CZ25390U1

CZ25390U1 - Modular hydrogen generator

Info

Publication number: CZ25390U1
Application number: CZ201227210U
Authority: CZ
Inventors: Molenda@Mieczyslaw; Haladová@Petra
Original assignee: Gascontrol, Spol. S R.O.; SLD-REACONT, a.s.
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-05-20

Description

Modulový vodíkový generátorModule hydrogen generator

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká zařízení určeného ke generování a řízenému dávkování plynné směsi vodíku a kyslíku do připojeného zařízení.The invention relates to a device for generating and controlling the gaseous mixture of hydrogen and oxygen to a connected device.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Elektrolytická výroba vodíku spočívá v elektrolýze vody v přítomnosti katalyzátoru, nej častěji alkalického hydroxidu, nebo minerální kyseliny. Aplikací proudu na elektrody elektrolyzéru dochází ke štěpení vody na ionty a následné výrobě plynného vodíku na katodě a kyslíku na povrchu anody. Nejběžnějšími typy současných vodíkových generátorů jsou ty s alkalickým elektrolytem. Základními součástmi v současné době používaných vodíkových generátorů je elektrolyzér, zásobník elektrolytu, zásobník vody, vstupní potrubí elektrolytu a výstupní potrubí plynu. Plyny vyrobené elektrolýzou na elektrodách tvoří směs plynu a elektrolytu. Před výstupem vodíku z generátoru musí být vodík zbaven zbytků elektrolytu, což probíhá v odplyňovací komoře neboli odlučovači, kde dochází ke strhávání molekul plynu z elektrolytu.Electrolytic production of hydrogen consists in the electrolysis of water in the presence of a catalyst, most often an alkali hydroxide or a mineral acid. By applying current to the electrodes of the electrolyzer, the water is split into ions and the subsequent production of hydrogen gas at the cathode and oxygen at the anode surface. The most common types of current hydrogen generators are those with an alkaline electrolyte. The basic components of the currently used hydrogen generators are an electrolyzer, an electrolyte reservoir, a water reservoir, an electrolyte inlet conduit and a gas outlet conduit. The gases produced by electrolysis on the electrodes form a mixture of gas and electrolyte. Before leaving the generator for hydrogen, the hydrogen must be stripped of electrolyte residues, which takes place in a degassing chamber or trap where gas molecules are entrained from the electrolyte.

Současné generátory vodíku používají jako odlučovač nerezovou nádobu umístěnou nad elektrolyzérem, přičemž existuje následující možné konstrukční řešení.The present hydrogen generators use a stainless steel vessel located above the electrolyser as a separator, with the following possible design.

Směs plynu s elektrolytem je shromažďována v potrubí v homí části elektrolyzéru, které je připojeno k odlučovači, vyčištěný plyn vystupuje z odlučovače a oddělený elektrolyt se vrací do elektrolyzéru, přičemž je možné elektrolyt čerpat mechanicky pomocí čerpadla, které umožňuje překonat pokles tlaku v potrubí a elektrolyzéru, což umožňuje zapojení více článků systému.The gas / electrolyte mixture is collected in a duct at the top of the electrolyzer that is connected to the separator, the cleaned gas exits the separator, and the separated electrolyte is returned to the electrolyzer, whereby the electrolyte can be pumped mechanically using a pump. allowing multiple links in the system.

Použití čerpadla v dané aplikaci s sebou však přináší určité nevýhody v podobě zvýšených požadavků na údržbu, energetických ztrát a možného negativního ovlivnění elektrolytu.However, the use of a pump in a given application entails certain disadvantages in the form of increased maintenance requirements, energy losses and a possible negative impact on the electrolyte.

Nevýhodou současného stavu techniky je absence regulace probíhajících procesů elektrolýzy, což má za následek nutnost různých konstrukčních variant i při nepatrných rozdílech v rozsahu požadovaného výkonu.The disadvantage of the current state of the art is the lack of regulation of the ongoing electrolysis processes, which results in the necessity of various design variants even with slight differences in the range of required power.

Další nevýhodou současného stavu techniky v oblasti vodíkových generátorů je omezení použitelnosti v určitých aplikacích, což přináší komplikace z důvodu nutnosti výroby velkého množství modelů různých konstrukcí, tak, aby byly využitelné pro širší škálu prostředí a aplikací.Another disadvantage of the state of the art in the field of hydrogen generators is the limitation of applicability in certain applications, which brings complications due to the need to produce a large number of models of different designs to be applicable to a wider range of environments and applications.

V současnosti používané systémy mají rovněž rezervy v zajištění bezpečnosti chodu celého systému, nedisponují programovatelným řídicím systémem s širokou škálou připojených bezpečnostních a jistících prvků, přičemž neumožňují sběr a záznam dílčích dat probíhajících procesů s možností vyhodnocení a okamžité reakce systému na požadavky koncového zařízení. Dále neumožňují regulaci parametrů jednotky vodíkového generátoru, které udrží technologickou část v provozní teplotě prostřednictvím regulovatelného chladicího subsystému.The systems currently in use also have reserves to ensure the safety of the entire system, they do not have a programmable control system with a wide range of connected safety and protection devices, and they do not allow collection and recording of partial data of ongoing processes. Furthermore, they do not allow the control of the parameters of the hydrogen generator unit that will keep the process part at operating temperature through a controllable cooling subsystem.

Konstrukční řešení předkládaného technického řešení generátoru vodíku umožňuje eliminovat zmiňované nevýhody.The design of the present hydrogen generator technical solution makes it possible to eliminate these disadvantages.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nevýhody stávajících provedení a technických řešení do velké míry odstraňuje modulový vodíkový generátor, jehož podstata je v tom, že:The above-mentioned disadvantages of existing designs and technical solutions are largely eliminated by the modular hydrogen generator, which is based on:

je tvořen elektrolyzérem, zásobníkem elektrolytu, zásobníkem vody, řídicím subsystémem a subsystémem chlazení, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu, na který je upevněn vnější ochranný plášť, který je dále osazen skupinou ovládacích prvků a zobrazovacím zařízením, přičemž je zásobník vody propojen s hrdlem umístěným na vnějším ochranném plášti, dále je zásobník vody propojen se zásobníkem elektrolytu, který je propojen s elektrolyzérem, jenž jeit consists of an electrolyzer, an electrolyte reservoir, a water reservoir, a control subsystem and a cooling subsystem, the elements being mounted in a support frame to which an outer protective sheath is attached, which is further fitted with a plurality of controls and a display device. the water reservoir is connected to an electrolyte reservoir which is connected to an electrolyzer which is

-1 CZ 25390 Ul zpětně napojen na zásobník elektrolytu, který je dále spojen s odlučovací nádobou, na kterou navazuje výstupní potrubí vodíkového generátoru, přičemž řídicí subsystém je instalován v rozvodné skříni, přičemž hlavními bloky řídicího subsystému je řídicí, ovládací, napájecí a výkonová jednotka, přičemž dílčí systémové bloky řídicího subsystému jsou dále napojeny na napájecí jednotku.The return subsystem is reconnected to an electrolyte reservoir, which is further connected to a separation vessel, to which the hydrogen generator outlet piping is connected, the control subsystem being installed in a switch cabinet, the main control subsystem blocks being a control, control, power and power unit. wherein the sub-system blocks of the control subsystem are further coupled to a power supply unit.

Dále je výhodné, když je subsystém chlazení tvořen aktivním chladicím okruhem cirkulačního typu skládajícího se z rozvodné trysky, chladicího potrubí s doplňkovým vedením a cirkulačního čerpadla, přičemž systém uspořádání elektrod a pryžových distančních lamel v kombinaci s dispozičním umístěním ventilátoru upevněným na základním skeletu vytváří pasivní chlazení elektrolyzéru.Furthermore, it is advantageous if the cooling subsystem consists of an active cooling circuit of a circulation type consisting of a distribution nozzle, a cooling line with an additional conduit and a circulation pump, wherein the electrode arrangement and rubber spacers in combination with the layout of the fan mounted on the base frame create passive cooling electrolyser.

Výhodné je, kdy je elektrolyzér napojen na cirkulační chladicí okruh, který je na sací a výtlačné straně osazen rozvodnou tryskou navazující na chladicí potrubí osazené filtračním systémem před napojením na cirkulační čerpadlo, přičemž chladicí potrubí prochází základním skeletem cirkulačního chladicího okruhu osazeného ventilátorem.Advantageously, the electrolyser is connected to a circulating cooling circuit, which is provided on the suction and discharge side with a distribution nozzle adjoining a cooling pipe fitted with a filtration system prior to being connected to a circulation pump, the cooling pipe passing through the basic skeleton of a circulating cooling circuit fitted with a fan.

Výhodné je, když je odlučovací nádoba osazena ventilem s příslušenstvím a uzávěrem s membránou, přičemž je připevněna k nosné části zásobníku elektrolytu.Advantageously, the separation vessel is fitted with an accessory valve and a diaphragm closure and is attached to the support portion of the electrolyte reservoir.

Výhodné je, když jsou v zásobníku elektrolytu umístěny snímače hladiny a tlaku, a to první plovákový snímač a tlakový senzor.Advantageously, level and pressure sensors are provided in the electrolyte reservoir, the first float sensor and the pressure sensor.

Dále je výhodné, když je v zásobníku vody umístěn druhý plovákový snímač.It is further preferred that a second float sensor is provided in the water tank.

Dále je výhodné, když je součástí elektrolyzéru programovatelný senzor teploty a na řídicí jednotce nezávislé teplotní čidlo.Furthermore, it is advantageous if the electrolyzer comprises a programmable temperature sensor and a temperature sensor independent of the control unit.

Dále je výhodné, když je integrovaná ovládací jednotka doplněna připojením externí ovládací jednotky, tvořené například výpočetní technikou řídicího stanoviště vzájemně propojenou s jednotkou vodíkového generátoru prostřednictvím sériové linky a příslušného konektoru.Furthermore, it is advantageous if the integrated control unit is supplemented by the connection of an external control unit, formed, for example, by a computer control unit interconnected with the hydrogen generator unit via a serial line and a corresponding connector.

Dále je výhodné, když má řídicí jednotka v procesoru instalovaný software, kdy součástí řídicí jednotky je systém záznamu dat, přičemž na řídicí jednotku jsou dále připojeny jednotlivé snímače a čidla rozmístěné v systému vodíkového generátoru.Furthermore, it is advantageous if the control unit has software installed in the processor, wherein the control unit comprises a data recording system, further comprising the individual sensors and sensors distributed in the hydrogen generator system connected to the control unit.

Dále je výhodné, když je napájecí jednotka tvořena nezávislými zdroji napájenými ze sítě prostřednictvím konektoru s vypínačem, přičemž tyto nezávislé zdroje napájejí separátně výkonovou část elektrolyzéru a separátně ovládací prvky a řídicí jednotku.Furthermore, it is advantageous if the power supply unit is comprised of independent mains-powered power supplies via a switch connector, these independent power sources separately supplying the power part of the electrolyser and separately the control elements and the control unit.

Výhodou navrhovaného řešení je modularita vodíkového generátoru jako celku v rámci jednotlivých dílčích subsystémů i modularity řídicího subsystému samostatně, přičemž tato skutečnost v kombinaci s možností stohování systémů jednotek vodíkových generátorů, umožňuje univerzalitu zařízení v oblasti uplatnění jednoho konstrukčního řešení v rámci široké škály aplikací včetně různých požadavků na objem produkovaného plynu. Modularita jednotlivých systémů je založena na možnosti přizpůsobení daného subsystému a jemu návazných prvků zařízení vodíkového generátoru dle požadavků výstupních parametrů.The advantage of the proposed solution is the modularity of the hydrogen generator as a whole within individual subsystems as well as the modularity of the control subsystem separately. This fact, combined with the possibility of stacking hydrogen generator unit systems, enables the device to be universally applied in a wide range of applications including various requirements per volume of gas produced. The modularity of individual systems is based on the possibility of adapting the subsystem and its related elements of the hydrogen generator device according to the requirements of the output parameters.

Mezi další výhody navrhovaného řešení spadá automatické řízení probíhajících procesů elektrolýzy instalovaným software do programové části řídicí jednotky, možnost připojení jednotky k standardnímu typu výpočetní techniky s možností sběru a vyhodnocování dat, nezávislý integrovaný sběr dat, kombinovaný chladicí systém či integrovaný zásobník vody.Other advantages of the proposed solution include automatic control of running electrolysis processes by installed software into the program part of the control unit, the possibility of connecting the unit to a standard type of computer technology with data collection and evaluation, independent integrated data collection, combined cooling system or integrated water tank.

Systém řízení vodíkového generátoru zahrnuje funkci vyhodnocování informací získaných z elektrolyzéru, reprezentovaných teplotou, proudem, případně informacemi z externí jednotky automaticky, což umožňuje řídit proces elektrolýzy a předcházet tak zbytečným ztrátám v podobě tepla nebo nadměrné produkce plynu. Modularita řídicího systému umožňuje záměnu dílčího modulu, čímž je možné generátor přizpůsobit koncovému zařízení.The hydrogen generator control system includes a function of evaluating information obtained from the electrolyzer, represented by temperature, current, or information from an external unit, automatically, which allows the electrolysis process to be controlled and thereby avoiding unnecessary losses in the form of heat or excessive gas production. The modularity of the control system allows the sub-module to be replaced, allowing the generator to be adapted to the terminal.

Řídicí jednotka obsahuje programovatelný procesor, který prostřednictvím instalovaného programu řídí celý proces výroby vodíku, přičemž interpretuje dílčí informace o probíhajících pro-2CZ 25390 Ul cesech na zobrazovacím zařízení ovládací jednotky s možností nastavení prostřednictvím ovládacích prvků, výkonová jednotka zpracovává informace z řídicí jednotky a pomocí výkonových prvků spíná napětí na elektrolyzéru dodávané prostřednictvím daného bloku napájecí jednotky, která usměrňuje síťové napětí.The control unit includes a programmable processor that controls the entire hydrogen production process through the installed program, interpreting partial information about the ongoing process on the display of the control unit, adjustable via the controls, the power unit processes the information from the control unit, and The elements switch the voltage on the electrolyzer supplied through the given block of the power supply unit, which rectifies the mains voltage.

Řídicí systém reguluje výstupní parametry výkonové jednotky ve formě frekvence napájecího napětí generátoru, střídy napájecího napětí generátoru, spínání ventilátoru chlazení na základě informace z teplotního senzoru, vypnutí celého systému v případě překročení tlaku nebo výskytu nízké hladiny elektrolytu v systému, systém umožňuje řízení procesů výroby plynu na základě zpětných vazeb z elektrolyzéru a z koncového zařízení.The control system regulates the output parameters of the power unit in the form of generator supply voltage frequency, generator supply voltage duty cycle, cooling fan switching based on information from the temperature sensor, shutting down the entire system if pressure is exceeded or low electrolyte levels occur in the system based on feedback from the electrolyser and terminal equipment.

Součástí navrhovaného generátoru vodíku je zásobník elektrolytu a odlučovací nádoba, kde dochází k strhávání kapek elektrolytu z plynné směsi vodíku a kyslíku. Plyny vyrobené elektrolýzou se neseparují a jsou vedeny přímo do zásobníku elektrolytu, kde dochází k odloučení hlavního podílu vázaných látek, dále je plynná směs převedena do spodní části odlučovací nádoby kde prochází kapalinou, což přispívá k separaci vlhkosti a případných nežádoucích látek vázaných v plynu, který je dále odváděn do výstupního potrubí.A part of the proposed hydrogen generator is an electrolyte reservoir and a separating vessel where the electrolyte drops are entrained from the gaseous mixture of hydrogen and oxygen. The gases produced by electrolysis do not separate and are routed directly to the electrolyte reservoir where the bulk of the bound substances are separated, the gas mixture is transferred to the bottom of the separation vessel where it passes through the liquid, contributing to separation of moisture and any undesirable substances bound in the gas. it is further discharged to the outlet pipe.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiložených výkresech jsou znázorněny obrázky.The accompanying drawings show figures.

Obrázek 1 - Axonometrický pohled na celkový systém modulového vodíkového generátoru včetně detailního pohledu na elektrolyzér.Figure 1 - Axonometric view of the overall module hydrogen generator system including a detailed view of the electrolyzer.

Obrázek 2 - Axonometrický pohled na celkový systém modulového vodíkového generátoru včetně krytování.Figure 2 - Axonometric view of the overall module hydrogen generator system including enclosure.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Vodíkový generátor Ije tvořen elektrolyzérem 2, zásobníkem 3 elektrolytu, zásobníkem 4 vody, řídicím subsystémem 5 a subsystémem 6 chlazení, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu 7, na který je upevněn vnější ochranný plášť 8, který je dále osazen skupinou ovládacích prvků 42 a zobrazovacím zařízením 41.The hydrogen generator 1 consists of an electrolyzer 2, an electrolyte reservoir 3, a water reservoir 4, a control subsystem 5 and a cooling subsystem 6, these elements being arranged in a support frame 7, to which an outer protective sheath 8 is mounted. and a display device 41.

Zásobník 4 vody je osazen podávači jednotkou 9 s implementovaným podávacím čerpadlem 12, která je přívodním vedením 10 na volné propusti propojena s hrdlem II umístěným na vnějším ochranném plášti 8, dále je podávači jednotka 9 napojena podávacím vedením 13 na zásobník 3 elektrolytu, který je propojen vstupním vedením 14 s elektrolyzérem 2, jenž je zpětně napojen výstupním vedením 15 plynu na homí část zásobníku 3 elektrolytu, který je dále prostřednictvím propojovacího vedení 16 spojen se spodní částí odlučovací nádoby 17, na kterou navazuje výstupní potrubí 18 vodíkového generátoru 1 uchycené k vnějšímu ochrannému plášti 8.The water reservoir 4 is fitted with a feed unit 9 with an implemented feed pump 12, which is connected by a free-pass supply line 10 to a throat II located on the outer protective sheath 8, further the feed unit 9 is connected by a feed line 13 to an electrolyte reservoir 3 an inlet line 14 with an electrolyzer 2, which is reconnected to the upper part of the electrolyte container 3 via a gas outlet line 15, which in turn is connected via an interconnecting line 16 to the lower part of the separation vessel 17 to which the outlet line 18 of the hydrogen generator 1 tire 8.

Subsystém chlazení 6 je tvořen aktivním chladicím okruhem cirkulačního typu skládajícího se z rozvodné trysky 21, chladicího potrubí 23 s doplňkovým vedením a cirkulačního čerpadla 22, přičemž systém uspořádání elektrod 26 a pryžových distančních lamel 27 v kombinaci s dispozičním umístěním ventilátoru 25 upevněným na základním skeletu 24 vytváří pasivní chlazení elektrolyzéru 2.The cooling subsystem 6 comprises a circulating-type active cooling circuit consisting of a nozzle 21, an additional cooling line 23 and a circulation pump 22, wherein the electrode arrangement 26 and the rubber spacer 27 in combination with the layout of the fan 25 mounted on the base skeleton 24 generates passive cooling of the electrolyzer 2.

Elektrolyzér 2 je tvořen skupinou elektrod 26 od sebe vzájemně oddělených distančními lamelami 27, přičemž je napojen na cirkulační chladicí okruh, který je na sací straně 19 a výtlačné straně 20 osazen rozvodnou tryskou 21 navazující na chladicí potrubí 23 osazené filtračním systémem před napojením na cirkulační čerpadlo 22, přičemž chladicí potrubí 23 prochází základním skeletem 24 cirkulačního chladicího okruhu osazeného ventilátorem 25.The electrolyzer 2 is formed by a plurality of electrodes 26 separated from each other by spacers 27 and connected to a circulating cooling circuit, which is provided on the suction side 19 and the discharge side 20 with a distribution nozzle 21 connected to the cooling piping 23 fitted with a filtration system 22, wherein the cooling conduit 23 passes through a basic skeleton 24 of a circulating cooling circuit fitted with a fan 25.

Odlučovací nádoba 17, ve své spodní části osazená ventilem 28 s příslušenstvím a na straně protilehlé uzávěrem 29 s membránou 30, je připevněna k nosné části zásobníku 3 elektrolytu, který je osazen prvním plovákovým snímačem 31 v uzávěru 29 a tlakovým senzorem 32.The separator vessel 17, fitted at its bottom with an accessory valve 28 and on the side opposite the closure 29 with the diaphragm 30, is attached to the support portion of the electrolyte container 3, which is fitted with a first float sensor 31 in the closure 29 and a pressure sensor 32.

-3CZ 25390 Ul-3EN 25390 Ul

Řídicí subsystém 5 je instalován v rozvodné skříni 33 situované v nosném rámu 7 pod ochranným pláštěm 8.The control subsystem 5 is installed in the distribution box 33 situated in the support frame 7 under the protective sheath 8.

Hlavními bloky řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35, napájecí jednotka 36 a výkonová jednotka 37, přičemž integrovaná ovládací jednotka 35 může být doplněna připojením externí ovládací jednotky, tvořené například výpočetní technikou řídicího stanoviště a vzájemně propojenou s jednotkou vodíkového generátoru I prostřednictvím sériové linky a příslušného konektoru 38.The main blocks of the control subsystem 5 are the control unit 34, the control unit 35, the power unit 36 and the power unit 37, and the integrated control unit 35 may be supplemented by an external control unit such as control unit computing and interconnected with the hydrogen generator I via serial line and connector 38.

Jádrem celého řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34 se software instalovaným v procesoru této jednotky, kdy součástí řídicí jednotky 34 je systém 45 záznamu dat, přičemž na řídicí jednotku 34 jsou dále připojeny první snímač hladiny 31 a tlakový senzor 32, umístěné v zásobníku 3 elektrolytu, dále druhý plovákový snímač 39, umístěný v zásobníku 4 vody, dále programovatelný senzor 40 teploty a na řídicí jednotce nezávislé teplotní čidlo 44 situované na elektrolyzéru 2.The core of the entire control subsystem 5 is a control unit 34 with software installed in the processor of the unit, the control unit 34 having a data logging system 45, the first level sensor 31 and the pressure sensor 32 located in the electrolyte container 3. a second float sensor 39 disposed in the water reservoir 4, a programmable temperature sensor 40, and a temperature sensor 44 independent of the control unit located on the electrolyzer 2.

Ovládací jednotka 35 tvoří zpětnovazebný uzel mezi řídicí jednotkou 34, zobrazovacím zařízením 41 a skupinou ovládacích prvků 42. Dílčí systémové bloky, jako řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35 a výkonová jednotka 37, řídicího subsystému 5 jsou dále napojeny na napájecí jednotku 36 tvořenou nezávislými zdroji napájenými ze sítě prostřednictvím konektoru s vypínačem 43. přičemž tyto nezávislé zdroje napájejí separátně výkonovou část 37 elektrolyzéru 2 a separátně ovládací prvky 42 a řídicí jednotku 34.The control unit 35 forms a feedback node between the control unit 34, the display device 41, and the control element group 42. The sub-system blocks such as the control unit 34, the control unit 35 and the power unit 37 of the control subsystem 5 are further coupled to the power supply unit 36. the mains power supply 37 of the electrolyzer 2 separately and the controls 42 and the control unit 34 separately.

FunkceFunction

Vodíkový generátor I určený ke generování a řízenému dávkování plynné směsi vodíku a kyslíku do připojeného zařízení je tvořen elektrolyzérem 2, zásobníkem 3 elektrolytu, zásobníkem 4 vody, řídicím subsystémem 5 a subsystémem 6 chlazení, přičemž tyto prvky jsou ustaveny v nosném rámu 7, na který je upevněn vnější ochranný plášť 8, který je dále osazen zobrazovacím zařízením 41 a skupinou ovládacích prvků 42 určených k nastavení a monitorování probíhajících funkcí, kdy ochranný plášť 8 v kombinaci s nosným rámem 7 umožňuje stohování více jednotek na sebe navzájem, a tím i konstantní přísun násobků objemů produkovaného plynu jednotlivých vodíkových generátorů.The hydrogen generator I for generating and controlling the gaseous mixture of hydrogen and oxygen to the connected apparatus consists of an electrolyzer 2, an electrolyte reservoir 3, a water reservoir 4, a control subsystem 5 and a cooling subsystem 6, these elements being positioned in a support frame 7 on which an outer protective sheath 8 is mounted, which is further fitted with a display device 41 and a plurality of controls 42 for adjusting and monitoring ongoing functions, the protective sheath 8 in combination with the support frame 7 allowing stacking of multiple units on top of each other and thus constant supply multiples the volumes of gas produced by each hydrogen generator.

Zásobník vody 4 osazený podávači jednotkou 9 s implementovaným podávacím čerpadlem 12, je prostřednictvím přívodního vedení 10 propojen na volné propusti s hrdlem 11 určeným k doplnění zásobníku 4 vody destilovanou vodou, přičemž hrdlo II je umístěno na vnějším ochranném plášti 8.The water reservoir 4 fitted with the feed unit 9 with the implemented feed pump 12 is connected via a supply line 10 to a free passage with a neck 11 intended to replenish the water reservoir 4 with distilled water, the neck II being located on the outer protective sheath 8.

Dále je podávači jednotka 9 napojena podávacím vedením 13 na zásobník 3 elektrolytu, přičemž nasává ze zásobníku 4 vody médium, které je prostřednictvím podávacího vedení 13 odváděno do zásobníku 3 elektrolytu, kde dochází ke vzájemnému míšení stávajícího koncentrátu a nově převedeného média v žádaném poměru.Further, the feed unit 9 is connected by a feed line 13 to an electrolyte reservoir 3, drawing the medium from the water reservoir 4, which is discharged via the feed line 13 to the electrolyte reservoir 3 where the existing concentrate and the newly transferred medium are mixed in the desired ratio.

Elektrolyt dále prochází vstupním vedením 14 do elektrolyzéru 2, kde v prostoru mezi každou dvojicí elektrod 26 dochází k elektrolytickému ději a vzniklá plynná směs je odváděna výstupním vedením 15 plynu do homí části zásobníku 3 elektrolytu, kde je odloučen hlavní podíl kondenzátu. Plyn dále vstupuje propojovacím vedením 16 do spodní části odlučovací nádoby 17, kde probublává kapalinou, což přispívá k separaci vlhkosti a případných nežádoucích látek vázaných v plynu. Plyn je pak dále odváděn výstupním potrubím 18 vodíkového generátoru I uchyceným k vnějšímu ochrannému plášti 8.The electrolyte further passes through the inlet conduit 14 to the electrolyzer 2, where an electrolytic event occurs in the space between each pair of electrodes 26 and the resulting gas mixture is discharged through the gas outlet conduit 15 to the upper part of the electrolyte reservoir 3. Further, the gas enters through the conduit 16 to the bottom of the separator vessel 17, where it is bubbled through the liquid, which contributes to the separation of moisture and any undesirable substances bound in the gas. The gas is then further discharged through the outlet 18 of the hydrogen generator 1 attached to the outer protective sheath 8.

Subsystém 6 chlazení je tvořen aktivním chladicím okruhem cirkulačního typu skládajícího se z rozvodné trysky 21, chladicího potrubí 23 s doplňkovým vedením a cirkulačního čerpadla 22, přičemž systém uspořádání elektrod 26 a pryžových distančních lamel 27 v kombinaci s dispozičním umístěním ventilátoru 25 upevněným na základním skeletu 24 vytváří pasivní chlazení elektrolýzám 2, které díky vzájemnému dispozičnímu uspořádání cirkulačního chladicího okruhuThe cooling subsystem 6 comprises a circulating-type active cooling circuit consisting of a nozzle 21, an additional cooling conduit 23 and a circulation pump 22, wherein the electrode arrangement 26 and the rubber spacer 27 in combination with the layout of the fan 25 mounted on the base skeleton 24 it creates passive cooling of the electrolysis 2, which thanks to the mutual arrangement of the circulation cooling circuit

-4CZ 25390 Ul a elektrolyzéru 2 zvyšuje teplosměnnou plochu vystavenou proudu vzduchu tvořeného ventilátorem 25 umístěným na základním skeletu 24 subsystému chlazení 6.25390 U1 and the electrolyser 2 increase the heat exchange surface exposed to the air flow formed by the fan 25 located on the skeleton 24 of the cooling subsystem 6.

Elektrolyzér 2 je tvořen skupinou elektrod 26 od sebe vzájemně oddělených distančními lamelami 27, přičemž je napojen na cirkulační chladicí okruh, který je na sací straně 19 a výtlačné straně 20 osazen rozvodnou tryskou 21, přičemž cirkulační chladicí okruh prostřednictvím cirkulačního čerpadla 22 nasává elektrolyt z meziprostorů jednotlivých elektrod 26, čímž dochází k rovnoměrnému odvádění elektrolytu do chladicího okruhu napříč celým elektrolyzérem 2. Rozvodná tryska 21 navazuje na chladicí potrubí 23 osazené filtračním systémem před napojením na cirkulační čerpadlo 22, přičemž chladicí potrubí 23 prochází základním skeletem 24 cirkulačního chladicího okruhu osazeného ventilátorem 25, kdy prostřednictvím vnější plochy chladicího potrubí 23 a proudu vzduchu vytvořeného ventilátorem 25 dochází k ochlazování elektrolytu proudícího chladicím potrubím 23.The electrolyzer 2 is formed by a plurality of electrodes 26 separated from each other by spacers 27 and connected to a circulation cooling circuit, which is provided with a nozzle 21 on the suction side 19 and the discharge side 20, the circulation cooling circuit sucking electrolyte from the interstices. The distribution nozzle 21 connects to a cooling duct 23 fitted with a filtration system prior to being connected to a circulation pump 22, wherein the cooling duct 23 passes through a basic skeleton 24 of a circulating cooling circuit equipped with a fan 25 wherein the electrolyte flowing through the cooling conduit 23 is cooled by the outer surface of the cooling conduit 23 and the air flow generated by the fan 25.

Odlučovací nádoba 17 je ve své spodní části osazena ventilem 28 s příslušenstvím, kdy ventil 28 v případě přeplnění sníží hladinu na požadovanou mez stanovenou konstrukčním řešením odlučovací nádoby 17. Ve své homí části je odlučovací nádoba 17 osazena uzávěrem 29 s membránou 30, kde membrána 30 tvoří jeden z bezpečnostních prvků při eventuálním vzniku skokového tlaku v dané části zařízení. Odlučovací nádoba 17 je dále připevněna k nosné části zásobníku 3 elektrolytu, čímž daná sestava tvoří jeden kompaktní celek, přičemž je zásobník elektrolytu 3 osazen prvním plovákovým snímačem 31 v uzávěru 29 a tlakovým senzorem 32.The separator vessel 17 is fitted at its lower part with an accessory valve 28, in which case the valve 28 in the event of overfilling reduces the level to the desired limit set by the design of the separator vessel 17. In its upper part the separator vessel 17 is fitted with a closure 29 with membrane 30, forms one of the safety elements in case of eventual step pressure in the given part of the device. The separator vessel 17 is further attached to the support portion of the electrolyte container 3, thereby forming a single compact assembly, wherein the electrolyte container 3 is fitted with a first float sensor 31 in the cap 29 and a pressure sensor 32.

Kombinace konstrukčního řešení odlučovací nádoby 17. uzávěru 29 s membránou 30 a obsažené kapaliny plní funkci bezpečnostního prvku zejména při zvýšení tlaku nad hladinou kapaliny odlučovací nádoby 17, kde kapalina zabrání zpětnému průchodu plynu do návazných subsystémů vodíkového generátoru I při současné deformaci vložené membrány 30.The combination of the separator vessel 17 of the closure 29 with the membrane 30 and the contained liquid functions as a safety element, especially when the pressure increases above the liquid level of the separator vessel 17, where the liquid prevents backflow of gas into downstream subsystems.

Řídicí subsystém 5 je instalován v rozvodné skříni 33 situované v nosném rámu 7 pod ochranným pláštěm 8, přičemž rozvodná skříň 33 tvoří dělicí prvek mezi řídicím 5 a technologickým subsystémem vodíkového generátoru i, čímž zabraňuje nežádoucímu průniku případných nečistot a kapalných médií do řídicího subsystému 5.The control subsystem 5 is installed in a control cabinet 33 situated in the support frame 7 under the protective sheath 8, the control cabinet 33 forming a partition between the control 5 and the technology subsystem of the hydrogen generator 1, thereby preventing unwanted penetration of possible impurities and liquid media into the control subsystem 5.

Hlavními bloky řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35, napájecí jednotka 36 a výkonová jednotka 37, přičemž integrovaná ovládací jednotka 35 může být doplněna připojením externí ovládací jednotky, tvořené například výpočetní technikou řídicího stanoviště a vzájemně propojenou s jednotkou vodíkového generátoru I prostřednictvím sériové linky a příslušného konektoru sériového 38.The main blocks of the control subsystem 5 are the control unit 34, the control unit 35, the power unit 36 and the power unit 37, and the integrated control unit 35 may be supplemented by an external control unit such as control unit computing and interconnected with the hydrogen generator I via serial line and the corresponding serial 38 connector.

Jádrem celého řídicího subsystému 5 je řídicí jednotka 34 se software instalovaným v procesoru této jednotky, který vyhodnocuje požadavky zadané obsluhou prostřednictvím skupiny ovládacích prvků 42 a tomu přizpůsobuje optimální parametry výkonové části, kombinací parametrů skokové změny napájecího napětí ve stanovených krocích, plynulou změnu frekvence a střídy napájecího napětí.The core of the entire control subsystem 5 is the control unit 34 with the software installed in the processor of the unit, which evaluates the operator's requirements through a plurality of control elements 42 and adapts the optimum power section parameters accordingly. supply voltage.

Součástí řídicí jednotky 34 je systém 45 záznamu dat, který umožňuje záznam provozních parametrů na paměťovou kartu, případně do externího zařízení ovládací jednotky, přičemž na řídicí jednotku 34 jsou dále připojeny první plovákový snímač 31 hladiny a tlakový senzor 32, které umístěné v zásobníku 3 elektrolytu, dále druhý plovákový snímač 39 umístěný v zásobníku 4 vody, dále programovatelný senzor 40 teploty a na řídicí jednotce 34 nezávislé teplotní čidlo 44, situované na elektrolyzéru 2. Díky teplotnímu čidlu 44 při překročení stanovené teploty elektrolyzéru 2 sepne ventilátor 25 umístěný na základním skeletu 24 subsystému 6 chlazení, čímž dojde ke snížení teploty na provozní úroveň.The control unit 34 includes a data logging system 45 that allows operating parameters to be recorded to a memory card or to an external device of the control unit, and the first float level sensor 31 and a pressure sensor 32 located in the electrolyte container 3 are connected to the control unit 34. a second float sensor 39 located in the water reservoir 4, a programmable temperature sensor 40, and a temperature sensor 44 independent of the control unit 34 situated on the electrolyzer 2. Thanks to the temperature sensor 44, when the electrolyzer 2 is exceeded, of the cooling subsystem 6, thereby lowering the temperature to an operating level.

Řídicí jednotka 34 mimo jiné vyhodnocuje stavy do ní připojených plovákových snímačů 31 a 39 hladiny, dále tlakový senzor 32 a programovatelného senzoru 40 teploty, hodnoty získané z programovatelného senzoru 40 teploty doplňují a zpřesňují nastavení výkonové části pro aktuální stavové vlastnosti zařízení, přičemž informace získané z plovákových snímačů 31, 39 hladiny a tlakového senzoru 32 vedou k oznamovací informaci vyobrazené na zobrazovacím zařízení 41 sThe control unit 34 evaluates, inter alia, the conditions of the float level sensors 31 and 39 connected thereto, the pressure sensor 32 and the programmable temperature sensor 40, the values obtained from the programmable temperature sensor 40 complement and refine the power section settings for the current state of the device. the float level sensors 31, 39 and the pressure sensor 32 lead to the notification information shown on the display device 41 s.

-5CZ 25390 Ul patřičnou instrukcí pro obsluhu, případně dojde k odstavení nebo snížení výkonu vodíkového generátoru L-5GB 25390 U1 with proper operating instructions, or the hydrogen generator L power is shut down or decreased

Ovládací jednotka 35 tvoří zpětnovazebný uzel mezi řídicí jednotkou 34, zobrazovacím zařízením 41 a skupinou ovládacích prvků 42. Dílčí systémové bloky, jako řídicí jednotka 34, ovládací jednotka 35, výkonová jednotka 37, řídicího subsystému 5 jsou dále napojeny na napájecí jednotku 36, tvořenou nezávislými zdroji napájenými ze sítě prostřednictvím konektoru s vypínačem 43, kdy tyto nezávislé zdroje transformují a usměrňují odebírané síťové napájecí napětí na požadovanou hladinu pro jednotlivá zařízení, přičemž je napájena separátně výkonová část 37 elektrolyzéru 2 a separátně ovládací prvky 42 a řídicí jednotka 34.The control unit 35 forms a feedback node between the control unit 34, the display device 41, and the plurality of control elements 42. The sub-system blocks, such as the control unit 34, the control unit 35, the power unit 37, the control subsystem 5 are further coupled to the power supply unit 36 the mains power supply via the switch connector 43, whereby these independent power supplies transform and rectify the mains voltage drawn to the desired level for each device, separately supplying the power portion 37 of the electrolyzer 2 and the separate controls 42 and the control unit 34.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení je určeno zejména pro generování plynné směsi vodíku a kyslíku a její dávkování do připojeného zařízení, například do sání spalovacího motoru, přičemž tato aplikace umožní například snížení emisí a úsporu paliva. Variantně lze zařízení použít pro výrobu a skladování vodíku využitelného v široké škále oblastí, včetně možnosti akumulace energie. Zařízení je využitelné jak v průmyslové, tak ve spotřebitelské sféře.In particular, the device is intended for generating a gaseous mixture of hydrogen and oxygen and feeding it to a connected device, for example an intake of an internal combustion engine, which application allows, for example, emission reduction and fuel economy. Alternatively, the plant can be used to produce and store hydrogen for use in a wide variety of areas, including energy storage. The device can be used in both industrial and consumer sectors.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

A modular hydrogen generator, characterized in that it comprises an electrolyzer (2) comprising a plurality of electrodes (26), an electrolyte reservoir (3), a water reservoir (4), a control subsystem (5) and a cooling subsystem (6), these elements are arranged in a support frame (7) on which an outer protective sheath (6) is fixed, which is further provided with a plurality of controls (42) and a display device (41), the water reservoir (4) being connected to the neck ( 11) located on the outer protective sheath (8), further the water reservoir (4) is connected to an electrolyte reservoir (3) which is connected to an electrolyzer (2) which is reconnected to the electrolyte reservoir (3) which is further connected with a separating vessel (17) connected to the outlet conduit (16) of the hydrogen generator (1), the control subsystem (5) being installed in the distribution box, the main blocks of the control subsystem (5) being the control unit (34), a control unit (35), a power unit (36) and a power unit (37), the sub-system blocks of the control subsystem (5) being further coupled to the power unit (36).

A modular hydrogen generator according to claim 1, characterized in that the cooling subsystem (6) comprises an active cooling circuit of the circulation type consisting of a distribution nozzle (21), an additional cooling line (23) and a circulation pump (22). wherein the system of arrangement of the electrodes (26) and the rubber spacers (27) in combination with the layout of the fan (25) mounted on the base skeleton (24) provides passive cooling of the electrolyzer (2).

Module hydrogen generator according to claims 1 and 2, characterized in that the electrolyzer (2) is connected to a circulating cooling circuit, which is provided on the suction side (19) and the discharge side (20) with a distribution nozzle (21) adjoining the cooling line. (23) fitted with a filtration system prior to connection to the circulation pump (22), the cooling line (23) passing through a basic skeleton (24) of the circulation cooling circuit fitted with a fan (25).

Module hydrogen generator according to claim 1, characterized in that the separating vessel (17) is fitted with an accessory valve (28) and a closure (29) with a membrane (30) and is attached to the support part of the electrolyte reservoir (3).

-6GB 25390 Ul

Module hydrogen generator according to claims 1 and 4, characterized in that level and pressure sensors are provided in the electrolyte reservoir (3), namely a first float sensor (31) and a pressure sensor (32).

A modular hydrogen generator according to claim 1, characterized in that a second float sensor (39) is disposed in the water reservoir (4).

Module hydrogen generator according to claims 1 to 3, characterized in that the electrolyser (2) comprises a programmable temperature sensor (40) and a temperature sensor (44) independent of the control unit.

Module hydrogen generator according to claim 1, characterized in that the integrated control unit (35) is supplemented by the connection of an external control unit, comprising, for example, a computer control unit interconnected with the hydrogen generator unit (1) via a serial line and a corresponding serial connector ( 38).

9. A hydrogen generator module according to claim 1, 7 and 8, characterized in that the control unit (34) has software installed in the processor, wherein the control unit (34) comprises a data recording system (45) and a control unit (34). ) the individual sensors and sensors placed in the hydrogen generator system (1) are connected.

A hydrogen generator module according to claims 1 to 9, characterized in that the power supply unit (36) is comprised of independent mains power supplies via a switch connector (43), the independent power sources separately supplying the power unit (37) of the electrolyzer (2); separately operating elements (42) and control unit (34).