УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА Российский патент 2004 года по МПК C25B1/04 

Изобретение относится к физико-химическим технологиям и технике для получения водорода и кислорода.

Известны технические устройства (см. Гольштейн А.Б., Серебрянский Ф.З. Эксплуатация электролизных установок для получения водорода и кислорода. М.: Энергия, 1969) для получения водорода и кислорода.

Известно техническое решение (см. Патент США №969214, С 25 В 1/02, 1976), содержащее корпус, патрубок ввода рабочего раствора, межэлектродную камеру, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, катод, соединенный с отрицательным источником питания.

Также известно техническое решение (см. Патент Англии №1139614, кл. С 01 В 13/06, 08.01.1969), содержащее корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания и катод, соединенный с отрицательным полюсом источника питания.

Недостатком указанных и других аналогичных изобретений является то, что для получения водорода и кислорода используется неэкономный высокоамперный процесс электролитической диссоциации молекул воды.

Известно устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода (см. Патент России №2175027, C 02 F 1/46, 2001), содержащее корпус с нижним цилиндрическим приливом и нижнюю крышку, изготовленные из диэлектрического материала; камеру для конденсации пара; анод, соединенный с положительным источником питания, и катод, соединенный с отрицательным источником питания, а также патрубок для ввода раствора.

Недостатком указанного изобретения является то, что для получения водорода и кислорода используется труднорегулируемая плазма как источник термической диссоциации молекул воды.

Техническим решением задачи является получение водорода и кислорода путем экономного низкоамперного электролитического разложения воды.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения водорода и кислорода, содержащем цилиндрический корпус, изготовленный из диэлектрического материала, межэлектродную камеру, патрубки для ввода рабочего раствора и вывода газов, анод и катод, соединенные соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, при этом в расположенный вертикально корпус вставлены полые электроды конической формы, имеющие осевые отверстия с диаметром, постепенно увеличивающимся в направлении от катода к аноду, при этом электроды изолированы друг от друга уплотнительными диэлектрическими кольцами, устройство снабжено также катодом с конической наружной поверхностью с нижним патрубком и осевым отверстием для подачи раствора, анодом с конической внутренней поверхностью с верхним патрубком и осевым отверстием для выхода газов, а также нижней и верхней шайбами, скрепленными болтами, регулирующими сжатие диэлектрических уплотнительных колец.

Новизна заявляемого устройства обусловлена тем, что перекрытие осевых отверстий конических электродов пузырьками выходящих газов увеличивает общее сопротивление электродов, последовательно соединенных друг с другом посредством электролитического раствора. В результате величина тока оказывается зависимой от количества электродов и ее можно уменьшать до минимальной величины, при которой начинается электролиз воды.

Таким образом, уменьшение затрат энергии на электролиз воды достигается двумя путями, уменьшением напряжения между парой электродов и общим уменьшением силы тока.

По данным патентно-технической литературы, не обнаружена аналогичная совокупность признаков, при которых значительно уменьшаются затраты энергии на получение водорода и кислорода, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.

Устройство для получения водорода и кислорода содержит корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала, катод 2 с конической наружной поверхностью, патрубком 3 и осевым отверстием для подачи раствора, анод 4 с внутренней конической поверхностью, осевым отверстием и патрубком 5 для выхода газов, конические электроды 6 с осевыми отверстиями 7, уплотнительные диэлектрические кольца 8, торцевые шайбы 9 и болты 10 для регулирования герметичности устройства.

Устройство работает следующим образом. Электролизер заполняется электролитическим раствором через нижний патрубок 3, так чтобы его верхний уровень перекрывал осевое отверстие анода 4 и чтобы этот уровень поддерживался постоянным. Далее включается электрическая сеть и постепенно повышается напряжение до момента начала выхода газов. Верхняя коническая поверхность всех электродов 6 работает как катод, а нижняя как анод. Выделяющиеся пузырьки газов поднимаются вверх и проходят через осевые отверстия 7 конических электродов 6, перекрывая вторичную электрическую цепь, замыкающуюся только через раствор, и уменьшая силу тока в цепи: катод 3 - анод 4. Чем больше электролизер имеет конических электродов, осевые отверстия которых периодически перекрываются пузырьками газов, тем меньше ток в цепи питания.

В соответствии с электролитическим законом Фарадея электроны, выходящие с катода, образуют молекулы водорода и ионы ОН^-, которые переносят электроны, вышедшие с катода к аноду, где выделяется кислород.

Поскольку между электродами нет вторичной цепи, которую прерывают пузырьки выходящих газов, то упомянутые электроны идут не через раствор, а через тело электрода и вновь выделяют водород и кислород в следующей паре электродов.

Таким образом, чем равномернее пузырьки газов (водорода и кислорода) будут перекрывать осевые отверстия электродов, тем большее количество раз одни и те же электроны на пути от входного катода к выходному аноду, к которым присоединены провода сети, выделяют из воды водород и кислород. В результате затраты энергии на получение водорода и кислорода резко уменьшаются.

Известно, что самым надежным способом определения количества газов, образующихся в результате электролиза воды, является метод, учитывающий количество диссоциированной воды. В таблице приводятся результаты экспериментов, в которых был применен этот метод.

Известно, что из 1 мл H₂О можно получить 1,22 л Н₂+0,62 л О₂=1,84 л (Н₂+О₂).

Изобретение относится к физико-химическим технологиям получения водорода и кислорода. Устройство имеет цилиндрический корпус, изготовленный из диэлектрического материала, межэлектродную камеру, катод с конической наружной поверхностью с нижним патрубком и осевым отверстием для подачи раствора, анод с конической внутренней поверхностью с верхним патрубком и осевым отверстием для выхода газов. В корпус вставлены полые электроды конической формы с осевыми отверстиями, имеющими диаметр, постепенно увеличивающийся в направлении от катода к аноду. Электроды изолированы друг от друга уплотнительными диэлектрическими кольцами. Технический эффект - получение водорода и кислорода низкоамперным электролитическим разложением воды, уменьшение энергетических затрат. 1 табл., 1 ил.

Устройство для получения водорода и кислорода, содержащее цилиндрический корпус, изготовленный из диэлектрического материала, межэлектродную камеру, патрубки для ввода рабочего раствора и вывода газов, анод и катод, соединенные соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, отличающееся тем, что в расположенный вертикально корпус вставлены полые электроды конической формы, имеющие осевые отверстия диаметром, постепенно увеличивающимся в направлении от катода к аноду, при этом электроды изолированы друг от друга уплотнительными диэлектрическими кольцами, устройство снабжено также катодом с конической наружной поверхностью с нижним патрубком и осевым отверстием для подачи раствора, анодом с конической внутренней поверхностью с верхним патрубком и осевым отверстием для выхода газов, а также нижней и верхней шайбами, скрепленными болтами, регулирующими сжатие диэлектрических уплотнительных колец.