RU2475343C1 - Монополярно-биполярный электролизер для получения смеси водорода и кислорода - Google Patents
Монополярно-биполярный электролизер для получения смеси водорода и кислорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475343C1 RU2475343C1 RU2011135167/02A RU2011135167A RU2475343C1 RU 2475343 C1 RU2475343 C1 RU 2475343C1 RU 2011135167/02 A RU2011135167/02 A RU 2011135167/02A RU 2011135167 A RU2011135167 A RU 2011135167A RU 2475343 C1 RU2475343 C1 RU 2475343C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- hydrogen
- current
- electrolyte
- bipolar
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородной смесью, в частности к электролизерам для получения смеси водорода и кислорода. В электролизере Электролизер может быть фильтр-прессным или ящичным, при этом часть его электродов - монополярные, а часть - биполярные. Электролизер состоит из плоских или фигурных параллельных электродов с отверстиями или пазами для прохода газа и электролита. Пространство между электродами заполнено электролитом, и к крайним электродам подведен электрический ток. Электроды соединены между собой токоведущими шинами в блоки, два крайних из которых содержат по n+1, а остальные - по 2n+1 электродов, где n - натуральное число. При этом средние электроды каждого блока с 2n+1 электродами размещены в зазоре между двумя смежными блоками, а остальные 2n электродов этого блока - в середине зазоров между электродами смежных блоков, не контактируя с их токоведущими шинами. Технический результат заключается в многократном уменьшении площади (диаметра) каждого отдельного электрода в электролизерах, рассчитанных на токи порядка 100 А и более. 1 ил.
Description
Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородным пламенем с получением водородно-кислородной смеси электролизом воды непосредственно на месте сварки.
Современные электролизеры подразделяют на монополярные и биполярные по схеме подключения электродов к источнику питания (Якименко Л.М., Модылевская И.А., Ткачек З.А. Электролиз воды. М.: Химия, 1970 г., 263 с.). В монополярных электролизерах все электроды-аноды присоединены к одной общей токоведущей шине, а все электроды-катоды - к другой. Поэтому такой электролизер представляет собой, в сущности, одну электролизную ячейку, каждый из электродов которой состоит из нескольких элементов, включенных параллельно в цепь тока. Биполярные электролизеры состоят из большого количества ячеек, включенных последовательно в цепь тока, причем одна сторона каждого электрода, за исключением двух крайних, к которым подключен источник питания, является катодом одной ячейки, другая - анодом соседней ячейки.
Электролизеры, предназначенные для общепромышленного применения, должны давать не менее 1,5 куб. м смеси в час. Монополярный электролизер потребляет около 1600 А на каждый кубометр водородно-кислородной смеси в час. Следовательно, монополярный электролизер, предназначенный для общепромышленного применения, потребляет не менее 2400 А. При таком токе электролизеру необходимы массивные токоподводы и тяжелый источник питания, что делает его неприемлемо громоздким для использования в составе электролизно-водного генератора (термин «электролизно-водный генератор» - по ГОСТ 2601-84, термин №160). Биполярные электролизеры потребляют сравнительно небольшой ток, но высокого напряжения. Отсюда повышенные требования к изоляции электродов и утечка тока в обход электродов (через отверстия в них и неплотности между электродом и корпусом электролизера). Энергия тока утечки расходуется только на нагрев электролита, а не на образование водороднокислородной смеси.
В крупных электрохимических цехах, например, в производстве меди, где имеется много электролизеров, используют параллельно-последовательное включение монополярных электродов, когда несколько монополярных электролизеров (электролизных ванн) соединяют последовательно (Прикладная электрохимия / Учебник для вузов под ред. А.П.Томилова. М.: Химия, 1984. Стр.38-39). При этом каждый электролизер установлен в отдельном корпусе или отделен от другого электролизера общей для них диэлектрической стенкой. Применительно к электролизно-водным генераторам реализация и этой схемы подключения делает электролизер неприемлемо громоздким.
Предлагается электролизер для получения водородно-кислородной смеси, в котором большинство электродов - монополярные, а остальные - биполярные. Электролизер может быть фильтр-прессным или ящичным и содержит плоские или рельефные параллельные электроды с отверстиями или пазами для прохода газа и электролита. Зазоры между электродами одинаковы и заполнены электролитом, а к крайним электродам подведен электрический ток. Электроды соединены между собой токоведущими шинами в блоки, два крайних из которых содержат по n+1, остальные - по 2n+1 электродов, где n - натуральное число. При этом средний электрод каждого блока с 2n+1 электродами размещен между двумя смежными блоками электродов, а остальные 2n этого блока - в середине зазоров между электродами смежных блоков, не соприкасаясь с их токоведущими шинами.
В результате средние электроды блоков с 2n+1 электродами являются биполярными, все остальные - монополярными, а электролизер в целом представляет собой последовательно соединенные монополярные электролизеры, в каждом из которых 2n+1 электролизных ячеек. Перегородками, отделяющими каждый такой монополярный электролизер от смежных, являются биполярные электроды.
Число блоков электродов выбирают сообразно напряжению источника питания электролизера, а число электродов в блоке - по току, на который рассчитывают электролизер.
Схематическое изображение описываемого электролизера для n=2 и семи блоков с 2n+1 электродами изображено на чертеже.
Как видно из чертежа, электролизер содержит пакет электродов 1 с электролитом 2 между ними. К крайним электродам подключены токоподводы 3 и 4. Электролизер может быть фильтр-прессным или ящичным. В электродах имеются отверстия или пазы для прохода газа и электролита (на чертеже не показаны). Электроды в пакете могут быть плоскими или рельефными в них. Электроды соединены токоведущими шинами 5 в блоки I-IX. Два крайних блока (I и IX) содержат по 3 электрода, остальные - по 5 электродов. Средние электроды блоков II-VIII являются биполярными и делят пакет электродов на восемь последовательно соединенных монополярных электролизеров по 5 ячеек в каждом (границы монополярных электролизеров показаны на чертеже пунктиром).
Технический эффект предложенного изобретения - многократное уменьшение площади (диаметра) каждого отдельного электрода в электролизерах, рассчитанных на токи порядка 100 А и более, что, в свою очередь,
1) облегчает обеспечение безопасности электролизеров для получения водородно-кислородной смеси, как сосудов, работающих под давлением,
2) позволяет сделать электролизеры производительностью 1500 литров/час и более водородно-кислородной смеси столь компактными, что «Правила проектирования и эксплуатации сосудов, работающих под давлением» не распространяются на них,
3) значительно сокращает выделение тепла по сравнению с биполярными электролизерами с таким же числом ячеек, так как потери тока на утечку в обход электродов при прочих равных сокращаются в 2n+1 раз,
4) позволяет облегчить циркуляцию электролита через электролизер, так как в монополярных электродах увеличение площади отверстий для протекания электролита не приводит к росту потерь тока и тепловыделения за счет утечки тока в обход электродов.
В соответствии с предложенным, были изготовлены электролизеры для получения водородно-кислородной смеси мощностью 3,0, 7,5 и 15,0 кВА. Испытания этих электролизеров подтвердили работоспособность питания электродов по предложенной схеме и все изложенные выше преимущества такого питания. В частности, тепловыделение сократилось в несколько раз по сравнению с тепловыделением биполярных электролизеров такой же производительности по водородно-кислородной смеси.
Claims (1)
- Электролизер для получения водородно-кислородной смеси фильтр-прессного или ящичного типа, содержащий пакет параллельных электродов, выполненных плоскими или рельефными с отверстиями или пазами для прохода газа и электролита, электролит в межэлектродном пространстве и токоподводы к крайним электродам, отличающийся тем, что электроды соединены между собой токоведущими шинами в блоки, два крайних из которых содержат по n+1 электродов, а остальные - по 2n+1 электродов, где n - натуральное число, при этом средние электроды каждого блока с 2n+1 электродами размещены в зазоре между смежными блоками, а остальные 2n электродов этого блока - в середине зазоров между электродами двух смежных блоков, без контакта с их токоведущими шинами, причем средние электроды блоков c 2n+1 электродами являются биполярными, а остальные электроды - монополярными.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135167/02A RU2475343C1 (ru) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Монополярно-биполярный электролизер для получения смеси водорода и кислорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011135167/02A RU2475343C1 (ru) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Монополярно-биполярный электролизер для получения смеси водорода и кислорода |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2475343C1 true RU2475343C1 (ru) | 2013-02-20 |
Family
ID=49120912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011135167/02A RU2475343C1 (ru) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Монополярно-биполярный электролизер для получения смеси водорода и кислорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2475343C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556210C1 (ru) * | 2014-02-06 | 2015-07-10 | Сергей Армаисович Григорьян | Электролизно-водный генератор |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1530363A1 (ru) * | 1987-08-31 | 1989-12-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Аналитического Приборостроения | Способ получени газовой смеси электролизом воды и устройство дл его осуществлени |
RU1358451C (ru) * | 1985-12-16 | 1995-07-09 | Васин Александр Александрович | Биполярный фильтрпрессный электролизер для получения смеси водорода и кислорода |
UA15300A (ru) * | 1994-08-18 | 1997-06-30 | Олександр Львович Блувштейн | Устройство автоматического управлеhия процессом электролиза воды для получения водорода и кислорода |
RU2283736C2 (ru) * | 2004-02-24 | 2006-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ) | Устройство для газопламенных работ (варианты) |
RU2359795C2 (ru) * | 2007-05-11 | 2009-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Диал" | Устройство для газопламенных работ (варианты) |
-
2011
- 2011-08-23 RU RU2011135167/02A patent/RU2475343C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1358451C (ru) * | 1985-12-16 | 1995-07-09 | Васин Александр Александрович | Биполярный фильтрпрессный электролизер для получения смеси водорода и кислорода |
SU1530363A1 (ru) * | 1987-08-31 | 1989-12-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Аналитического Приборостроения | Способ получени газовой смеси электролизом воды и устройство дл его осуществлени |
UA15300A (ru) * | 1994-08-18 | 1997-06-30 | Олександр Львович Блувштейн | Устройство автоматического управлеhия процессом электролиза воды для получения водорода и кислорода |
RU2283736C2 (ru) * | 2004-02-24 | 2006-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный университет" (КубГУ) | Устройство для газопламенных работ (варианты) |
RU2359795C2 (ru) * | 2007-05-11 | 2009-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Диал" | Устройство для газопламенных работ (варианты) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Прикладная электрохимия // Учебник для вузов, под ред. А.П.ТОМИЛОВА. - М.: Химия, 1984, с.38-39. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556210C1 (ru) * | 2014-02-06 | 2015-07-10 | Сергей Армаисович Григорьян | Электролизно-водный генератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10590547B2 (en) | Combustible fuel and apparatus and process for creating the same | |
JP6851378B2 (ja) | 高温soec/sofcスタックを締め付ける独立型のシステム | |
US4197169A (en) | Shunt current elimination and device | |
US10767269B2 (en) | Electrolysis device | |
CA3034133C (en) | Electrolysis system and method for a high electrical energy transformation rate | |
CA2590487A1 (en) | Multi-cell dual voltage electrolysis apparatus and method of using same | |
JPH09143778A (ja) | 酸素・水素電解ガス発生装置 | |
JP2023505013A (ja) | 水電解方法および装置 | |
RU2475343C1 (ru) | Монополярно-биполярный электролизер для получения смеси водорода и кислорода | |
US10676830B2 (en) | Combustible fuel and apparatus and process for creating the same | |
Khan et al. | A new approach of increasing the power output of Pathor Kuchi Leaf (PKL) Cell | |
CN112323093B (zh) | 一种电化学氟化单极并联压滤式电解槽 | |
CA2590421A1 (en) | Multi-cell single voltage electrolysis apparatus and method of using same | |
CN115011983A (zh) | 一种设有多电流输入接线柱的碱水电解槽装置 | |
CN209989473U (zh) | 一种低压电解臭氧发生器 | |
CN102242377B (zh) | 采用双极性电解槽电解生产金属钠的方法 | |
EP4299794A1 (en) | Electrolysis device | |
CN219260204U (zh) | 一种宽频调节的电解槽 | |
CN219342318U (zh) | 一种光伏发电直接制氢*** | |
TW201207155A (en) | Electrolysis device for producing oxyhydrogen gas | |
KR20090097309A (ko) | 연료절감을 위한 물 전기분해 장치 | |
KR101930771B1 (ko) | 전기분해를 이용한 에너지 저장 장치 및 방법 | |
WO2023061564A1 (en) | Method and device for generating hydrogen | |
CN116463655A (zh) | 包括水电解制氢氧电解槽的供电*** | |
KR100582162B1 (ko) | 수소가스 발생장치 및 생산방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20131111 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130824 |
|
BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200824 |