光解水制氫裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 運(yùn)種光解水制氨裝置包括密封容器、光解水槽和外加電場=部分。它利用振蕩電 子近區(qū)場能量使水分解，制造氨氣。密封容器用玻璃或透明塑料薄膜制成，密封容器內(nèi)充滿 電子氣。制氨時，光解水槽內(nèi)充注水，密封容器一側(cè)浸沒在水中，另一側(cè)受太陽光照射。在太 陽光照射下，密封容器內(nèi)電子作受迫振動，類似于振蕩電偶極子，并將發(fā)射次級電磁波。在 次級電磁波照射下，帶正電氨原子和帶負(fù)電氧原子將會作受迫振動，振蕩氨原子和振蕩氧 原子處于彼此的近區(qū)場，當(dāng)次級電磁波的電場強(qiáng)度方向與振蕩氨原子和振蕩氧原子的電矩 在同一徑向直線上且反向時，振蕩氨原子和振蕩氧原子之間產(chǎn)生徑向排斥力，當(dāng)徑向排斥 力大于帶正電氨原子和帶負(fù)電氧原子之間的吸引力時，氨氧鍵斷裂，產(chǎn)生H+和〇2,外加電 場使H+向負(fù)極移動生成H2,妒向正極移動生成02。
【背景技術(shù)】
[0002] 我們知道，水不能自發(fā)地吸收太陽能分解成氧氣和氨氣，需要借助催化劑才能將 太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種不需要催化劑的光解水制氨裝置及方法。
[0004] 運(yùn)種光解水制氨裝置包括密封容器、光解水槽和外加電場=部分。它利用振蕩電 子近區(qū)場能量使水分解，制造氨氣。密封容器用玻璃制成，密封容器內(nèi)充滿電子氣，密封容 器內(nèi)電子間的平均距離遠(yuǎn)小于紅外光的波長，電子數(shù)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紅外光波長的負(fù)=次 方，密封容器內(nèi)電子數(shù)和電子之間的距離之積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紅外光波長。制氨時，光解水槽內(nèi)充 注水，密封容器一側(cè)浸沒在水中，另一側(cè)受太陽光照射。在太陽光照射下，密封容器內(nèi)電子 作受迫振動，類似于振蕩電偶極子，并將發(fā)射次級電磁波。振蕩電子處于彼此的近區(qū)場，當(dāng) 入射光的電場強(qiáng)度方向和兩個振蕩電子的電矩在同一徑向直線上且同向時，振蕩電子之間 是徑向吸引力，在同一徑向直線上且同向振動、頻率、振幅和相差恒定的振蕩電子福射由于 干設(shè)效應(yīng)獲得較強(qiáng)的方向性和強(qiáng)度。在振蕩電子的次級電磁波照射下，帶正電氨原子和帶 負(fù)電氧原子將會作受迫振動，當(dāng)次級電磁波的電場強(qiáng)度方向與振蕩氨原子和振蕩氧原子的 電矩在同一徑向直線上且反向時，振蕩氨原子和振蕩氧原子之間產(chǎn)生徑向排斥力，振蕩氨 原子和振蕩氧原子處于彼此的近區(qū)場，當(dāng)徑向排斥力大于帶正電氨原子和帶負(fù)電氧原子之 間的吸引力時，氨氧鍵斷裂，產(chǎn)生H+和02，外加電場使H+向負(fù)極移動生成H2,妒向正極移 動生成〇2。 陽0化]運(yùn)種光解水制氨裝置基于W下的原理：
[0006] 我們知道，水分子是極性分子，其正、負(fù)電荷的重屯、不重合。水分子中氧原子一端 帶負(fù)電荷，氨原子一端帶正電荷。通電后，在電場力作用下0和H分開變成H+和02，H+向 負(fù)極移動生成&，妒向正極移動生成02。
[0007] 在入射光照射下，正電荷和負(fù)電荷將會作受迫振動，類似于兩個振蕩電偶極子，并 將發(fā)射次級電磁波。
[0008] 當(dāng)入射光的電場強(qiáng)度方向和兩個振蕩電偶極子的電矩在同一徑向直線上且反向 時，兩振蕩電偶極子之間是相互排斥的徑向作用力，也就是說，振蕩帶正電氨原子和振蕩帶 負(fù)電氧原子之間是相互排斥的徑向作用力。
[0009] 根據(jù)光的電磁理論，光是由加速電荷產(chǎn)生。高速加速電荷通常只存在于電子加速 器和其它高能粒子加速器或宇宙空間中，普通的實驗室光源，例如紫外光，可W認(rèn)為是由低 速加速電荷產(chǎn)生的，低速加速電荷可W考慮為振蕩電偶極子。
[0010] 設(shè)入射光由低速加速電荷產(chǎn)生，設(shè)低速加速電荷帶電量為Q，振幅為曰，頻率為《， 則運(yùn)個振蕩電偶極子的福射電場為玄巧：
[0011]
[0012] 式中￡。是真空介電常數(shù)，C是真空光速，R是觀察點(diǎn)到振蕩電偶極子中屯、的距離。
[0013] 令
陽〇1引貝IJ公式（1)變?yōu)?br>[0016]
[0017] 電場強(qiáng)度巧?^將會使正電荷和負(fù)電荷作受迫振動，類似于兩個振蕩電偶極子，它 們的振蕩頻率等于入射光的頻率《，并發(fā)射次級電磁波。
[0018] 設(shè)振蕩氨原子的帶電量為％，振幅為Ii,在球坐標(biāo)中，振蕩氨原子的近區(qū)電場強(qiáng)度 和磁場強(qiáng)度分別為：
[0019]
[0020]
[0021]
[0022] 式中r是觀察點(diǎn)到振蕩氨原子中屯、的距離，r>>Ii,r<<A，A是入射光的波 長。
[0023] 設(shè)振蕩帶負(fù)電氧原子在觀察點(diǎn)，因此振蕩氧原子和振蕩氨原子的距離是r。當(dāng)電場 強(qiáng)度云巧沿7方向時，0 = 0,公式（4)、（5)和（6)變?yōu)?br>[0024] 陽O巧]
[0026]
[0027] 振蕩氧原子在電場強(qiáng)度和作用下作簡諧受迫振動，其振蕩頻率等于入射 光的頻率O，并將發(fā)射次級電磁波。設(shè)其質(zhì)量為m。，帶電量為q。，振幅為12,則振蕩氨原子 在？方向上的運(yùn)動方程為：
[0029] 式中是振蕩氧原子的固有頻率，丫是阻尼系數(shù)，
陽03U 因為丫 <<W，所W
[0034] 因為振蕩氧原子可W考慮為振蕩電偶極子，定義振蕩氧原子的電偶極矩為并沿 f方向，則
[0036] 電場強(qiáng)度巧?^和距離r沒有關(guān)系，因此不會給振蕩氨原子y方向的力。
[0037] 振蕩氧原子的近區(qū)電場強(qiáng)度將會給振蕩氨原子7方向的力Fw,由于氧原子帶 負(fù)電，電場強(qiáng)度云巧、振蕩氧原子和振蕩氨原子的電矩沿f在同一徑向直線上且反向，
[0038]
[OOW由公式（16)可知，在近區(qū)，振蕩氨原子和振蕩氧原子之間有7方向上的排斥力。
[0042] 振蕩氨原子和振蕩氧原子之間的相互作用能是
[0044] 當(dāng)振蕩氨原子和振蕩氧原子之間的排斥力大于帶正電氨原子和帶負(fù)電氧原子之 間吸引力時，水分子中氧原子和氨原子分開變成H+和〇2，外加電場使H+向負(fù)極移動生成町， 妒向正極移動生成02。 W45] 從公式似、（16)可W看到，振蕩氨原子和振蕩氧原子之間的排斥力Fw隨著A和 ?的增大而增大，A隨著Q和a的增大而增大，A隨著R的減少而增大。
[0046] 我們可W使太陽光照射帶電粒子，使帶電粒子作受迫振動，類似于振蕩電偶極子， 并發(fā)射次級電磁波，再令次級電磁波作入射光，照射水分子中氨原子和氧原子。我們可W通 過減少帶電粒子和水分子的距離R來增大振蕩