Электролизная установка для разложения воды — SU 1828879 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 82887 19) .Я 2 НИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ применяться длякислорода и в друия невысокой прочаемым газам.является повыше- а работы установГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) ЭЛЕКТРОЛИЗНДЯ 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 получения медицинского гих случаях для обеспечен изводительности по полу Целью изобретения ние надежности и ресур ки.(51)5 С 25 В 1/02, 1/04, 6 05 О 27/ОО матрены две мембранные емкости с газовой электролитной полостью, при этом задвтчики для поддержания давлений получаемых газов настроены на различные величинЫ давления, газовые полости этих емкостей с помощью двух электромагнитных клапановимеют, возможность периодически попеременно соединяться с трубопроводом газа, получаемого с более высоким давлением до задатчика 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 электролизерадля газа с более низким давлением выполнены по схеме, обеспечивающей параллельно-последовательноее соединение электролизных ячеек этого газа,.например по схеме 3+3(дляб-ти ячеечного электролизера), а между кон-, о тактными электродами соседних электролизных ячеек установлены термомосты из металла с высокой теплопроводностью (например, сплав алюминия), выступающие за пакет электролизера и контактирующий с Я камерами хладоагента через электроизоляционнуюпленку,ОНа фиг. 1 и 2 приведена схема и конструкция предлагаемой электролизной уста- с новки для разложения воды; на фиг. 3 - ,рф схема электролизера данной установки,;:. вСхема установок(фиг. ) включает всебя: мембранные емкости 1 и 2, электромагнит-.ные клапаны 3 и 4, Задатчики давления 5 и50 55 6, настроенные на различные заданные давления, разделитель газожидкостной смеси7, отделитель капельной жидкости 8, электролизер 9, камеру хладагентэ 10.Электролизная ячейка (фиг, 2) состоитиз двух контактных электродов 11, двух рабочих электродов 12 и диафрагмы 13.На фиг.2 показано параллельно-последовательное соединение ячеек по электролиту для 6-ти ячеечного электролизера посхеме 3+3,На фиг. 3 приведена конструкция электролизера для предлагаемой усгановкиЭлектролизер состоит из стякных фланцев 14 и 15, двух прокладок 16, изолирующих фланцы от контактных электродовкрайних ячеек, контакгных электродов 17,прилегающих к контактным электродам, рабочих электродов 18, диафрагм 19, улокенной между рабочими электродами, камерхладагента 20, уложенных между ними итермостатами электроизоляционных пленок 21, прокладок 22-24, уплотняющих пакет электролизера, стяжных болтов 25, гаек26 и термомостов 27, установленных междуконтактными электродами соседних ячеек.Для охлаждения газожидкостной смеси игаза % 1 (рис. 1 а) в электролизной установкепредусмотрены камеры 28 и 29, контактирующие с камерами хладагента через электроизоляционную пленку,Предлагаемая электролизная установкаработает следующим образом:Исходное состояние установки;- установка заправлена электролитом,- через камеры 20 (рис, 3) циркулируетхладагент с заданными параметрами.- задатчиками 5 и 6 настроены на заданные давления,- газовая полость в одной из мембранных емкостей с помощью эллектромагнитного клапана 4 соединена с трубопроводомустановки до задатчика давления 5,Подается электропитание (постоянныйток) на клеммы электролизера 9 и начинается процесс разложения воды на кислород иводород, При достижении заданных давлений открываются задатчики давлений 5 и 6и газы подаются по назначению (потребителюю).Под действием давления, газа 1 (см.фиг,1) отбирэемого до задатчика 5, начинаетсяподача электролита из одной мембраннойемкости (например 1) через электролизер 9и разделитель 7 во вторую мембрану емкость 2, т.е. начинается процесс циркуляцииэлектролита,В предлагаемом техническом решениициркуляции протекает по параллельно-последовательной схеме, например как пока 10 15 20 25 30 35 40 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 Ь каналов (см.фиг, 3) для газа М 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 электро- изоляционную пленку 21 к камерам хладагента 20, Электроизоляционная пленка обеспечивает необходимую электроизоляцию (не менее 20 мм) установки от камер хладагента электрически контэктируемых с бортом объекта.более глубокое охлаждение газожидкост ной смеси обеспечивается камерой холодильника 28, контактируемой через пленку 8 с камерой хладагентэ 20,Охлаждение газа М 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 ГЖ 1 подается в емкость 2, а емкость 1 соединяется с линией низкого давления.газа 1 (после зэдатчика 5) и процесс начинается сначала и т.д.Направленное движение электролита через электролизер осуществляется с помощью обратных клапанов К 01 - К 04, что очевидно на рис, 1 а и не требует дополнительных пояснений.Разделение.газожидкостной смеси газа М. 2 производится на статическом разделителе 7, а отделение капельной влаги от газа М 1 обеспечивается статическим делителем 8. Работа разделителя 7 и отделителя 8 обеспечивается перепадом давления на пористых гидрофильных диафрагмах между гэзожидкостной 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, обеспечивающихпараллельно-последовательную циркуляцию электролита через ячейки; в свою очередь резко повышает ресурс работыразделителя газожидкостной смеси,Формула изобретения Электролизная установка для разложения воды, содержащая электролизер, статические разделители. жидкости и газа, в которых установлены вористые гидрофильные диафрагмы, побудитель 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 газовых 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 электро литный и газовый каналы камер электролиз-ных ячеек для газа болеенизкого давления соединены между собой параллельно последовательно по схеме й+й для 2 й ячеечного электролиза, а между. контактными 15 электродами соседних электролизных ячеекустановлены термомосты из металла с высокой теплопроводностью, выступающие наружуза пакет электролизера и контактирующие с камерами хладоагента 20 через электроизоляционную пленку.1828879 Составитель В ДудинТехред М,Моргентал ректор Н, Милюков еда ктор изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз га 68 Тира. ВНИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., 4/5