Способ и устройство получения водорода

Способ и устройство получения водорода

Реферат

Изобретение относится к области энергетики и экологии, а именно к способам и устройствам получения водорода из воды.

Известен способ получения водорода (патент РФ 2261942, 05.11.2003 г., МПК С25 D 1/04), который включает преобразование электрической энергии в плазмоэлектролитическом процессе, проводимом между анодом и катодом в воде, с удалением из нее газообразных водорода из прикатодной области и кислорода из прианодной области. При этом жидкость подвергают гидродинамической кавитации в вихревом потоке, в котором массивные ионы кислорода центробежной силой перемещают на периферию потока, ионы водорода с малой массой концентрируют в его центре, а электрическое напряжение прикладывают в центре потока к катоду и на периферии потока - к аноду, и плазмоэлектролитический процесс проводят в ионизированной таким образом воде. Выделившиеся в плазмоэлектролитическом процессе водород и (или) кислород подают в воду. Технический эффект - уменьшение электрического напряжения, увеличение тепловой производительности, исключение применения кислот и щелочей.

Известен также способ и устройство получения водорода (патент РФ 2438966, 06.-4.2009 г., МПК С01 ВЗ/00), при котором в качестве электролита используют водопроводную воду, в качестве анода - пластину из меди, а в качестве катода - сплав Д16 - дюралюминий, при напряжении в электролизной ячейке 30-110В, плотности тока 4 мА/см² сплав активируется 20 мин, затем ток отключается на 5-10 мин, после чего активацию при каждом последующем цикле проводят в течение 1-10 мин.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ и устройство получения водорода (патент РФ 2404290, 16.04.2007 г., C25B 1/04), при котором подают энергию от энергоисточника, не использующего углеводороды, в электролизер, из энергоисточника, например ветроустановки, преобразующей энергию ветра в электрическую энергию, а воду в электролизер для осуществления процесса электролиза воды подают насосом из водоема, при этом полученный в результате электролиза воды водород направляют в накопитель водорода, а кислород - в накопитель кислорода, а тепловым насосом забирают тепло, выделяющееся в воде, и посылают его в аккумулятор тепла для использования потребителем в качестве отопления или горячего водоснабжения или направляют для хранения в аккумулятор тепла.

Недостатком известных технических решений является невысокая эффективность получения тепла и водорода при работе электролизера, малая универсальность и большая масса и габариты конструкции электролизера, так как анод и теплообменник выполнены отдельно и катод выполнен пассивным.

Целями заявляемого технического решения являются:

- повышение эффективности получения водорода и тепла при работе

электролизера и экономию электроэнергии,

- снижение веса, уменьшение габаритов,

- повышение простоты и надежности эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения водорода при электролизе, при котором подают энергию от источника энергии на анод и активированный катод в электролизере, а полученный в результате электролиза водород направляют в накопитель водорода и производят отбор тепла, выделяющегося в процессе электролиза в теплообменник, энергию для электролиза поставляют от возобновляемых источников энергии в импульсном режиме, а тепло забирают посредством нагревания и прокачивания теплоносителя в полом теплообменнике-аноде, а активацию катода проводят импульсным П-образным электрическим током непосредственно в электролите электролизера - морской воде с содержанием соли от 3,5 до 40 г на литр.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для получения водорода, содержащем источник электроэнергии, электролизер и хранилище водорода, катод электролизера выполнен из активированного алюминия, а анод электролизера изготовлен в виде полой трубки для циркуляции теплоносителя, при этом подача энергии на анод и катод осуществляется в импульсном режиме, а активация катода производится импульсным электрическим током непосредственно в электролите электролизера, в качестве которого использована морская вода с содержанием соли от 3,5-40 г/литр.

Поставленная цель достигается также тем, что импульсный электрический ток имеет П-образную форму.

Способ и устройство, в котором реализован предлагаемый способ, поясняются общей схемой на фиг.1.

Устройство для получения водорода содержит корпус электролизера 1 (фиг.1) с электролитом 2 и теплообменником-анодом 3, который расположен внутри электролизера 1, при этом катод электролизера 4 выполнен из активированного алюминия. Теплообменник-анод 3 и катод 4 электролизера соединены с энергоисточником 5 посредством электропроводов 6 и 7. При этом катод электролизера 4 соединен с электропроводом 7 посредством шины 8, которая электрически изолирована от корпуса 1. Теплообменник-анод 3 выполнен в виде полой трубки с возможностью протекания теплоносителя и изогнутой в виде спирали для лучшего теплосъема. Энергию для процесса электролиза поставляют от возобновляемых источников энергии в импульсном режиме, а отбор тепла осуществляют посредством циркуляции теплоносителя в полом теплообменнике-аноде, при этом активацию катода проводят импульсным П-образным электрическим током непосредственно в электролите электролизера, в качестве которого использована морская воде с содержанием соли от 3,5 до 40 г/литр.

Катод электролизера 4 выполнен из активированного алюминия. Активация дюралюминия типа Д-16 производится непосредственно в электролите 2. В качестве электролита используют морскую воду с соленостью от 3,5 до 40 г на литр. Катода электролизера 4 выполнен цилиндрической формы. Выделенный водород поступает в хранилище водорода (на фиг.1 не показано). Теплоноситель затем поступает в хранилище тепла, например тепловой насос (на фиг.1 не показан).

Варианты осуществления изобретения.

Электролиз воды осуществляется непосредственно от возобновляемых источников энергии, например морской приливной электростанции, при помощи энергоисточника 5 (фиг.1), формирующего импульсный ток П-образной формы и подающий его по электропроводам 6 и 7 на теплообменник-анод 3 и катод 4, расположенные в электролите 2 электролизера 1. По теплообменнику-аноду 3 прокачивают теплоноситель, например воду. Катод электролизера 4 соединяют с электропроводом 7 посредством шины 8.

При использовании активированного катода 4 тепла выделяется больше, чем при использовании пассивного, т.к. активный катод, взаимодействуя с электролитом, дополнительно за счет химических реакций выделяет водород, что экономит электроэнергию на производство водорода при электролизе.

Также можно отметить, что в зависимости от потребностей и внешних обстоятельств может быть увеличена выработка водорода или тепловой энергии, что приводит к повышению адаптивности работы установки. Использование П-образных импульсов ведет к уменьшению потерь в процессе электролиза, так как процесс электролиза начинается с 2В, и соответственно к повышению эффективности работы энергетической установки.

1. Способ получения водорода при электролизе, при котором подают энергию от источника энергии на анод и активированный катод в электролизере, а полученный в результате электролиза водород направляют в накопитель водорода и производят отбор тепла, выделяющегося в процессе электролиза в теплообменник, отличающийся тем, что энергию для электролиза поставляют от возобновляемых источников энергии в импульсном режиме подачи тока, а отбор тепла осуществляют посредством циркуляции теплоносителя в теплообменнике-аноде, выполненном в виде изогнутой по спирали полой трубки, при этом активацию катода проводят импульсным П-образным электрическим током непосредственно в электролите электролизера, в качестве которого использована морская вода с содержанием соли от 3,5 до 40 г/л.

2. Устройство для получения водорода, содержащее источник электроэнергии, электролизер и хранилище водорода, отличающееся тем, что катод электролизера выполнен из активированного алюминия, а анод электролизера изготовлен в виде изогнутой по спирали полой трубки, при этом анод и катод расположены в электролизере, заполненном электролитом, в качестве которого использована морская вода с содержанием соли от 3,5-40 г/л, и подключены к источнику электроэнергии с импульсным режимом подачи электрического тока.

3. Устройство для получения водорода по п.2, отличающееся тем, что импульсный электрический ток имеет П-образную форму.