1.本发明属于光电效应和光电智能电离水蒸汽h2o(g)制取氢气氧气纯净水和 供热技术领域，具体涉及光电效应电离水蒸汽制取氢气氧气纯净水供热技术装 备。
背景技术：
2.氢气与氧气燃烧产物为水，其能量密度高，约为汽油的3倍，标准煤的4.8 倍。氢能源作为完全脱离碳排放的能源，运用的领域广泛，被视为全球最具发展 潜力的清洁能源。目前，全球氢能源产业仍处于全产业链关键技术初期和商业模 式探索阶段；世界99％的氢气制取源于化石燃料，由此而产生的co2(g)的排放 量占全球总排放量的2.8％。在我国也大致如此，采用天然气制取氢气h2(g)所占 比重约为48％，煤气约为30％，电解水约占到4％。其中天然气和煤气属于高碳 的化石制取，电解水制氢虽生态环保，但制取每公斤氢气的耗电量达到48kwh， 经济成本较高，难以广泛运用。2021年5月19日，在我国北京市的大兴区建成 的世界最大的加氢站试运行，由于采用的是上述初期的制氢工艺技术，导致氢气 售价达到30元/公斤。本发明可极大提高我国氢气的纯度和降低氢气的制取成本 (每公斤不到6元)，更可彻底解决co2(g)的排放问题。
3.氢原子h(g)结合成氢分子h2(g)释放结合能，氧原子o(g)结合成氧分子o2(g) 释放结合能，是采用光电效应从水蒸汽h2o(g)提取氢气h2(g)氧气o2(g)的前提。 北京大学褚圣麟授编著1979年高等教育出版社出版的《原子物理学》第274页 的9.1表证明：氢h(g)原子结合成氢分子h2(g)释放的结合能为431.9kj/mol，氧 o(g)原子结合成氧分子o2(g)时释放的结合能为490.2kj/mol。北京师大和华中师 大及南京师大编著2010年高等教育出版社出版的《无机化学》上册第四版的表 2-3说明：氢h(g)原子结合成氢分子h2(g)释放的键能为436.4kj/mol，氧o(g)原 子合成氧分子o2(g)释放键能为499kj/mol。“原子物理学”与“无机化学”两个学科 的试验数据相差很小，取该两个学科交叉论证的平均值：氢原子的结合能为 434.2kj/mol，氧原子的结合能为494.6kj/mol。
[0004]“百度文库”统计国内外的数据表明：100℃清水h2o(l)的液体焓为 7.54kj/mol，100℃清水h2o(l)的汽化热为40.65kj/mol，100℃水蒸汽h2o(g)的蒸 汽焓为48.19kj/mol，三者之和为96.38kj/mol。当温度再继续升高时，汽化热减 小，液体焾和蒸汽焓增大，三者之和仍然接近标准状态下的常数。本发明将提氢 提氧的运行温度确定在100℃；在100℃清水h2o(l)的液体焓、100℃清水h2o(l) 的汽化热、100℃水蒸汽的蒸汽h2o(g)焓，采用标准状态下的值96.38kj/ mol计算100℃水蒸汽h2o(g)的增殖因子k1、k2，k1和k2分别代表氢气的增殖 因子和氧气增殖因子。当氧气等离子o(g)
2+
未还原为氧气分子o2(g)时，氢气的 增殖因子k1＝(434.2kj/mol
÷
96.38kj/mol)＝4.51；当氧气等离子被还原为氧气分子 o2(g)时，此时的增殖因子k2＝4.51+(0.5.
×
494.6)
÷
96.38＝7.073。如果k1+k2＜ 1，
241
am密封源的59.5kev光子的光电效应就不能从水蒸汽h2o(g)提氢气提氧气 了。现在人们已发现自然界存在k1+k2＞1的规律，人类能利用地表水和地下水 h2o(g)中储存的大量氢气h2(g)，发展生产提高人类的生活水平。
技术实现要素：
[0005]
本发明的目的在于提供光电效应和光电智能关于光电效应电离水蒸汽制取 氢气氧气纯净水供热装备。根据菲利普
·
莱纳德(philipp eduard anton von l
ꢀéná
rd，1862年6月7日-1947年5月20日)在1902年提出，“当电子通过一 种气体时，必须具有一个确定的最小能量，才能产生气体的电离”，以及光电效 应原理和北京大学褚圣麟教授的原子光电效应几率公式τ。＝cz4λ3，发明汞铅微 粒放射性微粒光电效应检测收集室、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室、汞铅微粒放 射性微粒检测氧气等离子还原器、正电库仑斥力蒙乃尔合金筛板等关键部件，制 取不含αβ
+
β-粒子的低成本纯净水、纯度为99.9999％氢气和氧气，并能供热和 大量收集清水中的氚氘3he(g)和4he(g)等稀贵气体。
[0006]
由于增殖因子k1与k2之和恒大于1，能順利从水蒸汽h2o(g)制取氢气h2(g) 氧气o2(g)纯净水h2o(l)和供应热空气。本发明是通过如下基础实验结果和工业 中试的试验数据制定如丅技术方案的：
[0007]
首先是根据北京大学李星洪教授等从1978年开始编著、1982年由原子能出 版社出版的《辐射防护基础》的第18页指出，入射光子的能量大于原子k层电 子的结合能时，k层电子发生光电效应的几率约为80％。因此，在本发明的各个 工序中，都只计算各类原子k壳层电子的光电效应几率；第二是根据北京大学 褚圣麟教授从1965年前开始编著、1979年高等教育出版社出版的《原子物理学》 第八章、按照该《原子物理学》第234页的光电效应准确实验几率与x射波长λ 及吸收物原子序数z的关系τ
α
＝cz4λ3(7)反复进行实验室小试、工业中试和示范 工程建设；
[0008]
1999年～2004年先后两次经湖南省劳动卫生职业病防治研究所和湖南省劳 动卫生职业病防治所进行中试检测和场地检测证明：去国家煤炭部河南省平顶山 矿务局二矿进行工业中试之前，1999年10月12日采用日本tsc-121c型γ闪烁 仪，对30毫居里
241
am密封源在空气中相隔探测器窗口5厘米处的电离辐射进 行工业中试检测，其电离辐射检测结果为＞21.8μsv；该中试检测证明：该选煤 设备不但能无水智能选煤选矿，而且能大量电离距探测器5厘米处的空气和空气 中的水蒸汽h2o(g)，该中试设备四周的辐射水平符合中华人民共和国国家标准 《放射卫生防护基本标准》(gb4792-84)的要求，也符合中华人民共和国国家标 准《含密封源仪表的放射卫生防护标准》(gb16368-1996)的要求。同意去河南省 平顶山矿务局进行工业中试，但要设置放射源开启与关闭指示装置。该中试检测 及其后续中试结果，为本发明采用光电效应从水蒸汽h2o(g)制取氢气氧气奠定 了技术基础；检测场所的辐射水平，也符合国家关于《电离辐射防护与辐射源安 全基本标准》(gb18871-2002)规定要求。在上述实验基础上，本发明用公式 (7)τ
α
＝cz4λ3计算了
241
am密封源59.5kev光子电离水蒸汽h2o(g)中氧原子k壳 层内电子的数量和
241
am密封源的活度；按照
241
am密封源的国际销售价格，本 发明生产的氢气h2(g)、氧气o2(g)和纯净水h2o(l)的实际成本约为当今背景技术 的1/5。
[0009]
查阅1981年张家骅徐君权朱节清编著、由原子能出版社出版的《放射性同 位素x射线荧光分析》附录二的315页～316页的k吸收限实验数据证明：氧 原子k壳层电子的k吸收限为0.531kev，说明前面用
241
am密封源59.5kev光 子计算光电效应电离水蒸汽h2o(g)、生产氢气h2(g)和氧气o2(g)及纯净水h2o(l) 的低生产成本是正确的。张家骅等编著《放射性同位素x射线荧光分析》的附 录二还说明：原子序数为80的汞元素的k吸收限为
83.106kev、原子序数为82 的铅元素的k吸收限为88.001kev，
241
am密封源的59.5kev的单色光子，不能 使汞元素的汞(hg)原子和铅元素的铅(pb)子的k壳层电子发生光电效应。英国牛 津大学(oxford university)的w.j.华脱霍斯和j.l.布特门编著、1953年由牛津大学 出版社(oxford university press)出版的《放射性同位素》(radioactive isotopes)、 上海科学技术出版社譯文版第405页说明，
137
cs源的半衰期长达37年，辐射能 量为662kev光子，适合于在气体中照射汞(hg)和铅(pb)等高原子序数元素的原 子，并使汞(hg)原子和铅(pb)原子的k壳层电子发生光电效应；北京大学1961 年印发的讲义也与英国牛津大学出版社公布的数据是一致的。1990年由郑振維、 龙罗明、周春生等编著，国防科技大学出版社出版的近代物理实验的72页，第 83页-85页中
137
cs密封源的相应技术参数也与之相符。
[0010]
张家骅、徐君权、朱节清在1981年编著的《放射性同位x射线荧光分析》 315页的附录二指出，氢元素的氢原子的荧光产额ωk＝0，说明氢原子h(g)的光 电效应几率τ
α
＝0，氢气分子h2(g)和氢原子h(g)在各种x射线辐射场中均无光电 效应产生，为本发明用光电效应制取氢气h2(g)提供了可靠的实验依据。
[0011]
本发明通过如下技术方案来实现从水蒸汽h2o(g)提取氢气h2(g)和氧气 o2(g)，再采用铂粉催化剂合成纯净水h2o(l)，实现低成本生产氢气h2(g)和氧气 o2(g)及纯净水h2o(l)的目的。它包括地表水和地下水的过滤清水水池1(简称清 水水池)、市电a～b相启动开关2、100℃清水膨胀室3、汞铅微粒放射性微粒 光电效应检测收集室4、水蒸汽h2o(g)分子筛5、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室 6、水位表与市电c相连接器7、正负电位v
±
直流电源8；当100℃清水膨胀室 3液面出现水蒸汽分子h2o(g)时，根据a.爱因斯坦光电效应原理，在汞铅微粒 放射性微粒光电效应检测收集室4、水蒸汽h2o(g)电离室6、蒙乃尔合金西端密 封板65与氧气分子筛63之间的空间、
241
am密封源33的59.5kev单色光子， 水蒸h2o(g)内某原子内的电子获得能量为59.5kev光子飞出该原子成为光电子， 使该原子带正电。按照1979年高等教育出版社出版的北京大学褚圣麟教授编著 的《原子物理学》第234页的原子光电效应几率公式τ
α
＝cz4λ3(7)，褚圣麟教授 的精密试验证明：氧o(g)原子原子序数z1＝8，氢h(g)原子原子序数z2＝1，氧原 子原子序数(z1)4＝4096，氢原子原子序数(z2)4＝(l)4＝1，氢h(g)发生光电效应的几 率是氧原子的0.0002，可以忽硌不计；
241
am密封源33的59.5kev光子将水蒸 汽分子h2o(g)电离为氧气等离子o
2+
和氢气分子h2(g)，将两个氧气等离子o
2+
还原为氧气分子o2(g)；从而，北京大学褚圣麟教授的原子光电效应几率公式 τ
α
＝cz4λ3(7)及其试验结果，将a.爱因斯坦光电效应原理向前推进了一大步；而 张家骅等编著的《放射性同位素x射线荧光分析》第315页的试验数据证明： 氢h(g)原子的光电效应几率为零，进一步证明了北京大学褚圣麟教授原子光电 效应凢率公式τ
α
＝cz4λ3(7)的正确性。
[0012]
所述光电效应电离水蒸汽制取氢气氧气纯净水供热结构，由100℃清水膨胀 室3、汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收集室4、蒙乃尔合金西侧正电库仑斥 力筛板87、蒙乃尔合金初级氧气输出室45、蒙乃尔合金初级氢气输出室46组成 密封型竖直空心立柱复合电离室，在顶层初级氢气输出室46的下端设置有氢气 分子筛64，没有设置
241
am密封源33；在汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收 集室4和蒙乃尔合金初级氧气输出室45内，均设置有
241
am密封源33和
137
cs 密封源。
241
am密封源33的59.5kev光子对水蒸汽h2o(g)发生的光电效应的效 果与前述相同；
137
cs密封源34的662kev光子对汞铅微粒放射性微粒发生光电 效应的效果，也与以前相同，当蒙乃尔合金西侧正电库仑斥力筛板87改为蒙乃 尔合金西侧接
地筛板或改为蒙乃尔合金负电库仑斥力筛板时，都能使氧气等离子 o
2+
还原为再生氧气分子o2(g)，技术性能和总结果与蒙乃尔合金西侧正电库仑斥 力筛板87相同；其余部件的功能基本相同。
[0013]
被100℃水蒸汽h2o(g)牵引进入到汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收集 室4、水蒸汽h2o(g)电离室6、蒙乃尔合金西侧正电库仑斥力筛板87以西空间 内，
137
cs密封源辐射的662kev光子，一方面使汞(hg)铅(pb)微粒内汞(hg)原子 和铅(pb)原子的k壳层电子都发生光电效应飞出汞(hg)原子和铅(pb)原子，使汞 (hg)铅(pb)微粒都带正电，并粘贴在汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收集室4、 水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6、汞铅微粒放射性氧气等离子还原器61等三接 地部件表面上成为汞铅微粒放射性微粒杂质块95；同时使铀(u)钍(th)等放射性 微粒内铀(u)原子钍(th)原子的k壳层电子获得662kev光子的能量飞出铀(u)原 子和钍(th)原子，使该类放射性微粒也带正电，与汞(hg)铅(pb)一起合成汞铅微 粒放射性微粒杂质块95，都被粘贴在汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收集室 4、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6、汞铅微粒放射性微粒氧气等离子还原器61 等三个接地部件的外表面上。
[0014]
在蒙乃尔合金西端密封板65与蒙乃尔合金西侧正电库仑斥力筛板87之间的 空间内，在电枢电压调速直流电动机10的hp-5硬质白云母风扇43的牵引下， 氧气等离子o
2+
和少量氢气通过蒙乃尔合金平行板电容器输入端口29，hp-5硬 质白云母竖直密封墙板30、蒙乃尔合金平行板电容器28，进入汞铅微粒放射性 微粒氧气等离子还原器61，其中的氧气等离子o(g)
2+
被还原为氧气分子o2(g)后， 被输送到初级氧气提纯结构96的hp295焊瓶钢初级氧气站66内。电枢电压调 速直流电动机11的蒙乃尔合金风扇41，通过蒙北侧乃尔合金氢气输送气管31 和蒙乃尔合金气体转球阀58、蒙乃尔合金氢气输送气体法兰管道89、蒙乃尔合 金氢气散热降温气管92，将氢气分子筛64和蒙乃尔合金东端密封板75之间的 初级氢气126，输送到初级氢气提纯结构97的蒙乃尔合金初级氢气站80内。
[0015]
所述光电效应电离水蒸汽制取初级氢气126和初级氧气124，
241
am密封源 33的59.5kev光子电离水蒸汽h2o(g)，制出的初级氢气h2(g)含有少量氚氘 3
he(g)4he(g)；提取的氧气o2(g)又含有少量的氢气h2(g)氚氘3he(g)4he(g)；由初 级氢气提纯结构97，将氚氘3he(g)4he(g)分离出去得到高纯氢气h2(g)127，再由电 枢电压调速直流电动机21的蒙乃尔合金风扇41输送到蒙乃尔合金高纯氢气站 79中。由初级氧气提纯结构96，将初级氧气中少量的h2(g)氚氘3he(g)4he(g)分 离出去，得到高纯氧气125，再由电枢电压调速直流电动机18的hp-5硬质臼云 母风扇43，将高纯氧气125和输送到hp295焊瓶钢高纯氧气站68内。
[0016]
所述初级氧气提纯机构96，当电枢电压调速直流电动机16的hp-5硬质白云 母风扇43，将hp295焊瓶钢初级氧气站66内的初级氧气124，通过hp-5硬质 白云母输送气管44输送到卢瑟福原子核式结构模型hp295焊瓶钢真空试验仪69 时，如果清水93中存在放射性微粒发射的α粒子和β粒子，从放大镜(m)71立 即观察到硫化鋅荧光屏(s)70闪光；此时要立即检查hp295焊瓶钢真空柜72的 真空度和接地电阻规定值，增大
137
cs密封源34的活度，使放射性微粒都粘贴在 汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收集室4、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6、 汞铅微粒放射性微粒氧气等离子还原器61等三接地部件的表面上，直到硫化锌 荧光屏(s)70的闪光完全消失为止。如果真空度不合格，必须提高电枢电压调速 直流电动机17和电枢电压调速直流电动机18的转速，其中hp-5硬质白云母气 体输送三通74西侧的真
空度必须高于东侧的真空度，确保清水93内的氚氘 3
he(g)4he(g)都被收集到蒙乃尔合金氚氚3he(g)4he(g)收集器67内，确保hp295 焊瓶钢高纯氧气站68收集的都是高纯氧气125。
[0017]
所述初级氢气提纯结构97，当电枢电压调速直流电动机19的蒙乃尔合金风 扇41，将蒙乃尔合金初级氢气站80内的初级氢气126，通过蒙乃尔合金氢气氧 气等离子输送气管42，将初级氢气126输送到卢瑟福原子核式结构模型蒙乃尔 合金真空试验仪81内。在初级氢气126中通常包含有氚氘3he(g)4he(g)；水中的 4
he(g)通常来源于空气中的稀有气体氦，水中的3he(g)主要来源是水中的氚发生 β-衰变形成稳定的氦-3[3he(g)]，其半衰期为12.5年；氘在空气中含量极少，主 要存在于地表水、地下水及海水中。因此，本发明将在制取氢气过程中从地表水 和地下水中收集可观的氚氘3he(g)4he(g)稀贵气体。当α、β两种带电粒子从蒙 乃尔合金氢气氧气等离子输送气管42，直线撞击硫化锌荧光屏(s)82时，放大镜 (m)84能立即观测到硫化锌荧光屏(s)82的闪光；由于水中的3he(g)4he(g)均不带 电，只有氚在衰变时发射带负电的β-粒子才能观测到β-粒子；而氚在水中的浓 度仅为1
×
10-15
％，较难观测氚在衰变时发射的β-粒子，可在蒙乃尔合金气体输送 三通西侧设置蒙乃尔合金接地筛板87和孔径为0.26nm的氦-3分子筛123，让 3
he(g)4he(g)自由通过氦-3分子筛123，使普通氢气穿过0.289nm氢气分子筛64， 将初级氢气h2(g)126加工成高纯氢气127，再由电枢电压调速直流电动机21的 蒙乃尔合金风扇41输送到蒙乃尔合金高纯氢气站79内。
[0018]
所述再生纯净水合成及热空气供应结构98，电枢电压调速直流电动机23的 蒙乃尔合金风扇41将高纯氢气127输送到水蒸汽合成塔47内的北侧；电枢电压 调速直流电动机22的hp-5硬质白云母风扇43，将高纯氧气125输送到水蒸汽 合成塔47内的南侧，在铂粉催化剂49的催化下立即生成高纯再生纯净水蒸汽 h2o(g)128，释放生成焓δfh＝-241.8k/mol；高纯再生纯净水蒸汽h2o(g)128在液 体输送法兰管道62内，凝结为高纯再生纯净水h2o(l)129，释放汽化热 40.65kj/mol；电枢电压调速直流电动24的hp-5硬质白云母风扇43，通过hp295 焊瓶钢绝热绝缘热空气输送法兰管道131、绝热绝缘热空输送气管132、热空气 输送气管54、hp295焊瓶钢气体转球阀57、hp-5硬质白云母气体输送气管44， 将热空气56输送到由绝热绝缘外壳133保温的暖气供热站52，供周边居民工商 企业使用。
[0019]
所述接地屏蔽散热降温柜99，它包括：西侧接地屏蔽墙板100、接地屏蔽散 热降温柜顶板101、接地屏蔽顶板倾角调整板113、东侧接地屏蔽墙板115、接 地屏蔽散热降温柜面板116、地地屏蔽散热降温柜后面板117等六部件，均为确 保操作者不受
241
am密封源的59.5kev光子的辐射屏蔽墙壁。电枢电压调速直流 电动机25的hp-5硬质白云风扇43，将冷空气从西侧接地屏蔽墙通风孔102和 东侧接地屏蔽墙通风孔106引入到接地屏蔽散热降温柜99内部，降低正电库仑 斥力筛板与氧气氢气分子筛结构122的运行温度；将热空气输送到清水散热降温 池108，被常温清水93冷却为常温空气，而被加热的略高于常温的热水，通过 常温清水竖直输出水管111、降落到清水水池1内。
[0020]
硬质白云母是一种绝缘耐热性能好的硅酸盐，是制作耐酸耐碱载重机械部件 的原材料，持续耐温高达500℃；本发明采用hp-5硬质白云母制作绝缘耐热载 重圆环支架118、hp-5硬质白云母风扇43和hp-5硬质白云母输送气管44；在 正电库仑斥力筛板与氧气氢气水平分子筛结构中122中，hp-5硬质白云母绝缘 耐热载重圆环支架118设置在它的东端和西端。
[0021]
本发明的有益效果在于：
[0022]
本发明根据菲利普
·
莱纳德在1902年提出：“当电子通过一种气体时，必 须具有一个确定的最小能量，才能产生气体的电离”，以及光电效应原理和北京 大学褚圣麟教授的原子光电效应几率公式τ。＝cz4λ3，对汞铅微粒放射性微粒光 电效应检测收集室、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室、汞铅微粒放射性微粒检测氧 气等离子还原器、正电库仑斥力蒙乃尔合金筛板等关键部件，制取低成本和不含 α、β
+
、β-粒子的高纯氢气h2(g)和氧气o2(g)和纯净水。本发明在运行中还能 大量对外供热和收集清水中的氚氘3he(g)和4he(g)等稀贵气体，并大幅度修改我 国《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)关于放射性限值指标：使总α放射性 限值(bq/l＝0.5)修改为总α放射性限值(bq/l
→
0)，使总β放射性限值(bq/l＝1) 修改为总β放射性限值(bq/l
→
0)，将我国生活饮用水卫生标准提高到国际领先 水平。本发明装备将诞生一种全新的低成本绿色无限循环能源获取方式，将使我 国乃至世界彻底摆脱环境污染和能源短缺的问题。
附图说明
[0023]
图1是本发明实施例的总体结构示意图。
[0024]
图2是本发明实施例的光电效应电离水蒸汽制取初级氢气初级氧气结构示 意图。
[0025]
图3是本发明实施例初级氧气提纯结构示意图。
[0026]
图4是本发明初氢气提纯结构结构示意图。
[0027]
图5是本发明实施例高纯再生纯净水合成及热空气供应结构示意图。
[0028]
图6是本发明实施例接地屏蔽散热降温柜结构示意图。
[0029]
图7是本发明实施例绝缘耐热载重圆环支架结构示意图。
[0030]
图8是本发明实施例正电库仑斥力筛板与氧气氢气水平分子筛结构示意图。
[0031]
图9是本发明实施例半自动操作系统结构示意图。
具体实施方式
[0032]
下面结图附图和实施例对本发明进一步详细描述。
[0033]
参见图1，本实施例包括设置在地下最低位置的清水水池1、水位表与市电 c相连接器7、为各部件提供正负直流电源的正负电位v
±
直流电源8、与电枢电 压调速直流电动机9配套的蒙乃尔合金风扇41和蒙乃尔合金氢气氧气输送气管 42、为电枢电压调速直流电动机11的蒙乃尔合金风扇41输送氢气的蒙乃尔合金 氢气输送气管31、为电枢电压调速直流电动机10输送氧气氢气的蒙乃尔合金氢 气氧气输送气管32、为电枢电压调速直流电动机9供气的蒙乃尔合金氢气氧气 等离子气体输送三通77，为电枢电压调速直流电动机10的hp-5硬质白云母风 扇43和hp-5硬质白云母输送气管44继续输送氧气氢气的hp295焊瓶钢散热降 温气管91，hp295焊瓶钢散热降温气管91与初级氧气提纯结构96的蒙乃尔合 金初级氧气站66的南侧器壁联通固接；蒙乃尔合金氢气输送法兰管道89的北端， 与蒙乃尔合金气体转球阀58的输出端口联通固接，该氢气输送法兰管道89的南 端与初级氢气提纯结构97的蒙乃尔合金初级氢气站80联通固接；
[0034]
电枢电压调速直流电动机11的蒙乃尔合金风扇41和蒙乃尔合金氢气氧气等 离子输送气管42、清水水泵12和液体输送法兰管道62及hp295焊瓶钢管桥60、 蒙乃尔合金管桥59、水位自动调节器35、接地绝热清水加热水管36、液体止回 阀37、液体闸阀38、清水对外
连通管39；在西侧由南至北设置有市电a～b相 启动开关2、100℃清水膨胀室3、汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收集室4、 水蒸汽h2o(g)分子筛5、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6；从东南侧的清水水池 1至水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6联通，其中清水水池1、接地绝热清水加热 水管36、市电a-b相启动开关2、100℃清水膨胀室3为再生氢气h2(g)释放的 结合能平均值434.2kj/mol和再生氧气o2(g)释放的结合能平均值494.6kj/mol， 是接地绝热清水加热水管36、市电a-b相启动开关2的清水加热段，在该加热 段将清水93加热到100℃。汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收集室4、水蒸汽 h2o(g)分子筛5、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6是
241
am密封源33的59.5kev 光子对水蒸汽h2o(g)的气体电离段，在该电离段生产本发明95％以上的氢气h2(g) 和氧气等离子o(g)
2+
；调整上述三个部件器壁上
241
am密封源33辐射59.5kev 光子的活度和
137
cs密封源34辐射662kev光子的活度，加大对水蒸汽h2o(g) 进行光电效应电离，不但能使本发明生产的初级氢气126和初级氧气124达到设 计规模；而且能使固体微粒内的原子发生光电效应释放光电子e-、导致铀钍汞铅 等固体微粒带正电e+、最后使上述带正电e+粒子都被汞铅微粒放射性微粒光电 效应检测收集室4、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6两部件的接地器壁牢固粘贴， 逐步扩展为汞铅微粒放射性微粒杂质块95，实现制取高纯氢气h2(g)127和高纯 氧气o2(g)125；使h2(g)和o
2+
及杂质微粒蒙乃尔合金输送气管76内只输送高纯 再生氢气h2(g)127和氧气等离子o
2+
；当调整
241
am密封源33的活度和
137
cs 密封源34的活度，使汞铅微粒放射性微粒氧气等离子还原器61的汞铅微粒放射 性微粒杂质块95的面积趋于零时，可确保高纯氢气h2(g)127和高纯氧气o2(g)125 的纯度都达到99.9999％。
[0035]
2007年，金银龙等编著，由中国标准出版社出版的gb5749-2006《生活饮 用水卫生标准》释义的第60页-61页介绍：水中最常见而毒性又最大的核素为代 表：总α放射性以ra-226；总β放射性以sr-90为代表，估算出每年对人体产生 的可能照射剂量。根据北京大学褚圣麟教授编著，1979年高等教育出版社的《原 子物理学》第299页-第302页，ra-226和β粒子是原生矿u-238放射系、u-235 放射系、th-232放射系、a＝4n+1放射系，在发生α衰变后的非稳定放射性同位 素和带负电e-的实物粒子中，ra-226的半衰期为1626年，在地球的蕴藏量为零； 它也是钍-232发生α衰变的中间非稳定产物，在地球的蕴量也为零。其实ra-226 不是最大核素的代表，在天然放射性核素中，最大核素的代表是pu-238、u-238 和u-235及th-232等。本发明选取u-238、u-235、th-232作放射性微粒代表， 三者的半衰期分别为4.5
×
109年、7.07
×
108年、1.89
×
10
10
年；该三种原生矿的半 衰期都在7亿年以上，三种原生矿都同时辐射α粒子和γ射线，原生矿u-234 不但辐射4.76mev的α粒子还辐射55kev的β射线；因此，还会产生正负电子 对，生成1.2mev的光子；因此，本发明采用铀原生矿和钍原生矿内的α粒子和 β子作为总α放射性和总β放射性。只要在汞铅微粒放射性微粒光电效应检测收 集室4、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6、汞铅微粒放射性微粒氧气等离子还原 室61的接地器壁上，将u-238和u-235及th-232固定为汞铅微粒放射性微粒杂 质块95，也就固定了u-238、u-235、th-232等三种原生矿物微粒，同时也固定 了ra-226和sr-90；此外，u-238和th-232辐射的α粒子也可以被上述三个部 件还原为无害的氦气4he(g)，辐射β-的氚还可被收集起来作稀贵气体销售；未还 原的α粒子还可以由初级氧气提纯结构96和初级氢气提纯结构97观测和收集， 经过低温提纯也可作为稀贵气体出售。世界卫生组织的推荐值[总α放射性为 0.1bg/l、总β放射性为1bq]，美国标准[总α放射性为0.5bq/l、总β放射性为 1bq/l]，我国参
照美国标准沿用至今。本发明将使我国饮用水总α放射性限值和 总β放射性限值趋零，能让我国人民世世代代饮用不含放射性的绿水。
[0036]
周春生等在《矿业工程研究》第34卷第4期(总第123期)第65页至72页 的光电子智能无水选煤机[j]的实验室小试、工业中试、示范工程建设的系列试验 证明：金属固体、非金属固体、绝缘体的元素原子序数z越大，原子发生光电 效应的几率准确遵从北京大学褚圣麟教授关于原子光电效应的几率τ
α
＝cz4λ3公 式。当清水水源93流过铀(u)矿钍(th)铅(pb)矿汞(hg)矿钾(k)矿等地域，上述五 种元素原子序数由小到大的z4之比为：1∶314∶347∶503∶550；也就是放射性 铀(u)矿微粒和放射性钍(th)微粒最先发生光电效应被粘贴在汞铅微粒放射性微 粒光电效应检测收集室4、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6、汞铅微粒放射性微 粒氧气等离子还原器61的接地蒙乃尔合金表面上，其次是汞(hg)铅(pb)等矿石 微粒原子k壳层电子e-发生光电效应飞出各类矿石微粒、使各类矿石微粒带正 电e+被粘贴在上述三类接地表面上；最后才是带正电e+的钾(k)矿微粒被粘贴在 上述三类接地表面上。根据1981年7月原子能出版社出版的张家骅徐君权朱节 清编著的《放射性同位素x射线荧光分析》第4页至第7页的x射线光电效应 荧光分析证明：当原子“内层上有空位时，原子内层电子将立即(10-12
‑‑
10-14
秒)重 新配位，同时发特征x射线或俄歇电子”，上述特征x射线和俄歇电子都能将各 类矿物微粒内原子k壳层电子e-电离出来飞出矿物微粒成为光电子e-，使矿物 微粒带正电e+而粘贴在上述三类接地表面上，也就是发生固体光电效应的频率 为10-12
‑‑
10-14
秒；本发明取原子内层电子重新配位的时间为10-13
秒，即发生固 体光电效应的时间为0.1皮秒，也就是高原子序数矿物微粒、中等原子序数矿物 微粒、低原子序数矿物微粒，都在0.1皮秒时间内按原子序数大小的次序，先后 被粘贴在上述三类接地表面上。因此，本发明称“按原子序数大小次序发生光电 效应的技术性能为：《光电定则》”。从而，光电定则可确保本发明生产的高纯 氢气127和高纯氧气125的纯度为99.9999％。
[0037]
当采用某种较大能量的光子照射微观气体分子内不同原子序数原子时，按照 北京大学褚圣麟教授关于原子发生光电效应的几率公式τ
α
＝cz4λ3公式，将会使 微观分子内不同原子序数的各类原子发生不同几率的光电效应。根据2019年《矿 业工程研究》第34卷第4期发表的周春生等关于光电子智能无水选煤机[j]的第 67页的气体光电效应中试检测证明：1999年湖南省劳动卫生职业病防治研究所 关于空气光电效应的中试检测表明，离30毫居里
241
am密封源中心窗口5厘米 处的电离辐射高于21.8μsv。除特殊气体外，该电离辐射是空气中有23.14％的氧 气o2(g)、75.54％的氮气n2(g)、水蒸汽h2o(g)和二氧化碳co2(g)及甲烷ch4(g) 等气体混合物的综合电离辐射的宏观数字，其中最大的原子序是氧气o2(g)和水 蒸汽h2o(g)的氧原子的原子序数z＝8，从而人们能用
241
am密封源59.5kev的光 电效应电离水蒸汽h2o(g)分子。根据1981年张家骅等通过试验编著的《放射性 同位素x射线荧光分析》315页的附录二，在水蒸汽分子h2o(g)中的最大原子 序数的原子是氧o(g)，其原子序数z＝8，它的k吸收限能量为0.531kev；氢原 子h(g)不发生光电效应；按照张家骅等编著的《放射性同位素x射线荧光分析》 第4页，x射线发生光电效应的时间间隔为(10-12-10-14
秒)，本发明取值10-13
秒。本发明采用i类
241
am密封源制取纯度为99.9999％的氢气h2(g)和氧气 o2(g)，制取纯度为99.9999％的氢气h2(g)成本在每公斤6元左右。
[0038]
参见图2、图3及图4，电枢电压调速直流电动机13的蒙乃尔合金风扇41 及其蒙乃尔合金氢气氧气等离子输送气管42，将图2西侧上顶蒙乃合金初级氢 气输出室46内的再生
氢气h2(g)输送到接地绝热清水加热水管36内，在冷却为 常温初级氢气126后输送到蒙乃尔合金初级氢气站80；由图4表示的初级氢气 提纯结构97进行提纯加工后，在图4的蒙乃尔合金高纯氢气站79内得到高纯氢 气127，再由图4电枢电压调速直流电动机21的蒙乃尔合金风扇41和蒙乃尔合 金氢气氧气等离子o(g)
2+
输送气管42，输送到图2的蒙乃尔合金高纯氢气站79 内。
[0039]
电枢电压调速直流电动机14的hp-5硬质白云母风扇43和hp-5硬质白云 母输送气管44，将图2西侧蒙乃尔合金初级氧气输出室45的再生氧气o2(g)， 输送到接地绝热清水加热水管36内，在冷却为常温初级氧气124后输送到蒙乃 尔合金初级氧气站66；由图3表示的初级氧气提纯结构96进行提纯加工后，在 图3的hp295焊瓶钢高纯氧气站68得到高纯氧气125，再由图3电枢电压调速 直流电动机18的hp-5硬质白云母风扇43和hp-5硬质白云母输送气管44，输 送到图2的hp295焊瓶钢高纯氧气站68内。电枢电压调速直流电动机15的hp-5 硬质白云母风扇43和hp-5硬质白云母输送气管44，将图2西侧汞铅微粒放射 性微粒光电效应检测收集室4的再生氧气o2(g)，输送到接地绝热清水加热水管 36内，在冷却为常温初级氧气124后输送到蒙乃尔合金初级氧气站66；由图3 表示的初级氧气提纯结构96进行提纯加工后，在图3的hp295焊瓶钢高纯氧气 站68得到高纯氧气125，再由图3电枢电压调速直流电动机18的hp-5硬质白 云母风扇43和hp-5硬质白云母输送气管44，输送到图2的hp295焊瓶钢高纯 氧气站68内。
[0040]
参见图3，当初级氧气提纯结构96的电枢电压调速直流电动机10的hp-5 硬质白云母风扇43，通过hp-5臼云母输送气管44向蒙乃尔合金初级氧气站66 输送初级氧气124时，电枢电压调速直流电动机16的hp-5硬质白云母风扇43 和hp-5硬质白云母输送气管44，通过蒙乃尔合金氢气氧气等离子气体输送三通 77将初级氧气124输送到卢瑟福原子核式结构模型hp295焊瓶钢真空试验仪69 内，操作者通过放大镜(m)71和荧光屏(s)70，不但能检测到α粒子β粒子的闪光， 在图3的西侧通过电枢电压调速直流电动机17的蒙乃尔合金风扇41，将初级氧 气124内的α粒子β粒子氚氘h2(g)输送到蒙乃尔合金氚氚3he(g)4he(g)收集器 67内；在图3的东侧通过电枢电压调速直流电动机18的hp-5硬质白云母风扇 43和hp-5硬质白云母输送气管44，将初级氧气124内的高纯氧气125输送到 hp295焊瓶钢高纯氧气站68；同时电枢电压调速直流电动机18的hp-5硬质白 云母风扇43，通过hp-5硬质白云母输送气管44，将高纯氧气125输送到图2 的hp25焊瓶钢高纯氧气站68。
[0041]
在图3的西侧，蒙乃尔合金西侧接地筛板87将α粒子还原为氦气4he(g)， 将β粒子输送到大地，把氚氘和4he(g)输送到[蒙乃尔氚氘4he(g)]收集器67內， 氚为辐射β-放射性元素，半衰期为12.5年，衰变成稳定元素氦-3[3he(g)]，使图3 的收集器67內的稀贵气体由[氚氘4he(g)]转化为[氚氘3he(g)4he(g)h2(g)]。
[0042]
本发明将清水中的
235
u、
232
th、氚等放射性微粒，收集粘贴在汞铅微粒放射 性微粒光电效应检测收集室4、水蒸汽h2o(g)光电效应电离室6、蒙乃尔合金初 级氧气输出室45、汞铅微粒放射性微粒氧气等离子还原器61等四部件接地部件 表面上，将使生活饮用水中的α粒子β粒子的限值趋于零，即[总α放射性 bq
→
(0)]、[总β放射性bq
→
(0)]。而当今国家关于《生活饮用水卫生标准》 (gb5749-2006)规定总α放射性限值(bq/l＝0.5)、总β放射性限值(bq/l＝1)， 本发明在实施过程中将大幅修改国家关于《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006) 规定中的总α放射性限值和总β放射性限值，并提供低成本和简便可行的技
术方 案和检测仪器，将我国的生活饮用水卫生标准提升到国际领先水平。
[0043]
参见图1、图4，初级氢气提纯结构97的电枢电压调速直流电动机11的蒙 乃尔合金风扇41和蒙乃尔合金氢气氧气等离子输送气管42组成氢气输送通道， 蒙乃尔合金氢气氧气等离子输送气管42的南端与蒙乃尔合金气体转球阀58的输 入端口联通固接；蒙乃尔合金氢气输送法兰管道89的北端，与蒙乃尔合金气体 转球阀58的输出端口联通固接，它的南端与蒙乃尔合金氢气散热降温气管92 的北端联通固接后，该蒙乃尔合金氢气散热降温气管92的南端，再与蒙乃尔合 金初级氢气站80的南侧器壁联通固。当电枢电压调速直流电动机19的蒙乃尔合 金风扇41，将初级氢气126通过蒙乃尔合金氢气氧气等离子输送气管42，输送 到卢瑟福原子核式结构模型蒙乃尔合金真空试仪81的西侧器壁。在图4的西侧 上端，电枢电压调速直流电动机20的蒙乃尔合金风扇41，通过蒙乃尔合金气体 输送三通86上端的蒙乃尔合金接地筛板87和3he(g)分子筛123，将初级氢气126 的3he(g)和4he(g)输送到蒙乃尔合金3he(g)4he(g)收集器78。在图4的东侧，电 枢电压调速直流电动机21的蒙乃尔合金风扇41通过蒙乃尔合金气体输送三通86的上端的氢气分子筛64，将高纯氢气127输送到蒙乃尔合金高纯氢气站79； 同时电枢电压调速直流电动机21的蒙乃尔合金风扇41，通过蒙乃尔合金氢气氧 气等离子输送气管42，将高纯氢气127输送到图2的蒙乃尔合金高纯氢气站79。
[0044]
参见图5，电枢电压调速直流电动机23的蒙乃尔合金风扇41，将高纯氢气 127输送到水蒸汽h2o(g)合成塔47的北端，电枢电压调速直流电动机22的hp-5 硬质白云母风扇43，将高纯氧气125输送到水蒸汽h2o(g)合成塔47的南侧，在 铂粉催化剂49的催化下立即合成高纯再生纯净水蒸汽h2o(g)128，释放的生成 焓为-241.8kj/mol，在电枢电压调速直流电动机24的hp-5硬质白云母风扇43的 牵引下高纯再生水蒸汽h2o(g)128被hp295焊瓶钢常温空气输入气管53内的冷 空气凝结为100℃高纯再生纯净水蒸汽h2o(g)128；通过液体输送法兰管道62被 冷凝为100℃高纯再生纯净水129，释放的汽化热为-40.65kj/mol，进入被绝热绝 缘外套130包围的水蒸汽凝结池50；将该生成焓-241.8kj/mol和汽化热
ꢀ‑
40.65kj/mol，通过hp295焊瓶钢绝热绝缘热空气输送法兰管管131、绝热输送 热空气管132、hp295焊瓶钢热空气输送气管54、hp295焊瓶钢气体转球阀57、 hp-5硬质白云母输送气管44，输送到被绝热外壳133包围的暖气供给站52，确 保暖气56符合设计要求。
[0045]
参见图6，接地屏蔽散热降温柜99的结构为：西侧接地屏蔽墙板100、接地 屏蔽散热降温柜顶板101、西侧接地屏蔽墙通风孔102、接地屏蔽赦热降温柜底 板103、hp295焊瓶钢热空气输送气管54和热空气水平向西输送法兰管道114 构成的蒙乃尔合金氢气氧气等离子气体输送三通77、顶部的热空气输送法兰管 道104、顶部的电枢电压调速直流电动机25的hp-5硬质白云母风扇43和hp-5 硬质白云母输送气管44、热空气水平向东输送输送法兰管道105、东侧接地屏蔽 通风孔106、东侧接地热空气竖直向下输送法兰管道107、清水吸热降温水池108、 常温空气降温排放器109、常温清水水平输出水管110、常温清水竖直输出水管 111、常温清水93、常温清水水平输入水管112、接地屏蔽顶板倾角调整板113、 东侧接地屏蔽墙板115、接地屏蔽散热降温柜面板116、接地屏散热降温柜后面 板117。在上述结构中，由电枢电压调速直流电动机25的hp-5硬质白云母风扇 43，将接地屏蔽散热降温柜99内各发热部件释放的热量输送出去，由清水吸热 降温水池108通过常温清水竖直输出水管111，将上述热量输送到清水水池1。
[0046]
参见图7，在接地屏散热降温柜99东西两端，设置有hp-5硬质白云母绝缘 耐热载重圆环支架118，它包括hp-5硬质白云母圆环119、hp-5硬质白云母承 重衬柱120、通孔121。该绝缘耐热载重圆环支架118是本发明的绝缘耐 热载重的关键部件。
[0047]
参见图1和图8，设置在接地屏蔽散热降温柜99的正电库仑斥力筛板与氧 气氢气水平分子筛122，由西到东包括h2(g)和o(g)
2+
及正电杂质微粒蒙乃尔合金 输送气管76、hp-5硬质白云母绝缘耐温载重圆环支架118和蒙乃尔合金西端密 封板65及西侧接地屏蔽墙板100、i类
241
am密封源33、蒙乃尔西侧接地筛板 87、i类
241
am密封源33、蒙乃尔合金东侧接地筛板88、i类
241
am密封源33、 氧气分子筛63、氢气分子筛64、hp-5硬质白云母绝缘耐温载重圆环支架118和 蒙乃尔合金东端密封板75及东侧接地屏蔽墙板115。
[0048]
1985年高等教育出版社出版的北京大学赵凯华教授等的电磁学上册第142 页
‑‑
第145页的电磁学原理指出：当导体壳外表面接负电源输出端v-时，导体壳 内表面要出正电荷e+，并将导体壳内的正电荷e+排斥到外表面带负电e-导体壳 的中心线附近。在图8的h2(g)和o(g)
2+
及正电杂质微粒蒙乃尔合金气管76的外 表面与正负电位v
±
直流电源8的负电源输出端v-固接，使h2(g)和o(g)
2+
及正电 杂质微粒蒙乃尔合金输送气管76的内表面全部带正电e+，正电厍仑斥力将氧气 等离子o(g)
2+
排斥到蒙乃尔合金输送气管76的中心轴线附近，使氧气等离子 o(g)
2+
和正电杂质微粒顺利通过蒙乃尔合金西端密封板65。图1的蒙乃尔合金氢 气氧气等离子输送气管42的外表面与正负电位v
±
直流电源8的负电源输出端 v-固接；输送氧气等离子o(g)
2+
的工作原理，与图8西端h2(g)和o(g)
2+
及正电 杂质微粒蒙乃尔合金输送气管76的工作原理相同。
[0049]
参见图9，本发明的半自动操作可编程逻公辑plc系统134为两套 fx2n-48mr-es/ul135。该两套系统都包括波段开关动片(i)136、波段开关动 片(ii)137、控制开关knx(1)138、knx(2)139。其中波段开关动片(i)136处理 制取氢气系统的电枢电压调速直流电动机9、电枢电压调速直流电动机11、电枢 电压调速直流电动机13、电枢电压调速直流电动机17、电枢电压调速直流电动 机19、电枢电压调速直流电动机20、电枢电压调速直流电动机21、电枢电压调 速直流电动机23等直流电动机的启动停止操作事宜；波段开关动片(ii)137处理 制取氧气系统和冷却循环水水泵的电枢电压调速直流电动机10、电枢电压调速 直流电动机14、电枢电压调速直流电动机15、电枢电压调速直流电动机16、电 枢电压调速直流电动机18、电枢电压调速直流电动机22、电枢电压调速直流电 动机24、电枢电压调速直流电动机25和清水水泵12。控制开关knx(i)138、 knx(ii)139在本发明在检修时使用，在运行前断开。
[0050]
本发明的光电效应电离水蒸汽制取氢气氧气纯净水供热技术装备的操作步 骤如下：参见图1至图6，在开机前将三级组合开关q闭合接通市电，首先启动 清水水泵12，在清水93的水位超过100℃清水膨胀室3的底部与市电c相金属 絲下端相距30mm时，立即接通市电a-b相启动开关2将清水93加热至100℃； 此时打开
137
cs密封源34的屏蔽闸冂、并同时开启
241
am密封源33的屏蔽闸门； 这时按下第1套的sb1，第1套plc的输入端子x1与24v直流电源接通，输 入线圈x1通电，经执阶段程序，输出线圈y0通电，导致固态继电器ssro由 关断转为导通，使电枢电压调速直流电动机10启动并连续运转；电枢电压调速 直流电动机10连续运转5秒钟后，电枢电压调速直流电动机14立即启动并连续 运转；其他的电枢电压调速直流电动机15、电枢电压调速直流电动机16、电枢 电压调速直流电动机18、电枢电压调速
直流电动机22、电枢电压调速直流电动 机24、电枢电压调速直流电动机25等八个直流电动机相继正常运转。用同样方 式启动第2套plc，使电枢电压调速直流电动机9、电枢电压调速直流电动机11、 电枢电压调速直流电动机13、电枢电压调速直流电动机17、电枢电压调速直流 电动机19、电枢电压调速直流电动机20、电枢电压调速直流电动机21、电枢电 压调速直流电动机23都正常连续运转。
[0051]
停止光电效应电离水蒸汽制取氢气氧纯净水供热技术装备的步骤如下：第1 步，关闭图1地下接地绝地绝热清水加热水管36内的液体闸阀38；第2步，当 水位表与市电c相连接器的c相金属丝下端与100℃清水膨胀室3的液面断开 时，停止清水水泵12运转；第3步，关闭
241
am密封源33和
137
cs密封源34，停 止生产再生氢气h2(g)和再生氧气o2(g)；第4步，切断全部电动机的电源；第5 步，关闭全部hp295焊瓶钢气体转球阀57和蒙乃尔合金气体转球阀58；第8 步，断开三极组合开关q。
[0052]
本发明的检修操作为：先检测修复fx2n-48mr-es/ul各部件端子，再检修 直流电动机：将开关knx1闭合，使plc输入端子x10与24直流电源接通，按 下sb10，plc内部程序使输出线圈y0通电，固态继电器ssro导通，使电枢 电压调速直流电动机10连续运转；再按下sb11，plc内部程序使输出线圈y1 通电，固态继电器ssr1导通，使电枢电压调速直流电动机14连续运转。其他 直流电动机依次方式启动和连续运转。在检修结束时，使plc输入端子20与24v 直流电源接通，按下sb20，plc内部程序使输出线圈y0断电，电枢电压调速 直流电动机10停止运转。其余的电动机检修与上述类似。在运行前将开关knx1和开并knx2都断开。