Электролизная установка для разложения воды Советский патент 1993 года по МПК C25B1/02 C25B1/04 G05D27/00 

6,настроенные на различные заданные давления, разделитель газожидкостной смеси

7,отделитель капельной жидкости 8, электролизер 9, камеру хладагента 10.

Электролизная ячейка (фиг. 2) состоит из двух контактных электродов 11, двух рабочих электродов 12 и диафрагмы 13.

На фиг.2 показано параллельно-последовательное соединение ячеек ,-ю электролиту для 6-ти ячеечного электролизера по схеме 3+3.

На фиг. 3 приведена конструкция электролизера для предлагаемой установки

Электролизер состоит из стяжных фланцев 14 и 15, двух прокладок 16, изолирующих фланцы от контактных электродов крайних ячеек, контактных электродов 17, прилегающих к контактным электродам, рабочих электродов 18, диафрагм 19, уложенной между рабочими электродами, камер хладагента 20, уложенных между ними и термостатами электроизоляционных пленок 21, прокладок 22-24, уплотняющих пакет электролизера, стяжных болтов 25, гаек 26 и термомостов 27, установленных между контактными электродами соседних ячеек. Для охлаждения газожидкостной смеси и газа № 1 (рис. 1 а) в электролизной установке предусмотрены к-амеры 28 и 29, контактирующие с камерами хладагента через электроизоляционную пленку.

Предлагаемая электролизная установка работает следующим образом:

Исходное состояние установки:

-установка заправлена электролитом,

-через камеры 20 (рис 3) циркулирует хладагент с заданными параметрами.

-задатчиками 5 и 6 настроены на заданные давления,

-газовая полость в одной из мембранных емкостей с помощью эллектромагнит- ного клапана 4 соединена с трубопроводом установки до задатчика давления 5.

Подается электропитание (постоянный ток) на клеммы электролизера 9 и начинается процесс разложения воды на кислород и водород. При достижении заданных давлений открываются задатчики давлений 5 и 6 и газы подаются по назначению (потребителю).

Под действием давления, газа 1 (см.фиг. 1) отбираемого до зздатчика 5, начинается подача электролита из одной мембранной емкости (например 1) через электролизер 9 и разделитель 7 во вторую мембрану емкость 2, т.е. начинается процесс циркуляции электролита.

В предлагаемом техническом решении циркуляции протекает по параллельно-последовательной схеме, например как показано на рис. 1 б для б-ти ячеечного электролизера, по схеме 3+3.

Такая циркуляция (по схеме Зяч-Зяч) организуется схемой электролитного А и гаэового Б каналов (см.фиг. 3) для газа № 2 с меньшим рабочим давлением. В процессе электролиза образуется тепло в зоне диафрагм 19 и на ее границах с рабочими электродами 18.

О Отвод тепла электролиза в предлагаемой конструкции осуществляется от рабочих электродов 18 к контактным электродам 17, далее к термостатам 27 и через электроизоляционную пленку 21 к камерам хлада5 гента 20. Электроизоляционная пленка обеспечиваетнеобходимую

электроизоляцию (не менее 20 мм) установки ог камер хладагента электрически кон- тактируемых с бортом объекта.

0Более глубокое охлаждение газожидкостной смеси обеспечивается камерой холодильника 28, контактируемой через пленку 8 с камерой хладагента 20.

Охлаждение газа 1 обеспечивается

5 аналогичной камерой 29.

После опорожнения емкости 1 от электролита и заполнения электролитом емкости 2, нажатием штока емкости 2 на переключатель В 2 происходит срабатывание электро0 магнитных клапанов 3 и 4 таким образом, что высокое давление газа № 1 подается в емкость 2, а емкость 1 соединяется с линией низкого давления газа 1 (после задатчика 5) и процесс начинается сначала и т.д.

5Направленное движение электролита

через электролизер осуществляется с помощью обратных клапанов , что очевидно на рис. 1а и не требует дополнительных пояснений.

0Разделение газожидкостной смеси газа

N 2 производится на статическом разделителе 7, а отделение капельной влаги от газа № 1 обеспечивается статическим делителем 8. Работа разделителя 7 и отделителя 8 обес5 лечивается перепадом давления на пористых гидрофильных диафрагмах между газожидкостной смесью (газом) и электролитом.

Предлагаемое техническое решение по

0 сравнению с прототипом, позволит повысить надежность и ресурс работы установки. Это достигается поддерживанием перепада давлений между рабочими газами и использованием этого перепада для организации

5 циркуляции электролита через пространства ячеек (катодные или анодные), находящихся при более низком давлении. Снижение циркуляционного расхода элект ролита за счет изменения конструкции кэна- лов электролизера, обеспечивающих

параллельно-последовательную циркуляцию электролита через ячейки, в свою очередь резко повышает ресурс работы разделителя газожидкостной смеси.

Формула изобретения Электролизная установка для разложе- ния воды, содержащая электролизер, статические разделители .жидкости и газа, в которых установлены пористые гидрофиль- ные диафрагмы, побудитель циркуляции и регуляторы давления получаемых газов, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения 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, а электролитные полости обеих мембранных емкостей через четыре обратных клапана соединены с электролитными каналами электролизера и статических разделителей газожидкостных смесей, причем электролитный и газовый каналы камер электролиз- ных ячеек для газа более низкого давления соединены между собой параллельно последовательно по схеме N+N для 2N ячеечного электролиза, а между контактными электродами соседних электролизных ячеек установлены термомосты из металла с высокой теплопроводностью, выступающие наружу за пакет электролизера и контактирующие с камерами хладоагента через электроизоляционную пленку.

Использование: электролизная установка для разложения воды может применяться для получения медицинского кислорода и в 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 применяться для получения медицинского кислорода и в других случаях для обеспечения невысокой производительности по получаемым газам. Целью изобретения является повышение надежности-и ресурса работы установки. мотрены две мембранные емкости с газовой электролитной полостью, при этом задатчи- ки для поддержания давлений получаемых газов настроены на различные величины давления, газовые полости этих емкостей с помощью двух электромагнитных клапанов имеют, возможность периодически попеременно соединяться с трубопроводом газа, получаемого с более высоким давлением до задзтчика 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 электролизера для газа с более низким давлением выполнены по схеме, обеспечивающей параллельно-последовательное соединение электролизных ячеек этого газа, например по схеме 3+3 (для, 6-ти ячеечного электролизера), а между кон-| тактными электродами соседних электролизных установлены термомосты из металла с высокой теплопроводностью (например, сплав алюминия), выступающие за пакет электролизера и контактирующий с камерами хлэдоагента через электроизоляционную пленку. 00 к 00 00 XI Ч) На фиг. 1 и 2 приведена схема и конструкция предлагаемой электролизной установки для разложения воды; на фиг. 3 - схема электролизера данной установки. Схема установок (фиг. }) включает в себя мембранные емкости и 2, электромагнитные клапаны 3 и 4. Задатчики давления 5 и

гдзлЈ/

Р-Р

j t

ГАЗ №

фиг/

фиг ё

Хладагент

КОН+Гю 16