光解水制氢装置及方法
【技术领域】
[0001] 运种光解水制氨装置包括密封容器、光解水槽和外加电场=部分。它利用振荡电 子近区场能量使水分解，制造氨气。密封容器用玻璃或透明塑料薄膜制成，密封容器内充满 电子气。制氨时，光解水槽内充注水，密封容器一侧浸没在水中，另一侧受太阳光照射。在太 阳光照射下，密封容器内电子作受迫振动，类似于振荡电偶极子，并将发射次级电磁波。在 次级电磁波照射下，带正电氨原子和带负电氧原子将会作受迫振动，振荡氨原子和振荡氧 原子处于彼此的近区场，当次级电磁波的电场强度方向与振荡氨原子和振荡氧原子的电矩 在同一径向直线上且反向时，振荡氨原子和振荡氧原子之间产生径向排斥力，当径向排斥 力大于带正电氨原子和带负电氧原子之间的吸引力时，氨氧键断裂，产生H+和〇2,外加电 场使H+向负极移动生成H2,妒向正极移动生成02。
【背景技术】
[0002] 我们知道，水不能自发地吸收太阳能分解成氧气和氨气，需要借助催化剂才能将 太阳能转化为化学能。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种不需要催化剂的光解水制氨装置及方法。
[0004] 运种光解水制氨装置包括密封容器、光解水槽和外加电场=部分。它利用振荡电 子近区场能量使水分解，制造氨气。密封容器用玻璃制成，密封容器内充满电子气，密封容 器内电子间的平均距离远小于红外光的波长，电子数密度远远大于红外光波长的负=次 方，密封容器内电子数和电子之间的距离之积远远大于红外光波长。制氨时，光解水槽内充 注水，密封容器一侧浸没在水中，另一侧受太阳光照射。在太阳光照射下，密封容器内电子 作受迫振动，类似于振荡电偶极子，并将发射次级电磁波。振荡电子处于彼此的近区场，当 入射光的电场强度方向和两个振荡电子的电矩在同一径向直线上且同向时，振荡电子之间 是径向吸引力，在同一径向直线上且同向振动、频率、振幅和相差恒定的振荡电子福射由于 干设效应获得较强的方向性和强度。在振荡电子的次级电磁波照射下，带正电氨原子和带 负电氧原子将会作受迫振动，当次级电磁波的电场强度方向与振荡氨原子和振荡氧原子的 电矩在同一径向直线上且反向时，振荡氨原子和振荡氧原子之间产生径向排斥力，振荡氨 原子和振荡氧原子处于彼此的近区场，当径向排斥力大于带正电氨原子和带负电氧原子之 间的吸引力时，氨氧键断裂，产生H+和02，外加电场使H+向负极移动生成H2,妒向正极移 动生成〇2。 阳0化]运种光解水制氨装置基于W下的原理：
[0006] 我们知道，水分子是极性分子，其正、负电荷的重屯、不重合。水分子中氧原子一端 带负电荷，氨原子一端带正电荷。通电后，在电场力作用下0和H分开变成H+和02，H+向 负极移动生成&，妒向正极移动生成02。
[0007] 在入射光照射下，正电荷和负电荷将会作受迫振动，类似于两个振荡电偶极子，并 将发射次级电磁波。
[0008] 当入射光的电场强度方向和两个振荡电偶极子的电矩在同一径向直线上且反向 时，两振荡电偶极子之间是相互排斥的径向作用力，也就是说，振荡带正电氨原子和振荡带 负电氧原子之间是相互排斥的径向作用力。
[0009] 根据光的电磁理论，光是由加速电荷产生。高速加速电荷通常只存在于电子加速 器和其它高能粒子加速器或宇宙空间中，普通的实验室光源，例如紫外光，可W认为是由低 速加速电荷产生的，低速加速电荷可W考虑为振荡电偶极子。
[0010] 设入射光由低速加速电荷产生，设低速加速电荷带电量为Q，振幅为曰，频率为《， 则运个振荡电偶极子的福射电场为玄巧：
[0011]
[0012] 式中￡。是真空介电常数，C是真空光速，R是观察点到振荡电偶极子中屯、的距离。
[0013] 令
阳〇1引贝IJ公式（1)变为
[0016]
[0017] 电场强度巧?^将会使正电荷和负电荷作受迫振动，类似于两个振荡电偶极子，它 们的振荡频率等于入射光的频率《，并发射次级电磁波。
[0018] 设振荡氨原子的带电量为％，振幅为Ii,在球坐标中，振荡氨原子的近区电场强度 和磁场强度分别为：
[0019]
[0020]
[0021]
[0022] 式中r是观察点到振荡氨原子中屯、的距离，r>>Ii,r<<A，A是入射光的波 长。
[0023] 设振荡带负电氧原子在观察点，因此振荡氧原子和振荡氨原子的距离是r。当电场 强度云巧沿7方向时，0 = 0,公式（4)、（5)和（6)变为
[0024] 阳O巧]
[0026]
[0027] 振荡氧原子在电场强度和作用下作简谐受迫振动，其振荡频率等于入射 光的频率O，并将发射次级电磁波。设其质量为m。，带电量为q。，振幅为12,则振荡氨原子 在？方向上的运动方程为：
[0029] 式中是振荡氧原子的固有频率，丫是阻尼系数，
阳03U 因为丫 <<W，所W
[0034] 因为振荡氧原子可W考虑为振荡电偶极子，定义振荡氧原子的电偶极矩为并沿 f方向，则
[0036] 电场强度巧?^和距离r没有关系，因此不会给振荡氨原子y方向的力。
[0037] 振荡氧原子的近区电场强度将会给振荡氨原子7方向的力Fw,由于氧原子带 负电，电场强度云巧、振荡氧原子和振荡氨原子的电矩沿f在同一径向直线上且反向，
[0038]
[OOW由公式（16)可知，在近区，振荡氨原子和振荡氧原子之间有7方向上的排斥力。
[0042] 振荡氨原子和振荡氧原子之间的相互作用能是
[0044] 当振荡氨原子和振荡氧原子之间的排斥力大于带正电氨原子和带负电氧原子之 间吸引力时，水分子中氧原子和氨原子分开变成H+和〇2，外加电场使H+向负极移动生成町， 妒向正极移动生成02。 W45] 从公式似、（16)可W看到，振荡氨原子和振荡氧原子之间的排斥力Fw随着A和 ?的增大而增大，A随着Q和a的增大而增大，A随着R的减少而增大。
[0046] 我们可W使太阳光照射带电粒子，使带电粒子作受迫振动，类似于振荡电偶极子， 并发射次级电磁波，再令次级电磁波作入射光，照射水分子中氨原子和氧原子。我们可W通 过减少带电粒子和水分子的距离R来增大振荡