RU173515U1 - Электросорбционный генератор водорода - Google Patents
Электросорбционный генератор водорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU173515U1 RU173515U1 RU2016143873U RU2016143873U RU173515U1 RU 173515 U1 RU173515 U1 RU 173515U1 RU 2016143873 U RU2016143873 U RU 2016143873U RU 2016143873 U RU2016143873 U RU 2016143873U RU 173515 U1 RU173515 U1 RU 173515U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- electrosorption
- anode
- hydrogen generator
- housing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/05—Pressure cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к оборудованию электрохимического получения водорода и может быть использована в теплоэнергетике, транспортных средствах, металлургии и нефтеперерабатывающей промышленности в качестве энергоносителя, в процессах восстановления металлов из руд при гидрогенизации нефти в другие продукты.Электросорбционный генератор водорода, включающий корпус с патрубками подвода и отвода обрабатываемой воды, патрубком шлама и клапаном сброса парогазовой смеси, размещенные внутри корпуса коаксиально расположенные электроды:анод выполнен из токопроводящего углеродно-волокнистого пористого материала, инертного к процессу анодного растворения и имеющего сквозные поры, а также сильно развитую поверхность;катод изготовлен в виде полого герметичного металлического цилиндра из стали или чугуна для адсорбции на его наружной поверхности ионов водорода и абсорбции молекулярного внутри него в результате наводороживания.Конструктивные особенности электродов, свойства материалов из которых они изготовлены, позволяют генерировать водород с низкими энергозатратами.
Description
Полезная модель относится к оборудованию электрохимического получения водорода и может быть использована в теплоэнергетике, транспортных средствах, металлургии и нефтеперерабатывающей промышленности в качестве энергоносителя, в процессах восстановления металлов из руд при гидрогенизации нефти в другие продукты.
Известен электролизер (RU № 2034934, С25B 9/00, С25B 1/02, опубл. 10.05.1995 г.), включающий цилиндрический электропроводящий корпус, анод, катод, патрубки для ввода электролита и для вывода газа, электроды выполнены герметичными в виде полых цилиндров с полостями, сообщающимися с внешней средой через патрубки, при этом катод выполнен вписывающимся через рабочую полость в анод, в рабочей полости между боковыми цилиндрическими поверхностями электродов концентрично размещены с зазорами электропроводящие перегородки, вписывающиеся друг в друга, а в зазорах между основаниями цилиндрических электродов размещены диэлектрические прокладки с концентрическими проточками для крепления перегородок. Наличие электропроводящих перегородок в межэлектродном пространстве предполагает их катодную и анодную поляризацию относительно уровня электролита и его электролитическое разложение в объеме образованным перегородками, пространство выше уровня электролита не участвует в процессе электролиза, тем самым не обеспечивается плотность тока, предусмотренная конструкцией перегородок, а следовательно, коэффициент полезного действия электролизера.
В известном электролизере газовыделение происходит только между перегородками, и вынос пузырьков газа объективно невозможен, а при увеличении концентрации газов не отвечает технике безопасности, так как будет деформироваться сам корпус.
Известен электросорбционный фильтр (RU 142081 МПК C02F 1/46) для высокопроизводительной и эффективной очистки любой воды без ограничения по составу и области применения за счет ее фильтрации и сорбции на гранулированной загрузке, обладающей поляризационными свойствами, последующей тонкой доочистки в объемно-пористом материале анода и катодным осаждением на поверхности катода из токопроводящего объемно-пористого материала. Очистка воды в известном фильтре производится в условиях ее электролитического разложения, и выделяющиеся при этом газы: водород и кислород, вместе с водяным паром выпускаются в атмосферу, через клапан сброса парогазовой смеси.
Возможность генерирования водорода с последующим его компримированием, с минимальными энергетическими затратами и высокой производительностью является основной задачей предлагаемой полезной модели.
Поставленная задача решается тем, что в электросорбционном генераторе водорода, включающем корпус с патрубками подвода и отвода обрабатываемой воды, патрубком шлама и клапаном сброса парогазовой смеси, размещенные внутри корпуса коаксиально расположенные электроды:
анод выполнен из токопроводящего углеродно-волокнистого пористого материала, инертного к процессу анодного растворения и имеющего сквозные поры, а также сильно развитую поверхность;
катод изготовлен в виде полого герметичного металлического цилиндра из стали или чугуна для адсорбции на его наружной поверхности ионов водорода и абсорбции молекулярного внутри него в результате наводороживания.
Сильно развитая поверхность углеродно-волокнистого материала анода существенно снижает энергозатраты на электролиз за счет образования многостримерной системы разрядов с каждого волокна, имеющего на острие большую энергию заряда.
В качестве материала для полого металлического цилиндра используют стали и чугуны, обеспечивающие конструктивную прочность при компримировании в нем электролитического водорода и имеющие способность к наводороживанию.
Процесс электролиза воды происходит под давлением за счет герметизации анодного пространства в корпусе электросорбционного генератора водорода.
Проточность электросорбционного генератора водорода обеспечивается подводом воды и отводом парогазовой смеси обрабатываемой воды вместе с пузырьками газов, одновременным охлаждением электродов и использованием тепла парогазовой смеси. Подвод воды осуществляется с помощью эжектора, срабатывающего синхронно с клапаном сброса парогазовой смеси.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом на фиг. 1.
Электросорбционный генератор водорода включает корпус 1 с патрубками подвода обрабатываемой воды 2 и отвода 10 парогазовой смеси, насыщенной кислородом, с эжектором 11. Внутри корпуса 1 размещены коаксиально расположенные анод 3 и катод 4. Анод 3 выполнен из углеродно-волокнистого токопроводящего пористого материала, инертного к процессу анодного растворения, имеющего сквозные поры и сильно развитую поверхность. Катод 4 изготовлен в виде полого цилиндра из стали или чугуна, марки которых обеспечивают конструктивную прочность при компримировании в нем электролитического водорода. Сталь и чугун должны обладать также способностью к наводороживанию.
Катод 4 оборудован редуктором 7 с вентилем 8 для выпуска водорода к потребителю. В нижней части корпуса 1 имеется патрубок выпуска 10 парогазовой смеси, насыщенной кислородом, патрубок 11 предназначен для слива шлама, межэлектродный промежуток обозначен как 13.
Электросорбционный генератор водорода работает следующим образом: исходная вода поступает через патрубок 2 в корпус 1 генератора водорода, заполняет через поры сквозного типа материала анода, анодное пространство и межэлектродный промежуток 13, при этом очищается от твердых включений, взвешенных веществ, ионов металлов механической фильтрацией и за счет сорбционных свойств углеродно-волокнистого материала анода 3.
Сквозной тип пор в объемно-пористом материале электродов обеспечивает проницаемость для воды, при этом размеры пор в материале электродов препятствуют проникновению твердых включений, поперечный размер которых превышает диаметр пор, тем самым достигается предварительная механическая очистка. Объемная структура пористого электрода создает объемный электростатический заряд, обеспечивающий максимально возможное взаимодействие с ионами загрязняющих веществ в очищаемой воде, усиливает сорбционную активность и снижает энергетические затраты на процесс электролитического получения водорода.
При включении источника 6 постоянного напряжения ток по проводам 5 через токопроводы 9 подается на электроды 3 и 4, инициируется процесс электролиза. Электролиз проявляется адсорбцией ионов водорода на поверхности катода 4 с последующей диффузией атомов водорода во внутрь полого цилиндрического электрода 4, также происходит компримирование уже молекулярного водорода до величины давления, не превышающего предел прочности материала катода 4, изготовленного из стали или чугуна.
Образующийся на поверхности анода 3 кислород в виде пузырьков выносится из межэлектродного промежутка 13 потоком парогазовой смеси, насыщенной кислородом через патрубок 10 поступает за счет избыточного давления к потребителю.
Заявляемый электросорбционный генератор водорода отличается от известных устройств низкими энергозатратами за счет:
изготовления катода в виде полого цилиндра из стали или чугуна, имеющих высокую адсорбционную способность к наводороживанию, конструктивную прочность, позволяющую компримировать водород в процессе электролиза, так и хранить его;
использования объемно-пористого углеродно-волокнистого, имеющего собственную сорбционную емкость катионитного типа, инертного к анодному растворению, сквозные поры, в качестве материала анода обеспечивает снижение энергозатрат на электролиз из-за:
предварительной деминерализации воды;
развитой поверхности анода и возникновения объемного заряда высокой плотности энергии;
протекания электролиза под давлением за счет герметизации анодного пространства;
отвода пузырьков газов из межэлектродного промежутка для увеличения проводимости;
охлаждения электродов;
использования тепла парогазовой смеси.
Энергозатраты на получение водорода в электросорбционном генераторе представлены в таблице 1.
Claims (6)
1. Электросорбционный генератор водорода, включающий корпус с патрубками подвода и отвода обрабатываемой воды, патрубком слива шлама и клапаном сброса парогазовой смеси, размещенные внутри корпуса коаксиально расположенные электроды, где анод выполнен из токопроводящего пористого материала, инертного к процессу анодного растворения, и имеет поры сквозного типа, отличающийся тем, что катод изготовлен в виде полого герметичного металлического цилиндра для адсорбции на его наружной поверхности ионов водорода и абсорбции молекулярного водорода внутри него в результате наводороживания.
2. Электросорбционный генератор водорода по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала для полого металлического цилиндра используют стали и чугуны, обеспечивающие конструктивную прочность при компримировании в нем электролитического водорода.
3. Электросорбционный генератор водорода по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала анода используется объемно-пористый токопроводящий углеродно-волокнистый материал, имеющий развитую поверхность и сорбционную емкость катионитного типа.
4. Электросорбционный генератор водорода по п. 1, отличающийся тем, что полый катод, оборудованный редуктором и заполненный водородом, под давлением, может использоваться в качестве емкости для хранения.
5. Электросорбционный генератор водорода по п. 1, отличающийся тем, что анодное пространство герметизировано в корпусе, который изолирован от анода и катода с целью создания избыточного давления при электролизе.
6. Электросорбционный генератор водорода по п. 1, отличающийся тем, что подвод и отвод обрабатываемой воды для охлаждения электродов производится с помощью эжектора, срабатывающего синхронно с редуктором сброса парогазовой смеси, насыщенной кислородом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143873U RU173515U1 (ru) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Электросорбционный генератор водорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143873U RU173515U1 (ru) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Электросорбционный генератор водорода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU173515U1 true RU173515U1 (ru) | 2017-08-30 |
Family
ID=59798132
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016143873U RU173515U1 (ru) | 2016-11-08 | 2016-11-08 | Электросорбционный генератор водорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU173515U1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2034934C1 (ru) * | 1990-08-23 | 1995-05-10 | Воронин Юрий Александрович | Электролизер |
CN203546153U (zh) * | 2013-11-15 | 2014-04-16 | 长沙高新开发区沃克能源成套设备有限公司 | 一种氢氧除炭机的水电解装置 |
RU142081U1 (ru) * | 2014-01-27 | 2014-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Экосистемы" | Электросорбционный фильтр |
-
2016
- 2016-11-08 RU RU2016143873U patent/RU173515U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2034934C1 (ru) * | 1990-08-23 | 1995-05-10 | Воронин Юрий Александрович | Электролизер |
CN203546153U (zh) * | 2013-11-15 | 2014-04-16 | 长沙高新开发区沃克能源成套设备有限公司 | 一种氢氧除炭机的水电解装置 |
RU142081U1 (ru) * | 2014-01-27 | 2014-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Экосистемы" | Электросорбционный фильтр |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN206069598U (zh) | 一种线路板氨氮废水电化学反应器处理成套装置 | |
AU5709701A (en) | Electrolytic cell and method for electrolysis | |
CN107098444B (zh) | 一种新型电絮凝装置及电絮凝方法 | |
TW200528399A (en) | Generator of electrolyzed hydrogen water | |
JP6869188B2 (ja) | 還元水の製造装置および還元水の製造方法 | |
CN203653311U (zh) | 一种用于电解氧化处理含氰废液的电解槽 | |
RU173515U1 (ru) | Электросорбционный генератор водорода | |
CN103754995A (zh) | 一种用于难生物降解废水治理的三电极耦合处理装置 | |
KR20200074485A (ko) | 전해흡착여과를 이용한 고도 수처리장치 | |
CN201010695Y (zh) | 一种三维三相电化学反应器 | |
CN102872704B (zh) | 一种电芬顿净化余hcn的装置及其方法 | |
CN102895853B (zh) | 一种电动力迁移回收与净化含氰废气的装置及其方法 | |
CN108033521B (zh) | 负载伽马MnO2的活性炭颗粒电极的制备方法及应用 | |
RU2605084C1 (ru) | Электролизер с неподвижными электродами для электрохимической очистки сточных вод и получения нескольких неорганических перекисных соединений | |
RU152474U1 (ru) | Устройство для обработки воды | |
RU142081U1 (ru) | Электросорбционный фильтр | |
RU153346U1 (ru) | Электролитическая установка для получения газообразной смеси водорода и кислорода | |
CN101244854B (zh) | 处理陶瓷含酚废水的铁炭微电解装置及方法 | |
KR101245329B1 (ko) | 전기분해식 오수 처리 장치 | |
CN108033524B (zh) | 一种用于重金属废水处理的双层混床无膜电去离子***及方法 | |
MD4206C1 (ru) | Установка для электрохимического получения водорода | |
CN215440695U (zh) | 一种海水制氯电解槽 | |
CN205045967U (zh) | 双层双阳极电化学去除并回收污泥中重金属装置 | |
RU2340563C2 (ru) | Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов и устройство для его осуществления | |
CN102895854B (zh) | 一种电动力迁移回收氰化氢制备氰化银的装置及其方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191109 |