Электролизер высокого давления

Электролизер высокого давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И(АНЙ

О п E (и)724! 8

Союз Советских

Социалистических

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.05.78 (21) 2619317/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30,03.80. Ьюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03,80 (51) M. Кл.з

В 01К 1/00

С 25В 1/12

Государственный комитет

53) УДК 621.3.035 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Серов, Ю. П. Юдин, Ю. Д. буковин и С. П. Юдин (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А. А. Скочинского (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области электролитического получения кислорода и водорода, в частности к конструкциям электролизеров высокого давления.

В известных конструкциях электролизеров с монополярным включением электродов электропитание подводится от источников постоянного тока до электродов посредством шин большого сечения. При этом неизбежны электрические потери на оми- )О ческом сопротивлении шин и переходных сопротивлениях в местах переходов от электродов к шинам вследствие больших величин рабочих токов (тысячи ампер) (1).

Наиболее близким к изобретению техни- (5 ческим решением является электролизер высокого давления для получения водорода и кислорода, включающий цилиндрический сосуд, являющийся внешним электродом, внутренний концентрически расположенный 20 электрод, диафрагму, тороидальный трансформатор и выпрямительные элементы с прямой проводимостью (2).

Недостатком известного электролизера 25 является то, что выпрямители выполнены по однополупериодной схеме и каждый второй полупериод электролизер не получает питания, что и определяет его половинную производительность по сравнению с воз- 31 можной, исходя из электрической мощности трансформатора.

Целью изобретения является увеличение производительности электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что в известном электролизере вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде полого тора с концентрическим разрезом по торцу, электролизер дополнительно снабжен выпрямнтельными элементами с обращенной проводимостью, при этом выпрямительные элементы с прямой и обращенной проводимостью размещены на торце по обе стороны от разреза и соединены с внешниц и внутренним электродами соответственно.

На фиг. 1 представлен предлагаемый электролизер высокого давления, продольный разрез; на фиг. 2 — принципиальная схема электролизера.

Внешний электрод 1 выполнен в виде цилиндрического сосуда с торцевыми крышками. Внутренний электрод 2 расположен концентрически внутри сосуда и отделеи от него пористой диафрагмой 3. В случае снятия диафрагмы получаем стехиометрическую водородно-кислородную смесь.

Ме>кэлектродное пространство заполнено электролитом (20 — 30% -ный водный раствор KOI- или КаОН). Внутренний электрод 2 через изоляционную конусную втулку

724185 в верхней крышке герметично выведен наружу, где переходит в пустотелый цилиндр

4, который пропущен через тороидальный трансформатор Ь и крышку б. Цилиндр -1 с помощью крышки b и диэлектрического кольца 7 крепит трансформатор Ь на верхней крышке электролизера 8.

Вторичная одновитковая обмотка тороидального трансформатора 5 выполнена в виде полого тора 9 с концентрическим разрезом по нижнему торцу 10, по обе стороны от которого размещены выпрямительные элементы (кремниевые диоды 11 и 12.

Причем группа выпрямительных элементов

12, имеющих прямую проводимость, электрически соединена с верхней крышкой электролизера 8 внешним электродом 1, а группа выпрямительных элементов 11 с обращенной проводимостью электрически соединена с пустотелым цилиндром 4 внутренним электродом 2.

Устройство работает следующим образом.

Питание от электросети подается на первичную обмотку 13. Вторичное напряжени< снимается с одновитковои обмотки, магнитно связанной с первичной обмотко". Первичная обмотка имеет свое начало Н по внешней стороне концентрического разреза, а по его внутренней стороне — конец К обмотки. Электрическое подключение вентилей осуществляется в соответствии с фиг. 2, т. е. по мостовой схеме. При этом центральный электрод 2 является анодом, а внешний 1 — катодом, на которых соответственно выделяется кислород и водород.

Получаемые газы, или при снятой диафрагме смесь газов, отводятся по каналам для дальнейшего использования.

Расчет увеличения производительности предлагаемой конструкции электролизера определяем исходя из количества электричества (Ас), проходящего через ячейку на основании закона Фарадея.

А,=КI Т,;

А,=К 1 T„ где А1 и А2 — производительность электролизеров прототипа и предлагаемой конструкции соответственно, м /ч;

I — ток электролиза;

1(— коэффициент пропорциональности;

Т, †вре протекания тока в однополупериодной схеме за час; — время протекания тока в

10 двухполупериодной схеме за час.

Таким образом А =2Аь

Использование предлагаемого изобретения позволяет путем лишь удвоения числа

15 выпрямительных элементов почти удвоить производительность электролизера при неизменной электрической мощности трансформатора и сохранении геометрических и весовых параметров электролизера.

Формула изобретения

Электролизер высокого давления для получения водорода и кислорода, включаю25 щий цилиндрический сосуд, являющийся внешним электродом, внутрепнии концентрически расположенный электрод, диафрагму, тороидальный трансформатор и Bbiпрямительные элементы с прямой проводи30 мостью, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера, вторичная обмотка трансформатора выполнена в виде полого тора с концентрическим разрезом по торцу, электро35 лизер дополнительно снабжен выпрямительными элементами с обращенной проводимостью, при этом выпрямительные элементы с прямой и обращенной проводимостью размещены на торце по обе стороны

40 от разреза и соединены с внешним и внутренним электродами соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Якименко Л. М., Модилевская И. Л. и

45 Ткачек 3. A. Электролиз воды. Москва, «Химия», 1970, с. 119 — 121.

2. Авторское свидетельство СССР № 304785, кл. В 01К 1/00, 20.12.б9 (прототип) .

7г гвьс. 2

Составитель В. Богдановская

Редактор Г. Прусова Техред А. Камышникова Корректоры: В. Дод и Е. Хмелева

Заказ 527/18 Изд. № 244 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2