Электролизер для разложения воды Советский патент 1993 года по МПК C25B1/02 

Изобретение может применяться к электролизных установках для получения медицинского кислорода для дыхания, в установках для получения кислорода и водорода, используемых для резки, сварки, пайки и термообработки материалов, а также в установках производства кислорода и водорода для промышленных целей, преимущественно невысокой производительности.

Целью изобретения является повышение надежности электролизера и снижению весогабаритных характеристик.

На фиг.1-4 приведена конструкция предлагаемого электролизера,

Электролизер состоит из жестких колец предназначенных для поджатияупругих колец-компенсаторов, рабочих электродов 2, прижатых К выносным электродам 3 и основным листам электродов 4, прокладок 5, элекроизолирующих стяжные фланцы от основных листов 4, диафрагм б,

уложенных между рабочими электродами 2, стяжных фланцев 7 и колец-компенсаторов 8, уплотнительных прокладок 9 и 10, расположенных между электродами 3, стяжных болтов 11 и гаек 12.

В электролизере предусмотрены общие каналы для подвода электролита (А и Б) и Отвода газов (В и Г). Индивидуальные каналы для подвода электролита Д и отвода газов Е на чертеже показаны .только для одного газа. Индивидуальные каналы для другого газа идентичны показанным на чертеже.

Электролизер работает следующим образом. Электролизер заправлен электролитом (33%-ным водным раствором КОН или водой - при использовании в качестве диафрагм твердого полимерного электролита).

При подаче постоянного электрического тока на электролизер сразу же происходит разложение воды на кислород и водород. Газы через отверстия в выносных

ел

С

00

о о

N5 Ю Ю

00

электродах 3 и каналы Е с электролитом поступают в общий газовый канал В (Г), а злектролит возвращается в электролизер через каналы А (Б) и индивидуальные кана-. лы Д.

Диафрагмы 6 надежно фиксируются внутренними пазами прокладок 9 и обеспечивают надежное разделение анодного и катодного пространства ячеек.

Тепло, образующееся в зоне электролиза (в местах контакта рабочих электродов 2 и диафрагмы бив диафрагмах 6) отводится к электродам 3 через рабочие электроды 2 и газожидкостную смесь, образующуюся в ячейках при электролизе, далее тепло от электродов 3 передается к основным листам 4 и последним отводится к их периферии, выступающей за пакет электролизера. С листов 4 тепло снимается конвективной теплоотдачей в окружающую среду.

В процессе эксплуатации электролизера, как правило, снижается усилие прджа- тия уплотнительных прокладок 9 и рабочих электродов 2 к выносным электродам 3 и диафрагм б, что приводит к нарушению герметичности электролизера, а также к увеличению омического сопротивления электролизных ячеек и, следовательно, росту напряжения на ячейках. С целью исключения данного нежелательного явления в электролизере установлены кольца-компенсаторы, прижимаемые к стяжным фланцам 7 с помощью жестких колец 1 и стяжных болтов 11 и гаек 12. При ухудшении контакта между рабочими элементами ячеек компенсаторы 8 за счет своей толщины и более значительной поверхности по сравнению с прокладками 9; распрямляются, тем самым обеспечивая необходимое поджатие этих элементов.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволит повысить надежность и снизить весогабаритные характеристики электролизера за счет следующих технических решений:

1. Организацией отвода тепла из электролизных ячеек с помощью основных листов электродов, выполненных из металла с высокой теплопроводностью и выступающих за пределы пакета электролизера, что обеспечивает равномерность температуры электролита по длине пакета электролизера.

2. Выполнение уплотнительных прокладок с внутренним пазом для диафрагм исключает возможность ее смещения при сборке,

3. Введение упругих колец-компенсаторов, обеспечивающих постоянное поджатие уплотнительных прокладок и электродов к диафрагмам.

4. Уменьшение размера ячеек по толщине за счет предлагаемой конструкции каналов. .

20

Формула изобретения

1. Электролизер для разложения воды фильтрпрессного типа, включающий стяжные фланцы, между которыми установлены биполярные электроды, выполненные изосновного листа и выносных анодов и катодов, прокладки, диафрагмы, образующие ячейки, в основных листах выполнены отверстия, образующие при сборке -каналы для подвода реагентов и отвода продуктов, о т личающийся тем, что, с целью повышения надежности, основные листы биполярных электродов выполнены из алюминия и выступающими за пределы электролизера, отверстия снабжены кольцевыми уплотнительными прокладками, ячеек соединены, пазами, выполненными в основном листе, с каналами и в прокладках в средних частях выполнены пазы для установки диафрагм.

2. Электролизер по п.1, отличаю- щи и с ятем, что стяжные фланцы с внешней стороны снабжены кольцами-компенсаторами, выполненный из материала прокладок с толщиной больше толщины прокладок и поверхностью в 1,5-2 раза больше уплот- няющей поверхности прокладок ячеек, и на кольцах-компенсаторах установлены кольца с формой колец-компенсаторов.

Изобретение может применяться и электролизных установках для получения медицинского кислорода для дыхания, в установках производства кислорода и водорода для промышленных целей. В электролизере для разложения воды.содержащем основные и выносные электроды, диафрагмы, прокладки и каналы для подвода и отвода рабочих сред, между контактными анодами и катодами основные электроды выполнены из алюминия, изолированные от рабочих сред прокладками и выступающие за пакет ячеек электролизера, при этом прокладки ячеек в средней части внутренней стороны имеют пазы для установки диаф: рагм, индивидуальные каналы для отвода газов из ячеек и подвода к ним электролита выполнены в теле соседних основных листов в виде пазов, в которых установлены прокладки, На стяжные фланцы наружной поверхности установлены кольца-компен саторы. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.