Аппарат для электролиза воды под давлением Советский патент 1934 года по МПК C25B1/12 

Предлагаемое изобретение касается аппаратов для электролиза воды под давлением, в которых применены электроды воронкообразной формы и эластичные мембраны, уравноБешивающие давление.

На чертелче фиг. 1. изображает предлагаемый аппарат в вертикальном разрезе; фиг. 2-разреа по линии ВВ на фиг. 1; фиг. 3- разрез по линии АА на фиг. 1; фкг. 4-деталь аппарата; фиг. 5 и 6 - схемы включения электродов, и фиг. 7-видоизмененный аппарат в вертикальном разрезе.

Сосуд 1 имеет форму длинной толстостенной, закрытой в своей нижней части стальной трубы, диаметр которой мал по отношению к ее длине (фиг. 1). Крышка 2 сосуда 1 конической формы прикреплена к нему посредством болтов 80. В осевом отверстый крышки 2 помешается канал 30 с наружным фланцем 3 в верхней своей части и обратным клапаном 5, а к нижней части ее прикреплен электрод 6, верхняя часть которого нмеет колоколообразную форму. Между этой колоколообразной частью и воронкообразной частью электрода 6 имеются уступы 4, служащие для опоры гаек внутренних стягивающих болтов 7. Нижний электрод 9 выполнен в виде полого корпуса с внешним видом усеченного конуса и имеет седло 112, на которое опираются головки болтов 7. Между конечными электродами 6 и 9 помещено большое количество промежуточных электродов 81, 82, причем положительные и отрицательные электроды чередуются и между каждыми соседними электродами помещается диафрагма 83 такой же воронкообразной формы, как и электроды. Таким образом, каждый электрод образует с соседней перегородкой анодное или катодное отделение. Все э.лектродй и перегородки снабжены наружными фланцами, через которые проходят внешние стягивающие болты 8 и которые отделены друг от друга кольцеобразными изолирующими прокладками 10. Верхние части электродов и перегородок имеют форму плоских конусов 11, через края которых проходят болты 7. Между этпмп плоскими конусообразными частями электродов и перегородок расположены изолирующие прокладки 12 такой же формы, имеющие, как и соответствующие частя электродов и перегородок, отверстия 13 и 14 (фиг. 2). Как изображено на фиг. 1, эти отверстия, располагаясь «дно над другим, образуют разделенные друг от друга части 13 и 14 осевого канала, имеющего

диаметр, суживающийся книзу (фиг. 2 и 1), причем часть 13 канала имеет большее сечение, чем часть 14. Прокладки 12 снабжены отверстиями 15 и 16, которые соединяют сёгментообразные части 13 и 14 осевого канала соответственно с катодными и анодными отделениями для вывода образующихся в них газов. Наружные фланцы электродов и перегородок и прокладки 10 снабжены расположенными одно над другим отверстиями, образующими вертикальные каналы 17, одни из которых соединены поочередно с катодными, а другие-с анодными отделениями посредством отверстий 18 и 19 (фиг. 3). Крайние электроды 6 и 9 и один средний электрод 20 сделаны большего поперечного сечения, чем промежуточные биполярные электроды. Все электроды подвешены к крышке сосуда при помощи внешних и внутренних стягивающих болтов 7 и 8 и вместе с крышкой могут быть вынуты из сосуда 1. Болты 7 и 8 электрически соединены с крайними электродами 6 и 9, но изолированы от промежуточных электродов.

Источник тока присоединяется одним полюсом к стержню 113, от которого ток подводится к электроду 20 через средний стержень 21, снабженный на своем нижнем конце винтовой пружинящей частью 22 с конусообразным отростком 23, который при помощи конической гайки 24 прижимается к цилиндрическому стержню 25. Последний соединяется с одной стороны с пружинящей частью 22 а с другой-со стержнем 113. Стержни 21 и 25 окружены изолирующим кожухом 26, цилиндрическая часть которого расположена и свободно скользит между двойными стенкамп внешнего изолирующего кожуха 27, помещенного на дне сосуда 1. Другой полюс источника тока присоединяется к наружному концу 3 на крышке 2 сосуда 1, которая соединена с электродом 6, а последний посредством болтов 7 п 8-с электродом 9. Схема соединений аппарата изображена на фиг. 5. При той же конструкции по фиг. 1 можно осуществить схему по фиг. 6. Вели, например, верхний конечный электрод 6 является катодом, то в катодном отделении мелоду ним и соседней перегородкой 83 образуется водород, тогда как между этпй перегородкой

и соседним с ней положительным электродом 81 образуется кислород. Кислород поступает через отверстия 16 в вертикальные части 14 осевого канала, а водород-в вертикальные части 13. Кислородные части осевого канала 14 вверху закрыты колоколообразной средней частью 6а верхнего конечного электрода 6, а водородные части канала 13 открыты в кольцевое пространство 31 (фиг. 2). Кислород выходит затем через трубу 30 и обратйый клапан 5, а водород из кольцевого пространства 31-через каналы 32 и обратные клапаны 33. Газы собираются в отдельности в сосуды, или же, но соответствующим трубопроводам, вместе или в отдельности, подводятся к местам потребления.

Согласно изобретению-поперечное сечение сборных каналов для поднимающихся газов, соединяющих отдельные элементы, сделано расщйряющимся кверху.

Циркуляция электролита в аппарате происходит следующим образом. Электролит по трубе 34 поступает в сосуд 1, переходит по каналам 17 и через отверстия 19 входит в анодные отделения и поднимается через 1оризонтальные отверстия 16 изолирующих прокладок 12 Б кислородные части осевого канала 14, Дойдя до канала 30 электролит выходит через прорезы 35 в этом канале и течет обратно через наружную трубку 35а в нижнюю часть аппарата. Электролит для катодных отделений вступает в сосуд 1 в точке 36, на дие аппарата, поднимается между нижним конечным электродом 9 и изолирующейоболочкой 27 вверх к водородным частям осевого канала 13, соединенным посредством отверстий 37 с пространством, охватывающий изолирующую оболочку, затем проходит в кольцевое пространство 31, охватывающее колоколообразную часть верхнего электрода 6, омывает, кроме того, изолирующий кожух 38, охватывающий электроды, далее, через отверстия 39 попадает в канал 32 в крышке и проходит затем обратно к входному отверстию в днище сосуда по трубе 36. Отверстия 39 размещены в двух, примерно, конусообразных кольцах 41 и 42, которые охватывают верхнюю и нижнюю чаС7Ц TifpxTiero конечного электрода 6 и

наружные края которых прилегают к колоколу 46. Между наружными краями колец 41 и 42 и колоколом 46 протянута {например резиновая) мембрапа 43 в форме полого конуса. В то время как электролит, как было описано выше, циркулирует из катодных отделений между верхним конечным электродом 6 и мембраной 43 через отверстия 39, электролит из анодных отделений проходит из трубы 35а через отверстие 47 в пространство между мембраной 43 и колоколом 46, так что мембрана воспринимает с одной стороны давление поднимающегося в электролите водорода, а с другой стороны-давление поднимающегося в электролите кислорода. Мембрана 43 действует в качестве уравновешивающей части, отклоняющейся то в одну, то в другую сторону, в зависимости от разницы давления.

В аппарате, изображенном на фиг. 7, воронкообразные электроды и диафрагмы 100 и 101 точно такие же, как и изображенные на фиг. 1, помещены таким образом, что их меньшие диаметры находятся внизу. Кроме мембраны 43 устроена еще вторая мембрана 107, расиололгенная в трубопроводах в сосуде 106. Последний разделен посредством мембраны 107 на две неравные части; меньшая часть соединена с трубопроводом для кислорода или трубопроводом кислородного электролита 108, а большая- с трубопроводом для водорода или трубопроводом водородного электролита . На чертеже сосуд 106 изображен существенно меньше, чем он должен быть в действительности. Газы в этом случае не отводятся в средней части сосуда, а направляются только в каналы 17 и отводятся далее через каналы 110 и 111, а осевой канал 30 служит только для подачи электролита в элементы.

Электродам в аппарате, выполненным как по фиг. 1, так и по фиг. 7, можно придать волнистую поверхность, ica;; показано на фиг. 4. Нижние концы электродов могут быть расположены ближе друг к другу, чем верхние, как показано на средних электродах на фиг, 1.

Предмет патента. 1. Аппарат для электролиза воды под давлением с применением воронкообразных входящих друг в друга электродов, отличающийся тем, что он состоит из заполняемого электролитом и герметически закрываемого сосуда 1, в котором помещена группа коаксиальнйх электродов, разделенных диафрагмами 83 и кольцеобразнымн изолирующими прокладками 10, 12, через которые пропущены стягивающие болты 7 и 8 (фиг. 1), каковые прокладки, для непрерывной циркуляции электролита отдельно через анодные и катодные отделения и вывода образующихся в них газов, снабжены, с одной стороны, сквозными отверстиями 18 и отверстиями 19, соединенными с вертикальными каналами 17, устроенными во фланцах широких оснований электродов, а с другой стороны, снабжены отверстиями 15, 16, соединенными с осевым каналом, подразделенным на концентрические или сегментообразные части 13 и 14 (фиг. 3), сообщающиеся с выводящими газы каналами 30, 32, 32, снабженными обратными клапанами 5, 33, 33 и трубками 34, 35а, служащими для переливания электролита в нижнюю часть аппарата (фиг. 1, 2 и 3).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 аппарата, отличающееся тем, что электроды широкими основаниями обращены вверх, причем осевой канал служит для подачи в элементы электролита, а расположенные у периферии вертикальные каналы служат для вывода образующихся газов п соединены с отверстиями ПО, 111 (фиг. 7).

3.В охарактеризованном в п. 1 аппарате применение электродов, нижние части коих расположены ближе друг к другу, чем верхние.

4.В охарактеризованном в п. 1 аппарате применение последовательной системы включения электродов с подводкой тока одним полюсом к среднему электроду, а другим полюсом--к крайним верхнему и нижнему электродам, каковые токоподводящие электроды устроены с большим поперечным сечением, чем промежуточные биполярные электроды (фиг. 1 и 5).

5.В охарактеризованном в п. п. 1-4 аппарате применение подводящего ток к среднему электроду стержня 21, снабженного пружинящей частью 22 (фиг.1 п 7).

6.в охарактеризованном в ип. 1-5 аппарате применение служащих для выравнивания давлений кислорода и водорода и расположенных либо внутри сосуда, либо в подающих электролит трубах эластичных мембран 43 и 107 (фиг. 1 и 7).

7.Форма выполнения означенного в пп. 1, S - 6 аппарата, отличающаяся тем, что поперечное сечение сборных

каналов для поднимающихся газов, соединяющих отдельные элементы, сделано расщиряющимся кверху.

8. Форма выполнения означенного R па. 1-7 аппарате, отличающаяся тем, что изолирующие кольца м&укцу электродами снабжены отверстиями, выходящими на две плоскости этих изолирующих колец.

к патенту ин-иа Я. Э. Ноеггерат № 38933

фиг. 5

фиг.2

фиг. 7