Проточный диафрагменный электролизер воды Российский патент 2023 года по МПК C02F1/461 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрохимии, и может быть использовано в промышленности и сельском хозяйстве.

Известен проточный диафрагменный электролизер содержащий корпус, в котором размещен ряд катодных и анодных камер, разделенных диафрагмами и имеющих в своих составах металлические пластины-электроды, выполняющие роль катодов и анодов, две электрические шины, соединенные с однополярными металлическими пластинами-электродами, понижающий трансформатор переменного напряжения и выпрямитель, входы переменного напряжения которого подключены к выходной обмотке понижающего трансформатора, дополнительно введены спаренный электрический переключатель, содержащий два одновременно переключаемых двухканальных переключателя, каждый из которых имеет два входа и один выход, первый вход первого и второй вход второго переключателей и второй вход первого и первый вход второго переключателей соединены соответственно с отрицательными и положительным выводами выпрямителя, а выводы первого и второго переключателей - с первой и второй электрическими шинами, система пересоединения входных и выходных трубопроводов электролизера и трубопроводный смеситель католита и анолита (патент РФ №2375313, C02F 1/461).

Наиболее близким по технической сущности является проточный электроактиватор воды, который содержит диэлектрический корпус, анодную и катодную камеры, разделенные полунепроницаемой диафрагмой из брезента, анод и катод. Катодная и анодная камеры выполнены в виде прямоугольных призм из сплошного эластичного диэлектрического материала, внутри которого выполнены внутренние каналы, образующие при состыковке призм единый зигзагообразный канал, причем между призмами установлена диафрагма (патент РФ №2644472, C02F 1/461, прототип).

Общими для известных технических решений недостатками являются низкая безопасность вследствие протекания воды при насыщении влагой пор диафрагмы и большие трудозатраты при ее замене.

Техническим результатом является повышение безопасности работы за счет исключения протечки воды, а также снижение трудозатрат на замену диафрагмы.

Указанный технический результат достигается тем, что в проточном электролизере воды, содержащем диэлектрический корпус, катодную и анодную камеры, выполненные в виде зигзагообразного канала, разделенные полунепроницаемой диафрагмой из брезента, анод и катод, входные и выходные отверстия, согласно изобретению диэлектрический корпус выполнен в виде короба с крышкой и имеет решетки из диэлектрического материала с выступами, контактирующими с электродами для создания зигзагообразного канала, при этом на дно короба уложены послойно один из электродов - анод, первая решетка, пористая диафрагма, вторая решетка, другой электрод - катод, причем дно короба и крышка имеют соосные отверстия с резьбой для вкручивания в них металлических винтовых стержней, обеспечивающих подачу напряжения к электродам, герметизирующую прокладку, расположенную между крышкой и коробом, и струбцины для стягивания крышки и короба.

Новизна изобретения состоит в том, что для повышения безопасности работы электролизера пористая (брезентовая) диафрагма помещается внутрь корпуса, а ее фиксация осуществляется с помощью двух решеток, которые формируют анодную и катодную камеры, а стягивание всей конструкции электролизера осуществляется с помощью струбцин. Таким образом, исключается протечка диафрагмы, а разборка и сборка электролизера в случаи ее замены будет проводиться быстрее за счет отсутствия винтовых соединений скрепляющих корпус.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид проточного диафрагменного электролизера воды в сечении А-А, на фиг. 2 - то же в сечение Б-Б (струбцины не показаны), а на фиг. 3 - то же в сечение В-В.

Проточный электролизер воды имеет диэлектрический корпус, состоящий из короба 1 и крышки 2 которые имеют соосные отверстия 3 с резьбой промазанной герметизирующим материалом для вкручивания в них металлических винтовых стержней 4 и 5 обеспечивающих подачу напряжения к электродам 6 и 7 соответственно. Сверху короба 1 сделаны выходные отверстия 8 для отвода полученных растворов анолита и католита из соответствующих камер, а снизу входные отверстия 9 для подвода исходной воды в них. В диэлектрическом корпусе послойно расположены: первый электрод - анод 6, первая решетка 10, выполненная из диэлектрического материала с выступами, контактирующими с электродом 6 для создания зигзагообразного канала образующего анодную камеру 11, пористая диафрагма 12, вторая пластиковой решетка 13 выступы которой формируют второй зигзагообразный канал катодной камеры 14, второй электрод - катод 7. Между коробом 1 и крышкой 2 проложена герметизирующая прокладка 15. Стягивание всей конструкции производится при помощи струбцин 16. Расположение анода 6 и катода 7 не принципиально, их можно поменять местами, при этом также поменяются местами анодная 11 и катодная 14 камеры.

Проточный электролизер воды работает следующим образом: через входные отверстия 9 для подвода воды в анодную 11 и катодную 14 камеры подается вода, которая проходит по зигзагообразному каналу образованными решетками 10 и 13 соответственно. Затем через винтовые стержни 4 и 5 подключаемые к источнику питания подают напряжение на электроды 6 и 7, что приводит к процессу электролиза воды. При этом на поверхности анода 6 протекает химическая реакция с образованием ионов водорода, которыми насыщается вода, протекающая в анодной камере 11, что приводит к уменьшению ее уровня рН и получению на выходе 8 из анодной камеры 11 кислотного раствора - анолита. В свою очередь на поверхности катода 7 протекает химическая реакция с образованием гидроксильных ионов, которыми насыщается вода, протекающая в катодной камере 14, что приводит к увеличению ее уровня рН и получению на выходе 8 катодной камеры 14 щелочного раствора - католита. Брезентовая диафрагма 12 разделяет потоки анолита и католита отводимые из соответствующих камер 11 и 14 через выходные отверстия 8.

Для подтверждения эффективности заявляемого технического решения в Кубанском ГАУ были проведены исследования, которые показали, что невозможно стянуть элементы электролизера винтовыми соединениями так, как это сделано в представленном аналоге (патент РФ №2375313, C02F 1/461) без исключения его протечки, так как пористая диафрагма, проходящая насквозь электролизер, насыщаясь влагой, пропускает ее наружу, что снижает безопасность устройства. Это также является недостатком указанного выше прототипа (патент РФ №2644472, C02F 1/461). Использование для стяжки элементов электролизера множества винтов, увеличивает трудоемкость по его ремонту и время на его ввод в эксплуатацию из-за необходимости их скручивания. Использование вместо винтовых соединений струбцин не только сокращает время на разбор и сбор электролизера, как минимум в 2 раза, но и позволяет не делать в нем дополнительных отверстий. Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает безопасность работы и сокращение трудозатрат.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрохимии, и может быть использовано в промышленности и сельском хозяйстве. Проточный электролизер воды содержит диэлектрический корпус, катодную и анодную камеры, выполненные в виде зигзагообразного канала, разделенные полунепроницаемой диафрагмой из брезента, анод и катод, входные и выходные отверстия. Диэлектрический корпус выполнен в виде короба с крышкой и имеет решетки из диэлектрического материала с выступами, контактирующими с электродами для создания зигзагообразного канала. На дно короба уложены послойно один из электродов - анод, первая решетка, пористая диафрагма, вторая решетка, другой электрод – катод. Дно короба и крышка имеют соосные отверстия с резьбой для вкручивания в них металлических винтовых стержней, обеспечивающих подачу напряжения к электродам. Между крышкой и коробом расположена герметизирующая прокладка. Электролизер снабжен струбцинами для стягивания крышки и короба. Обеспечивается повышение безопасности работы за счет исключения протечки воды, а также снижение трудозатрат на замену диафрагмы и электродов. 3 ил.

Проточный электролизер воды, содержащий диэлектрический корпус, катодную и анодную камеры, выполненные в виде зигзагообразного канала, разделенные полунепроницаемой диафрагмой из брезента, электроды: анод и катод, входные и выходные отверстия, отличающийся тем, что диэлектрический корпус выполнен в виде короба с крышкой и имеет решетки из диэлектрического материала с выступами, контактирующими с электродами для создания зигзагообразного канала, при этом на дно короба уложены послойно один из электродов - анод, первая решетка, пористая диафрагма, вторая решетка, другой электрод - катод, причем дно короба и крышка имеют соосные отверстия с резьбой для вкручивания в них металлических винтовых стержней, обеспечивающих подачу напряжения к электродам, герметизирующую прокладку, расположенную между крышкой и коробом, и струбцины для стягивания крышки и короба.