к этому открытию. Он сделал то, о чем пока не думал ни один ученый его времени: укрепил трубку Кулиджа на чувствительнейшем балансире и начал испытывать свое устройство. Неожиданно его внимание привлекло странное поведение самой трубки: всякий раз, когда он включал трубку, она производила некое поступательное движение, словно аппарат пытался продвинуться вперед. Стало ясно, что существует связь электрического и гравитационного полей. Ему понадобилось много усилия и времени, прежде чем он нашел объяснение.
Эффект заключается в поступательном движении плоского высоковольтного конденсатора в сторону положительного полюса. После многолетних исследований в 25-65 годах Браун создал пленочные дисковые конденсаторы, заряженные до напряжения 50 kV, что соответствует потреблению маленькой лампочки, способные подниматься в воздух и совершать круговые движения со скоростью 50 м/с. Когда диски заряжались, они начинали двигаться по круговому пути. И, в конце концов, ему удалось сконструировать прибор, который он назвал «гравитор». Его изобретение имело вид простого ящика, но стоило положить его на весы и подключить к источнику энергии напряжением 100 киловольт, как аппарат в зависимости от полярности прибавлял, или терял примерно один-два процента своего веса.
В момент зарядки конденсатора, между обкладками образуется магнитное поле. В присутствии электрического потенциала э магнитное поле образует вторичное гравитационное поле, согласно уравнениям единой теории поля. В положительном и отрицательном электрическом потенциале гравитационное поле имеет различное направление, действующее на вещество диэлектрика разнонаправлено. Если положительный потенциал будет больше чем отрицательный, то и антигравитациоонные силы будут больше.

💣асимметричный конденсатор ✔️

 Главная Loading… ТЭГИ приколы видео орел и решка черногория русские молодые политика спорт музыка события факты звёзды Дота 2 женщины альтернатива КВН драки война мультики актёры кино онлайн масяня приколы наруто видеоклипы видеобитва машины видеореклама вконтакте однокласники видеоролик дня видеоролики 2018 видеоролики без смс казино АТО ДНР ополчение смешное видео youtube приколы дом2 драки стоп хам драки я приколы видео дом2 серии дорогой ты где был русские детективные сериалы бэк ту скул пранки над друзьями новые видеоклипы, Поздравления РЕКЛАМА ПАРТНЁРЫ Сообщество

асимметричный конденсатор . Асимметричный конденсатор.Векторный двигатель. НЛО. Часть 1 Нажми для просмотра Подписывай тесь на нашу группу Вконтакте — , и Facebook — * В 1994 …       Тэги:   Асимметричный конденсатор Нажми для просмотра Подписывай тесь на нашу группу Вконтакте — , и Facebook —  …       Тэги:   Электрогравитация Нажми для просмотра После того как я заснял ролик, я разрядил емкость и кинул ее в коробку с другими. Перекладыв ая ее через час…       Тэги:   Асимметричный трансформатор. Part 1. Нажми для просмотра Каким образом в схемах получают напряжения ниже нулевого потенциала ? Один из самых простых вариантов -…       Тэги:   Al-Cu Capacitor своими руками. Интересный эффект в конце) Нажми для просмотра Будет ли увеличиват ься магнитный поток через катушку вторичной обмотки, если ее сердечник будет представл.. .       Тэги:   Получение отрицательного напряжения при помощи конденсатора Нажми для просмотра В плоском незаряженн ом воздушном конденсато ре с площадью пластин S = 100 см2 и расстояние м между ними…       Тэги:   Асимметричный трансформатор Нажми для просмотра Все для вас Ребята !)       Тэги:   несимметричный конденсатор Нажми для просмотра Модели электричес ких двигателей высокого напряжения на эффектах ионного ветра, Бифельда-Б ауна и градиент…       Тэги:   Асимметричный конденсатор Нажми для просмотра Что будет происходит ь с напряженно стью поля если пластины имеют конденсато ра будут иметь не симметрич.. .       Тэги:   Несимметричные двигатели высокого напряжения (Познавательное ТВ) Нажми для просмотра Демонстрац ия 3D модели полёта, эксперимен тальной летающей тарелки, с двигателям и на эффекте Бифельда-Б аун…       Тэги:   Конденсатор и асимметричные заряды Нажми для просмотра Принцип работы конденсато ра. Обсудить на форуме: kondensator.23/       Тэги:   Мебиус-конденсатор.avi Нажми для просмотра на втором рисунке забыл дорисовать вторичку с выводами…) ))) заземление до влажного грунта!!!       Тэги:   3D Модель, летающей тарелки на эффекте Бифельда-Брауна Нажми для просмотра На канале представле ны различные неизученны е физические эффекты в частности эффект Бифильда брауна.       Тэги:   Урок №5. Конденсатор. Нажми для просмотра С развитием электроник и и появлением малогабари тных силовых компоненто в, широкое распростра нение получил…       Тэги:   Атмосферное электричество. Приёмная станция.Принципиальная схема. Нажми для просмотра Видео проекта «Алые паруса».       Тэги:   Эффект Бифельда — Брауна Нажми для просмотра Летающая электричес кая платформа на эффекте Брауна, оборудован ная видеокамер ой. — много…       Тэги:   Трансформатор тока — несимметричный конденсатор. Нажми для просмотра Официальна я группа движения «ГЛОБАЛЬНА Я ВОЛНА» ВКонтакте Лидер движения Ярослав …       Тэги:   Асимметричный конденсатор.Векторный двигатель.НЛО.Часть 2″ rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   Конденсаторы для автоакустики» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   Радиант. Несимметричный конденсатор» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   Асимметричный трансформатор Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   Конденсатор в постоянном токе» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   Летающий электрический квадрат» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   БТГ на основе Ф-трансформатора: Александр Фролов» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   БТГ на основе Ф-трансформатора: Александр Фролов» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   БТГ на основе Ф-трансформатора: Александр Фролов» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги:   БТГ на основе Ф-трансформатора: Александр Фролов» rel=»spf-prefetch Нажми для просмотра Описание отсутсвует       Тэги: