Биполярный электролизер фильтрпрессного типа Советский патент 1982 года по МПК C25B1/04 

(54) БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТЮЛИЗЕР ФИЛЬТРПРЕССНОГО ТИПА

1

Изобретение относится к устройствам для получения неметаллов электролитическими способами, в частности к электролизерам фильтрпрессного типа с пластиноподобными биполярными электродами и диафрагмами для получения водорода и кислорода электролизом воды.

Известен электролизер для разложения воды фильтрпрессного типа, состоящий из больщого количества ячейковых рам с диафрагмами, электродов и расположенных между ними прокладок, у которого каналы для подвода в ячейки электролита и отвода из ячеек образовавшихся газов выполнены в виде вырезов в прокладках 1.

Однако в известном электролизере уплотнительные прокладки выполнены утолщенными и имеют значительную щирину, что приводит к большому расходу уплотнительного материала, а также требует большого усилия затяжки и громоздких стягивающих элементов. Кроме того, в процессе эксплуатации кромки вырезов прокладок набухают, в результате чего прокладки быстро выходят из строя.

Известен также биполярный электролизер фильтрпрессного типа для получения водорода и кислорода электролизом воды, включающий концевые монополярные электроды,набор металлических кольцевых рам, с закрепленными в них биполярными электродами и диафрагмами, рамы соединены через кольцевые уплотнительные прокладки и в них выполнены сквозные отверстия, образующие по одному каналу для подвода электролита и отвода водорода и кислорода, по .меньшей-мере одно радиальное отверстие в каждой раме для подвода электролита и по меньшей мере одно радиальное отверстие для отвода кислорода, при этом между сквозными отверстиями в рамах, образующих канал для отвода водорода, размещены уплотнительные прокладки 2.

Уплотнительные прокладки, помещенные между рам, расположены перед сквозными отверстиями для подвода электролита и отвода газов и прилегают к внутренней поверхности кольцевых рам. Вследствие этого каждая кольцевая рама должна иметь по меньщей мере по одному радиальному отверстию на каждой стороне от диафрагмы (электрода) для подвода электролита и по меньшей мере по одному отверстию для отвода газов. Это ведет к увеличению толщины рам, увеличению длины электролизера, материалоемкости рам и электролизера в целом.

Наличие уплотнительных прокладок, окружающих все сквозные отверстия в рамах, приводит к увеличенному расходу прокладочного материала.

Цель изобретения - снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления.

Указанная цель достигается в биполярном электролизере фильтрпрессного типа для получения водорода и кислорода электролизом воды, включающем концевые монополярные электроды, набор металлических кольцевых рам с закрепленными в них биполярными электродами и диафрагмами, рамы соединены через кольцевые уплотнительные прокладки и в них выполнены сквозные отверстия, образующие по одному каналу для поДвода электролита и отвода водорода и кислорода, по меньщей мере одно радиаль,ное отверстие в каждой раме для подвода электролита и по меньшей мере одно радиальное отверстие для отвода кислорода, при этом между сквозными отверстиями в рамах, образующих канал для отвода кислорода, размещены уплотнительные прокладки, кольцевые уплотнительные прокладки расположены за сквозными отверстиями и прижаты к периферической части торцовых поверхностей металлических кольцевых рам.

На фиг. 1 изображен предлагаемый биполярный электролизер; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 2.

Предлагаемый биполярный электролизер для получения водорода и кислорода электролизом воды содержит множество кольцевых металлических рам 1, собранных в пакет по типу фильтрпресса с помощью концевых плит 2 и 3, стяжных щпилек 4 и гаек 5. Концевая плита 2 является одновременно катодом, а концевая плита 3 - анодом (на фиг. 1 обозначено знаками «- и « + ). В центре электролизера расположена средняя рама 6, которая содержит щтуцер 7 для подачи электролита в электролизер и щтуцеры 8 и 9 для отвода образовавщихся газов.

Рамы 1 ограничивают электролитные пространства ячеек. На каждой раме 1 известным способом закреплено по одному биполярному электроду 10 (фиг. 3 и 4) и по одной диафрагме 11, изготовленной из пористого материала, например из асбестовой ткани. Биполярные электроды 10 имеют на каждой своей стороне выносные электроды 12 и 13, которые являются катодом и анодом соответственно. Диафрагма 11 разделяет электролитное пространство на катодную часть 14 и анодную часть 15.

Рамы 1 имеют сквозные отверстия 16, 17 и 18, которые при сборке рам в пакет образуют каналы для подвода электролита и отвода водорода и кислорода соответственно.

Каждая рама имеет по меньщей мере одно радиальное отверстие 19, соединяющее анодную часть 15 электролитного пространства со сквозным отверстием 16 для подвода электролита и по меньщей мере одно радиальное отверстие 20, соединяющее анодную часть 15 электролитного пространства со сквозным отверстием 18 для отвода кислорода. В рамах может быть предусмотрено и больщее количество радиальных отверстий 19 и 20 в зависимости от расчетного количества электролита и кислорода, проходящего через эти отверстия.

Между рамами 1 установлены уплотнительные прокладки 21 и 22, которые изготовлены преимущественно из паронита. При этом уплотнительные прокладки 22 прилегают к торцовым поверхностям рам трлько в зоне сквозных отверстий 18 для отвода кислорода и окружают эти отверстия. Уплотнительные прокладки 21 окружают электролитные пространства, расположены за сквозными отверстиями 16-18 и прилегают к периферической части торцовых поверхностей кольцевых рам таким образом, что катодные части 14 электролитных пространств непосредственно сообщаются со сквозными отверстиями 17 для выхода водорода и сквозными отверстиями 16 для подачи электролита.

В связи с описанным расположением уплотнительных прокладок 21 и 22, часть торцовых поверхностей кольцевых рам 1 омывается электролитом. Для предотвращения процесса электролиза на поверхности металлических рам и исключения электрохимического разрушения рам одна из торцовых поверхностей каждой кольцевой рамы 1 имеет покрытие 23 из электроизоляционного материала, например пентапласта. Подобное покрытие из пентапласта могут иметь и сквозные отверстия 16-18 для подвода электролита и отвода газов, а также поверхности рам, контактирующие с кислородом.

Электролизер работает следующим образом.

Электролитное пространство ячеек заполняют электролитом, который подают через штуцер 7 в канал, образованный сквозными отверстиями 16. При этом в катодные части 14 электролитных пространств электролит выходит свободно из отверстий 16, а в анодные части 15 - через радиальные отверстия 19.

К концевым рамам 2 и 3 подводят постоянный электрический ток, при прохождении которого через раствор электролита на электродах происходит разряд ионов и протекают связанные с этим электрохимические реакции. На выносных электродах 12, являющихся катодом, протекает процесс с образованием водорода, а на выносных электродах 13, являющихся анодом, - процесс с образованием кислорода. Образовавшиеся газы не смешиваются благодаря наличию диафрагмы И. Газообразный кислород вместе с частью электролита через радиальные отверстия 20 проходит в каиал, образованный сквозными отверстиями 18 и прокладками 22 и отводится через штуцер 9 в средней раме 6. Газообразный водород с частью электролита из катодной части 14 электролитного пространства свободно проходит в. сквозные отверстия 17 и отводится через штуцер 8. Электролит, унесенный с газами, после отделения от газов и охлаждения возвращается в электролизер Через штуцер 7. Располо,жение уплотнительных прокладок окружаюших электролитные пространства ячеек за сквозными отверстиями в рамах для подвода электролита и отвода газов иск тючает необходимость установки уплотнительных прокладок, окружающих Ьквозные отверстия в рамах в зоне канала для подвода электролита и в зоне канала для отвода водорода. Это сокращает также количество радиальных отверстий в рамах для соединения - электролитных пространств со сквозными отверстиями для подвода электролита и отвода газов, и уменьшает толщину рам. В результате этого появляется возможность снижения металлоемкости электролизера за счет, уменьшения толщины и ширины металлических рам, сокращения расхода уплотнительного материала и снижения трудоемкости изготовления электролизера.

пппппппггпппп

а Формула изобретения Биполярный электролизер фильтрпрессного типа для получения водорода и кислорода электролизом вЬды, включающий концевые монополярные электроды, набор металлических кольцевых рам, с закрепленными в них биполярными электродами и диафрагмами, рамы соединены через кольцевые уплотнительные прокладки и в них выполнены сквозные отверстия, образующие по одному каналу для подвода электролита и отвода водорода и кислорода, по меньщей мере одно радиальное отверстие в каждой раме для подвода электролита и по меньшей мере одно радиальноеотверстие для отвода кислорода, при этом между сквозными отверстиями в рамах, образующих канал для отвода кислорода, размещены уплотнительные прокладки, отличающийся тем, что, с целью снижения материалоемкости и трудоемкости изготовления, кольцевые уплотнительные прокладки расположены за сквозными отверстиями и прижаты к периферической части торцовых поверхностей металлических кольцевых рам. Источники информации, принятые во вни.мание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 954956, кл. 12 с 13/06, опублик. 28.01.56. 2.Патент Великобритании № 1145751, кл. С 7 В, опублик. 11.05.66.

Ш1ЛЛМ1ШШ

3

шшишииииии