RU2175026C1 - Oxygen producing method - Google Patents

Abstract

FIELD: production of oxygen by electrolysis. SUBSTANCE: method comprises steps of realizing process in electrolyzer with porous membrane and nickel electrodes while using quinine as matter reduced on cathode. Consumed quantity of quinine is replenished by reversing electric current. Saturated alkali solution of quinine is poured to cathode chamber; alkali solution is poured to anode chamber. Quinine is reduced to hydroquinone on cathode; gaseous oxygen is separated in anode. EFFECT: enhanced efficiency of process due to simplicity of technique and reduced consumption of electric energy. 2 ex

Description

Изобретение относится к области электрохимической технологии получения кислорода. The invention relates to the field of electrochemical technology for the production of oxygen.

Известен способ получения кислорода электролизом раствора щелочи натрия в электролизере, разделенном на 2 камеры диафрагмой [1]. A known method of producing oxygen by electrolysis of a solution of sodium alkali in an electrolyzer, divided into 2 chambers by a diaphragm [1].

Образующийся при электролизе кислород освобождается от водяного пара, проходя через фильтр, и используется, а водород сжигается. Oxygen generated during electrolysis is freed from water vapor passing through a filter and is used, and hydrogen is burned.

При электролизе на катоде выделяется газообразный водород, для очистки которого от водяных паров и сжигания требуются энергозатраты. During electrolysis, gaseous hydrogen is released at the cathode, which requires energy consumption to clean it from water vapor and burning.

Известен также способ получения кислорода электролизом водного раствора, где в электролизере используют восстанавливаемый катод (MnO₂, AgO), на аноде при этом выделяется кислород [2].There is also known a method for producing oxygen by electrolysis of an aqueous solution, where a reduced cathode (MnO ₂ , AgO) is used in the electrolyzer, while oxygen is released on the anode [2].

Использование известных способов имеет ряд недостатков, а именно:
- в ходе электролиза необходимо восполнять израсходованные количества восстанавливаемых катодных соединений оксидов;
- при восстановлении оксидов (MnO₂, AgO) образуются металлы, выпадающие в осадок и загрязняющие электролит.The use of known methods has several disadvantages, namely:
- during electrolysis, it is necessary to replenish the consumed amounts of reduced cathodic oxide compounds;
- during the reduction of oxides (MnO ₂ , AgO), metals are formed which precipitate and pollute the electrolyte.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных способов, относится то, что для получения целевого продукта расходуется большое количество электрической энергии, связанное с израсходованием ценных химических соединений и невозможностью восстановления системы после электролиза. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using known methods include the fact that a large amount of electrical energy is consumed in order to obtain the target product, which is associated with the consumption of valuable chemical compounds and the inability to restore the system after electrolysis.

Задача предлагаемого способа - расширение области получения кислорода. The objective of the proposed method is the expansion of the field of oxygen production.

Технический результат - повышение эффективности процесса за счет простоты и доступности технологии и экономии электроэнергии. The technical result is to increase the efficiency of the process due to the simplicity and accessibility of technology and energy savings.

Указанный технический результат достигается тем, что процесс проводят в электролизере с пористой диафрагмой и никелевыми электродами, а в качестве восстанавливающегося на катоде вещества используется хинон, израсходованное количество которого восполняется реверсированием электрического тока. The specified technical result is achieved by the fact that the process is carried out in an electrolyzer with a porous diaphragm and nickel electrodes, and quinone is used as the substance being restored at the cathode, the consumed amount of which is compensated by reversing the electric current.

Процесс осуществляется в электролизере, разделенном пористой диафрагмой на 2 камеры с установленными никелевыми электродами. В катодную камеру наливают насыщенный щелочной раствор хинона, в анодную - раствор щелочи. The process is carried out in an electrolyzer, divided by a porous diaphragm into 2 chambers with mounted nickel electrodes. A saturated alkaline solution of quinone is poured into the cathode chamber, and an alkali solution into the anode chamber.

На катоде хинон восстанавливается до гидрохинона, на аноде выделяется газообразный кислород. At the cathode, quinone is reduced to hydroquinone; gaseous oxygen is released at the anode.

Электролизер работает до полного восстановления хинона до гидрохинона. The electrolyzer works until the quinone is completely reduced to hydroquinone.

Количества образующегося при электролизе кислорода и восстановленного хинона зависят от количества пропущенного электричества. The amounts of oxygen and reduced quinone generated during electrolysis depend on the amount of electricity passed through.

Изменением направления электрического тока (реверсирование), после полного использования исходной концентрации хинона, система приводится в исходное состояние за счет окисления гидрохинона. By changing the direction of the electric current (reversal), after full use of the initial concentration of quinone, the system is restored to its original state due to the oxidation of hydroquinone.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам заявленного изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to the essential features of the claimed invention.

Возможность осуществления способа подтверждается примерами. The possibility of implementing the method is confirmed by examples.

Пример 1. Электролиз проводится в электролизере, анодная и катодная камеры которого разделены керамической диафрагмой. Example 1. Electrolysis is carried out in an electrolyzer, the anode and cathode chambers of which are separated by a ceramic diaphragm.

В качестве катодного и анодного материала используется металлический никель. Nickel metal is used as the cathode and anode material.

Плотность тока 0,1 A/см². Католит и анолит - 4 М растворы щелочи натрия. Католит содержит 20 г хинона.The current density of 0.1 A / cm ² . Catholyte and anolyte - 4 M sodium alkali solutions. The catholyte contains 20 g of quinone.

При электролизе на катоде хинон восстанавливается до гидрохинона, на аноде выделяется газообразный кислород. During electrolysis at the cathode, quinone is reduced to hydroquinone, gaseous oxygen is released at the anode.

Выход кислорода по току 98%. The current oxygen output is 98%.

Пример 2. Электролиз проводится по условиям примера 1 до полного израсходования хинона, определяемого по выделению пузырьков водорода на катоде. Реверсирование тока приводит к окислению гидрохинона до хинона и систему можно повторно использовать для получения чистого кислорода. Example 2. Electrolysis is carried out according to the conditions of example 1 until the quinone is completely consumed, determined by the release of hydrogen bubbles at the cathode. Reversing the current results in the oxidation of hydroquinone to quinone and the system can be reused to produce pure oxygen.

Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ:
- процесс получения кислорода в предлагаемом электролизере значительно упрощается за счет многократного использования восстанавливаемого вещества, каким является хинон;
- отпадает необходимость в добавлении в католит расходуемых при электролизе ценных компонентов (MnO₂, AgO).The proposed method has several advantages:
- the process of producing oxygen in the proposed electrolyzer is greatly simplified due to the repeated use of the reduced substance, which is quinone;
- there is no need to add valuable components (MnO ₂ , AgO) consumed during electrolysis to the catholyte.

Способ можно реализовать как в лабораторных, так и в промышленных масштабах. The method can be implemented both in laboratory and on an industrial scale.

Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов. For the inventive method in the form as described in the independent paragraph of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed.

Библиографические данные
1. Verfahren und Vorichtung zur Herstellung von chemisch reinem Sauerstoff zur Verwendung fur therapeutische Zwecke. Заявка DE 37/6495 A1, ФРГ, МКИ⁴ C 25 B 1/04, C 25 В 9/00, C 25 15/00/ Bratzler Karl. - N 3716495.3; заявл. 16.05.87; опубл. 24.11.88.Bibliographic data
1. Verfahren und Vorichtung zur Herstellung von chemisch reinem Sauerstoff zur Verwendung fur therapeutische Zwecke. Application DE 37/6495 A1, Germany, MKI ⁴ C 25 B 1/04, C 25 V 9/00, C 25 15/00 / Bratzler Karl. - N 3716495.3; declared 05.16.87; publ. 11.24.88.

2. Galvanische Zelle zur Entwicklung von Wasserstoff bzw. Sauerstoff Winsel August. Заявка N 3532335, ФРГ. Заявл. 11.09.87, МКИ C 25 B 1/04, Н 0,1 М 8/06. 2. Galvanische Zelle zur Entwicklung von Wasserstoff bzw. Sauerstoff Winsel August. Application N 3532335, Germany. Claim 11.09.87, MKI C 25 B 1/04, H 0.1 M 8/06.

Claims (1)

Способ получения кислорода электролизом водного раствора, отличающийся тем, что процесс проводят в электролизере, анодная и катодная камеры которого разделены пористой диафрагмой, и катодная камера содержит восстанавливающийся на катоде хинон, израсходованное количество которого восполняют реверсированием электрического тока. A method for producing oxygen by electrolysis of an aqueous solution, characterized in that the process is carried out in an electrolyzer, the anode and cathode chambers of which are separated by a porous diaphragm, and the cathode chamber contains quinone being restored at the cathode, the consumed amount of which is made up by reversing the electric current.