CZ20011312A3

CZ20011312A3 - Vysokotlaký elektrolyzační modul

Info

Publication number: CZ20011312A3
Application number: CZ20011312A
Authority: CZ
Inventors: Jan-Baptist Hugo Vandenborre
Original assignee: Hydrogen Systems N. V.
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2002-03-13
Also published as: NZ511053A; ATE220125T1; CN1307326C; MD20010202A; DE69902055T2; US6554978B1; JP2002527620A; CN1330731A; CA2350322C; EP1133586A1; KR20010075597A; NO333302B1; ZA200102786B; IL142343A0; PL347222A1; HU222129B1; HUP0103909A3; ES2179681T3; HUP0103909A2; NO20011826L

Description

Vysokotlaký elektrolyzačni modul

Oblast techniky

Vynález se týká vysokotlakého elektrolyzačniho modulu typu filtračního lisu pro elektrolytické vyvíjení plynu, přičemž se dále týká elektrolyzéru, který obsahuje tento modul.

Dosavadní stav techniky

Elektrolyzéry typu filtračního lisu obsahují takzvaný elektrolyzačni modul a celou řadu dalších prvků, jako jsou odplyňovací komory, jednotka pro přívod vody a popřípadě transformátory a usměrňovače, jakož i nezbytná potrubí na propojení různých součástí elektrolyzéru. Elektrolyzačni modul obsahuje sérii elektrolyzačních komor, které jsou střídavě katodické a anodické. V každé elektrolyzačni komoře je uložena jedna nebo více anod nebo katod. Elektrolytické komory jsou vzájemně od sebe odděleny volitelně propustnými membránami nebo clonami.

Kombinace katodické a anodické komory vytváří elektrolytický článek.

V každé komoře jsou elektrody membrány mezi elektrody. Membrány, které jsou obzvláště uspořádány svisle, a

to s výhodou v těsném styku s membránami.

Toho může být dosaženo například slisováním • · · · • · · • · · · • · · • · · · · · vhodné pro tento účel, jsou

EP-A-0 232 923.

popsány v patentovém spise jsou spolu udržovány vytváří vnější stěnu přičemž mohou zaujímat celou řadu různých

Elektrolyzační komory prostřednictvím rámu, který elektrolyzéru, tvarů, jako je nebo mohou mít mnohoúhelník, například čtverec nebo obdélník, kruhový tvar. V případě kruhového tvaru má rám nebo válce. Oddělovací membrána je připevněna tvar prstence k rámu společně s elektrodami. Rámy jsou vyrobeny z takových materiálů, které jsou inertní vůči elektrolytu, přičemž mohou být vyrobeny například z kovového materiálu, který vhodnou nevodivou vrstvou, nebo mohou být vyrobeny je potažen z vhodného inertního nevodivého materiálu, jako je například syntetický materiál.

Rám, který je vyroben z kovového materiálu, pružným a ohebným vulkanizovatelným materiálem, například z patentového spisu WO 97/00979.

pokrytého je znám elektrody spojeny vhodným vodičem. Toho může být dosaženo propojením elektrod kovovým tkaninovým pásem, který je dále připojen ke kovové desce, která je uspořádána na rámu, přičemž takováto deska se v dané oblasti techniky nazývá bipolární deska.

V každé elektrolyzační komoře musejí být

Vyvíjený plyn je zaváděn do odplyňovací komory, která je obvykle umístěna nad elektrolyzační jednotkou. Zde je plyn shromažďován a oddělován od elektrolytu, který je v plynu zpět do může být obsažen. Odplyněný elektrolyt je recyklován elektrolyzačních komor, přičemž nashromážděný plyn stlačen a uchováván ve vhodných tlakových nádržích.

• ·

Elektrolytické komory mohou být napojeny na vnější potrubí, které vede do odplyňovací komory nebo které vychází z této odplyňovací komory, a to za účelem příslušné cirkulace vyvíjených plynů nebo elektrolytu.

Rámy elektrolytických komor mohou být rovněž opatřeny vhodným potrubím na jejich horní straně a na jejich spodní straně. Horní potrubí je určeno pro odvádění směsi plynu a elektrolytu, která je vyvíjena v průběhu elektrolýzy, zatímco spodní potrubí umožňuje přívod elektrolytu. Směs plynu a elektrolytu, která je v daném procesu vyvíjena, je čerpána horním potrubím do trubky, vedoucí do odplyňovací jednotky, odkud je odplyněný elektrolyt čerpán zpět do spodního potrubí v rámu, odkud znovu vstupuje do elektrolyzačních komor.

Elektrolyzéry typu filtračního lisu byly popsány například v patentových spisech EP-A-137 836 a EP-A-56 759. Patentový spis US 5 139 635 například popisuje plynové elektrolyzéry typu filtračního lisu, které obsahují svislou soustavu elektrolyzačních komor, které jsou připojeny k odplyňovací komoře.

Ze shora uvedeného vyplývá, že elektrolyzéry typu filtračního lisu, které jsou známy z dosavadního stavu techniky, představují velice složitá zařízení, která obsahují několik pomocných prvků, jako jsou čerpadla, nádrže a potrubí, v důsledku čehož obsahují celou řadu pohyblivých součástí, které vyžadují řádný dohled, kontrolu a údržbu.

Proto tedy vyvstává úkol vyvinout mnohem jednodušší zařízení, které nebude mít žádné pohybující se části nebo • · mnohem méně těchto částí, takže nebude vyžadovat téměř žádnou nebo pouze velice omezenou údržbu.

Podstata vynálezu

Úkolem předmětu tohoto vynálezu je vyvinout vysokotlaký elektrolyzér, u kterého budou odstraněny pohyblivé součásti, přičemž bude současně umožněno omezeni jeho podružného vybavení, v důsledku čehož bude uspořádání elektrolyzéru mnohem jednodušší, takže bude vyžadovat mnohem menší kontrolu a údržbu.

Předmět tohoto vynálezu se týká elektrolyzéru, který pracuje pod vysokým tlakem, takže poskytuje plyny, které jsou pod zvýšeným tlakem, v důsledku čehož mohou být přímo ukládány bez mimořádného kroku jejich stlačování.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu pak předmětný elektrolyzér umožňuje cirkulaci elektrolytu v elektrolyzéru a v odplyňovací komoře samovolným prouděním, to znamená bez přídavného čerpání.

V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut přívodní systém pro účely nahrazování vody, která byla spotřebována během elektrolýzy, pouze s minimálním počtem pohyblivých součástí a s využitím tlaku plynu, který je uvolňován v elektrolyzačním modulu, jako hnací síly.

Kromě shora uvedených výhod předmětu tohoto vynálezu může předmětný vysokotlaký elektrolyzér sloužit pro ochlazování teploty místnosti, pokud je mimo provoz.

Elektrolyzéry, které jsou známy z dosavadního stavu techniky, obvykle pracují při zvýšených teplotách, to znamená například při teplotě 70 °C, takže vykazuji ztráty, pokud jsou použity k chlazeni. Z toho vyplývá, že i když jsou mimo provoz, musejí být udržovány na uvedené zvýšené teplotě.

Takže v souladu s předmětem tohoto vynálezu byl vyvinut vysokotlaký elektrolyzační modul, obsahující sérii sestavených elektrolyzačních komor, přičemž každá komora je uložena mezi dvěma prstencovitými přídržnými rámy, tyto rámy jsou opatřeny kruhovými otvory, které tvoří kanály pro přivádění elektrolytu a pro odvádění vyvíjeného plynu, který je charakterizován následujícími znaky:

spojovací plocha prstencovitého rámu je opatřena jedním nebo více výstupky a/nebo jednou nebo více prohloubeninami tak, že výstupek prstence zapadá do prohloubeniny sousedního prstence, plochá těsnicí vložka je umístěna mezi spojovacími plochami prstencovitých rámů, vzdálenost mezi vnější stěnou prstencovitého rámu a okrajem otvorů, tvořících kanály pro plyn nebo elektrolyt, je alespoň 1,5 cm, a průměr uvedených kanálů je v rozmezí od 1 cm do 3 cm.

Vzdálenost mezi vnější stěnou prstencovitého rámu a okrajem otvorů, tvořících kanály pro plyn nebo elektrolyt, je alespoň 2 cm.

Průměr uvedených kanálů je v rozmezí od 1,5 cm do 2,5 cm.

Elektrolyzační modul podle tohoto vynálezu je s výhodou opatřen válcovitým spojovacím potrubím mezi vnitřním okrajem prstencovitého rámu a otvorem kanálu, přičemž toto válcovité spojovací potrubí má průměr v rozmezí od 0,5 mm do 3 mm a délku v rozmezí od 1 cm do 4 cm.

Plochá těsnicí vložka má tloušťku v rozmezí od 0,2 mm do mm a je vyrobena z polytetrafluoretylénu.

Plyny, které jsou vyvíjeny v elektrolyzačním modulu, obsahují elektrolyt, takže obvykle je v modulu vyvíjena směs plynu a elektrolytu, která tvoří pěnovou směs. Tato směs je zaváděna do odplyňovací komory, kde dochází k oddělování plynu a v dalším textu elektrolytu. Proto používán, výraz stejně vyvíjený plyn, který je používané ve vztahu modulu plynu, ještě j ako obdobné který je před jeho elektrolyzačním odplyňovacích komorách, zahrnují shora uvedenou výrazy, vyvíjen oddělením směs plynu a elektrolytu.

Elektrolyzační komory u vysokotlakých elektrolyzačních modulů podle tohoto vynálezu obsahují jednu nebo více a s výhodou dvě elektrody, které jsou umístěny svisle v komoře. Tyto elektrody jsou vyrobeny z běžně známých materiálů, které jsou inertní vůči elektrolytu.

Komory jsou odděleny prostřednictvím polopropustných membrán nebo clon, přičemž pokud je použito dvou elektrod na jednu komoru, tak jsou elektrody s výhodou nalisovány na

membrány nebo clony a jsou propojeny vhodným vodičem. U výhodného provedeni je bipolárni deska umístěna mezi dvě elektrody, přičemž elektrický kontakt je proveden umístěním dvou pásů kovové tkaniny mezi každou elektrodu.

Různé součásti každé elektrolyzační komory jsou uloženy v prstencovitém rámu, který tvoří vnější stěnu elektrolyzační komory. Tvar a rozměry tohoto rámu jsou podstatnými znaky pro zajištění vysokotlaké elektrolýzy na jedné straně a samovolného proudění elektrolytu na straně druhé.

U výhodného provedení jsou elektrolyzační komory umístěny mezi dvě příruby, které jsou s výhodou vyrobeny z kovového materiálu a jsou uspořádány na každé straně soustavy elektrolyzačních komor. Tyto příruby jsou k sobě přidržovány pomocí několika spojovacích tyčí, umístěných na vnější straně elektrolyzačního modulu a spojujících příruby, opatřené šrouby pro účely těsného stlačování elektrolyzačních komor vzájemně k sobě.

V souladu s dalším aspektem předmět tohoto vynálezu vykazuje prstencovitý rám, přičemž spojovací plocha tohoto prstence je opatřena jedním nebo více výstupky a/nebo jednou nebo více prohloubeninami, a to takovým způsobem, že každý výstupek prstence zapadá do prohloubeniny sousedního přilehlého prstence, přičemž prstenec má alespoň dva válcovité otvory, a to alespoň jeden na spodní straně a alespoň jeden na horní straně, přičemž vzdálenost mezi prstencem uvedeného potrubí a vnější stěnou otvoru, tvořícího potrubí pro plyn nebo elektrolyt, a vnější stěnou prstencovitého rámu je taková, že materiál může odolat tlakovému spádu o velikosti alespoň 20 MPa, přičemž uvedená vzdálenost je zejména alespoň 1,5 cm.

Zde používaný výraz spojovací plocha se týká ploché plochy prstence, která je opatřena jedním nebo více výstupky, jak bylo shora uvedeno, jejichž prostřednictvím je příslušný prstencovitý rám spojen se sousedním přilehlým prstencem.

Prstencovitý rám má tloušťku (tj. vzdálenost mezi dvěma spojovacími plochami prstence) v rozmezí od 0,2 cm do 1,5 cm, s výhodou pak od 0,4 cm do 1,0 cm, přičemž nej výhodně ji zhruba 5 mm nebo zhruba 6 mm.

Vnitřní průměr prstence se může měnit v závislosti na požadovaném objemu elektrolyzačni komory a rovněž v závislosti na rozsahu elektrolyzačního procesu. U běžného elektrolyzačního modulu pro průmyslové uplatnění může vnitřní průměr ležet v rozmezí od 10 cm do 100 cm, s výhodou pak od 20 cm do 40 cm. Typický vnitřní průměr je například 30 cm.

Vnitřní rozměr nebo velikost prstence je často vyjadřována prostřednictvím plochy, to znamená prostřednictvím plochy, opsané vnitřní kružnicí prstence. Vyjádřeno tímto způsobem může příslušný vnitřní rozměr mít velikost od 300 cm² do 5 000 cm², zejména od 1 000 cm² do 3 000 cm², nebo může ležet mezi 1 000 cm² a 2 500 cm², to znamená, že může mít například velikost 2 000 cm² nebo zhruba 3 000 cm².

Vzdálenost mezi vnějším a vnitřním prstencem prstencovitého rámu, to znamená vnější průměr minus vnitřní průměr, se může rovněž měnit, přičemž může mít velikost alespoň zhruba 5 cm, zejména alespoň zhruba 7 cm, například zhruba 10 cm. Vnější průměr prstence závisí na shora uvedených rozměrech vnitřního průměru a na velikosti a poloze otvorů prstence.

Spojovací plocha prstencovitého rámu podle tohoto vynálezu může být opatřena jedním výstupkem nebo několika takovými výstupky, které jsou s výhodou umístěny soustředným způsobem, přičemž sousední přilehlý prstenec může být opatřen jednou nebo několika prohloubeninami, a to tak, že výstupky zapadají do prohloubenin sousedního přilehlého prstence.

Případně může být příslušný prstenec opatřen na jedné spojovací ploše jedním nebo více výstupky a na druhé spojovací ploše jednou nebo více prohloubeninami. U jiného provedení může být spojovací plocha opatřena stejně dobře jedním nebo více výstupky a prohloubeninami.

Výstupky a prohloubeniny mohou mít různé tvary, například tvar v podobě bloku (tj . čtvercový nebo obdélníkový) nebo mohou mít trojúhelníkový tvar. Tento trojúhelníkový tvar je zejména výhodný a doporučovaný.

U obzvláště výhodného provedení je spojovací plocha prstencovitého rámu opatřena sérií malých výstupků a prohloubenin, které dodávají ploše frézovaný aspekt, přičemž výstupky a prohloubeniny mají trojúhelníkový tvar, takže průřez plochy má pilovitý zubovitý tvar.

Vzdálenost mezi každým výstupkem (a tím rovněž mezi každou prohloubeninou) se může měnit, avšak u shora uvedeného obzvláště výhodného provedení je v rozmezí od 0,5 mm do 3 mm, například zhruba 1 mm, přičemž vzdálenost mezi vrcholkem výstupku a spodkem prohloubeniny leží v rozmezí 0,5 mm až 3 mm.

Výstupky a prohloubeniny s výhodou pokrývají celou plochu prstence, pouze s výjimkou malého úseku na vnějším a vnitřním okraji prstence, přičemž končí s výhodou ve vzdálenosti alespoň 2 mm nebo 3 mm od okraje prstence.

U obzvláště výhodného provedení je série výstupků a prohloubenin umístěna soustředně kolem potrubních otvorů. Toto provedení umožňuje mnohem účinnější uzavření prstenců. Vzdálenost vnější kružnice, opisující plochu, pokrytou těmito soustřednými výstupky a prohloubeninami, a vnějšího okraje potrubního otvoru činí zhruba polovinu průměru potrubního otvoru.

Prstencovité rámy jsou vyrobeny z vhodného polymerního materiálu, který je inertní vůči elektrolytu, a to zejména s výhodou z termoplastického materiálu, jako je polyfenylensulfit, polyfenylenoxid a podobně, přičemž je s výhodou využíván polysulfon. Takovéto prstence jsou vyráběny běžně známými tvářecími postupy.

Za účelem zajištění lepšího styku je využívána vhodná těsnicí vložka. Tato těsnicí vložka může být plochého typu nebo .může být tvořena O-kroužkem, přičemž je vyrobena z vhodného materiálu, který je inertní vůči používanému elektrolytu.

Těsnicí vložkou bývá zejména plochý prstenec, vyrobený ze syntetického materiálu, který je nalisován mezi zfrézované • · plochy dvou sousedních přilehlých rámů. Takováto prstencovitá plochá těsnicí vložka je s výhodou vyrobena z vhodného pružného a inertního polymerního materiálu, jako je například polytetrafluoretylén, přičemž má stejnoměrnou tloušťku, jejíž velikost leží v rozmezí od 0,2 mm do 1 mm, s výhodou pak zhruba 0,5 mm.

Těsnicí vložka má s výhodou velikost stejnou nebo poněkud menší, než je plochá plocha prstencovitého rámu. V takovémto případě vnější strana těsnicí vložky leží o malou vzdálenost od vnější strany rámu, například o 2 mm. Plochá těsnicí vložka s výhodou pokrývá plochu, tvořenou výstupky a prohloubeninami na prstenci.

Vzdálenost mezi vnější stěnou prstencovitého rámu a okrajem otvorů, tvořících kanály pro plyn nebo elektrolyt, je kritická, přičemž může být taková, že úsek prstence, pokrytý uvedenou vzdáleností, může odolávat tlakovému spádu mezi vnitřním prostorem elektrolyzačního modulu a vnějším atmosférickým tlakem elektrolyzačního modulu. Tato vzdálenost má zejména velikost alespoň 1,5 cm, s výhodou pak alespoň 2 cm nebo alespoň 3 cm. V případě, kdy elektrolyzér pracuje při tlaku 20 MPa, se jako velice efektivní osvědčila vzdálenost zhruba 2 cm.

Prstencovitý rám je opatřen alespoň třemi otvory, a to dvěma.na horním konci pro odvádění vyvíjených plynů a alespoň jedním, avšak s výhodou rovněž dvěma na spodní straně pro vytváření přívodního kanálu pro přivádění elektrolytu. S výhodou je prstencovitý rám opatřen čtyřmi otvory, a to dvěma na horní straně a dvěma na spodní straně, přičemž střed každého otvoru je umístěn na pomyslné kružnici, která je soustředná s vnitřním a vnějším okrajem prstence, přičemž otvory jsou zde umístěny souměrně.

Potrubní otvory mají kruhový tvar, přičemž mají průměr v rozmezí od 1,0 cm do 3,0 cm, s výhodou pak v rozmezí od 1,5 cm do 2,5 cm, například zhruba 2,0 cm.

U obzvláště výhodného provedení je každý prstencovitý prstenec opatřen dvěma horními otvory a dvěma spodními otvory. Horní otvory slouží jako kanály pro odvádění plynů, které jsou uvolňovány na katodě a na anodě, například v případě elektrolýzy vody jde o vodík a kyslík. Spodní otvory slouží jako kanály pro přivádění elektrolytu, a to buď čerstvého nebo odplyněného, který je přiváděn z odplyňovací komory. Prstencovité prstence jsou sestaveny takovým způsobem, že všechny otvory spolu přesně lícují, takže vytvářejí kanál, který prochází celým elektrolyzačním modulem.

U každého prstence je jeden horní a jeden spodní otvor připojen k elektrolyzační komoře prostřednictvím malého spojovacího potrubí válcovitého tvaru. Tato spojovací nebo přípojná potrubí mají s výhodou malý průměr, ležící například v rozmezí od 0,5 mm do 5 mm, s výhodou pak od 0,5 mm do 3 mm, například 1 nebo 2 mm. Průměr přípojného potrubí pro elektrolyt může být s výhodou větší, než průměr přípojného potrubí pro odvádění plynů.

U výhodného provedení je průměr uvedených přípojných potrubí zhruba 1 mm pro plynová potrubí a zhruba 2 mm pro potrubí na elektrolyt. Délka uvedených přípojných potrubí

může ležet v rozmezí od 1 cm do 4 cm, s výhodou pak od 2 cm do 3 cm, například 2,5 cm.

U výhodného provedení je prstencovitý rám opatřen dvěma horními otvory, z nichž jeden je připojen k vnitřnímu okraji prstence, a dvěma spodními otvory, z nichž jeden je připojen k vnitřnímu okraji prstence, přičemž uvedené otvory jsou umístěny souměrně na prstenci, a přičemž otvory, opatřené malými přípojnými potrubími, jsou umístěny na stejné polovině prstence. Toto výhodné provedení prstence umožňuje jeho skládání pouze s prstenci tohoto typu.

Pokud jsou otvory v prstencovitém rámu vytvarovány a umístěny shora uvedeným způsobem, bylo zcela neočekávaně zjištěno, že směs elektrolytu a plynu cirkuluje v v elektrolyzačním modulu a v odplyňovací jednotce zcela samovolným prouděním, to znamená bez pomoci čerpacího systému.

Vysokotlaké elektrolyzační moduly podle tohoto vynálezu mohou odolávat vysokým tlakům o velikosti 20 MPa a dokonce až do velikosti 30 MPa. Jako zcela výhodné a postačující tlaky pro stlačování takových plynů, jako je vodík nebo kyslík, se ukázaly tlaky o velikosti například 20 MPa. To umožňuje provádět elektrolýzu při zvýšeném tlaku, přičemž vyvíjené plyny nemusejí být nikterak stlačovány. V důsledku toho je možno- dosáhnout mnohem jednoduššího uspořádání, přičemž na jedné straně není nutno využívat kompresoru, a na druhé straně není nutno využívat čerpadla pro nucenou cirkulaci elektrolytu.

V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut vysokotlaký elektrolyzér, který je opatřen zařízením na přívod vody, které je umístěno nad odplyňovací komorou a obsahuje nádobu, opatřenou vstupem vody a vstupem stlačeného vzduchu, který je přiváděn z jedné z odplyňovacích jednotek, a dále opatřenou výstupem vody, přiváděné při vysokém tlaku do potrubí, které je připojeno k jedné z odplyňovacích komor.

Toto zařízení na přívod vody má minimální počet pohyblivých součástí, přičemž je umístěno nad elektrolyzačním modulem, a to zejména nad odplyňovacími jednotkami. Obsahuje nádobu, která je s výhodou vyrobena z kovového materiálu, přičemž je schopna odolávat tlaku, při kterém elektrolyzér pracuje.

Nádoba je opatřena vstupem vody a vstupem stlačeného plynu, který je přiváděn z jedné z odplyňovacích jednotek. Voda vstupuje do uvedené nádoby například prostřednictvím vhodného ventilu, přičemž je následně přiváděn stlačený plyn. Tímto způsobem je voda uváděna na vysoký tlak a následně tato voda opouští nádobu, například prostřednictvím výpustného ventilu, a je přiváděna do potrubí, které je připojeno k jedné z odplyňovacích komor, přičemž voda proudí do odplyňovací komory gravitačním samospádem. Předmětné zařízení je velice jednoduché, přičemž nevyžaduje využívání pomocných čerpadel, takže jsou odstraněny pohyblivé části. Ventily mohou být ovládány ručně nebo může být jejich funkce automatizována.

U výhodného provedení v případě elektrolýzy vody je používáno stlačeného kyslíku, který je oddělován v kyslíkové · ·» ·> · · · · · · · · · • * · « i· *«»» · · · v ·· • · · · ·· ··· ·· »»»**»· · · tt« odplyňovací jednotce, přičemž je zařízeni na přívod vody připojeno k této kyslíkové oddělovací komoře.

Elektrolyzéry podle tohoto vynálezu mohou být využívány při výrobě různých plynů, a to například při výrobě chlóru prostřednictvím elektrolýzy solanky, nebo při výrobě kyslíku a vodíku v případě elektrolýzy vody.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje pohled v řezu na vysokotlaký elektrolyzační modul podle tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje čelní nárysný pohled na prstencovitý rám podle tohoto vynálezu;

obr. 3 znázorňuje pohled v řezu na prstencovitý rám; a obr. 4 znázorňuje schématicky blokové schéma elektrolyzéru se dvěma odplyňovacími komorami a se zařízením na přívod vody.

Příklady provedení vynálezu

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněn pohled v řezu na několik elektrolyzačních komor, které jsou uloženy v rámu 1., a které jsou odděleny membránami 2, na které jsou nalisovány elektrody 3. Tyto elektrody 3 jsou elektricky připojeny k bipolární desce _4 prostřednictvím pásu 5 kovové tkaniny.

Rám 1 je opatřen většími potrubními otvory 2 ^{na sv}® horní straně a rovněž potrubními otvory 2 ^{na sva} spodní straně. Potrubní otvory Ί_ jsou určeny pro odvádění vyvíjeného plynu, zatímco potrubní otvory 8 tvoří přívodní kanál pro přivádění elektrolytu. Potrubní otvor Ί_ je připojen k vnitřnímu prostoru elektrolyzačního modulu prostřednictvím malého přípojného potrubí 9, přičemž obdobně je potrubní otvor 2 připojen k vnitřnímu prostoru elektrolyzačního modulu prostřednictvím malého přípojného potrubí 10.

Čelní nárysný pohled na prstencovitý rám podle tohoto vynálezu je znázorněn na vyobrazení podle obr. 2. Tento prstencovitý rám má spojovací plochu 11, vnitřní okraj 12 a vnější okraj 13, zfrázovanou plochu 14 a horní potrubní otvory 15 a 16, jakož i spodní potrubní otvory 17 a 18.

U daného provedení je pouze horní potrubní otvor 16 připojen k vnitřnímu otvoru prstencovitého rámu, a tím rovněž k elektrolyzační komoře prostřednictvím spojovacího potrubí 19, přičemž obdobně je spodní potrubní otvor 18 připojen k elektrolyzační komoře prostřednictvím spojovacího potrubí 20.

Středy čtyř prstencovitých otvorů jsou umístěny na soustředné kružnici 23. Osa 21 protíná střed prstencovitého rámu, přičemž tento střed je rovněž umístěn v průsečíku protínajících se os 22. Zfrézovaná plocha, která je soustředná s prstencovitými otvory 15, 16, 17 a 18, je označena vztahovou značkou 24, přičemž povrch této zfrézované • · plochy 24 závisí na vzdálenosti mezi vnějším okrajem 2 6 otvoru a vnějším okrajem 25 soustředné zfrézované plochy 24.

Na vyobrazení podle obr. 3 je znázorněn pohled v řezu na vnější úsek několika prstencovitých rámů 34, opatřených zfrézovanou plochou 14, jakož i výstupky 33 a prohloubeninami 32, které dodávají průřezu prstencovitého rámu 34 pilovitý zubovitý tvar. Vnější okraj prstence je označen vztahovou značkou 13, zatímco vztahovou značkou 31 je označena těsnicí vložka.

Na vyobrazení podle obr. 4 je znázorněno schematické blokové schéma hlavních součástí vysokotlakého elektrolyzéru podle tohoto vynálezu. Vztahovou značkou 41 je zde označen elektrolyzační modul s výše umístěnými odplyňovacími komorami 42 a 43 a s ještě výše umístěným zařízením 44 na přívod vody.

Směs plynu a elektrolytu, která je vyvíjena v elektrolyzačním modulu 41, je přiváděna do odplyňovacích komor 42 a 43. Jedna z těchto odplyňovacích komor, zejména kyslíková odplyňovací komora v případě elektrolýzy vody, je připojena k zařízení 44 na přívod vody, přičemž vodě je dodáván tlak prostřednictvím plynného kyslíku, přicházejícího z odplyňovací komory 43. Tlaková voda ze zařízení 44 na přívod vody je přiváděna do odplyňovací komory 43 gravitačním spádem, takže pro přivádění čerstvé vody není nutno využívat žádné čerpadlo.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vysokotlaký elektrolyzační modul, obsahující sérii sestavených elektrolyzačních komor, přičemž každá komora je uložena mezi dvěma prstencovitými přídržnými rámy, tyto rámy jsou opatřeny kruhovými otvory, které tvoří kanály pro přivádění elektrolytu a pro odvádění vyvíjeného plynu, vyznačující se tím, že spojovací plocha prstencovitého rámu je opatřena jedním nebo více výstupky a/nebo jednou nebo více prohloubeninami tak, že výstupek prstence zapadá do prohloubeniny sousedního prstence, plochá těsnicí vložka je umístěna mezi spojovacími plochami prstencovitých rámů, vzdálenost mezi vnější stěnou prstencovitého rámu a okrajem otvorů, tvořících kanály pro plyn nebo elektrolyt, je alespoň 1,5 cm, a průměr uvedených kanálů je v rozmezí od 1 cm do 3 cm.
2. Elektrolyzační modul podle nároku 1, vyznačující se tím, že vzdálenost mezi vnější stěnou prstencovitého rámu a okrajem otvorů, tvořících kanály pro plyn nebo elektrolyt, je alespoň 2 cm.
3. Elektrolyzační modul podle nároku 1, vyznačující se tím, že průměr uvedených kanálů je v rozmezí od 1,5 cm do 2,5 cm.

• · · ·
4. Elektrolyzační modul podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je opatřen válcovitým spojovacím potrubím mezi vnitřním okrajem prstencovitého rámu a otvorem kanálu, přičemž toto válcovité spojovací potrubí má průměr v rozmezí od 0,5 mm do 3 mm a délku v rozmezí od 1 cm do 4 cm.
5. Elektrolyzační modul podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že plochá těsnicí vložka má tloušťku v rozmezí od 0,2 mm do 1 mm a je vyrobena z polytetrafluoretylénu.