Установка для получения водорода и кислорода Советский патент 1993 года по МПК C25B1/12 

Изобретение относится к области технической электрохимии, в частности к злек тролизно-водородным генераторам, и может быть использовано в системах газоснабжения хроматографов.

Известна установка для получения водорода и кислорода, которая включает электролизер с патрубками ввода и вывода воды, разделенный ионообменными мембранами на анодные и катодные камеры, со единенные с сепараторами анодных и катодных продуктов, дейонизатор и патрон осушитель. Анодная камера электролизера имеет входной штуцер для подачи воды из анодного сепаратора в анодную камеру через дейонизатор и выходной штуцер для отвода смеси (кислород-вода) в анодный сепаратор. Катодная камера электролизера ;;имеет входной штуцер для подачи воды из катодного сепаратора в катодную, камеру и выходной штуцер для отвода смеси (водо- рЬд-вода) в катодный сепаратор. Установка содержит также колонку с керамической нэ- садкой, размещенную между катодным с ё- пар атдром и патро.ном осушителем, .Электролизер работает в переменном ре- жиме подпитки водой. . ..

Недостатком такой установки является невысокая- производительность из-за переменной подпитки, т.к. при катодной подпитке допустимая плотность тока в 3-5 раз ниже, чем при. анодной, а катодный цикл подпитки примерно в 10 раз дольше анод- ногой напряжение на ячейке электролизера при катодной подпитке выше, чём при анодной. Все это приводит к увеличению энёрго- . затрат, снижению производительности установки. Повышение напряжения на ячейке во время катодной подпитки снижает надежность работы устновки, - .

Долив воды в установку осуществляется только при полном осушении катодного сепаратора. Это требует строгого контроля за уровнем воды в катодном сепараторе.

Установление колонки с керамической насадкой выше катодного сепаратора, а также установление деиониззтора ниже электролизера, а также установление катодного и анодного сепараторов равного объема, существенно увеличивают габариты установки. - . . :

Целью изобретения является повышение производительности и надежности установки.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения водорода и кислорода, включающей электролизер с катодной и анодной камерами, соединенными с катодным и анодным сепараторами, дено- низатор и патрон-осушитель, катодный сепаратор соединен трубопроводом с анодной камерой электролизера, снабжен поплавковым клапаном и соединен трубопроводом с патроном-осушителем через теплообменник-конденсатор, расположенный в анодном сепараторе ниже минимального уровня воды.

Благодаря тому, что катодный сепаратор соединен трубопроводом с анодной камерой электролизера, установка работает в режиме анодной подпитки, что позволяет повысить производительность за счет увеличения плотности тока через электролизер, снизить энергозатраты, исключить.

повышение напряжения на ячейке благодаря созданию оптимального режима работы ионообменной мембраны, что повышает надежность работы установки.

Снабжение катодного сепаратора поплавк овым клапаном повышает надежность работы установки за счет исключения переполненйя катодного сепаратора в результате повышения уровня (и поддержания постоянным давления водорода).

Соединение .катодного сепаратора трубопроводом с патроном осушителем через теплообменник-конденсатор, расположенный в анодном сепараторе ниже минимального уровня воды позволяет конденсировать пары воды.

, Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена установка для получения водорода и кислорода с направлением потоков воды и газа.

Установка для получения водорода и

кислорода содержит электролизер, разделенный, ионообменной мембраной на анодную камеру 1 и катодную камеру 2, соединенные трубопроводами с анодным

сепаратором 3 и катодным сепаратором 4, Катодный сепаратор 4 дополнительно соединен с анодной камерой 1 электролизера через обратный клапан 5 и снабжен поплавковым клапаном б для удаления избытка

воды и подпитки анодной камеры 1 электролизера. Катодный сепаратор 4 соединен через теплообменник-конде.нсатор 7, расположенный в анодном сепараторе 3 ниже минимального уровня воды с патроном

осушителем 8 и регулятором 9 давления водорода. Для деионизаций воды в анодном сепараторе 3 ниже минимального уровня воды расположен дейонизатор 10.

Устройство работает следующим образом, . . . . В анодный сепаратор 3 заливают воду до максимального уровня. Вода, проходя через дейонизатор 10, поступает в анодную камеру 1 электролизера. Включают электро- лизер под нагрузку, Вода из анодной камеры 1 под действием электрического тока переходит через мембрану в катодную камеру 2 электролизера, из которой вместе с образовавшимся водородом поступает в катодный сепаратор 4. Отделившийся от воды водород из катодного сепаратора 4 поступает в теплообменник-конденсатор 7, в котором конденсируются пары воды и стекают обратно в катодный сепаратор 4, а водород поступает в патрон-осушитель 8 на осушку, и, уже осушенный через регулятор 9 давления поступает потребителю.

По мере повышения уровня воды в катодном сепараторе 4 открывается поплавковый клапан б и вода через.обратный клапан 5 удаляется в анодную камеру 1 .электролизера. Образующийся в анодной камере 1 электролизера кислород с парами воды поступает в анодный сепаратор 3 и, отделившись от воды, выходит из установки. ; . . . . , .

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить производительность работы установки за счет осуществления

анодной подпитки электролизера, повысить надежность работы за счет стабилизации энергетического режима.

5Формула изобретены яУстановка для получения водорода и кислорода, включающая электролизер с катодной и анодной камерами, соединенными с катодным и анодным сепараторами, пат0 рон-осушиТель, соединенный трубопрово: дом с катодным сепаратором, отличаю- щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности .и надежности установки, она снабжена установленным в катодном

5 сепараторе клапаном, размещенным в анодном сепараторе теплообменником- конденсатором, трубопроводом,соединяющим катодный сепаратор с анодной камерой, теплообменник-конденсатор уста0 новлен на трубопроводе, соединяющем ка- тодный сепаратор с патроном-осушителем, а клапан размещен на трубопроводе, соединяющем катодный сепаратор с анодной ка- ; мерой.

Использование: в системах газоснабжения хроматографов. Сущность изобретения: : установка включает электролизёр. Анодная камера 1 и катодная камера 2: соединены трубопровЬдами с анодным сепаратором 3 ;и катодным сепаратором 4, Катодный сепа- ратЬр 4 соедин ен трубопроводом с анодной Камерой 1 и снабжен клапаном 6. Катодный сепаратор 4 соединен трубопроводом с теп- лоьбменникам-кондёнсатьром 7, который расгюложен в анодном сепаратЬ рё 3, патроном осушителем 8 и регулятором давления водорода 9.1 ил, ,;