Патент 1828879

Электролизная установка для разложения воды

 

Использование: электролизная установка для разложения воды может применяться для получения медицинского кислорода и в случаях для обеспечения невысокой производительности по получаемым газам ,в химической промышленности. Целью настоящего изобретения является повышение надежности и ресурса работу установки, Сущность: в электролизной установке для разложения воды, содержащей электролизер , статические разделители жидкой и газообразной фаз, на основе пористых гидрофильных диафрагм, побудитель циркуляции и регуляторы давления получаемых газов, в электролизной установке предусИзобретение может применяться для получения медицинского кислорода и в других случаях для обеспечения невысокой производительности по получаемым газам. Целью изобретения является повышение надежности-и ресурса работы установки . мотрены две мембранные емкости с газовой электролитной полостью, при этом задатчики для поддержания давлений получаемых газов настроены на различные величины давления, газовые полости этих емкостей с помощью двух электромагнитных клапанов имеют, возможность периодически попеременно соединяться с трубопроводом газа, получаемого с более высоким давлением до задзтчика давления или после его, электролитные полости мембранных емкостей через четыре обратных клапана соединены с электролизером и статическими разделителями газа и жидкой фазы, при этом электролитный и газовый каналы электролизера для газа с более низким давлением выполнены по схеме, обеспечивающей параллельно-последовательное соединение электролизных ячеек этого газа, например по схеме 3+3 (для, 6-ти ячеечного электролизера), а между кон-| тактными электродами соседних электролизных установлены термомосты из металла с высокой теплопроводностью (например , сплав алюминия), выступающие за пакет электролизера и контактирующий с камерами хлэдоагента через электроизоляционную пленку. 00 к 00 00 XI Ч) На фиг. 1 и 2 приведена схема и конструкция предлагаемой электролизной установки для разложения воды; на фиг. 3 - схема электролизера данной установки. Схема установок (фиг. }) включает в себя мембранные емкости и 2, электромагнитные клапаны 3 и 4. Задатчики давления 5 и

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ю

К ABTOPCКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4866105/26 (22) 02.09.90 (46) 23.07,93,,Бюл. М 27. (75} В.Н.Дудин, Ю.Е.Белавенцев и Б.Н. Кочеванов (56) Якаменко Л.М, и др, Электролиз воды.

M. Химия, 1970, с. 180 — 185.

Авторское свидетельство СССР

М 157633, кл, С 25 В 1/02, 1962. (54) ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

РАЗЛОЖЕНИЯ ВОДЫ

{57) Использование: электролизная установка для разложения воды может применяться для получения медицинского кислорода и в других случаях для обеспечения невысокой производительности по получаемым газам .в химической промышленности. Целью настоящего изобретения является повышение надежности и ресурса работу установки, Сущность: в электролизной установке для разложения воды, содержащей электролизер, статические разделители жидкой и газообразной фаз, на основе пористых гидрофильных диафрагм. побудитель циркуляции и регуляторы давления получаемых газов, в электролизной установке предусИзобретение может применяться для получения медицинского кислорода и в других случаях для обеспечения невысокой производительности по получаемым газам.

Целью изобретения является повышение надежности и ресурса работы установки.

„„Я2„„1828879. А1

На фиг. 1 и 2 приведена схема и конструкция предлагаемой электролизной установки для разложения воды; на фиг. 3 —,Ф" схема электролизера данной установки.

-Схема установок(фиг. 1) включает всебямембранные емкости 1 и 2, электромагнит-. ные клапаны 3 и 4, Задатчики давления 5 и

1828879

55

6, настроенные на различные заданные давления, разделитель газожидкостной смеси

Т, отделитель капельной жидкости 8, электролизер 9, камеру хладагента 10.

Электролизная ячейка (фиг, 2) состоит из двух контактных электродов 11, двух рабочих электродов 12 и диафрагмы 13.

На фиг.2 показано параллельно-последовательное соединение ячеек i10 электролиту для 6-ти ячеечного электролизера по схеме 3+3, На фиг. 3 приведена конструкция электролизера для предлагаемой усгановки

Электролизер состоит из стя>кных фланцев 14 и 15, двух прокладок 16, изолирующих фланцы от контактных электродов крайних ячеек, контакгных электродов 17, прилегающих к контактным электродам, рабочих электродов 18, диафрагм 19, уло>кенной между рабочими электродами, камер хладагента 20, уложенных между ними и термостатами электроизоляционных пленок 21, прокладок 22-24, уплотняющих пакет электролизера, стяжных болтов 25, гаек

26 и термомостов 27, установленных между контактными электродами соседних ячеек.

Для охлаждения газожидкостной смеси и газа N. 1(рис. 1а) в электролизной установке предусмотрены камеры 28 и 29, контактирующие с камерами хладагента через электроизоляционную пленку.

Предлагаемая электролизная установка работает следующим образом:

Исходное состояние установки: — установка заправлена электролитом, — через камеры 20 (рис, 3) циркулирует хладагент с заданными параметрами. — задатчиками 5 и 6 настроены на заданные давления, — газовая полость в одной из мембран.— ных емкостей с помощью эллектромагнитного клапана 4 соединена с трубопроводом установки до задатчика давления 5, Подается электропитание (постоянный ток) на клеммы электролизера 9 и начинается процесс разложения воды на кислород и водород, При дости>кении заданных давлений открываются задатчики давлений 5 и 6 и газы подаются по назначению (потребител ю).

Под действием давления, газа 1 (см.фиг, 1) отбираемого до задатчика 5, начинается подача электролита из одной мембранной емкости (например 1) через электролизер 9 и разделитель 7 во вторую мембрану емкость 2, т.е. начинается процесс циркуляции эле ктролита.

В предлагаемом техническом решении циркуляции протекает по параллельно-по следовательной схеме, например как пока10

45 зано на рис. 1 б для 6-ти ячеечного электролизера, по схеме 3+3.

Такая циркуляция (по схеме Зяч-Зяч) организуется схемой электролитного А и газового 6 каналов (см.фиг, 3) для газа N. 2 с меньшим рабочим давлением. В процессе электролиза образуется тепло в зоне диафрагм 19 и на ее границах с рабочими электродами 18.

Отвод тепла электролиза в предлагаемой конструкции осуществляется от рабочих электродов 18 к контактным электродам

17, далее к термостатам 27 и через электроизоляционную пленку 21 к камерам хладагента 20, Электроизоляционная пленка обеспечивает необходимую электроизоляцию (не менее?О мм) установки от камер хладагента электрически контактируемых с бортом объекта.

Более глубокое охлаждение газожидкост ной смеси обеспечивается камерой холодильника 28, контактируемой через пленку

8 с камерой хладагента 20, Охлаждение газа ¹ 1 обеспечивается аналогичной камерой 29, После опорожнения емкости 1 от электролита и заполнения электролитом емкости

2, нажатием штока емкости 2 на переключатель В 2 происходит срабатывание электромагнитных клапанов 3 и 4 таким образом, что высокое давление газа N 1 подается в емкость 2, а емкость 1 соединяется с линией низкого давления. газа 1 (после задатчика 5) и процесс начинается сначала и т.д.

Направленное движение электролита через электролизер осуществляется с помощью обратных клапанов К01 — К04, что очевидно на рис. 1а и не требует дополнительных пояснений.

Разделение.газожидкостной смеси газа

N. 2 производится на статическом разделителе 7, а отделение капельной влаги от газа

N. 1 обеспечивается статическим делителем

S. Работа разделителя 7 и отделителя 8 обеспечивается перепадом давления на пористых гидрофильных диафрагмах между газожидкостной смесью (газом) и электролитом, Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом, позволит повысить надежность и ресурс работы установки;

Это достигается поддерживанием перепада давлений между рабочими газами и использованием этого перепада для органиэации циркуляции электролита через пространства ячеек (катодные или анодные), находящихся при более низком давлении, Снижение циркуляционного расхода электролита за счет изменения конструкции каналов электролизера, обеспечивающих

1828879 параллельно-последовательную циркуляцию электролита через ячейки; в свою очередь резко повышает ресурс работы разделителя газожидкостной смеси.

Формула изобретения

Электролизная установка для разложения воды, содержащая электролизер, статические разделители .жидкости и газа, в которых установлены вористые гидрофильные диафрагмы, побудител ь циркуляции и регуляторы давления получаемых газов, о тличающаяся тем,что,сцельюповышения надежности и ресурса. в состав установки введены две мембранные емкости с газовой и электролитной полостью, а на га зовых трубопроводах после статических разделителей газожидкостных смесей установлены задатчики давления "до себя", при этом газовые полости обеих мембранных емкостей через два трехходовых электромагнитных клапана соединены с трубопроводом газа с более высоким давлением в двух точках: до и.после задатчика давления, 5 а электролитные полости обеих мембранных емкостей через четыре обратных клапана соединены с электролитными каналами электролизера и статических разделителей газожидкостных смесей, причем электро10 литный и газовый каналы камер электролиз- ! ных ячеек для газа болев низкого давления соединены между собой параллельно последовательно по схеме N+N для 2N ячеечного электролиза, а между. контактными

15 электродами соседних электролизных ячеек установлены термомосты из металла с высокой теплопроводностью, выступающие наружу за пакет электролизера и контактирующие с камерами хладоагента

20 через электроизоляционную пленку.

1828879

Составитель В.Дудин

Техред М.Моргентал

Корректор Н, Милюкова

Редактор

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

Заказ 2468 Тираж Подписное . . ВНИИПИ Государственного комитета re изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35; Раушская наб., 4/5