ГЕНЕРАТОР СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИОДНО- КИСЛОРОДНОГО ЛАЗЕРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

ГЕНЕРАТОР СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИОДНО- КИСЛОРОДНОГО ЛАЗЕРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ


RU (11) 2038667 (13) C1

(51) 6 H01S3/225 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93042746/25 
(22) Дата подачи заявки: 1993.08.26 
(45) Опубликовано: 1995.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. W.E. Mc Dermott. The Generation of Synglet Delta Oxygen. A. Technology overview. Rochetdyne Division, Rochwell International Canoga Park, CA. 910303, 1992. 2. Вагин Н.П. и др. Экспериментальное исследование химического кислородно-иодного лазера. - Труды ФИАН, 1989, т.194, с.119. 
(71) Заявитель(и): Всесоюзный научно-исследовательский институт экспериментальной физики 
(72) Автор(ы): Зимин В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Всесоюзный научно-исследовательский институт экспериментальной физики 

(54) ГЕНЕРАТОР СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИОДНО- КИСЛОРОДНОГО ЛАЗЕРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ 

Использование: лазерная технология, лазерохимия, медицина, лазерный термоядерный синтез. Сущность изобретения: генератор синглетного кислорода включает корпус 1 с нижним патрубком для ввода газообразного реагента - кислорода O2 и верхним патрубком для отвода готового продукта - синглетного кислорода, газораспределитель в виде гидрофобного газопроницаемого поддона 2, над которым последовательно установлены генератор анионов HO-2 - кислородный электрод 4 и генератор молекулярного хлора Cl2 - хлорный электрод 5, при этом оба электрода установлены в емкости, заполненной жидким реагентом 3 - водным раствором хлорида щелочного металла, а в качестве газообразного реагента использован кислород. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании химических иодно-кислородных лазеров непрерывного действия различного назначения.

В настоящее время известны генераторы синглетного кислорода для химического иодно-кислородного лазера непрерывного действия, включающие корпус с патрубками рециркуляции жидкого реагента, с патрубком ввода газообразного реагента, с патрубком отвода готового продукта и устройством, обеспечивающим прохождение гетерогенной реакции между жидким реагентом щелочным раствором пероксида водорода и газообразным реагентом газообразным хлором. В качестве такого устройства используют или газораспределитель для проведения реакции в жидком реагенте на поверхности пузырьков газа, или смоченную жидким реагентом поверхность для проведения реакции на поверхности жидкой пленки, контактирующей с газообразным реагентом, или форсунку для проведения реакции на поверхности капелек жидкого реагента в среде газообразного реагента, или некоторую комбинацию из этих трех типов [1]

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому генератору синглетного кислорода является генератор, конструкция которого отличается от конструкций описанных аналогов наличием газоpаспределителя, выполненного в виде гидрофобного газопроницаемого поддона, обеспечивающего барботирование газообразного хлора через щелочной раствор пероксида водорода [2]

К существенным недостаткам известных генераторов синглетного кислорода следует отнести необходимость рециркуляции щелочного раствора пероксида водорода с целью вывода из него шлака в виде хлорида щелочного металла и последующего восполнения израсходованных компонентов, а также необходимость подачи в генератор синглетного кислорода газообразного хлора, что приводит к значительным затратам по обеспечению достаточного уровня техники безопасности. Кроме того, подача газообразного хлора предусматривает использование инертного в условиях применения газа, напримеp аргона или азота, для обеспечения требуемого распределения газообразного хлора по рабочему объему генератора синглетного кислорода и соответствующей скорости его подачи, что еще больше увеличивает эксплуатации расходы или в результате выбpоса этого инертного газа вместе с продуктами выхлопа лазера, или в процессе извлечения его из этих продуктов.

При создании предлагаемого генератора синглетного кислорода решалась задача, связанная с созданием условий проведения гетерогенной газожидкостной реакции хлорирования жидкого реагента, при которых исключено образование шлаков в жидком реагенте, а также исключена подача извне газообразного хлора.

Технический эффект, достигаемый при решении поставленной задачи, сводитcя к упрощению устройства иодно-кислородного лазера за счет исключения из его конструкции элементов, относящихся к системе рециркуляции жидкого реагента для его регенерации, а также к системам хранения, приготовления, подачи газообразного хлора и обеспечения техники безопасности при работе с ним.

Отсутствие образования шлаков в жидком реагенте исключает необходимость постоянного пополнения количества жидкого реагента и тем самым снижает связанные с этим эксплуатационные расходы, а отсутствие необходимости работы с газообразным хлором повышает уровень безопасности при эксплуатации, что, в конечном итоге, тоже приводит к снижению эксплуатационных расходов.

Сущность изобретения заключается в том, что в известный генератор синглетного кислорода, включающий корпус с нижним патрубком для ввода газообразного реагента, и верхним патрубком для отвода готового продукта, газораспределитель в виде гидрофобного газопроницаемого поддона, жидкий реагент и газообразный реагент, подаваемый извне через газораспределитель, в жидкий реагент водный раствор хлорида щелочного металла, например хлорида калия, погружен генератор молекулярного хлора Cl2 хлорный электрод, под ним над газораспределителем установлен генератор анионов НО2- кислородный электрод, а в качестве газообразного реагента использован кислород.

Механизм окисления анионов НО2- молекулярным хлором Сl2 в водном растворе хлорида щелочного металла можно представить уравнением:

HO2- + Cl2 __ O2(1 g) + 2Cl- + H+ Из приведенного уравнения следует, что единственным расходуемым компонентом должен быть синглетный кислород О2(1 g), используемый в качестве готового продукта, а остальные компоненты могут быть получены в предлагаемом жидком реагенте водном растворе хлорида щелочного металла с помощью предлагаемых газовых электродов хлорного и кислородного.

Применение хлорного электрода в предлагаемом генераторе синглетного кислорода позволяет организовать процесс окисления анионов Cl-, присутствующих в водном растворе хлорида щелочного металла, до молекулярного хлора Cl2 с последующим его восстановлением на анионах HO2- до анионов Cl-, сохраняя тем самым их концентрацию в растворе. Развитая активная поверхность хлорного электрода обеспечивает требуемую равномерность распределения молекулярного хлора по рабочему объему генератора синглетного кислорода.

Следовательно, применение хлорного электрода в водном растворе хлорида щелочного металла позволяет исключить использование в процессе генерации синглетного кислорода подводимых извне газообразного хлора и его носителя инертного газа, а также использование устройств их приготовления (хранения) и подачи.

Применение кислородного электрода в предлагаемом генераторе синглетного кислорода позволяет организовать непрерывный процесс получения в водном растворе хлорида щелочного металла анионов НО2- путем восстановления на этом электроде газообразного реагента-кислорода О2.

Вследствие применения кислородного электрода отпадает необходимость вывода шлаков из жидкого реагента и дополнения компонентов этого реагента в процессе генерации синглетного кислорода, при этом становится излишней система рециркуляции жидкого реагента с устройствами вывода шлаков и пополнения расходуемых компонентов.

Таким образом, технический результат, реализуемый предложенной совокупностью признаков, выражается в том, что отпадает необходимость постоянного пополнения количества жидкого реагента и ввода извне газообразного хлора, что более чем на порядок снижает эксплуатационные расходы и существенно повышает уровень техники безопасности и экологической чистоты при эксплуатации химического иодно-кислородного лазера непрерывного действия. Подобный результат не достигнут ни одним из известных устройств, выявленных в процессе анализа современного уровня техники.

На чертеже представлена схема предлагаемого генератора синглетного кислорода, который содержит корпус 1 с патрубком ввода газообразного кислорода О2 в нижней его части и с патрубком вывода синглетного кислорода О2(1 g) в верхней части. Непосредственно над патрубком ввода газообразного кислорода О2 установлен гидрофобный газопроницаемый поддон 2, образующий вместе с боковыми стенками корпуса 1 емкость, в которую залит жидкий реагент 3 водный раствор хлорида щелочного металла. В среде жидкого реагента 3 непосредственно над поддоном 2 установлен кислородный электрод 4, выполненный в виде набора проволочных сеток из электропроводящего материала с покрытием, исключающим разрушение материала электрода при его работе в режиме восстановления кислорода О2до анионов НО2-; Над кислородным электродом 4 в жидком реагенте 3 на глубине, достаточной для восстановления на анионах НО2- до анионов Cl-выделяющегося молекулярного хлора Cl2 при движении газовых пузырьков последнего к поверхности жидкого реагента, установлен хлорный электрод 5, выполненный в виде набора проволочных сеток из электропроводящего материала с покрытием, исключающим разрушение материала электрода при его работе в режиме окисления анионов Cl- до молекулярного хлора Сl2.

Генератор синглетного кислорода работает следующим образом. Газообразный кислород в результате концентрационной диффузии через гидрофобный газопроницаемый поддон 2 абсорбируется жидким реагентом 3 и восстанавливается на кислородном электроде 4 до анионов НО2-, которые под действием электрического поля вместе с присутствующими в жидком реагенте анионами Cl- двигаются к хлорному электроду 5. Анионы Cl- на хлорном электроде 5 окисляются до молекулярного хлора Cl2, который в виде газовых пузырьков, выделившихся на поверхности хлорного электрода, перемещается к поверхности жидкого реагента. Во время этого перемещения происходит замещение молекулярного хлора Cl2 в газовых пузырьках на синглетный кислород О2(1 g) в результате гетерогенной реакции восстановления молекулярного хлора на анионах НО2- до анионов Cl-. После достижения газовыми пузырьками поверхности жидкого реагента 3 синглетный кислород О2(1 g) попадает в патрубок вывода готового продукта.

Использование предлагаемого генератора синглетного кислорода позволит создать химический иодно-кислородный лазер ближнего ИК-диапазона непрерывного действия для применения в лазерной технологии, лазерохимии, медицине, лазерном термоядерном синтезе в экологически чистом и экономичном с точки зрения эксплуатации исполнении. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ГЕНЕРАТОР СИНГЛЕТНОГО КИСЛОРОДА ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИОДНО-КИСЛОРОДНОГО ЛАЗЕРА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ, включающий корпус с нижним патрубком для ввода газообразного реагента и верхним патрубком для отвода готового продукта, газораспределитель в виде гидрофобного газопроницаемого поддона, жидкий реагент и газообразный реагент, подаваемый извне через газораспределитель, отличающийся тем, что в жидкий реагент водный раствор хлорида щелочного металла погружен генератор молекулярного хлора Cl2 хлорный электрод, под ним над газораспределителем установлен генератор анионов HO-2 кислородный электрод, а в качестве газообразного реагента использован кислород.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru