Способ получения кислорода и водорода

Способ получения кислорода и водорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к способам эксплуатации и регенерации катионообменных мембран и может быть использовано для получения водорода и кислорода методом электролиза воды. Целью изобретения является обеспечение непрерывности процесса электролиза и снижение энергозатрат, которая достигается за счет того, что обработку мембран осуществляют непосредственно в процессе электролиза путем добавления к исходной воде буферной смеси слабой кислоты и ее соли в соотношении 1:1 до получения концентрации в воде 0,09-0,3 М. 2 табл.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4433540/23-26 (22) 30,05.88 .(46) 23.11.90. Бил. Р 43 (71) Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения (72) А.В.Кашин, Б.А.Климов и Н.Б.Кропотина (53) 621.35 1(088.8) (56) Патент СИА Р 4381230, кл. С 25 В 1 /34, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА И

ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к способам

Изобретение относится к способам эксплуатации и регенерации катионообменных мембран, используемых для получения водорода и кислорода методом электролиза воды.

Цель изобретения — обеспечение непрерывности процесса электролиза, снижение энергозатрат.

После двух;асов работы электроли зера на чистой воде напряжение на ячейке 2,04 В. В исходную воду была добавлена смесь уксусной кислоты и уксуснокислого калия в соотношении

1:1, ее концентрация в воде была до-:. ведена до О, 1 N. После 36 ч работы с буферной смесью напряжение понизилось до 1,96 В. После 1400 ч работы напряжение на ячейке составило 1,95 В.

Пример 1. В процессе эксплуатации электролизера с катионообменной

„„SU„„1607861 А 1 (Я)5 В 01 0 61/009 С 25 В 1/04 эксплуатации и регенерации катионообменных мембран и может быть использовано для получения водорода и кис лорода методом электролиза воды.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности процесса электролиза и снижение энергозатрат, которая достигается за счет того, что обработку мембран осуществляют непосредственно в процессе электролиза путем добавления к исходной воде буфернои смеси слабой кислоты и ее соли в соотношении 1:1 до получения концентрации в воде 0,09-0,3 И. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. мембраной с целью получения газообразных водорода и кислорода через

720 ч работы напряжение на ячейке возросло с 2,0 В до 2,3 В, через 1260 ч работы напряжение на ячейке 2,9 В. . Эксплуатация электролизера стала невозможной как из экономических соображений, так и из-за возможного прожига мембраны, В циркуляционную воду быпа добавлена буферная смесь уксусной кислоты с уксуснокислым калием в мольном соотношении 1 .1, ее концентрация в воде была доведена до О, 1 N.

После 12 ч работы электролизера с буферной смесью напряжение на ячейке понизилось до 2,04 В и сохранялось неизменным 1520 ч последующей работы.

Пример 2. Перед включением электролизера в работу в исходную воду добавили буферную смесь уксус1607861

Таблица1

Напряжение на ячейке через 36 ч работы с буферной смесью, В

Соотношение кислоты и соли

Концентрация кислоты и

Напряжение на ячейке через 2 ч работы без буферной смеси, В

Напряжение на ячейке через 1400 ч работы с буферной смесью, В соли в воде, М

0,05

0,08

0,09

О, 10

0,20

0,30

0,50

0,70

1,96

1,98

1,97

2,04

1,97

2,0

1,98

2,02

1,95

1,97

1,91

1,96

1,90

1,94

1,93

1,95

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

2,01

2i02

1,91

1,95

1,91

1,94

1,94

1,95 ной кислоты с уксуснокислым калием в мольном соотношении 1:1, ее концентрация в воде была доведена до О, 1 М, Через 12 ч работы с буферной смесью напряжение-на ячейке с 2,0 В (первоначальное напряжение при работе на чистой воде) уменьшилось до i 9 В.

После 1520 ч работы напряжение на ячейке не изменилось и было равно 10

1,9 В.

Пример 3. В исходную воду была добавлена смесь уксусной кислоты и уксуснокислого калия в соотношении

2:1, ее концентрация в воде была до- 15 ведена до О, 1 и. Первоначальное напряжение было 2,05 В. Через 12 ч работы напряжение на ячейке было 2,0 В, через 710 ч — 2,02 В, через 1520 ч напряжение было 2,04 В. 20

Пример 4, В исходную воду была добавлена смесь уксусной кислоты и уксуснокислого калия в соотношении 1:2, ее концентрация в воде была доведена до 0,1 И. Первоначальное на-. 25 пряжение на ячейке при работе без буферной смеси было 1,98 В. После 12 ч работы с буферной смесью напряжение понизилось до 1,92 В. Через 710 ч работы стало 1,94 В, через 1520 ч 30 напряжение увеличилось до 2,0 В.

В табл. 1 приведены данные по напряжению в зависимости от времени.

В табл. 2 приведены различные сос.тавы смеси.

Известен способ эксплуатации и регенерации электролитической ячейки, мембрану после загрязнения ее соедйнениями многовалентных катионов, аккумулированных из электролита, регенерируют путем контактирования ее в течение периода времени с кислым раствором с рНсрН электролита, способным растворять аккумулированные из раствора соединения многовалентных катионов.

Использование предлагаемого способа эксплуатации и регенерации катионообменной мембраны обеспечивает, по сравнению с известным, непрерывность процесса электролиза; снижение энергозатрат; продление срока службы мембраны; снижение затрат на водоподго-. товку, формула изобретения

1. Способ получения кислорода и водорода электролизом воды в электролизере с катионообменной мембраной, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности

l процесса электролиза за счет регенерации мембраны и снижения энергозатрат, электролиз ведут в присутствии буферной смеси слабой органической кислоты и ее соли в соотношении 1: 1 при концентрации буферной смеси в воде 0,09-0,3 «1, 2. Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве слабой органической кислоты используют уксусную кислоту, а в качестве соли— ацетат калия или натрия.

160786 1

Таблица 2

Буферная смесь

СооТНо Иольная

Опыт

НапряжеНапряжеНапряжешение кислоты и соли ние на ячейке конние на ячейке ние на ячейке кислота соль центрация буферной смеси в воде

Составитель О.Зобнин

Техред Я.Дидьпс Корректор А.Осауленко

Редактор Л.Зайцева

Заказ 3578

Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101

2

4

6

8

СН СООН

СН,СООН

СнзСООН

НСООН

НСООН

НСООН

СН =СНСООН

СН =СНСООН

СН =СНСООН

CH g C00Na

СН СООИа

СнзСООИа

НСООК

НСООК

НСООК

СН =СНСООК

СН =СНСООК

Сн =СНСООК

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

1:1

0,09

0,10, 0,30

0,09

0,10

0,30

0,09

0,10

0,30 через

2 ч работы без буферной смеси, В

2,1

2,0

2,0

1,99

2,1

1,97

1,99

1,99

2,01 через

36 ч работы с буферной смесью, В

1,98

1,96

1,95

1,94

2,04

1,91

1,95

1,93

1,95 после

720 ч работы с буферной смесью, В

1,98

1,96

1,95

1,94

2,04

1,91

1,95

1,93

1,95