CZ224491A3 - Electrolytic source of pressurized hydrogen - Google Patents

Electrolytic source of pressurized hydrogen Download PDF

Info

Publication number
CZ224491A3
CZ224491A3 CS912244A CS224491A CZ224491A3 CZ 224491 A3 CZ224491 A3 CZ 224491A3 CS 912244 A CS912244 A CS 912244A CS 224491 A CS224491 A CS 224491A CZ 224491 A3 CZ224491 A3 CZ 224491A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
hydrogen
electrolyte
pressure
pressure vessel
oxygen
Prior art date
Application number
CS912244A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Frantisek Rndr Csc Dousek
Original Assignee
Ustav Fyzikalni Chemie A Elekt
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 Ustav Fyzikalni Chemie A Elekt filed Critical Ustav Fyzikalni Chemie A Elekt
Priority to CS912244A priority Critical patent/CZ278519B6/en
Publication of CZ224491A3 publication Critical patent/CZ224491A3/en
Publication of CZ278519B6 publication Critical patent/CZ278519B6/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

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

Abstract

An electrolytic source for the preparation of highly pure pressurised hydrogen, formed by a pressure vessel (1) with release valves (7, 8), filled with electrolyte (2), in which there are submerged electrodes (3,4), from which the negative overpressure porous diffused electrode (4) is connected by its hydrogen outlet (5), separated from the inner space of the pressure vessel (1), with the hydrogen tank (6). Simultaneously the equation Vo d'1/2VH is valid, where Vo represents the volume of the space in the pressure vessel above the electrolyte, filled with oxygen, and Vx the volume of the hydrogen tank.<IMAGE>

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká ce čistého tlakového tlakového vodíkuThe invention relates to pure pressurized hydrogen

elektrolytického zdroje na přípravu vy vodíku.an electrolytic source for preparing the hydrogen.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V tlakových elektrolyzérech produkujících vodík a kyslík se používá kalolísové konstrukce článků, spojených elektricky do série. Jednotlivé články jsou tvořeny tlakovou nádobou, rozdělenou svislou přepážkou na dvě části, přičemž mezi spodní hranou přepážky a dnem tlakové nádoby je otvor pro volný pohyb elektrolytu, kterým je článek naplněn. V elektrolytu je ponořena v jednom oddílu tlakové nádoby záporná vodíková a v druhém oddílu kladná kyslíková elektroda. Ve víku tlakové nádoby jsou nad příslušnými oddíly vytvořeny vývody pro vodík a kyslík, opatřené výpustnými ventily. Po připojení napětí k elektrodám dochází ke generování obou plynů. Jejich zvýšeného přetlaku se dosahuje uzavřením ventilů vývodů, přičemž je nutné plyny odebírat proporcionálně tak, aby tlaky v obou částech nádoby byly stejné. V opačném případě by došlo v soustavě elektrolyzérů k přelévání elektrolytu, to jest ke snižování jeho hladiny v prostoru s vyšším tlakem plynu a naopak ke zvyšování hladiny elektrolytu v prostoru o nižší úrovni tlaku plynu. Snížení hladiny elektrolytu v'jedné části nádoby pod spodní úroveň přepážky by pak mělo za následek smísení obou plynů. Zajištění bezpečného provozu těchto konstrukcí elektrolyzérů vyžaduje poměrně složité regulační a zabezpečovací systémy, které musí udržovat shodný tlak jednotlivých plynů s tím vyšší přesností, čím je tento tlak větší. Maximální přípustný rozdíl tlaků je cca 1 kPa, což odpovídá 10 cm vodního sloupce. Nedostatkem těchto elektrolytických zdrojů je dále vysoký obsah kyslíku v odebíraném vodíku a naopak. V případě, že je požadována vysoká čistota plynů, je nutné jejich dočištění.In pressurized electrolysers producing hydrogen and oxygen, the chalice construction of cells connected electrically in series is used. The individual cells consist of a pressure vessel divided by a vertical partition into two parts, with an opening for the free movement of the electrolyte through which the cell is filled between the lower edge of the partition and the bottom of the pressure vessel. In the electrolyte, a negative hydrogen electrode is immersed in one compartment of the pressure vessel and a positive oxygen electrode is immersed in the other compartment. In the lid of the pressure vessel, outlets for hydrogen and oxygen are provided above the respective compartments, provided with discharge valves. When the voltage is connected to the electrodes, both gases are generated. Their increased overpressure is achieved by closing the outlet valves, and the gases must be taken proportionally so that the pressures in both parts of the vessel are the same. Otherwise, an electrolyte spill would occur in the electrolyser system, i.e. a decrease in its level in an area with a higher gas pressure and, conversely, an increase in the electrolyte level in an area with a lower gas pressure level. Lowering the electrolyte level in one part of the vessel below the lower level of the partition would then result in mixing of the two gases. Ensuring the safe operation of these electrolyzer designs requires relatively complex control and safety systems that must maintain the same pressure of the individual gases with the higher the accuracy, the greater the pressure. The maximum allowable pressure difference is approx. 1 kPa, which corresponds to a 10 cm water column. The disadvantage of these electrolytic sources is furthermore a high oxygen content in the extracted hydrogen and vice versa. If high purity of gases is required, it is necessary to purify them.

V odebíraných plynech je současně obsaženo značné množství aerosolu elektrolytu, který se dodatečně odděluje v odlučovačích.At the same time, a considerable amount of electrolyte aerosol is contained in the off-gases, which is additionally separated in separators.

Jiným zařízením pro generaci vodíku pod přetlakem je kapalinová difusní porézní elektroda. Kyslík je u tohoto typu generátoru odpadem a vypouští se volně do okolní atmosféry, takže není nutná regulace tlaku. Nedostatkem je však malý přetlak vodíku, který je v tomto případě limitován kapilárním tlakem v pórech krycích vrstev elektrody a dosahuje maximálně hodnoty 200 kPa.Another device for generating hydrogen under positive pressure is a liquid diffusion porous electrode. Oxygen is a waste of this type of generator and is released freely into the surrounding atmosphere, so that pressure control is not required. The disadvantage, however, is the low hydrogen overpressure, which in this case is limited by the capillary pressure in the pores of the electrode coating layers and reaches a maximum value of 200 kPa.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky odstraňuje elektrolytický zdroj tlakového vodíku, tvořený tlakovou nádobou s vypouštěcími ventily, naplněnou elektrolytem, v němž jsou ponořeny elektrody. Podstata řešení spočívá v tom, že záporná přetlaková porézní difuzní elektroda je spojena svým vývodem vodíku, odděleným od vnitřního prostoru tlakové nádoby, se zásobníkem vodíku, přičemž platí:These drawbacks are overcome by an electrolytic source of pressurized hydrogen, consisting of a pressure vessel with discharge valves, filled with an electrolyte in which the electrodes are immersed. The principle of the solution is that the negative positive pressure porous diffusion electrode is connected with its hydrogen outlet, separated from the inner space of the pressure vessel, to the hydrogen reservoir, whereby the following applies:

V <1/2 V,, kdeV <1/2 V ,, where

O riO ri

V představuje objem prostoru tlakové nádoby nad elektrolytem, vyplněný kyslíkem aV represents the volume of the pressure vessel space above the electrolyte, filled with oxygen and

V^| objem zásobníku vodíku.V ^ | volume of hydrogen reservoir.

Elektrolytický zdroj podle vynálezu umožňuje odebírání vodíku pod přetlakem, jehož hodnota je v podstatě omezena pouze pevností tlakové nádoby, zásobníku vodíku a jejich příslušenství. Jinou výraznou vlastností zdroje je generování zcela čistého vodíku bez příměsy kyslíku a aerosolu elektrolytu.The electrolytic source according to the invention allows the removal of hydrogen under positive pressure, the value of which is substantially limited only by the strength of the pressure vessel, the hydrogen reservoir and their accessories. Another distinctive feature of the source is the generation of completely pure hydrogen without the addition of oxygen and electrolyte aerosol.

Při splněni nerovnosti V < 1/2VU, kde rovnost je mezní o π podmínkou, stoupá za průchodu elektrického proudu tlak kyslíku v tlakové nádobě rychleji, nežli tlak vodíku v zásobníku, nebot objemy vyvíjeného vodíku a kyslíku jsou vždy v poměru : 1. Nezbytná regulace tlaku kyslíku se provádí jeho přerušovaným periodickým vypouštěním tak, aby stále platila podmínkaWhen the inequality V <1 / 2V U is fulfilled, where equality is the limit by π condition, the oxygen pressure in the pressure vessel rises faster than the pressure of the reservoir, as the volumes of hydrogen and oxygen evolved are always in the ratio: 1. Necessary oxygen pressure is controlled by intermittent periodic discharge so that the condition is still present

BBBB^SSS^5S95EES BBKHHMHHW kdeBBBB ^ SSS ^ 5S95EES BBKHHMHHW where

P je kapilární tlak elektrodyP is the capillary electrode pressure

PH tlak vodíku v zásobníku aP H hydrogen pressure in reservoir a

PQ tlak kyslíku v tlakové nádobě (v prostoru nad elektrolytem).P Q oxygen pressure in the pressure vessel (above the electrolyte).

Tlak kyslíku pak může kolísat v rozmezí daném kapilárním tlakem P^. Z uvedeného je zřejmé, že nároky na přesnost regulace jsou ve srovnání se známým řešením až o dva řády nižší, čímž se výrazně zlepšuje i spolehlivost systému.The oxygen pressure may then vary within the range given by the capillary pressure P 1. From the above it is clear that the demands on control accuracy are up to two orders of magnitude lower compared to the known solution, which significantly improves the reliability of the system.

Požadavek uvedeného rozmezí rozdílu tlaků obou plynů vyplývá ze skutečnosti, že v případě kdy platí Ρθ < (P^-P^) dochází k unikáni vodíku póry krycí vrstvy elektrody do elektrolytu.The requirement of the pressure difference range of the two gases results from the fact that in the case where <θ <(P ^ -P ^) is valid, hydrogen leaks through the pores of the electrode cover layer into the electrolyte.

Pokud nebude splněna podmínka levé strany nerovnosti tzn., když PQ PH, nastane havarijní stav, při němž elektrolyt uniká krycími vrstvami elektrody do jejího vnitřního prostoru a dále vývodem elektrody do zásobníku vodíku.If the condition of the left side of the unevenness is not met, ie, when P Q P H , an emergency condition occurs in which the electrolyte leaks through the electrode coating layers into its interior space and further through the electrode outlet to the hydrogen reservoir.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

V obrazové příloze je schematicky znázorněn elektrolytický zdroj tlakového vodíku podle vynálezu.An electrolytic source of pressurized hydrogen according to the invention is schematically shown in the figure.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zařízení sestává z tlakové nádoby _1_, naplněné elektrolytem 2_, v němž jsou ponořeny kladná kyslíková elektroda 3. a záporná vodíková elektroda £. Vodíková kapalinová porézní difuzní elektroda je svým vývodem vodíku spojena se zásobníkem £>_ vodíku, který je na výstupu opatřen výpustným ventilem 7_ vodíku. Tlaková nádoba _1_ má ve své horní části v prostoru nad elektrolytem 2 vytvořen výstup s výpustným ventilem _8 kyslíku. Ovládání obou ventilů Ί_, 8_ je řízeno neznázorněným regulačním systémem.The device consists of a pressure vessel 7 filled with an electrolyte 2 in which the positive oxygen electrode 3 and the negative hydrogen electrode 6 are immersed. The hydrogen liquid porous diffusion electrode is connected with its hydrogen outlet to a hydrogen reservoir 6 which is provided at the outlet with a hydrogen discharge valve 7. The pressure vessel 7 has an outlet with an oxygen outlet valve 8 in its upper part in the space above the electrolyte 2. The control of both valves 8, 8 is controlled by a control system (not shown).

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Elektolytického zdroje podle vynálezu lze využít pro získávání vysoce čistého tlakového vodíku.The electrolytic source of the invention can be used to obtain highly pure pressurized hydrogen.

?V 2Z4Ý - 97 A/? 2Z4Y - 97 A /

Claims (1)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS Elektrolytický zdroj tlakového vodíku, tvořený tlakovou nádobou opatřenou vypouštěcími ventily a naplněnou elektrolytem, v němž jsou ponořeny kladná a záporná elektroda, se vyznačuje tím, že záporná přetlaková porézní difuzní elektroda (4) je spojena svým vývodem (5) vodíku, odděleným od vnitřního prostoru tlakové nádoby (1 ) , se zásobníkem (6) vodíku, přičemž platí:An electrolytic source of pressurized hydrogen, consisting of a pressure vessel provided with drain valves and filled with electrolyte, in which the positive and negative electrodes are immersed, is characterized in that the negative positive pressure porous diffusion electrode (4) is connected by its hydrogen outlet (5) separated from the interior pressure receptacles (1), with a reservoir (6) of hydrogen, the following shall apply: V 1/2 Vj, o H kdeV 1/2 Vj, o H where Vq ... objem prostoru tlakové nádoby (1) nad elektrolytem (2), vyplněný kyslíkemV q ... the volume of oxygen-filled space of the pressure vessel (1) above the electrolyte (2) V . objem zásobníku (6) vodíku liga ί ΑΛ3Γ80V :I ,λΖ31γΝλΛ OHd I avgn l 6 HA '8 LV. hydrogen tank capacity (6) league ί ΑΛ3Γ80V : I, λΖ31γΝλΛ OHd I avgn l 6 HA '8 L WflWfl C t T ť c oC t T ť c o
CS912244A 1991-07-18 1991-07-18 Electrolytic source of pressurized hydrogen CZ278519B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS912244A CZ278519B6 (en) 1991-07-18 1991-07-18 Electrolytic source of pressurized hydrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS912244A CZ278519B6 (en) 1991-07-18 1991-07-18 Electrolytic source of pressurized hydrogen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ224491A3 true CZ224491A3 (en) 1993-02-17
CZ278519B6 CZ278519B6 (en) 1994-02-16

Family

ID=5359000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS912244A CZ278519B6 (en) 1991-07-18 1991-07-18 Electrolytic source of pressurized hydrogen

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ278519B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CZ278519B6 (en) 1994-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3616436A (en) Oxygen stream dispenser
US2070612A (en) Method of producing, storing, and distributing electrical energy by operating gas batteries, particularly oxy-hydrogen gas batteries and electrolyzers
US3615252A (en) Oxygen-generating device
CN106029582A (en) Apparatus for generating functional water
CN106898845B (en) A kind of metal-air batteries system and its quick start method
US4235693A (en) Submersible energy storage apparatus
US1771190A (en) Primary cell
CA2143446C (en) Procedure for controlling pressure in electrolysis apparatus and electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen
CZ224491A3 (en) Electrolytic source of pressurized hydrogen
US5268081A (en) Electrolytic source of pressurized hydrogen
JP2005139025A (en) Hydrogen producing apparatus and fuel cell system
ES458149A1 (en) Electrolytic diaphragm cell
JP3763018B2 (en) Hydrogen supply device using solid polymer water electrolyzer
KR840006796A (en) Port type water purifier using electrolysis
GB1261678A (en) Improvements in deferred-action cells
GB1475550A (en) Electrolytic generating and gas pressure regulating apparatus
FI90568C (en) Electrolyser for hydrogen production
JPS56127781A (en) Vibration-proof type water electrolysis device
US4744873A (en) Multiple compartment electrolytic cell
RU2095474C1 (en) Electrolytic liquid-supply system in pressure electrolysis plant
JP3169050B2 (en) Hydrogen / oxygen generator and operating method thereof
JPS56158882A (en) Device for separating oxygen from air electrochemically
US11332832B2 (en) Method for the management of fluids required for the operation of a vehicle and device making it possible to implement it
JPH065421Y2 (en) Hydrogen generator
US3855005A (en) Device in a galvanic battery for removing air from the electrolyte and water supply ducts and from the electrolyte tank when the battery is started