До сих пор электролиз воды имел с целью получение только водорода и кислорода. Он проводился или под атмосферным или под повышенным давлением, но всегда при температуре не выше 70-80°.
Так как при электролизе воды неизбежно выделяется, в результате преодоления сопротивления раствора и вследствие наличия так называемого перенапряжения, значительное количество тепла, то электролизеры обычно охлаждаются водой, и тепло, развивающееся за счет затраты электроэнергии, пропадает бесполезно.
Авторами найдено, что, если вести электролиз воды при температуре выше температуры кипения водных растворов и приближающейся к критической, можно получить большое (до 30% и выше) снижение напряжения на электролиз воды. При этом благодаря большой упругости водяного пара при этих температурах достигается возможность использования тепла электролиза с одновременным чрезвычайно большим увеличением производительности электролизеров.
Способ ведения электролиза, предлагаемый авторами, состоит в том, что на электролизер соответствующей конструкции дается очень большая сила тока, достаточная для разложения воды и для поддержания заданной температуры.
Плотность тока на электродах, в отличие от принятой в обычных электролизерах, должна быть очень высокой, порядка 50-100 и более ампер на 1 кв. дм, в зависимости от условий работы и конструкции аппарата. Газы, как обычно, разделяются диафрагмой, которая изготовляется из вещества, стойкого в данных условиях (например, металлическая сетка). Для достижения полноты разделения их к раствору прибавляются соответствующие добавки (см. авт. свид. №43413). Раствор может применяться значительно более разбавленный, чем при обычном электролизе. Упомянутый электролизер герметически закрывается, пока давление и температура не достигнут заданной величины, после чего начинается выпуск газов.
Предлагаются, например, следующие варианты:
1. Электролиз воды в 4%-м растворе едкого натра при температуре 230° и давлении 28,5 атм. При этом электролизер вырабатывает водород и кислород под давлением в 1 атм. каждый и водяной пар при давлении 28,5 атм. и 230°. Количество водяного пара при этой температуре составляет 43 м3 (нормальное давление) на 1 м3 водорода +0,5 м3 кислорода. Расход энергии на это количество 28,4 квч. Водяной пар используется в турбине и т.д., и при температуре в 100° конденсат возвращается в электролизер.
2. Электролиз воды ведется в том же растворе при температуре 230° и давлении 57 атм. Электролизер при этом дает водород и кислород, сжатые до 28,5 атм., и водяной пар при 230° и 28,5 атм. давления. Количество водяного пара на 1 м3 водорода +0,5 м3 кислорода составляет 1,5 м3. После использования в теплообменнике или т.п. конденсат возвращается в электролизер при 100°. Расход энергии на это количество 3,8 квч.
Метод допускает любые варианты и может быть приспособлен к получению или более сухих водорода и кислорода или водяного пара, содержащего водород и кислород. Расход энергии во всех случаях меньше, а производительность аппаратов много больше, чем при обычном электролизе.
1. Способ электролиза воды под давлением, отличающийся тем, что электролиз ведут при температуре выше температуры кипения электролизуемого раствора и при давлении, превышающем упругость насыщенного пара при этой температуре.
2. Прием выполнения способа, означенного в п. 1, отличающийся применением плотности тока не ниже 50 ампер на 1 квадратный дециметр площади электрода.
