专利名称：气体自激电离能量发生器及应用方法和产品的制作方法
○本发明属能源技术领域。
○本发明主要参考下列资料。《普通物理学》上海高等工业学校，程守珠，江之永改编人民教育出版社 1978年《无机化学》 北京师范大学华中师范学院南京师范学院高等教育出版社 1981年《物理化学》 天津大学物理化学教研室编人民教育出版社 1979年《焊接技术手册》王文翰 主编河南科学技术出版社 1999年○本发明的目的以最少的电能投入，使受电场控制的气态物质产生自激放电，从而电离原子最大限度地获取电子能量，并以电离能发生器为核心技术利用其特殊功能，以各种方法和产品应用于各个领域。○本发明的内容。
人类寻找新能源的努力从来就没有停止过，但尽管付出了巨大的代价，却始终无法彻底摆脱能源危机的阴影。其实，一个焊接技术使用的小东西——等离子弧喷咀，早已为我们送来了希望之光，它能产生5×104℃的等离子体，约为太阳表面温度的8倍，不过还没人将其转用于并发新能源的努力之中。
一、气体自激放电与电离能量的取得许多人对等离子弧并不陌生，喷咀口部为正极，锥形钨棒探入管内为负极，离子气源可根据要求选用各种气体及空气、水蒸汽等气态物质。通电后气体介质被击穿，两极间出现强大电弧，因喷咀具有冷压缩、热压缩、电磁收缩约束作用，从而产生超高温的等离子气流。喷咀内所发生的一切，说到底是气体放电。空气原本并不导电，但是在高压电流的冲击下，气体原子被电离，其电子成为导电机构，就会出现电弧并伴随高温。严格地说，作为焊接技术等离子弧技术在工艺思想上主要侧重于气体被激放电，为追求弧柱挺度、切割力，通常使用较大电流输入电源能量，通过放电通道作用于工件，这就不可避免地消耗大量电能。
本发明所要利用的是气体的自激放电，除击穿瞬间需要高压电流之外，我们追求以最小的电耗产生最大限度地气体自身放电，促使大量气体的放电，成为新的能量来源。
应特别指出，这个最小电耗的电能可以采用太阳能、水能、风能等可持续再生的能源提供，而放电物质则可以采用空气、水蒸汽等一切气态物质(甚至工业废气)，这就使能量来源真正建立在无危机的基础之上。还应指出，本发明中，电源输入的电子及其能量并没有消失，无论自激放电的多与少，电源电能始终是被叠加上气体自身释放的电子及其能量，并统合于产出的等离子气体中。
1、自激放电的结果M(2n-1)增量模式。
自激放电的奥秘是当气体受到电场控制时，外来电能输入的打击电子具有恰当的能量(ev电子伏特)，使它在撞击电离一个气体原子时，既激发出一个电子，又不被该原子或其它原子俘获，而这两个电子被电场加速，继续打击其它原子，使其又释放出相同数量的电子，如此重复电子打击群急骤增大，终于造成“电子雪崩”。其特征是气体受激原子自身释放的电子去激发(打击、推出)气体中其它原子的电子；极为重要的是，这些被打击出来的电子自身都具有一定的能量。
这很容易使人联想到一则古印度国王与术士下棋的故事，术士请求的奖励是在棋盘的64格中第1格放1粒米，第2格2粒，第3格4粒，按这样的增量模式增加到64格，即有(264-1)粒米，计算后的结果令国王大吃一惊，这些米几乎可以排满地球。自激放电的电子增量也遵循这一模式，其结果(2n-1)个电子，如果无条件继续下去的话。
再看能量，衡量电子能量的单位用ev、1ev等于1个电子电荷经过1伏电位差时电场力所作的功，因此，1ev＝1.6×10-19库(焦耳)，其中1.6×10-19是1个电子的电量。当某电子经过的电位差大于1伏时，就会相应具有如13.6ev、380ev……NEV这样的能量，反过来说要使1个电子具有NEV的能量，那么它受到的电压就不能低于N伏。这是1个电子可能具有的能量。电子在核外运动具有一定的动能和势能，它同样等于相应的ev或焦耳，从能源量的角度来说，利用自激放电的方法，我们可以从气态物质中至少获取(2n-1)个核外电子的ev。这意味着只要地球上还存在着大气层与江河湖海，只要固体物质可以转化为气态物质，人类可以获得的能量是无限的。当然，我们在具体条件下单位时间内获取的能量是有限的。
2、最小输入电能；V与I及相关因素。
气体自激放电必须在电场中进行，电势差即电压V必须保证所有打击电子必须具备不被俘获的ev，显然，V是关键，它决定着自激放电能否进行，又决定着为建立和保持电场外来电能输入的多少。而电流I却不然，从(2n-1)模式可以看出，那怕是打击子只有1个，理论上的自激放电也可以进行。电流是可以调整的，我们不可能当真使用1个电子，但就是采用极少的M个电子，在自激放电中就会有M(2n-1)个电子的产生。
那么电压在多少才恰到好处呢？从理论上说，金属电极发射电子的电压约为3-5伏，这对打击电子来说远远不够，因为使气态物质的原子电离的电离能是由核外电子所处的轨道层次能级决定的，不同的原子又各不相同，如氢原子的第I电离能为13.598ev；氧原子的第I电离能为14.534ev，第VI电离能为138.116ev；氮原子的第I电离能为14.535ev，第VI电离能为552.075ev；碳原子的第I电离能为11.260ev，第VI电离能为489.981ev。
假定打击电子是攻击氢原子的核外电子，那么它的能量必须大于13.6ev，否则受击电子脱轨而打击电子被俘，同样，打击碳原子第VI层次的电子就不能低于490ev否则自激放电就无法进行。所需电压的多少已经一目了然了，同时又可以看出，打击最外层电子，所需能量最小。
电场电压是两极之间的电位差，而电场两极间距远远大于1个原子的线度，带电粒子在电场中相同位置所受电场作用是相同的，而不同的位置又不是不同的，要保持两极间任何一点的电子都具有不俘获的能量，就必须具体考虑两极电压降相应提高输入电压。但同时还要考虑温度这一有利因素，高温环境中，气态物质已吸收了相当的能量，原子中电子运动加剧能量增加，在没有打击电子冲击的情况下，就可能自行脱轨，而在欲脱未脱时，只需打击电子轻微扰动，即可激出电子。从这个角度看打击电子又不需要太大的ev，因而电压不需要大幅提高，在前述等离子弧喷咀中恰恰表现出高温条件，因此，击穿点燃造成的电弧高温，为自激放电提供了极好环境，而自激放电能量聚集同样产生高温，使高温条件得以保持。可见，在气体被高压击穿之后，立即调为低压放电是可行的，同时，可以减少电源电流，因为气体自身已经放电了。这就决定了除击穿瞬间外，自激放电过程中不需要高电压大电流，很少的外部电能投入可以取得较大的自激放电效果。
即使某种能量发生器，两极介质较厚需要保持500伏电压，而电流可以控制在0.01安，那么它的功率仅为5瓦。而0.01安电流即为0.01库仑电量(1库＝3×109电量单位)，也就是说外电源提供了M＝3×107个打击电子，即3千万个打击电子/秒，而自激放电电效果在不考虑其它因素的情况下，应当是(3×107)(2n-1)个电子的产生。
当然M(2n-1)个电子不可能同时产生，这就要考虑打击电子在单位时间内最大限度可以打击多少次。电子常温下的运行速度105mS-1超高温下其速度应接近光速即3×108mS-1，我们取107mS-1，而气态分子间距约为10-9m(分子线度的10倍)即每米有109个间隔，那么电子在每秒的运动中应有1016次打击分子中原子的机会(加压生产时机会更大)。而上例即应有(3×107)(216-1)个电子的产生，约为6×1023个电子。应当指出，这是打击电子的功劳，此外还有高温下原子自行电离，离子与中性原子的碰撞，这就是说，其它电子的参与打击，使实际打击机会要远远大于上述数字，由于不准量的关系，我们无法测量实际数字，但我们可以判断上述数字为保守的。
由此可见，我们要充分利用这个打击能力，就应该充分的提供气态物质，这根据阿伏加德罗常数(6.02×1023/摩)很容易计算，大流量非常必要。
但在实际结果与理论会有很大差别，这是由于不利于放电的因素存在，同热机一样这里有个效率问题。首先是打击电子可能碰到的是电子或已经放电的离子，这样要无功而走，其次由于压缩作用等离子体最外层冷压缩区温度仅千余度于放电不利；再次由于电磁收缩作用，电子流向无碰撞通道前进(电弧)，这就要损失很多打击机会。由此又可以看出，高电压大电流，会使电子直线高速前进反而不利且增加外电消耗。因此，对等离子弧喷咀要进行改造，电极应多只，或无尖锐，形成无数条微小电弧，并利用其相互斥力，将电子击散，使电子在飞向正极的过程中，四处冲撞，而进气方向则应垂直于正负极间电流方向，最大限度地产生我们所需要的电子能量。所有改造后面详述。
3、被击出的电子的能量作为基本粒子，在原子内部电子有自己的质量(9.11×10-31kg)，并以105-7mS-1在核外高速运行，其能量是动能和势能的总和。一但能量大于核的电磁引力(8.32×10-8牛，这是以氢原子为例)，它就会摆脱束缚取得自由，原子损失了电子具有的质量和能量显示正电成为正离子。
很明显核外电子所处的能级，就标志着它的能量大小，离核越远(r越大)能级越高能量越大。这个能量由动能、势能的代数和写出。它表明最外层的电子运动速度最高与核之间的势能最大(由主量子数n与角量子数L决定具体数值)。但应指出这个代数和是指在原子系统内能量总和，电子一但被打击电子撞出外层轨道，其势能为零，因为它已经脱离了原子系统进和宏观世界，此时它的能量表现就是质量与速度决定的动能(这类似于掷链球，用力旋转链球就会具有动能和势能，突然松手它就会飞出很远)这个动能就是我们所能获得能量。
例如某原子被激发出1个电子，假定速度为106米/秒。
则 因1焦＝1牛·米所以4.5×10-19千克·米≈4.5×10-18焦这个能量似乎很小，但结合上述打击能力来看，就很可观了。这个能量应针对不同原子来计算，原子的半径越大，核对电子的吸引力越弱，也就越容易被打击电子撞出，相应的电场赋于打击电子的能量也可以减至最低，这正符合我们最小最大放电方法原则，同时可以看出实施这个原则，我们应尽量获取最外层、次外层电子，并一定维持高温。
电子一但脱离原子，就会立即受到电场驱使，参与打击集群，瞬间众多电子的加盟，雪崩式的发展，就会表现出热、光、电、磁、声等各种能量形式和等离子状态，并在三种作用的约束下聚集，一个人造小太阳产生了。
那么，电子原来的势能哪里去了？它只有两个去向，一部分转化为电子的动能，一部分转化为原子内其它电子的势能(电子脱轨后，其它电子的跃迁，重新分布，其原因在此)。总之，能量守恒定律告诉我们这一部分能量不可能消失只能转化，(当然，部分势能也可以转化为电磁皮或热辐射)，原子由于能量失衡而“发烧”了。然而事情接踪而来，一但成为正离子它就不可避免地受电场作用，向负极运动，也具有带正电的ev，同样要碰撞其它中性粒子，使其电离释放电子，因此正离子也在参与打击，但由于它的质量是电子的1840倍，其速度洽很慢，但能量并不小，无论如何这一分部能量也全部包含在高温等离子体中，使其温度空前提高。
还应注意，高变频率有利于电离。在电场中，原子的极化驰豫时间约为10-4秒，假如采用10-3秒变换一次电流方向(电极)，那么，原子就会在电场内不停转折，并且，吸引力受到干扰温度升高电子脱轨倾向增加，这与高温环境有异曲同工之妙。同样，电子和离子也会在电场内时时换向来回冲撞，就会大大强化打击效果，可能减少外电能量投入。变频装置可由现有技术解决。
4、最后，需要特别强调指出碰撞瞬间的物理现象。
打击电子与被击电子的碰撞，毫无疑问是弹性碰撞。因为两者质量相同速度相近，电荷一样，碰撞时不可能产生突体接触，只会在库仑斥力的作用下各自改变方向，斥力给予双方的作用力是相同的，此时无所谓能量传递。被击电子脱轨其自身能量是前提条件，但在碰撞瞬间，两个相聚的负电荷分散了一个正电荷的吸引力，或者说一个正电荷的引力无法同时吸引两个负电荷，吸引力被削弱，而恰恰此时负电苛间库仑斥力瞬间发生作用，被击电子减轻了束缚顺利飞出，与打击电子同在电场作用下打击其它原子。
这就是打击电子既撞出一个电子，而又不被俘获的实质。
综上所述我们可以得出这样的结论原子系统内部能量减少会使原子外部能量增加；在自激放电过程中，打击电子可以分散削弱核对受击电子的吸引力，将其撞出原子，从而获得电子携带的能量及离子能量；由于打击电子不被俘获，电子群以M(2n-1)模式增加，在高温变频的环境条件下，可以实现最小的外部电能投入获得最大限度地气体自激放电能量。这个方案的明显特征是低电压、高变频、小电流、大气量、束离子、超高温。
二、气体自激电离能量发生器从原理上来说，等离子弧喷咀已经是一只现成的、包含一切基本要求的电离能量发生器。它所产生的5×104℃等离子体中，已经包含一部分气体自激放电的能量，但是被大量的外电能量遮盖了，因为它采用的不是以自激放电为主的原理，所以它是在消耗能量而不是生产能量，不能高效率地达到获取电子能量的目的，因此我们要对它进行充分改造。改造后的电离能量发生器见示意
图1。
1、负极(钨或其它金属如铜) 2、电极滑套3、外壁(增强陶瓷)及进气孔 4、内壁及微孔5、中空部分(毛细补垫) 6、微孔(用于列阵发生器)7、环形正极与等离子弧喷咀相比，发生器主要保留了聚能作用，而改变了结构。
1、电极本发生器的负电极较短，这是为了相对扩大放电高温区间及气体逗留时间，以利于充分自激放电。(由于高压击穿仅是瞬间，不必担心电耗增加，对于不便采用高电压装置的产品，允许采用电极滑动前伸的点火方式)。
电极的形状除单支尖锐钨棒外，可以采用多支电极、球面电极、环形电级、灯丝状电极、平板电极，这要根据具体的产品需要选择。我们的目的是保持最大的高发射面积追求轰击效果，使气态物质刚进入发生器就立即遭受千万个电子的打击，开始自激放电。千万不能认为，只要使电弧变得强大就行，电弧是电子集中流向正极的结果，我们需要的是金蛇独舞类似于雨夜的雷电，歧弧越多越好，直至电弧不甚明显变成一个数万度的光柱，这才是自激放电的最佳状态，它说明打击电子的冲撞是全方位的，自激放电自然是充分的，这才能达到“最小、最大”目的。但无论使用何种电极都要特别注意总电压、电流的控制，并保持电场的稳定。在对本发明的继续开发中，电极应当是一个重要课题。
2、容积本发生器容积相对加大，意在增加内容提供充沛气量产生自激放电。发生器的直径根据需要可以是几十微米，也可以是几米、几十米。
3、复壁结构及横向进气(滑动气膜隔热保护)如图1所示发生器的壁分为两层，增加了一层布满微孔的内壁，它有两个作用首先它制导气体从垂直于正负极方向由微孔喷出横向汇聚于放电区，再折向出口，气体全部经历了放电过程(不似等离子弧喷咀有一小部分冷气附壁流出)，这种方式有利于电源电子及自激电子对气体的全方位打击，强化放电效果。其次，冷气(空气或水蒸汽)由复壁内透孔而出，会吸取复壁内的热量冷却内壁，但其前进要受到放电区高温膨胀气体的阻碍，因此会在微孔附近挤压成冷气膜，既保护内壁又吸收热量，同时又包裹住超高温等离子体；待气膜被后续冷气顶入放电区它已充分吸收了能量，电子的动能势能已达理想状态，此时，接受打击恰到好处，而后续冷气又形成了新的气膜。
注意复壁内的气压必须大于发生器内压力，防止倒流。
这种方法可以称为“滑动气膜隔热保护技术”，后面应用发明要多处用到。
4、材料。(高温成型玻璃纤维增强陶瓷技术)发生器可以采用现有技术的各种材料制做内外壁，但最好还是采用玻璃纤维增强的陶瓷材料(也可以是碳纤维、硼纤维、金属丝等增强材料)。因为，内壁需要密布微孔已如同筛网，一般材料加工麻烦更难保证强度，如果孔距排列不等，大小不一，就会造成冷气布膜不匀灼毁发生器。而增强陶瓷质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、成本低，并且是高温一次成型，纤维网状(多层)增强可极大地提高陶瓷抗拉强度(无碱玻纤可达3000Mpa)，克服易碎缺陷成为理想材料，这在后面应用发明中也要多处用到。同时，这种材料由于轻质高强，廉价易做，可以广泛代替金属材料、有机材料，硅酸盐类的其它材料用于各个方面，几乎一切固体形状的工业产品。
高温成型玻璃纤维增强陶瓷的方法是以陶瓷粒粉(或制瓷原料)为基体材料，以玻璃纤维筋网为增强材料，将陶瓷基料熔融后(外融内软的颗粒或全部熔化的熔浆)迅速送入已预先布好玻纤筋网的模具内用各种方式加压，使筋网各界面与织热基材充分粘合，构成材料内部一层至多层(包括表现嵌贴)增强复合层。经均匀冷却降温后，即可成为任意外形内腔、内部结构致密或相对松散的产品。(致密结构采用熔浆。不同空隙率的松散结构采用融化颗粒，施加不同的压力而成。)如发生器内壁，可以使用针型模具，一次注料即可成型，包括环形金属正极，导线可同时预先植入。
陶瓷材料的制备，可以采用以空气等离子体为热源的高温熔炉，其温度应控制在1700℃左右，以难熔成分为主的材料可提高到2100℃左右。熔炉结构在后面的发明中记述。
玻纤筋网为多支细纤加热绞制成线束，纵横扎结或编织成网、布毯。玻纤接触织热基料后，表面产生微融，这反而使各界面的粘合更加紧密。采用微米级的玻纤可以制成超薄型的增强陶瓷。
这项技术的产品方案，本人已提出了实用新型申请(01205064.4)。
5、毛细衬垫。
以玻纤或其它纤维制成，置于复壁之间，用于直接注水的发生器。当外部供水注入复壁时，首先被衬垫含蓄，在高压击穿后(空气或残余废气)发生器内温度骤升，水由内壁吸热成为蒸汽，变成无色透明的气态物质，其分子间距运动特征与其它气体相同，同样可以产生自激放电。(液体或金属间距极小，并且通常直接导电，没有电子任意冲撞的空间不能用作自激放电。)并且水分子是极性分子，特别适合在高变频电场反复转折极化，从而削弱结合力有利于电离。直接注水省略了生产蒸汽的环节和压气设备及消耗，在应用上有极大方便，但注意不能直接使用硬水、海水。
6、形状发生器可以根据需要制成各种外形，如管形、圆形、椭圆、方形……，尤其是联结多个发生器形成列阵，如口琴式、蜂窝式、长廊式、管道式、半球式等等可任意设计，以构成局部的超高温和能量集中的等离子气流。
对等离子弧喷咀作上述改造后，发生器可以在许多领域发挥作用。这些作用归纳起来体现在两个方面首先，为我们提供了利用自激放电获取能量的新手段；其次，它可以电离一切气态物质，(包括由液态或固态转化为气态的物质)这为未来的化工生产提供了等离子态分解与合成的新手段。当然，其强光也可以利用。
三、发生器在相关领域的应用方法及产品本人提出8个方面的应用方法与产品(装置)，分别是高速飞行器；综合电站；海水淡化；分解水制氢；工业熔炉；发动机及汽垫；电激气爆发射装置；日闲能源系统。
方案中侧重于说明应用的新方法，而发生器则已经构成产品的一个关键部件，由于它的出现才引起现用技术的变化。方案中对现有技术及现有技术可以解决或经过努力可以解决的部分均不再详谈。
1、高速飞行器本发明所指的高速飞行器包括飞机、航天飞行器、运载火箭、导弹等飞行物，其特征是在大气层内飞行时，均采用超高温空气等离子体推进，以最大限度地减少燃料荷求得高速。本发明涉及发动机及高速飞行器外壳，垂直起降及喷气调向等部分，其余舱(部)及功能和控制系统均为现有技术或由现有技术解决。应当指出高速飞行器可以是巨型飞机，也可以是纳米飞行器。
飞行器在飞行过程中，全部或部分是在大气层中进行，燃料荷载是沉重负担，如波音飞机燃料占总重的50％，运输火箭就更不用说了。但是采用电离能量发生器之后，这种情况将彻底改变，因为飞行器可以从大气中取得能量，这就是说在携带相同燃料的情况下，可以飞得更快、更远，时间更长，或者说运载相同的荷载仅需携带很少的燃料。当然，高速度自然会带来高摩擦，这又要用滑动气膜保护来解决，而轻质高强的壳体自然是增强陶瓷为首选材料。
A、空气等离子体发动机本发明对现有技术的喷气发动机进行两项改造，见示意图2。
1、推力风扇 2、压气机3、冷气中心
4、能量发生器5、涡轮 6、能量发生器列阵7、列阵冷气总管 8、气膜冷气通道a、燃烧室。在燃烧室增设数支空气电离能量发生器，压气机提供空气经发生器电离成高温等离子体与室内燃气强制掺混产生膨胀气流，驱动涡轮，扭转前部压气机及发电机作功，尾气进入排气管。要注意掺混后的燃气温度不得超过涡轮承受温度。这实际上是一部燃气轮机，特征是安装了发生器，它的主要功能是提供压气供电所需的全部动力。燃烧室内喷射的少量燃料可视为提供发生器外来电能的能源。
b、超高温喷气列阵。这是对排气管的改造，将管壁改成环状列阵。
列阵由发生器排列组成，功能是将超高温等离子体横切喷入发动机喷气之中，掺混后的喷气迅速成为极度膨胀数万度高温的等离子体，然后与发动机风扇送到的(或冲压进气而来的)冷气流汇合成为强劲的推动气流喷向飞行器外部。
很明显，高温膨胀的气体势必产生很高的压力，因此，各处冷气的压力必须大于膨胀压力，尤其是发生器唇边及发生器之间必须留足冷气微孔喷口，以便形成滑动气膜，使列阵得到保护。这样，就形成横向的等离子气流包裹住纵向的等离子气流，并用高压小流量冷气将列阵承受的热量全部推入气柱之中从而产生强大推力。可以看出，压力机的功能十分重要，并且，应当在压气机最后一级设冷气分配中心，通过电磁阀控制配送各处高压冷气及发生器放电气体，送入燃烧室内发生器及尾部列阵的冷气，应从总管分出支管，单个送达。这在现有技术中不难解决。
B、壳体。大推力的发动机必然赋于飞行器极高的速度，这就难以避免空气摩擦问题，我们仍然采用滑膜保护技术，即在增强陶瓷复壁外层布满微孔，高压小流量冷气喷出后，在外部空气的挤压下形成气膜，这样壳体摩擦就转变为冷气与空气摩擦，而热量全部留给外部空气，飞行器本身并不接触摩擦高温。
重返大气层的航天飞行器(飞机、飞船)更应该采用这种技术，利用强大的大气阻力，冲压进气，通过配气系统，使飞行器表面包裹气膜，尤其是剧烈摩擦部位更要高压充分供气，这样变阻力为压力用冷气推空气，飞行器速度越大，则阻力越大，冲入的冷气压力也越大，空气推离外壳也就越远，这是因风吹火。但外壳仍应使用耐高温的硅陶瓷。
还可以在飞行器(如微型核导)相应设置(如头尾部)发生器或列阵，可于瞬间喷出空气等离子汽流产生角推力，灵活调整控制飞行方向及时绕过障碍物或栏截导弹，保证飞行器自身安全。同样，在飞机的翼下尾部设置列阵，依靠发生器的高温加热空气，喷向地面，即可实现垂直起降，飞行中列阵旋为水平，成为助推炎箭。
机身应尽量采用增强陶瓷，要知道陶瓷的密度约为2.2，而铝的密度为2.7，并且陶瓷有极高的强度。用增强陶瓷在高温成型的同时，就可以预留各种孔径、管网，各种设备位置及预埋裸体导线等，生产过程大为简化。
轻质高强机体，空气离子推进，微孔气膜保护，灵活垂直超降，这就是今后飞行器的主要特征。
2、综合发电站这项发明比较简单，其方法就是用电离能量发生器，取代各种燃料的锅炉，其实质就是能源的改变，其革命性的意义已无需多谈。
列阵产生的高温等离子体应当首先用于磁流体发电，这方面现有技术已逐步成熟，我们只需要将超高温的等离子体与空气或水蒸汽强制掺混，调节到磁流体发电要求的温度即可。释放电磁能之后，燃气速度和温度依然极高，此时可引入燃气轮机，利用其膨胀势能发电，尾气进入换热器产生蒸汽再推动汽轮机发电。这是一种梯级利用能量的综合发电方式。显然，这种电站应该规模较大。
地面、水面电站最好采用水的电离方法，因为放电后生成的仍然是水，于环境保护十分有利。在严重缺水地区可以采用空气，但在排气系统必须安装分解氧化氮的装置(如铂网催化，使氮氧化物在300℃左右时分解，这方面汽车的三元催化器技术可以移植)。
当然，直接使用发生器产生的高温气流加热冷气或水蒸汽，来驱动燃气轮机，汽轮机发电也是可行的。并且可以制成小型移动电站，用于各个场所(如野外、船舶等)。
在中国每一个县都应该有一个综合电站，构成相对独立的能源中心。
3、海水淡化锅炉人类面临严得的水危机，虽然自然界为人类准备了超极水库，人类却望洋兴叹，大海的水是咸的！而改变它的最大困难是能耗的代价。本发明利用电离能量发生器的超高温功能，对海水进行高温处理，一切都变得简单起来。实际上我们是对海水进行分解，首先将海水加热到100℃左右，高压水蒸汽用于发电，冷凝后即成为生产生活用水，经卫生处理可以食用，盐分受热结晶，取出后作为盐化工企业原料。见示意图3。
1、发生器(水) 2、水蒸汽3、蒸汽出口 4、联轴器电磁铁5、磁粉盒 6、绞龙7、海水 8、晶盐挤出口9、上水管这种锅炉也可以称为绞龙式高温固液分离器。
如图所示，发生器产生的水等离子体，直接送入海水之中使其蒸发，高密度盐质海水将向下部沉积，并在底部受热面结晶，随即被绞龙推出，盐晶在出口被挤压成盐柱，起密封容器作用，绞龙的动力由磁粉联轴器传动。绞龙及蒸发器最好由增强陶瓷制成，联轴器部分因要传递磁力，应由耐腐蚀金属板嵌入陶瓷。
海水中的盐毫无疑问是宝贵的化工原料，但是，大量淡化海水盐的产量将会极大，当沿海地区极大规模建立起淡化工业之后，完全可以使用盐筑路、修堤，当然其底部及两侧应由增强陶瓷包裹；更可以仿造岩盐用做建筑物的墙体，框架也采用增强陶瓷，因为盐在常温下是结晶状态，而陶瓷是耐腐蚀的。其损坏修补，无非是浇上盐水蒸发这对减轻灾害、战争破坏极为有利，当然路面应铺沥青等防水材料，墙体应喷薄膜隔绝水分侵扰。同样，由于能源问题的解决，向内陆地区大量输水也成为可能，并且在技术上没有太大的困难。甚至可以考虑直接将海水送到缺水地区特定区域，如青海湖等咸水湖，淡化处理后使当地及沿途都得到大量的水和盐，我们有大海，我们有能源技术，我们就可以解决水的危机。
4、分解水制氢本发明是利用电离能量发生器的电离功能，使水的氢氧原子失去电子电离并离子分流，然后在冰冷负电极取得电子复合，生成氢气、氧气，由后工序加压深冷分离。其特征是在高温水等离子体的前锋设集电正极和复合负极(冰极)。
当水蒸气在发生器内生成等离子体后，其构成是带负电的电子与带正电的氢氧离子，因高温保持等离子态(可控制在2500℃左右)，到达电极区时等离子体分离，电子将通过正极经分解塔外导线流向电源，而氢氧离子则在负极(冰极)夺取电源提供的电子，各自复合并生成气态，随即进入负极管道流向压缩机进口(分解塔及管道间设防爆膜)，加压深冷后，即可得到液氧，从而氢氧彻底分解。见示意图4。
1、发生器列阵区 2、正极区间(环形集电)3、液氮制冷区(顶部为陶瓷)4、冰极(液氮冷却)5、混合气出口6、保温垫这项技术的关键是冰极效率，它必须在提供电子的同时，瞬间使氢、氧气降至常温，失去化合成水的温度，因此，探入塔内(或塔顶)负极致冷器应伸入正离子区，使氢氧离子碰撞负极之前先行大幅度降温，它们因同为正离子不能结合，再使其前进一步后分别夺得电子。快速降温方面，我国的非晶态金属生产有成熟技术可以借鉴，其技术关键是瞬间移走大量热能，冷速率可达106℃/s。
液氮吸热后应加压放热，深冷液化重复使用，当然使用液氧也是可以的。
5、工业熔炉本项发明是利用电离能量发生器的超高温和电离功能处理各种物质，可分为固体熔化炉、气体反应炉、气固混合炉，可以变形为移动炉或高温熔槽。其特征是利用发生器列阵(或单支)向心或同向喷射等离的子气流，造成圆柱形高温区间，使推入的物料熔化，或电离成单质离子的气态物质进行掺混，取出冷却后即形成新的物质。见示意图5。
1、输料绞龙2、冷气旋风区3、高温气出口 4、发生器向心列阵5、耐高温炉衬 6、熔浆出口7、炉底注出口均需衬耐高温材料对于固体物料首先要进行预处理，如清洗、筛分、粉碎、配料、混合，经绞龙挤入炉内，由高温区间下落，至熔炉下部已经熔融成液态，至出口流出，这个过程是连续的，高温炉内气体引入换热器回收热能。
应注意配置列阵产生的总热量，并通过压力调整，物料投放，使吸放热平衡，温度不能超过现有耐火材料的能力，(如不超过1700℃)并使炉内气相、液相平衡(控制出口流量)从而无间歇出炉。
气体反应炉主要用于化学工业，经过比例配制的气体(或固体液体气化后的气体)，首先在发生器放电分离，生成单质原子的正离子和电子，在等离子态强制掺混(向心汇聚或逆流对射进入炉内)在冷却过程中，电子向正离子靠拢，此时是扩容降温过程，保持各化合物的生成温度，在催化剂的作用下，即可生成质地均匀的化合物。热量要进行回收利用。
如水、空气、一氧化碳按比例定量，分别在各个发生器先行电离，在炉内掺混，冷却后却可生成碳酸氢铵或尿素。这是取得而不是消耗能量的生产方式。
气固混合炉则是上述两种炉型的结合，即各种特定成份的气体经发生器电离后，携高温与固体物料在炉内进行化学反应。移动熔炉或熔槽可以移动浇铸产品。
本发明中的增强陶瓷，即可选用固体熔化炉制取基体材料。
6、发动机及气垫系统本发明所指发动机是地面、水面、水下各种工具的发动机，包括汽车、机车、农机、工程机械、船舶、潜水艇等，发动机的功率可以根据需要设计成大型、中型、小型、微型、纳米型。发动机的结构是发生器与涡轮机的结合，构成燃气轮机，实际上它是取消喷管列阵的航空发动机，只不过增加了涡轮级数，使用水则不需要压气机。凡使用空气等离子体的必须安装氧化氮催化器，水面、水下船艇当然使用水等离子体。发动机的机体及车船，各种机械最好使用轻质高强的增强陶瓷材料。
本发明所指的气垫系统是由等离子发动机驱动压气机，压入车船底部的空气垫层，这已是成熟技术，所不同的是本发明将发动机直接设在车船四角或需要增加设置的位置(如中部)，并用喷气发动机推进，车船头部设喷管，沟通压气机取得高压空气，随时喷射以调整方向和抵抗侧风或气浪冲击保持平稳。当然各处发动机的开停、输出压力流量均应由计算机控制。气垫车辆可以组成列车。可以增强陶瓷为装甲，制成气垫坦克、运兵车、自行火炮、直升机、舰艇、潜艇。
7、电激气爆发射装置本发明利用电离能量发生器，瞬间产生的高温膨胀势能，推动一定质量的物质作抛射运动，主要用于兵器，如火炮、枪械、导弹、鱼雷的发射(生产活动中可用于射锚、射钉、渔炮、重物过江)。导弹、鱼雷发射可以增程，行进中点火可以隐匿弹道。当然，发射装置要与直升机、车、舰发动机或高能电池组合取得发生器的外来电能。见示意图6。
注意火、炮、枪械弹药均不需药桶即无壳弹。
1、发生器 2、卡环(液压松紧)3、发射管 4、弹体5、陶瓷隔热层 6、吸热气化塑料发生器代替了炮膛，装弹后，液压卡环向后锁紧弹尾，密封发生器，通电后发生器内气体瞬间电离成等离子体急剧膨胀产生高压，此时卡环尖然泄压松开，则弹头(导弹、鱼雷等被发射物)将以极高初速射出。
离子气源以使用水为最好(使用空气发生器内物质密度太低)，装弹密封后，应立即向发生器内雾状喷水(供水管应有止回阀)，待高压击穿后，发生器内原存空气迅速电离同时水吸热变成蒸汽开始自激放电，内壁微孔不断补充气源，发生器内压力剧增。另外卡环以下的弹尾设一层耐热陶瓷片，由于其导热慢，可以避免高温迅速传入弹体引发爆炸，瓷片之外包裹一层塑料固体，在击穿瞬间迅速吸热气化，进一步增加放电物质。
由于发生器内压力极高，内外壁陶瓷均应多层布筋超级增强。发射管则采用导热快的金属制做，外裹热管吸热降温，也可以用现有技术即裸露降温。或用薄型增强陶瓷发射管，发射后用发动机引来的高压冷气吹风降温。
要注意，装弹、密封、电离、松环、降温均应由计算机统一控制，此外填装系统，双向稳定系统等等均参照现有技术。
枪械类采用微型水发生器，需要高能电池提供电源。枪体全部由增强陶瓷制成。由于射程较近，枪管不需太长，与发生器联接处可设置气孔，弹丸极高速穿出枪管会使管内气体高速流动，外部气压冲进枪管可以降温。也可以考虑利用发射的反作用力，让发生器适当反座压缩一个活塞，压缩空气经侧管冲入发射后的枪管吹风降温，为节约电池能耗，可以滑动电极点火，击穿后受膨胀压力推动，电极连同活塞后座压缩，高压空气进发生器，松环后高压空气直冲枪管。这些复退动作，装弹枪机等均应由现有技术改造解决。
8、日常能源系统本发明利用电离能量发生器产生的热能和光能，用于日常生活、生产、办公、公共场所。与前述发生器不同，这种发生器用耐高温玻璃做成复壁“灯罩”。并与导热管道，光导纤维构成系统，发生器的材料，结构可以参考高压水银灯的设计。
玻璃器壁用于透光。自激放电的温度已达万度大大超过太阳的亮度，这些光通过光缆即可输送到任何场所，包括室内各处，街道公园以及不见阳光的地下建筑。以房间为例，再也不需要灯管，强烈的光线照射在漫反射的天花板，墙壁就会蓬壁生辉，并且这些光是发生器的“副产品”。至于如何将光线聚焦反射送入光缆，传输、折向照射乃至改变颜色，现有技术可以轻易解决，不再多谈。
离子气源应使用水蒸气，由负极附近“灯座”处供应，当然，先要击穿空气升温，吏水蒸汽迅速自激放电。“灯罩”直径相对较大以容纳膨胀的等离子体，并使出口处电极产生的“冷”蒸汽附壁下流进入复壁从微孔射出形成气膜，以保护“灯罩”。等离子气流在出口外与空气混合，可调制成800℃左右的燃气，经耐热保温瓷管作为热源，送入热交换器产生热水，或送入燃气式空调机，或厨房灶具及一切需要热能的地方。但在废气出口应使用催化器。
对本发明的有益效果已不用多说了，从根本上说，我的发明是纠正了一个能量交换的认识局限，即原子的电离必须要投入相应的能量，使电子势能达到足以抵消电磁引力的地步，电离才能够实现，这对依靠热能及其它能量激发原子无疑是正确的，但是突然有一个电子打击受击电子，发生库仑斥力并分散电磁引力的时候，就出现了特殊情况，由此就会产生本发明所表述的变化。
本发明的二次开发还有巨大的空间，尚需完善改进提高，同志者，尽可努力！
权利要求
1.一种利用气体自激放电原理从空气、水蒸汽及其它气态物质中获取原子电离能量的电离能量发生器，其特征是一端开放的容器由复壁与正负电极构成，复壁之间中空(蒸汽放电要置入毛细衬垫)冷气经密布微孔的内壁进入，被瞬间高压击穿后用低电压、高变频、小电流、大气量、超高温的方法，使气态物质急剧自激放电产生万度级高温的等离子体的发生器。
2.如要求1所述的发生器采用一种“滑动气膜隔热保护方法”，其特征是，利用复壁结构令受热面密布微孔，持继向复壁输入相对低温的高压气态物质(或利用毛细衬垫含蓄液态物质)，冷气自微孔喷出后，形成气膜，推开高温物质，并吸收受热面热量，从而避免高温损伤。
3.如要求1所述的发生器其材料采用一种用玻璃纤维增强陶瓷的方法，其特征是以陶瓷为基本材料，以波纤筋网为增强材料，用1700-2100℃高温熔融基体材料，将其注入布满筋网和预植件的模具中一次成型，基体材料与玻纤各界面充分粘合，经均匀降温冷凝成基体内部具有一层或多层复合层(含表面嵌贴)的复合材料，极大地提高陶瓷抗拉强度克服易碎缺陷。
4.如要求1、2、3所述的发生器和方法，可用于制造高速飞行器(飞机、航天飞机、运载火箭、导弹等)的发动机和壳体及垂直起降和调向；可用于综合电站，经磁流体发电，并再经燃气轮机，汽轮机梯级利用生产电能；可用于海水淡化，用淡化锅炉生产淡水及海盐；可用于制造高温固体熔炉及化学反应炉；可用于制造电激爆发射装置、生产定向抛掷器械和兵器；可用于各种地面(水面)水中交通工具，制造发动机或产生气垫及交通工具、各类专用机械和舰艇、战车壳体。
5.如要求1、2、3所述的发生器和方法，可用于电离水的氢氧原子，经正负离子分流处理在冰冷负极复合原子生成氢气氧气；可用于电离各种气体的原子形成单质离子，在催化剂的作用下，合成新的物质。
6.如要求1、2、3所述的发生器和方法，可用于日常能源系统其强光经光缆传输到各种建筑室内及各种公共场所或生产场地；热能可用于燃气空调、热水器、炊具。
全文摘要
电离能量发生器利用气体自激放电的原理，从气态物质中获取电子能量。可产生万度级的高温等离子体，使空气和水成为新的能源。发生器的高温能量及电离作用与现有技术相结合。可用于高速飞行器、综合发电站、海水淡化、分解水制氢、工业熔炉、发动机及气垫、电激爆发射装置、日用能源系统等各个方面，其中多项用途发明可用于国防事业。
文档编号H05H1/24GK1433251SQ0210223
公开日2003年7月30日 申请日期2002年1月5日 优先权日2002年1月5日
发明者罗五来 申请人:罗五来