UA150329U - Method for producing hydrogen by electrolysis - Google Patents

Method for producing hydrogen by electrolysis Download PDF

Info

Publication number
UA150329U
UA150329U UAU202104200U UAU202104200U UA150329U UA 150329 U UA150329 U UA 150329U UA U202104200 U UAU202104200 U UA U202104200U UA U202104200 U UAU202104200 U UA U202104200U UA 150329 U UA150329 U UA 150329U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
electrolysis
hydrogen
electrodes
carried out
ultrasound
Prior art date
Application number
UAU202104200U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Антоніна Олександрівна Майзеліс
Надія Олександрівна Кануннікова
Original Assignee
Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут" filed Critical Національний Технічний Університет "Харківський Політехнічний Інститут"
Priority to UAU202104200U priority Critical patent/UA150329U/en
Publication of UA150329U publication Critical patent/UA150329U/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

A method for producing hydrogen by electrolysis wherein the current is applied to electrodes of an electrochemical reactor without a separating element, with an anode made of a depolarizing aluminum alloy and with an alkali-sulfate electrolyte at a voltage of 0.3-1.2 V, a current density of 0.5-5 A/dm2, temperature of 18-30 °C. Electrolysis is carried out using ultrasound with a power of 40-70 W/dm3 and a frequency of 40 kHz.

Description

Корисна модель належить до водневої енергетики, де водень застосовується з метою акумулювання та виробництва енергії а також до харчової промисловості, де водень використовується для гідрогенізації жирів, до металургії де отримання металів методом прямого відновлення руди відбувається із застосуванням водню. Також водень застосовується для отримання твердих сплавів. Чистий водень, який отримують електролізом, використовується й в електронній промисловості для створення відновної атмосфери, в енергетиці - для охолодження потужних турбогенераторів та інших галузях промисловості (11.A useful model belongs to hydrogen energy, where hydrogen is used for the purpose of energy accumulation and production, as well as to the food industry, where hydrogen is used for hydrogenation of fats, to metallurgy, where obtaining metals by the method of direct reduction of ore occurs with the use of hydrogen. Hydrogen is also used to obtain hard alloys. Pure hydrogen, obtained by electrolysis, is also used in the electronic industry to create a regenerative atmosphere, in energy - to cool powerful turbogenerators and other industries (11.

Тому слід відмітити, що на сьогодні потрібно не тільки збільшення загальної кількості електролізерів, але і постійне вдосконалення технології виробництва водню електролізом.Therefore, it should be noted that today not only an increase in the total number of electrolyzers is needed, but also a constant improvement of the technology of hydrogen production by electrolysis.

У зв'язку з розвитком малої енергетики віддалених об'єктів на основі поновлюваних джерел енергії, наземного та повітряного транспорту, у оборонної промисловості з'явився інтерес до водню як до енергоносія. Особливе місце займає електроліз води для систем життєзабезпечення замкнутих гермооб'єктів, включаючи пілотовані космічні апарати і атомні; підводні човни |21.In connection with the development of small power generation of remote facilities based on renewable energy sources, land and air transport, the defense industry has become interested in hydrogen as an energy carrier. A special place is occupied by the electrolysis of water for life support systems of closed hermetic objects, including manned space vehicles and atomic ones; submarines |21.

Відомим способом є отримання водню у водно-лужних електролізерах |2)|, в яких як електроліт застосовується 40 95-ий розчин гідроксиду натрію або калію. На катоді вода розкладається з утворенням водню і ОН групи, яка мігрує через розділову діафрагму в анодну область та на аноді окислюється з утворенням кисню. Такі електролізери працюють з високою продуктивністю (60 кг/год. водню), однак недоліком таких пристроїв є неможливість працювати при низьких густинах струму через складність відстеження навантаження |З).A well-known method is obtaining hydrogen in water-alkaline electrolyzers |2)|, in which a 40 95 solution of sodium or potassium hydroxide is used as an electrolyte. At the cathode, water decomposes with the formation of hydrogen and the OH group, which migrates through the separation diaphragm to the anode region and is oxidized at the anode with the formation of oxygen. Such electrolyzers work with high productivity (60 kg/h of hydrogen), but the disadvantage of such devices is the inability to work at low current densities due to the difficulty of tracking the load |З).

Відомі способи одержання водню електролізом води із застосуванням ультразвукової обробки |4Ї1. Використовують нейтральні, кислі або лужні розчини та інертні електроди.Known methods of obtaining hydrogen by electrolysis of water with the use of ultrasonic treatment |4Ї1. Neutral, acidic or alkaline solutions and inert electrodes are used.

Випромінювачі ультразвуку можуть бути розташовані на корпусі електролізеру, або вмонтовані у електроди. Застосування ультразвуку підвищує продуктивність електролізу; на 5-18 95 |5|.Ultrasound emitters can be located on the body of the electrolyzer or built into the electrodes. The use of ultrasound increases the productivity of electrolysis; on 5-18 95 |5|.

Однак крім водню у процесі електролізу утворюється також й кисень, тому електролізер містить діафрагму, що розділяє анодний та катодний простір, а експлуатація потребує обережності.However, in addition to hydrogen, oxygen is also formed in the electrolysis process, so the electrolyzer contains a diaphragm that separates the anode and cathode spaces, and operation requires caution.

Найближчим аналогом є спосіб, який здійснюється наступним чином: струм від стаціонарного або відновлюваного джерела подають на електроди електрохімічного реактора без розділового елемента, з лужним електролітом, при напрузі 0,3-1,2 В, густині струму 0,5-5The closest analogue is the method, which is carried out as follows: current from a stationary or renewable source is supplied to the electrodes of an electrochemical reactor without a separation element, with an alkaline electrolyte, at a voltage of 0.3-1.2 V, a current density of 0.5-5

А/дм?, температурі 18-30 С. Катоди із залізохромованадієвих сплавів. Аноди зі сплавів алюмінію. Електроліт містить 20-100 г/дм" гідроксиду натрію або калію та активатори Масі абоA/dm?, at a temperature of 18-30 C. Cathodes made of iron chromium vanadium alloys. Anodes from aluminum alloys. The electrolyte contains 20-100 g/dm" of sodium or potassium hydroxide and Masi activators or

Ма?5О. в кількості 1-30 г/дм3. Водень утворюється на обох електродах при гарантованій відсутності виділення кисню |6)Ї. Однак продуктивність за воднем не перевищує 120 см3Ma? 5O. in the amount of 1-30 g/dm3. Hydrogen is formed on both electrodes in the guaranteed absence of oxygen release |6)І. However, the hydrogen performance does not exceed 120 cm3

Кгод.: дм).Kh.: dm).

Задачею даної корисної моделі є підвищення продуктивності за воднем. Для вирішення поставленої задачі в основу покладено створення способу одержання водню в електролізері, з використанням деполяризуючого сплаву АМГ як анод та лужно-сульфатного електроліту.The goal of this useful model is to increase hydrogen productivity. To solve the problem, the creation of a method of obtaining hydrogen in an electrolyzer, using a depolarizing AMG alloy as an anode and an alkaline-sulfate electrolyte, is the basis.

Процес відбувається без виділення кисню.The process takes place without the release of oxygen.

Для вирішення поставленої задачі підвищення продуктивності лужного електролізу з використанням деполяризуючого сплаву АМГ запропоновано застосування ультразвукових випромінювачей потужністю 40-70 Вт/дм3 та-частотою 40 кГц. Застосування ультразвукової обробки меншої за 40 Вт/дм" потужності приводить по підвищення продуктивності за воднем лише на 5-7 95, а більшої за 70 Вт/дм3 - призводить до підвищення енергозатрат при майже незмінній продуктивності за воднем.To solve the problem of increasing the productivity of alkaline electrolysis using depolarizing AMG alloy, it is proposed to use ultrasonic emitters with a power of 40-70 W/dm3 and a frequency of 40 kHz. The use of ultrasonic treatment of less than 40 W/dm" power leads to an increase in hydrogen productivity by only 5-7 95, and more than 70 W/dm3 - leads to an increase in energy consumption with almost unchanged hydrogen productivity.

В електролізері, який має прямокутну або циліндричну форму, розміщають катод зі сталі 12х1МФ та анод зі сплаву алюмінію АМГ. Далі електролізер герметизують. На корпусі електролізера закріплюють, ультразвукові випромінювачі. Електроліз проводять в лужно- сульфатному електроліті з концентрацією 20-100 г/дм3 гідроксиду натрію та 1-50 г/дм3 Ма?5Ом.In the electrolyzer, which has a rectangular or cylindrical shape, a 12x1MF steel cathode and an AMG aluminum alloy anode are placed. Next, the electrolyzer is sealed. Ultrasonic emitters are fixed on the body of the electrolyzer. Electrolysis is carried out in an alkaline-sulfate electrolyte with a concentration of 20-100 g/dm3 of sodium hydroxide and 1-50 g/dm3 of Ma?5Om.

Процес здійснюють при густині струму 0,5-5 А/дм7, та температурі 18-30 "С. Потужність ультразвуку частотою 40 кГц встановлюють 60-40-70 Вт/дм3.The process is carried out at a current density of 0.5-5 A/dm7 and a temperature of 18-30 "C. The power of ultrasound with a frequency of 40 kHz is set at 60-40-70 W/dm3.

Проведемо порівняльну характеристику запропонованого винаходу та вибраного найближчого аналога (таблиця).We will conduct a comparative characterization of the proposed invention and the selected closest analogue (table).

ТаблицяTable

Порівняльна характеристика корисної моделі та найближчого аналога 11111111 | Найближчийаналогів| | Кориснамодель:/ . маон-100 (Напруга наелектролвер, В.Д: | / 087777 17777770 (Застосування ультразвуку.д/ ОЇ 777777117-111Ї111111111111сюс1СComparative characteristics of the useful model and the closest analogue 11111111 | The closest analogs | User model:/ . maon-100 (Voltage on electrosolver, V.D.: | / 087777 17777770 (Application of ultrasound.d/ ОЙ 777777117-111Ї111111111111сюс1С

Приклад 1Example 1

Електроліз зі сплавом алюмінію АМГ проводять в лужно-сульфатному електроліті з концентрацією 100 г/дм" гідроксиду натрію та 50 г/дм" Маг504. Електросинтез здійснюють при густині струму 5 А/дм: та температурі. 2022 "С без застосування ультразвуку. Площа поверхні електродів 1 дм". За одну годину на електродах виділяється 100-120 см3 водню |бІ.Electrolysis with the AMG aluminum alloy is carried out in an alkaline-sulfate electrolyte with a concentration of 100 g/dm of sodium hydroxide and 50 g/dm of Mag504. Electrosynthesis is carried out at a current density of 5 A/dm and temperature. 2022 "C without the use of ultrasound. Surface area of electrodes 1 dm". In one hour, 100-120 cm3 of hydrogen |biI is released at the electrodes.

Приклад 2Example 2

Електроліз зі сплавом алюмінію АМГ проводять в лужно-сульфатному електроліті з концентрацією 100 г/дм3 гідроксиду натрію та 50 г/дм" Маг25О4. Електросинтез здійснюють при густині струму 2 А/дм2 та температурі 18:22 "С. Потужність ультразвуку 60 Вт/дм3 (частота 40 кГц). Площа поверхні електродів 1 дм". За одну годину на електродах виділяється 2600-2635 см? водню.Electrolysis with aluminum alloy AMG is carried out in an alkaline-sulfate electrolyte with a concentration of 100 g/dm3 of sodium hydroxide and 50 g/dm" of Mag25O4. Electrosynthesis is carried out at a current density of 2 A/dm2 and a temperature of 18:22 "C. Ultrasound power 60 W/dm3 (frequency 40 kHz). The surface area of the electrodes is 1 dm". In one hour, 2600-2635 cm³ of hydrogen is released on the electrodes.

Приклад ЗExample C

Електроліз зі сплавом алюмінію АМГ проводять в лужно-сульфатному електроліті з концентрацією 20 г/дм3 гідроксиду натрію та 1 г/дм" Маг250»5. Електроліз здійснюють при густині струму 5 А/дм? та температурі 25:52 "С. Потужність ультразвуку 60 Вт/дм" (частота 40 кГц).Electrolysis with AMG aluminum alloy is carried out in an alkaline-sulfate electrolyte with a concentration of 20 g/dm3 of sodium hydroxide and 1 g/dm" Mag250»5. Electrolysis is carried out at a current density of 5 A/dm? and a temperature of 25:52 "C. Ultrasound power 60 W/dm" (frequency 40 kHz).

Площа поверхні/ електродів 1 дм?. За одну годину на електродах виділяється 492-511 см3 водню.Surface area/electrodes 1 dm?. In one hour, 492-511 cm3 of hydrogen is released at the electrodes.

Приклад 4Example 4

Електроліз зі сплавом алюмінію АМГ проводили в лужно-сульфатному електроліті з концентрацією 50 г/дм" гідроксиду натрію та 30 г/дм" Маг5О5. Електроліз здійснюють при густині струму 0,5 А/дм? та температурі 28:22 "С. Потужність ультразвуку 60 Вт/дм7 (частота 40 кГц).Electrolysis with aluminum alloy AMG was carried out in an alkaline-sulfate electrolyte with a concentration of 50 g/dm" of sodium hydroxide and 30 g/dm" of Mag5O5. Electrolysis is carried out at a current density of 0.5 A/dm? and a temperature of 28:22 "C. Ultrasound power 60 W/dm7 (frequency 40 kHz).

Площа поверхні; електродів 1 дм". За одну годину на електродах виділяється 1723-1798 см3 водню.Surface area; electrodes 1 dm". In one hour, 1723-1798 cm3 of hydrogen is released on the electrodes.

Таким чином, запропонований спосіб виробництва водню шляхом електролізу із застосуванням сплаву алюмінію АМГ як анод та ультразвуку потужністю 40-70 Вт/дм3 і частотою 40 кГц підвищує продуктивність за воднем у 5-26 рази.Thus, the proposed method of hydrogen production by electrolysis using AMG aluminum alloy as an anode and ultrasound with a power of 40-70 W/dm3 and a frequency of 40 kHz increases hydrogen productivity by 5-26 times.

Джерела інформації: 1. Дамаскин Б.Б. и др. Злектрохимия/Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирли на. - 2 є изд., испр. и перераб. - М.: Химия, Колосс, 2006. - 672 с. 2. Радченко Р.В. Водород в знергетике: учеб. пособиє/Р.В. Радченко, А.С. Мокрушин, В.В.Sources of information: 1. Damaskyn B.B. etc. Zlektrokhimiya/B.B. Damaskyn, O.A. Petry, G.A. Tsirly on. - 2 is ed., ex. and processing - M.: Khimiya, Koloss, 2006. - 672 p. 2. Radchenko R.V. Hydrogen in energy engineering: textbook. allowance/R.V. Radchenko, A.S. Mokrushin, V.V.

Тюльпа. - Екатеринбург: Изд-во Урал, ун-та, 2014. - 229 с. 3. Зорина Н.Г. Пат. 93804 РФ, МПК С258 11/10, С258 1/04. Злектрохимическая ячейка для получения водорода/Н.Г. Зорина; патентообладатель Учреждение Российской академии наукTulip - Yekaterinburg: Ural Publishing House, Univ., 2014. - 229 p. 3. Zoryna N.G. Stalemate. 93804 of the Russian Federation, IPC C258 11/10, C258 1/04. Electrochemical cell for obtaining hydrogen/N.H. Zorina; patent holder Institution of the Russian Academy of Sciences

Государственньій научньій центр Российской Федерации - Институт медико-биологическихі проблем. - Мо 2009146448/22; заяв. 14.12.2009; опубл. 10.05.2010. 4. Зутев Вапієї. БопоєІесігтоспетіса! (20 КН?) ргодисійоп ої Нудгодеп їот адиеоив зоішіопв:State Research Center of the Russian Federation - Institute of Medical and Biological Problems. - MO 2009146448/22; statement 14.12.2009; published 10.05.2010. 4. Zutev Vapiei. BopoyeIesigtospetisa! (20 KN?)

ТНевів зиртіней іп ассогдапсе мій Те гедцігетепів ої Те Опімегтзіу ої Віптіпдпат ог Те дедгеє ої Мазієг ої гезвагсп/Оапієї Зутев; Опімегейу ої Віптпіпапат. -Віптіпонат, 2011. 5. Зпепа-Оеє Ії, Спепа-Спісєп Мапу, Спип-Мипдуд Спеп. Умаїег еєІесігоїувзів іп їйе ргезепсе ої ап ийгавопіс ей / Гї 5пепд-Оє, Мапа Спепа-Спієп, Спеп-Спий-мМипад//ЕІесігоспітіса Асіа. - 2009. -TNeviv zyrtiney ip assogdapse my Te gedzigetepiv oi Te Opimegtziu oi Viptipdpat og Te dedgeye oi Mazieg oi gezwagsp/Oapiei Zutev; Opimegeyu oi Viptpipapat. - Viptiponat, 2011. 5. Zpepa-Oye Ii, Spepa-Spisyep Mapu, Spyp-Mipdud Spep. Umaieg eeIesigoiuvziv ip ioye rgezepse oi ap igavopis ey / Gi 5pepd-Oye, Mapa Spepa-Spiyep, Spep-Spiy-mMypad//EIesigospitis Asia. - 2009. -

Мої. 54, Ібв5це 15. - Р. 3877-3883. 6. Пат. на кор. модель Мо 123739 Україна, МПК С25В8 1/04 (2006.01), СО18 3/02 (2006.01).My. 54, Ibv5ce 15. - R. 3877-3883. 6. Pat. on the cor. model Mo 123739 Ukraine, IPC С25В8 1/04 (2006.01), СО18 3/02 (2006.01).

Спосіб виробництва водню електролізом з деполяризуючими сплавами алюмінію/Б.Ї.The method of hydrogen production by electrolysis with depolarizing aluminum alloys/B.Yi.

Байрачний, А.О.Bayrachnyi, A.O.

Майзеліс, ЮЖ Желавська, В.Б.Maizelis, Yuzh Zhelavska, V.B.

Байрачний; заявник та патентовласник НТУ "ХПГ. - Мо и201708335; заяв. 11.08.2017; опубл. 12.03.2018, Бюл.Bayrachny; the applicant and patent holder of the KhPG National Technical University.

Мо 5.Mo 5.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІUSEFUL MODEL FORMULA Спосіб виробництва водню електролізом, в якому струм подають на електроди електрохімічного реактора без розділового елемента, з анодом з деполяризуючого сплаву алюмінію і з лужно- сульфатним електролітом при напрузі 0,3-1,2 В, густині струму 0,5-5 А/дм", температурі 18- З0"С, який відрізняється тим, що електроліз проводять із застосуванням ультразвуку потужністю 40-70 Вт/дм3 та частотою 40 кГц.The method of hydrogen production by electrolysis, in which the current is supplied to the electrodes of an electrochemical reactor without a separation element, with an anode made of a depolarizing aluminum alloy and with an alkaline-sulfate electrolyte at a voltage of 0.3-1.2 V, a current density of 0.5-5 A/dm ", at a temperature of 18-30"C, which is distinguished by the fact that electrolysis is carried out using ultrasound with a power of 40-70 W/dm3 and a frequency of 40 kHz.
UAU202104200U 2021-07-19 2021-07-19 Method for producing hydrogen by electrolysis UA150329U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202104200U UA150329U (en) 2021-07-19 2021-07-19 Method for producing hydrogen by electrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202104200U UA150329U (en) 2021-07-19 2021-07-19 Method for producing hydrogen by electrolysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA150329U true UA150329U (en) 2022-02-02

Family

ID=89902755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU202104200U UA150329U (en) 2021-07-19 2021-07-19 Method for producing hydrogen by electrolysis

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA150329U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101634035B (en) Electrochemical method and electrochemical device for synergistically generating ozone and hydrogen peroxide in neutral medium
ES464252A1 (en) Catalytically active porous nickel electrodes
DE60106419D1 (en) ELECTROLYSIS CELL AND ELECTROLYSIS METHOD
RU2017141982A (en) WATER TREATMENT SYSTEM USING A DEVICE FOR ELECTROLYSIS OF AQUEOUS SOLUTION OF ALKALINE AND ALKALINE FUEL ELEMENT
Grotheer et al. Industrial electrolysis and electrochemical engineering
KR880001846A (en) Nickel alloy anode
GB303027A (en) Improvements in electrochemical processes
NL178702C (en) PROCESS FOR ELECTROLYZING AN AQUEOUS ALKALINE METAL CHLORIDE SOLUTION.
UA150329U (en) Method for producing hydrogen by electrolysis
WO2003008670A3 (en) Process for purification of molten salt electrolytes
CN104862730A (en) Method for preparing potassium permanganate through ion-membrane electrolysis and special electrolytic bath applied to same
CN101864578B (en) Method for preparing peroxysulfuric acid by sonoelectrochemical method
CN101864577B (en) Method for electrochemically preparing peroxysulfuric acid
CN114059086A (en) Device and method for two-step electrolytic hydrogen production based on acidic electrolyte
JPS5447877A (en) Electrolyzing method for alkali metal chloride
GB1080119A (en) Improvements in or relating to methods of manufacturing pure nickel hydroxide
CA1289509C (en) Energy-saving type zinc electrolysis method
JPS5675583A (en) Production of alkali hydroxide
US3796647A (en) Apparatus for hydrogen production
ES8104440A1 (en) Electrodeposition of Aluminium Using Molten Electrolyte
US4154662A (en) Process and apparatus for the electrolytic production of hydrogen
JPH09176879A (en) Gaseous hydrogen production mechanism
US4240887A (en) Process of water electrolyis
SE8205475L (en) CATALYZED ELECTROCHEMICAL GASATION OF CARBONIC MATERIALS AT THE ANOD OF AN ELECTROLY CELL
GB1499619A (en) Electrochemical oxygen production method and device