ES3064952A2 - Metodo de detencion de aparato de produccion de gas, y metodo de produccion de gas de oxigeno y gas de hidrogeno - Google Patents

Abstract

Método de detención de aparato de producción de gas, y Método de producción de gas de oxígeno y gas de hidrógeno. Un método de detención de aparato de producción de gas para detener el funcionamiento de un aparato de producción de gas mediante procedimientos que incluyen etapas predeterminadas. El método de detención se realiza en un método de someter a hidrólisis una disolución electrolítica alcalina en condiciones a presión mediante el uso del aparato de producción de gas configurado de tal manera que la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo y la cámara de cátodo se hace circular para que fluya de nuevo hacia la cámara de ánodo y la cámara de cátodo. El método de detención es capaz de impedir que las composiciones de gas alcancen los límites de inflamabilidad.

Description

[0001] DESCRIPCI N

[0003] MÉTODO DE DETENCIÓN DE APARATO DE PRODUCCIÓN DE GAS, Y MÉTODO DE

[0004] PRODUCCIÓN DE GAS DE OXÍGENO Y GAS DE HIDRÓGENO

[0006] Campo técnico

[0007] La presente invención se refiere a métodos de detención de aparato de producción de gas, y a métodos de producción de gas de oxígeno y gas de hidrógeno.

[0008] [Antecedentes de la técnica]

[0009] El método de electrólisis de agua alcalina se conoce como un método para producir un gas de hidrógeno y un gas de oxígeno. Según el método de electrólisis de agua alcalina, el agua se somete a electrólisis usando, como disolución electrolítica, una disolución acuosa básica (agua alcalina) en la que se disuelve un hidróxido de metal alcalino (tal como NaOH y KOH), generando de ese modo un gas de hidrógeno en los cátodos y un gas de oxígeno en los ánodos. Habitualmente, las celdas electrolíticas para la electrólisis de agua alcalina están dotadas de cámaras de ánodo y cámaras de cátodo que están separadas por membranas de separación permeables a los iones, y la electrólisis se realiza mientras se hace circular una disolución electrolítica a través de cada una de las cámaras de ánodo y cámaras de cátodo. La disolución electrolítica recogida de cada cámara se reúne y se almacena en tanques de circulación, y la disolución electrolítica almacenada en tanques de circulación se alimenta de nuevo a las cámaras.

[0010] En el proceso de electrólisis de agua alcalina, la reacción en el ánodo se representa por

[0011] (1): 2OH<->-> (1/2)O<2>↑ H<2>O 2ey la reacción en el cátodo se representa por

[0012] (2): 2H<2>O 2e<->-> H<2>↑ 2OH-Por tanto, en el proceso de electrólisis de agua alcalina, el agua se consume en su totalidad, mientras que la reacción en el ánodo genera agua al tiempo que la reacción en el cátodo consume agua, lo que provoca una diferencia de nivel de líquido entre los tanques de circulación de lado de ánodo y los tanques de circulación de lado de cátodo tras el avance de la reacción de electrólisis. Además, la reacción en el ánodo consume iones OH<->y la reacción en el cátodo genera iones OH-, y por tanto, permean iones a través de las membranas de separación y se mueven para mantener la neutralidad de carga entre las cámaras de ánodo y las cámaras de cátodo. Sin embargo, no todos los iones OH<->generados por la reacción en el cátodo se mueven desde las cámaras de cátodo a las cámaras de ánodo. Es decir, habitualmente, solo una parte de los iones OH<->generados por la reacción en el cátodo permean a través de las membranas de separación y se mueven desde las cámaras de cátodo a las cámaras de ánodo. Las cargas negativas excesivas en las cámaras de cátodo que corresponden al resto de los iones OH<->se compensan con cationes (iones Na<+>cuando el soluto en el agua alcalina es NaOH, e iones K<+>cuando el soluto en el agua alcalina es KOH) que permean a través de las membranas de separación y que se mueven desde las cámaras de ánodo a las cámaras de cátodo. Esto provoca la diferencia en la concentración de electrolito entre los tanques de circulación de lado de ánodo y los tanques de circulación de lado de cátodo tras el avance de la reacción de electrólisis.

[0013] Como método para resolver los problemas mencionados anteriormente, el documento de patente 1 propone el método de eliminar la diferencia en la concentración de disolución electrolítica y la diferencia en el nivel de líquido entre un tanque de circulación de lado de ánodo y un tanque de circulación de lado de cátodo proporcionando un intercambiador de disolución electrolítica entre el tanque de circulación de lado de ánodo y el tanque de circulación de lado de cátodo, y moviendo parte de la disolución electrolítica de un lado al otro lado.

[0014] [Lista de referencias]

[0015] [Bibliografía de patentes]

[0016] [Documento de patente 1] WO 2020/022190 A1

[0017] [Sumario de la invención]

[0018] [Problema técnico]

[0019] Sin embargo, el gas de oxígeno se disuelve y permanece en la disolución electrolítica en el lado de ánodo. Si esta disolución electrolítica se mueve hasta el lado de cátodo, el gas de oxígeno se disuelve y permanece junto con el gas de hidrógeno, que es el gas principal, en la disolución electrolítica en el lado de cátodo, y viceversa. El gas de hidrógeno se disuelve en la disolución electrolítica en el lado de cátodo. Si esta disolución electrolítica se mueve hasta el lado de ánodo, el gas de hidrógeno se disuelve y permanece junto con el gas de oxígeno, que es el gas principal, en la disolución electrolítica en el lado de ánodo.

[0020] Según la ley de Henry, cuanto mayor es la presión, mayor es la cantidad del gas disuelto en la disolución electrolítica. La cantidad del gas disuelto en la disolución electrolítica aumenta particularmente en un electrolizador de agua alcalina de tipo de alta presión que se utiliza para la electrólisis en condiciones a presión.

[0021] Cuando se hace funcionar un electrolizador de agua alcalina de tipo de alta presión mientras que la presión y la temperatura se controlan para que tengan valores fijos, el gas disuelto en la disolución electrolítica se mantiene en una cantidad fija. Sin embargo, por ejemplo, si la fuente de alimentación para el electrolizador de agua es generación de alimentación fotovoltaica, el electrolizador funciona repitiendo el ciclo de: detención de la producción de hidrógeno por la noche debido a la falta de generación de alimentación nocturna; y reinicio para producir hidrógeno de nuevo a la mañana siguiente. En este caso, se prevé que se produzcan los siguientes cambios (A) y (B) desde la detención del electrolizador de agua por la noche hasta el siguiente reinicio a la mañana siguiente, y se produce una reducción gradual de la presión dentro del electrolizador de agua:

[0022] (A) una disminución en la temperatura de la disolución electrolítica por la ausencia de generación de calor debido a la reacción de electrólisis, y/o por la disminución en la temperatura ambiental; y

[0023] (B) una reducción gradual de la presión dentro del electrolizador de agua provocada por una ligera desgasificación de las válvulas de control de presión.

[0024] Cuando se reduce la presión en el electrolizador de agua, el gas que se disuelve y que permanece en la disolución electrolítica se libera gradualmente a las porciones de capa gaseosa. El gas de hidrógeno y el gas de oxígeno que se disuelven y que permanecen en la disolución electrolítica están presentes en la disolución electrolítica con solubilidades respectivas según las condiciones de temperatura y las condiciones de presión. Las solubilidades del gas de hidrógeno y el gas de oxígeno en la disolución electrolítica son aproximadamente iguales en el intervalo de altas presiones. Por tanto, cuando se reduce la presión en el electrolizador de agua, se supone que se libera aproximadamente la misma cantidad del gas de hidrógeno y del gas de oxígeno a las porciones de capa gaseosa en los tanques de circulación respectivos. Esta liberación potencia la inflamabilidad de las porciones de capa gaseosa en los tanques de circulación respectivos, y la inflamabilidad puede alcanzar el intervalo de gas de explosión. Además, la mezcla del gas de hidrógeno y el gas de oxígeno en las porciones de capa gaseosa en los tanques de circulación respectivos durante la detención de un electrolizador de agua de este tipo puede conducir a la degradación en la pureza del gas producido cuando se inicia la siguiente operación.

[0025] Aparte del caso en el que el intercambio de disolución electrolítica mencionado anteriormente entre el lado de ánodo y el lado de cátodo se realiza de manera bidireccional, incluso en el caso en el que el intercambio se realiza de manera unidireccional (en el sentido desde el lado de ánodo hasta el lado de cátodo únicamente, o en el sentido desde el lado de cátodo hasta el lado de ánodo únicamente), pueden presentarse los problemas mencionados anteriormente relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa.

[0026] También puede adoptarse el siguiente modo: una disolución electrolítica en cada lado se mezcla una vez en un tanque de mezclado, y la disolución electrolítica mezclada se devuelve de nuevo a la cámara de ánodo y la cámara de cátodo sin el intercambio de disolución electrolítica entre el lado de ánodo y el lado de cátodo. Sin embargo, incluso este caso puede provocar los problemas mencionados anteriormente relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa.

[0027] Además, incluso en el modo de circulación de una disolución electrolítica en cada uno del lado de ánodo y el lado de cátodo por separado, que no se incluye en ninguno de los modos anteriores, la disolución electrolítica puede moverse en cierta medida entre la cámara de ánodo y la cámara de cátodo, ya que la propia celda electrolítica usa una membrana de separación para separar la cámara de ánodo y la cámara de cátodo. Tal como se describió anteriormente, el gas de oxígeno se disuelve y permanece en la disolución electrolítica en el lado de ánodo, y el gas de hidrógeno se disuelve y permanece en la disolución electrolítica en el lado de cátodo. Por tanto, incluso tal modo de circulación de disolución electrolítica por separado puede provocar los problemas mencionados anteriormente relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa.

[0028] Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de detención de un aparato de producción de gas que sea capaz de impedir que surjan los problemas relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa de los tanques de circulación, etc., e impedir además que las composiciones de gas alcancen los límites de inflamabilidad incluso cuando se detiene temporalmente un electrolizador de agua cuando se somete agua alcalina a electrólisis en condiciones a presión durante el intercambio de disolución electrolítica entre el lado de ánodo y el lado de cátodo, o, aunque no se realice intercambio de disolución electrolítica, usándose una celda electrolítica dotada de una membrana de separación.

[0029] [Solución al problema]

[0030] La presente invención es de la siguiente manera.

[0031] [1] Un método de detención de aparato de producción de gas para detener el funcionamiento de un aparato de producción de gas mediante los siguientes procedimientos, realizándose el método de detención en un método de producción de gas de oxígeno y gas de hidrógeno de someter a hidrólisis una disolución electrolítica que es agua alcalina en condiciones a presión mediante el uso del aparato de producción de gas que tiene un recipiente de electrólisis dotado de una cámara de ánodo que aloja un ánodo, una cámara de cátodo que aloja un cátodo, y una membrana de separación permeable a los iones que separa la cámara de ánodo y la cámara de cátodo, generando la cámara de ánodo un gas de oxígeno, generando la cámara de cátodo un gas de hidrógeno, en el que

[0032] la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo y la cámara de cátodo se hace circular para que fluya de nuevo hacia la cámara de ánodo y la cámara de cátodo, y

[0033] los procedimientos comprenden:

[0034] (a) reducir la presión en el aparato;

[0035] (b) continuar la producción de gas con la presión reducida; y

[0036] (c) detener el aparato de producción de gas.

[0037] [2] El método de detención de aparato de producción de gas según [1], en el que se forma un sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de ánodo, de modo que la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo fluye de nuevo hacia la cámara de ánodo cuando se hace funcionar el aparato de producción de gas; y se forma un sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de cátodo, de modo que la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de cátodo fluye de nuevo hacia la cámara de cátodo cuando se hace funcionar el aparato de producción de gas,

[0038] parte de la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo se transfiere al sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de cátodo, y/o parte de la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de cátodo se transfiere al sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de ánodo, y

[0039] la etapa (a) incluye además dejar de transferir la disolución electrolítica.

[0040] [3] El método de detención de aparato de producción de gas según [1] o [2], en el que en las condiciones a presión, cualquiera o ambas de la cámara de ánodo y la cámara de cátodo se mantiene(n) para tener una(s) presión/presiones interna(s) superior(es) a la presión atmosférica en no menos de 20 kPa.

[0041] [4] El método de detención de aparato de producción de gas según cualquiera de [1] a [3], en el que

[0042] el sistema de circulación de lado de ánodo está dotado de un tanque de circulación de lado de ánodo que almacena en el mismo parte de la disolución electrolítica que circula a través del sistema de circulación de lado de ánodo, y el sistema de circulación de lado de cátodo está dotado de un tanque de circulación de lado de cátodo que almacena en el mismo parte de la disolución electrolítica que circula a través del sistema de circulación de lado de cátodo, y

[0043] la etapa (b) incluye además introducir parte del gas de oxígeno generado en el ánodo en la parte de la disolución electrolítica en el tanque de circulación de lado de ánodo, y liberar un gas disuelto restante en la parte de la disolución electrolítica; y/o introducir parte del gas de hidrógeno generado en el cátodo en la parte de la disolución electrolítica en el tanque de circulación de lado de cátodo, y liberar un gas disuelto restante en la parte de la disolución electrolítica.

[0044] [5] Un método de producción de un gas de oxígeno y un gas de hidrógeno, comprendiendo el método:

[0045] detener el funcionamiento de un aparato de producción de gas mediante el método de detención de aparato de producción de gas según cualquiera de [1] a [4].

[0046] Según la presente invención, se reduce la presión en un aparato de producción de gas, y entonces se continúa con la producción de gas durante un periodo predeterminado, por lo que se reduce la cantidad del gas disuelto restante en la disolución electrolítica, y luego se detiene el aparato cuando el aparato se detiene en un método de producción de gas de hidrógeno y gas de oxígeno en condiciones a presión durante el intercambio de disolución electrolítica entre el lado de ánodo y el lado de cátodo, o, aunque no se realice el intercambio de disolución electrolítica, usándose una celda electrolítica dotada de una membrana de separación. Esto impide que surjan los problemas relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa de los tanques de circulación, etc., lo que puede impedir que se degrade la pureza del gas producido cuando se inicia la siguiente operación. Además, puede impedirse que se potencie la inflamabilidad de cualquier composición de gas en las porciones de fase gaseosa de los tanques de circulación, etc., de modo que la composición de gas alcance los límites de inflamabilidad.

[0047] [Breve descripción de los dibujos]

[0048] [Figura 1]

[0049] La figura 1 es una vista esquemática que muestra una realización de un aparato 100a de producción de gas para el que puede aplicarse el método de detención de la presente invención.

[0050] [Figura 2]

[0051] La figura 2 es una vista esquemática que muestra una realización de un aparato 100b de producción de gas para el que puede aplicarse el método de detención de la presente invención.

[0052] [Figura 3]

[0053] La figura 3 es una vista esquemática que muestra una realización de un aparato 100c de producción de gas para el que puede aplicarse el método de detención de la presente invención.

[0054] [Figura 4]

[0055] La figura 4 es una vista esquemática que muestra una realización de un aparato 100d de producción de gas para el que puede aplicarse el método de detención de la presente invención.

[0056] [Figura 5]

[0057] La figura 5 es un diagrama de flujo que muestra cada etapa del método de detención de la presente invención.

[0058] [Figura 6]

[0059] La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de control del método de detención de la presente invención.

[0060] [Descripción de realizaciones]

[0061] <Aparato de producción de gas que puede usarse en el método de detención de la presente invención>

[0062] En primer lugar, se describe un aparato 100a de producción de gas que se usa en un método de detención de aparato de producción de gas según la presente invención usando la figura 1. El aparato 100a de producción de gas mostrado en la figura 1 es simplemente una realización. El aparato 100a de producción de gas es para producir un gas de oxígeno y un gas de hidrógeno mediante electrólisis de agua alcalina mediante el uso de un agua alcalina como disolución electrolítica.

[0063] El aparato 100a de producción de gas está dotado de un recipiente 10 de electrólisis, un primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica, un segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica, un sistema 40 de suministro de agua pura, una primera línea 60 de recogida de gas, y una segunda línea 70 de recogida de gas. En la figura 1, las flechas apuntan a los sentidos en los que fluyen las sustancias.

[0064] El recipiente 10 de electrólisis está dotado de una cámara 11 de ánodo que aloja un ánodo que genera un gas de oxígeno, una cámara 12 de cátodo que aloja un cátodo que genera un gas de hidrógeno, y una membrana 13 de separación permeable a los iones que separa la cámara 11 de ánodo y la cámara 12 de cátodo. Puede usarse cualquier recipiente de electrólisis que se use de manera convencional para los electrolizadores de agua alcalina como recipiente 10 de electrólisis sin ninguna limitación particular.

[0065] El primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica incluye un primer tanque 21 de circulación que recibe y almacena en el mismo una primera disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara 11 de ánodo, y una primera bomba 22 de circulación mediante la cual la primera disolución electrolítica almacenada en el primer tanque 21 de circulación se suministra a la cámara 11 de ánodo. Una porción 21a de fase líquida ocupada por la primera disolución electrolítica almacenada, y una porción 21b de fase gaseosa, es decir, un espacio sobre la porción 21a de fase líquida están presentes dentro del primer tanque 21 de circulación. El primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica está dotado además de una tubería 23 a través de la cual la primera disolución electrolítica y un gas de ánodo que han fluido desde la cámara 11 de ánodo se introducen en el primer tanque 21 de circulación, una tubería 24 a través de la cual la primera disolución electrolítica se guía desde la porción 21a de fase líquida del primer tanque 21 de circulación hasta la primera bomba 22 de circulación, y una tubería 25 a través de la cual la primera disolución electrolítica bombeada desde la primera bomba 22 de circulación se introduce en la cámara 11 de ánodo.

[0066] Una primera mezcla de gas-líquido que contiene la primera disolución electrolítica, y el gas generado en la cámara 11 de ánodo fluye desde la cámara 11 de ánodo. La primera mezcla de gas-líquido que ha fluido desde la cámara 11 de ánodo se introduce en el primer tanque 21 de circulación a través de la tubería 23, y en el primer tanque 21 de circulación, se separa en la primera disolución electrolítica en la porción 21a de fase líquida y en gas (primera corriente de gas) en la porción 21b de fase gaseosa (separación gas-líquido).

[0067] De este modo, la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara 11 de ánodo (primera disolución electrolítica) se hace circular para que fluya de nuevo hacia la cámara 11 de ánodo.

[0068] El segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica está dotado de un segundo tanque 31 de circulación que recibe y almacena en el mismo una segunda disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara 12 de cátodo, y una segunda bomba 32 de circulación mediante la cual la segunda disolución electrolítica almacenada en el segundo tanque 31 de circulación se suministra a la cámara 12 de cátodo. Una porción 31a de fase líquida ocupada por la segunda disolución electrolítica almacenada, y una porción 31b de fase gaseosa, es decir, un espacio sobre la porción 31a de fase líquida están presentes dentro del segundo tanque 31 de circulación. El segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica está dotado además de una tubería 33 a través de la cual la segunda disolución electrolítica y un gas de cátodo que han fluido desde la cámara 12 de cátodo se introducen en el segundo tanque 31 de circulación, una tubería 34 a través de la cual la segunda disolución electrolítica se guía desde la porción 31a de fase líquida del segundo tanque 31 de circulación hasta la segunda bomba 32 de circulación, y una tubería 35 a través de la cual la segunda disolución electrolítica bombeada desde la segunda bomba 32 de circulación se introduce en la cámara 12 de cátodo.

[0069] Una segunda mezcla de gas-líquido que contiene la segunda disolución electrolítica, y el gas generado en la cámara 12 de cátodo fluye desde la cámara 12 de cátodo. La segunda mezcla de gas-líquido que ha fluido desde la cámara 12 de cátodo se introduce en el segundo tanque 31 de circulación a través de la tubería 33, y en el segundo tanque 31 de circulación, se separa en la segunda disolución electrolítica en la porción 31a de fase líquida, y en gas (segunda corriente de gas) en la porción 31b de fase gaseosa (separación gas-líquido).

[0070] De este modo, la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara 12 de cátodo (segunda disolución electrolítica) se hace circular para que fluya de nuevo hacia la cámara 12 de cátodo.

[0071] El sistema 40 de suministro de agua pura tiene un tanque 41 de agua pura que almacena agua pura en el mismo, y una bomba 42 de suministro de agua mediante la cual el agua pura almacenada en el tanque 41 de agua pura se bombea al segundo tanque 31 de circulación. El agua pura se bombea mediante la bomba 42 de suministro de agua desde el tanque 41 de agua pura hasta el segundo tanque 31 de circulación, mediante lo cual se complementa el agua consumida por la reacción de electrólisis del agua en el recipiente 10 de electrólisis.

[0072] El aparato 100a de producción de gas de la realización mencionada anteriormente no está dotado del intercambiador de disolución electrolítica que se describirá más adelante. Incluso en tal modo, la disolución electrolítica puede moverse en cierta medida entre la cámara 11 de ánodo y la cámara 12 de cátodo, puesto que la celda electrolítica 10 usa la membrana 13 de separación para separar la cámara 11 de ánodo y la cámara 12 de cátodo. Tal como se describió anteriormente, el gas de oxígeno se disuelve y permanece en la disolución electrolítica en el lado de ánodo, y el gas de hidrógeno se disuelve y permanece en la disolución electrolítica en el lado de cátodo. Por tanto, incluso tal modo de circulación de disolución electrolítica por separado puede provocar los problemas relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa, que son los problemas que van a resolverse mediante la presente invención.

[0073] La figura 2 muestra otra realización de un aparato 100b de producción de gas que puede usarse en el método de detención de la presente invención. Además de la estructura mencionada anteriormente del aparato 100a de producción de gas, el aparato 100b de producción de gas está dotado además de intercambiadores 50a y 50b de disolución electrolítica con los que se realiza el intercambio de disolución electrolítica entre el lado de ánodo y el lado de cátodo.

[0074] El primer intercambiador 50a de disolución electrolítica transfiere parte de la primera disolución electrolítica presente en el primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica al segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica.

[0075] La realización mostrada en la figura 2 está dotada de una primera bomba 51a de circulación y transferencia de disolución electrolítica como medio para transferir parte de la primera disolución electrolítica al segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica.

[0076] El segundo intercambiador 50b de disolución electrolítica transfiere parte de la segunda disolución electrolítica presente en el segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica al primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica.

[0077] La realización mostrada en la figura 2 está dotada de una segunda bomba 51b de circulación y transferencia de disolución electrolítica como medio para transferir parte de la segunda disolución electrolítica al primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica.

[0078] En la realización mostrada en la figura 2, el aparato 100b de producción de gas está dotado de un par del primer intercambiador 50a de disolución electrolítica y el segundo intercambiador 50b de disolución electrolítica como intercambiadores de disolución electrolítica. Sin embargo, no es necesario proporcionar siempre ambos de estos intercambiadores para ejercer el efecto de eliminar la diferencia en la concentración de disolución electrolítica y la diferencia de nivel de líquido entre el tanque de circulación de lado de ánodo y el tanque de circulación de lado de cátodo, y proporcionar cualquier intercambiador solo también logra el efecto de una manera suficientemente excelente. Por tanto, el aparato de producción de gas usado en la presente invención puede estar en el modo de estar dotado solamente del primer intercambiador 50a de disolución electrolítica, y puede estar en el modo de estar dotado solamente del segundo intercambiador 50b de disolución electrolítica. Cabe señalar que los problemas relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa en los tanques de circulación pueden surgir incluso cuando se proporciona solo un intercambiador de disolución electrolítica.

[0079] En el aparato 100b de producción de gas, el primer intercambiador 50a de disolución electrolítica está conectado al primer tanque 21 de circulación y al segundo tanque 31 de circulación, y el segundo intercambiador 50b de disolución electrolítica está conectado a la tubería 25 presente en el primer sistema de circulación de disolución electrolítica, y la tubería 35 presente en el segundo sistema de circulación de disolución electrolítica, mientras que las posiciones de estos intercambiadores pueden reemplazarse entre sí.

[0080] Es decir, tal como la realización mostrada en la figura 3 (aparato 100c de producción de gas), el primer intercambiador 50a de disolución electrolítica (que transfiere la primera disolución electrolítica al segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica) puede conectarse a las tuberías 25 y 35, y el segundo intercambiador 50b de disolución electrolítica (que transfiere la segunda disolución electrolítica al primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica) puede conectarse al primer tanque 21 de circulación y al segundo tanque 31 de circulación.

[0081] Pueden usarse bombas conocidas, tal como una bomba de desplazamiento positivo y una bomba de desplazamiento no positivo como las bombas de circulación en el aparato de producción de gas que puede usarse en la presente invención. Los ejemplos de una bomba de desplazamiento positivo tal como se usa en el presente documento incluyen una bomba de émbolo, una bomba de pistón, una bomba de diafragma, y una bomba de engranajes. Los ejemplos de una bomba de desplazamiento no positivo tal como se usa en el presente documento incluyen una bomba centrífuga, una bomba de turbina, una bomba acoplada magnéticamente, y una bomba hermética. Incluso cuando se usa una bomba de desplazamiento no positivo, la disolución electrolítica puede bombearse en un sentido predeterminado a una velocidad de flujo predeterminada mediante la bomba de desplazamiento no positivo y un controlador que controla le velocidad de flujo en combinación. Bombas iguales a las anteriores también pueden usarse como las bombas de circulación y transferencia de disolución electrolítica.

[0082] La figura 4 muestra una realización del aparato de producción de gas en otro modo para el que puede usarse el método de detención de la presente invención. En esta realización, la primera disolución electrolítica que ha fluido desde el primer tanque 21 de circulación se guía hasta la bomba 22 de circulación a través de la tubería 24, y la primera disolución electrolítica bombeada desde la bomba 22 de circulación se bombea hasta un tanque 80 de mezclado. Además, la segunda disolución electrolítica que ha fluido desde el segundo tanque 31 de circulación se guía hasta la bomba 32 de circulación a través de la tubería 34, la segunda disolución electrolítica bombeada desde la bomba 32 de circulación se bombea hasta el tanque 80 de mezclado, y la primera disolución electrolítica y la segunda disolución electrolítica se mezclan.

[0083] La disolución electrolítica mezclada en el tanque 80 de mezclado se guía hasta una bomba 37 de circulación a través de una tubería 36, y se bombea hasta la cámara 12 de cátodo mediante la bomba 37 de circulación a través de una tubería 38. Asimismo, la disolución electrolítica mezclada en el tanque 80 de mezclado se guía hasta una bomba 27 de circulación a través de una tubería 26, y se bombea hasta la cámara 11 de ánodo mediante la bomba 27 de circulación a través de una tubería 28.

[0084] En esta realización, la disolución electrolítica en el lado de ánodo en el que el oxígeno se disuelve y permanece, y la disolución electrolítica en el lado de cátodo en el que el hidrógeno se disuelve y permanece se mezclan de manera continua en el tanque 80 de mezclado. Por tanto, existen problemas relacionados con los gases presentes juntos en las porciones de fase gaseosa del primer tanque 21 de circulación, el segundo tanque 31 de circulación, y el tanque 80 de mezclado.

[0085] <Método de detención de aparato de producción de gas de la presente invención> El método de detención de aparato de producción de gas de la presente invención es para detener el funcionamiento de un aparato de producción de gas mediante los siguientes procedimientos. El método de detención se realiza en un método de producción de gas de oxígeno y gas de hidrógeno de someter a hidrólisis una disolución electrolítica que es agua alcalina en condiciones a presión mediante el uso del aparato de producción de gas que tiene un recipiente de electrólisis dotado de una cámara de ánodo que aloja un ánodo que genera un gas de oxígeno, una cámara de cátodo que aloja un cátodo que genera un gas de hidrógeno, y una membrana de separación permeable a los iones que separa la cámara de ánodo y la cámara de cátodo, y la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo y la cámara de cátodo se hace circular para que fluya de nuevo hacia la cámara de ánodo y la cámara de cátodo. Los procedimientos incluyen:

[0086] (a) reducir la presión en el aparato;

[0087] (b) continuar la producción de gas con la presión reducida; y

[0088] (c) detener el aparato de producción de gas.

[0089] La figura 5 es un diagrama de flujo sobre el método de detención de la presente invención. La presente invención es para resolver los problemas que pueden surgir desde la etapa de detención del aparato hasta la etapa de inicio de la nueva producción de gas.

[0090] (Etapa de inicio de la producción de gas)

[0091] Cuando se pone en marcha el aparato de producción de gas en la etapa de inicio de la producción de gas, el interior del aparato de producción de gas está en condiciones a presión, y se producen un gas de oxígeno y un gas de hidrógeno de la siguiente forma.

[0092] Procedimientos en el aparato en la figura 1

[0093] Se aplica una corriente eléctrica entre el ánodo alojado en la cámara 11 de ánodo del recipiente 10 de electrólisis y el cátodo alojado en la cámara 12 de cátodo del mismo, mientras que se alimenta la primera disolución electrolítica a la cámara 11 de ánodo y se alimenta la segunda disolución electrolítica a la cámara 12 de cátodo, mediante lo cual se genera un gas de oxígeno en el ánodo en la cámara 11 de ánodo y se genera un gas de hidrógeno en el cátodo en la cámara 12 de cátodo.

[0094] La primera corriente de gas que contiene el gas de oxígeno generado en la cámara 11 de ánodo, y la primera disolución electrolítica se recogen desde la cámara 11 de ánodo. La primera corriente de gas y la primera disolución electrolítica se recogen desde la cámara 11 de ánodo a través de la tubería 23 como una mezcla de gas-líquido, se introducen en el primer tanque 21 de circulación, y se someten a separación gas-líquido en el primer tanque 21 de circulación. La primera disolución electrolítica recogida desde la cámara 11 de ánodo hasta el primer tanque 21 de circulación y sometida a separación gas-líquido se almacena en el primer tanque 21 de circulación. La primera disolución electrolítica almacenada en el primer tanque 21 de circulación se hace circular y se bombea de nuevo hasta la cámara 11 de ánodo mediante la primera bomba 22 de circulación.

[0095] La segunda corriente de gas que contiene el gas de hidrógeno generado en la cámara 12 de cátodo, y la segunda disolución electrolítica se recogen desde la cámara 12 de cátodo. La segunda corriente de gas y la segunda disolución electrolítica se recogen desde la cámara 12 de cátodo a través de la tubería 33 como una mezcla de gas-líquido, se introducen en el segundo tanque 31 de circulación, y se someten a separación gas-líquido en el segundo tanque 31 de circulación. La segunda disolución electrolítica recogida desde la cámara 12 de cátodo hasta el segundo tanque 31 de circulación y sometida a separación gas-líquido se almacena en el segundo tanque 31 de circulación. La segunda disolución electrolítica almacenada en el segundo tanque 31 de circulación se hace circular y se bombea de nuevo hasta la cámara 12 de cátodo mediante la segunda bomba 32 de circulación.

[0096] La primera corriente de gas recogida desde la cámara 11 de ánodo se extrae de la porción 21b de fase gaseosa del primer tanque 21 de circulación a través de la primera línea 60 de recogida de gas. La presión de la primera corriente de gas se regula para que tenga un valor predeterminado mediante una primera válvula 61 reguladora de presión proporcionada en la trayectoria de flujo de la primera corriente de gas (primera línea 60 de recogida de gas). La segunda corriente de gas recogida desde la cámara 12 de cátodo se extrae de la porción 31b de fase gaseosa del segundo tanque 31 de circulación a través de la segunda línea 70 de recogida de gas. La presión de la segunda corriente de gas se regula para que tenga un valor predeterminado mediante una segunda válvula 71 reguladora de presión proporcionada en la trayectoria de flujo de la segunda corriente de gas (segunda línea 70 de recogida de gas).

[0097] Cada una de las etapas anteriores se lleva a cabo de manera simultánea y sucesiva, mediante lo cual se producen un gas de oxígeno y un gas de hidrógeno.

[0098] En el aparato 100a de producción de gas, la primera disolución electrolítica que se hace circular para alimentarse a la cámara 11 de ánodo, y la segunda disolución electrolítica que se hace circular para alimentarse a la cámara 12 de cátodo se almacenan por separado en el primer tanque 21 de circulación y el segundo tanque 31 de circulación, y se hacen circular cada una para alimentarse de nuevo a la cámara 11 de ánodo y la cámara 12 de cátodo. En esta realización, no se realiza intercambio de disolución electrolítica. Sin embargo, la membrana de separación divide la cámara 11 de ánodo y la cámara 12 de cátodo en el recipiente 10 de electrólisis. Por tanto, la disolución electrolítica se mueve a través de la membrana de separación: la disolución electrolítica en el lado de ánodo donde se disuelve y permanece el oxígeno se mueve al lado de cátodo; y la disolución electrolítica en el lado de cátodo donde se disuelve y permanece el hidrógeno se mueve al lado de ánodo. Por tanto, los problemas relacionados con los gases presentes juntos con el aparato de producción de gas, según la realización de la figura 1, cuando el aparato se detiene, pueden resolverse aplicando el método de detención de la presente invención.

[0099] Procedimientos en el aparato en la figura 2

[0100] El primer intercambiador 50a de disolución electrolítica transfiere parte de la primera disolución electrolítica almacenada en el primer tanque 21 de circulación al segundo tanque 31 de circulación. Esto introduce la parte de la primera disolución electrolítica en la segunda disolución electrolítica (parte de la primera disolución electrolítica -> el segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica). Además, parte de la segunda disolución electrolítica bombeada desde la segunda bomba 32 de circulación se ramifica mediante el segundo intercambiador 50b de disolución electrolítica, y se une a la primera disolución electrolítica bombeada desde la segunda bomba 22 de circulación. Esto introduce la parte de la segunda disolución electrolítica en la primera disolución electrolítica (parte de la segunda disolución electrolítica -> el primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica).

[0101] Puede realizarse cualquiera o ambas de las operaciones anteriores: “parte de la primera disolución electrolítica -> el segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica” y “parte de la segunda disolución electrolítica -> el primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica”.

[0102] En el aparato 100b de producción de gas mostrado en la figura 2, la primera disolución electrolítica que se hace circular para alimentarse a la cámara 11 de ánodo, y la segunda disolución electrolítica que se hace circular para alimentarse a la cámara 12 de cátodo se almacenan por separado en el primer tanque 21 de circulación y el segundo tanque 31 de circulación. Introducir parte de la primera disolución electrolítica en el segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica e introducir parte de la segunda disolución electrolítica en el primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica mediante los intercambiadores 50a y 50b de disolución electrolítica corrige el desequilibrio en la cantidad de disolución electrolítica y la concentración de disolución electrolítica entre el lado de ánodo y el lado de cátodo, que se produce por la electrólisis.

[0103] En el aparato 100b de producción de gas, se ajustan la cantidad de la disolución electrolítica bombeada por la primera bomba 51a de circulación, la cantidad de la disolución electrolítica bombeada por la segunda bomba 51b de circulación, y la cantidad del agua pura bombeada en el sistema 40 de suministro de agua pura, de modo que la cantidad (el nivel de líquido) y la concentración de la primera disolución electrolítica almacenada en el primer tanque 21 de circulación, y la cantidad (el nivel de líquido) y la concentración de la segunda disolución electrolítica almacenada en el segundo tanque 31 de circulación se mantienen en niveles predeterminados.

[0104] La cantidad de la primera disolución electrolítica almacenada en el primer tanque 21 de circulación se mantiene preferiblemente dentro del intervalo del 1 al 99 % en volumen, más preferiblemente del 30 al 70 % en volumen con respecto al volumen total del primer tanque 21 de circulación. Asimismo, la cantidad de la segunda disolución electrolítica almacenada en el segundo tanque 31 de circulación se mantiene preferiblemente dentro del intervalo del 1 al 99 % en volumen, más preferiblemente del 30 al 70 % en volumen con respecto al volumen total del segundo tanque 31 de circulación. Cuando la cantidad de la disolución electrolítica almacenada en cada uno de los tanques 21 y 31 de circulación está dentro de cualquiera de los intervalos anteriores, el aparato 100 de producción de gas puede hacerse funcionar de manera más estable.

[0105] Procedimientos en el aparato en la figura 3

[0106] En comparación con el aparato en la figura 2, la disolución electrolítica se transfiere en el sentido opuesto en el aparato en la figura 3. El segundo intercambiador 50b de disolución electrolítica transfiere parte de la segunda disolución electrolítica almacenada en el segundo tanque 31 de circulación al primer tanque 21 de circulación. Esto introduce la parte de la segunda disolución electrolítica en la primera disolución electrolítica (parte de la segunda disolución electrolítica -> el primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica). Además, parte de la primera disolución electrolítica bombeada desde la primera bomba 22 de circulación se ramifica mediante el primer intercambiador 50a de disolución electrolítica, y se une a la segunda disolución electrolítica bombeada desde la segunda bomba 32 de circulación. Esto introduce la parte de la primera disolución electrolítica en la segunda disolución electrolítica (parte de la primera disolución electrolítica -> el segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica).

[0107] Puede realizarse cualquiera o ambas de las operaciones anteriores: “parte de la primera disolución electrolítica -> el segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica” y “parte de la segunda disolución electrolítica -> el primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica”, igual que en la realización en la figura 2.

[0108] En cada una de las realizaciones en las figuras 2 y 3, el intercambio de disolución electrolítica se realiza entre el primer sistema 20 de circulación de disolución electrolítica y el segundo sistema 30 de circulación de disolución electrolítica. Por tanto, se presenta(n) de manera constante cualquiera o ambas de la situación en la que la primera disolución electrolítica donde se disuelve y permanece el oxígeno está presente en la segunda disolución electrolítica donde se disuelve y permanece el hidrógeno, y la situación en la que la segunda disolución electrolítica donde se disuelve y permanece el hidrógeno está presente en la primera disolución electrolítica donde se disuelve y permanece el oxígeno. Por tanto, los problemas relacionados con los gases presentes juntos con el aparato de producción de gas según la realización de la figura 2 ó 3 cuando el aparato se detiene también pueden resolverse aplicando el método de detención de la presente invención.

[0109] Procedimientos en el aparato en la figura 4

[0110] En la etapa mostrada en la figura 4, la primera disolución electrolítica que ha fluido desde el primer tanque 21 de circulación a través de la tubería 24 se transfiere al tanque 80 de mezclado mediante la primera bomba 22 de circulación a través de la tubería 25. Además, la segunda disolución electrolítica que ha fluido desde el segundo tanque 31 de circulación a través de la tubería 34 se transfiere al tanque 80 de mezclado mediante la segunda bomba 32 de circulación a través de la tubería 35.

[0111] En el tanque 80 de mezclado al que se transfieren la primera disolución electrolítica y la segunda disolución electrolítica, se mezclan estas disoluciones electrolíticas para formar una disolución electrolítica mezclada. Después de esto, la disolución electrolítica mezclada se introduce en la cámara 11 de ánodo a través de la tubería 26, y mediante la bomba 27 de circulación a través de la tubería 28, y al mismo tiempo se introduce en la cámara 12 de cátodo a través de la tubería 36, y mediante la bomba 37 de circulación a través de la tubería 38. Tal como se describió anteriormente, en el aparato 100d de producción de gas, la primera disolución electrolítica y la segunda disolución electrolítica se mezclan en el tanque 80 de mezclado, y la disolución electrolítica mezclada fluye de nuevo hacia la cámara 11 de ánodo y la cámara 12 de cátodo. Debido a esto, la primera disolución electrolítica (disolución electrolítica en el lado de ánodo) donde se disuelve y permanece el oxígeno, y la segunda disolución electrolítica (disolución electrolítica en el lado de cátodo) donde se disuelve y permanece el hidrógeno, están presentes juntas. Por tanto, los problemas relacionados con los gases presentes juntos con el aparato de producción de gas según la realización de la figura 4 cuando el aparato se detiene también pueden resolverse aplicando el método de detención de la presente invención.

[0112] Tal como se describió anteriormente, tal como se describe mediante el uso de las figuras 1 a 4, “la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo y la cámara de cátodo se hace circular para que fluya de nuevo hacia la cámara de ánodo y la cámara de cátodo” en la presente invención abarca el modo de hacer circular por separado cada una de la disolución electrolítica en el lado de ánodo y la disolución electrolítica en el lado de cátodo como en la figura 1, el modo de realizar el intercambio entre partes de las disoluciones electrolíticas durante la circulación por separado de la disolución electrolítica en el lado de ánodo y la disolución electrolítica en el lado de cátodo como en las figuras 2 y 3, y el modo de mezclar una vez la disolución electrolítica en el lado de ánodo y la disolución electrolítica en el lado de cátodo para formar la disolución electrolítica mezclada, y luego hacer circular esta disolución electrolítica mezclada para permitir que la disolución electrolítica mezclada fluya de nuevo hacia la cámara de ánodo y la cámara de cátodo como en la figura 4.

[0113] En el aparato de producción de gas usado en el método de detención de la presente invención, la(s) presión/presiones dentro de cualquiera o ambas de la cámara 11 de ánodo y la cámara 12 de cátodo se mantiene(n) preferiblemente superior(es) a la presión atmosférica en no menos de 20 kPa. Por ejemplo, la presión de la primera corriente de gas en el lado aguas arriba (lado primario) de la primera válvula 61 reguladora de presión, y la presión de la segunda corriente de gas en el lado aguas arriba (lado primario) de la segunda válvula 71 reguladora de presión pueden mantenerse superiores a la presión atmosférica en de 5 MPa a 50 kPa, preferiblemente en de 3 MPa a 100 kPa, más preferiblemente en de 950 kPa a 200 kPa, y de manera particularmente preferible en de 880 kPa a 600 kPa.

[0114] Cuando la presión de la primera corriente de gas en el lado aguas arriba de la primera válvula 61 reguladora de presión, y la presión de la segunda corriente de gas en el lado aguas arriba de la segunda válvula 71 reguladora de presión se mantienen a no menos que cualquiera de los límites inferiores anteriores, generalmente tienden a revelarse los problemas relacionados con el gas disuelto restante. En este caso, el efecto de la presente invención se vuelve significativo. Es decir, según el método de detención de aparato de producción de gas de la presente invención, el aparato se detiene después de realizar etapas predeterminadas tal como se describe a continuación. Por tanto, incluso cuando se somete a electrólisis agua alcalina en tales condiciones a presión, el gas que se disuelve y permanece en la disolución electrolítica se libera, lo que impide que se potencie la inflamabilidad de las composiciones de gas en las porciones de fase gaseosa de los tanques de circulación etc. y que las composiciones de gas alcancen los límites de inflamabilidad cuando el aparato se detiene. Además, puede producirse tanto un gas de hidrógeno como un gas de oxígeno, mientras que se reducen los efectos negativos del gas disuelto restante en la disolución electrolítica sobre la pureza del gas. Además, la presión de la primera corriente de gas en el lado aguas arriba de la primera válvula 61 reguladora de presión, y la presión de la segunda corriente de gas en el lado aguas arriba de la segunda válvula 71 reguladora de presión no superan ninguno de los límites superiores anteriores, por lo que se facilita la regulación de la presión, y los elementos para constituir el recipiente 10 de electrólisis se seleccionan fácilmente.

[0115] (Etapa de reducción de la presión (etapa (a)))

[0116] En el método de detención de la presente invención, en primer lugar se realiza la etapa de reducción de la presión en el aparato de producción de gas (etapa (a)). Tal como se describió anteriormente, se producen un gas de hidrógeno y un gas de oxígeno en condiciones a presión. La presión dentro del aparato de producción de gas, que se mantiene superior a la presión atmosférica en no menos de 20 kPa, se reduce preferiblemente hasta de 0 kPa a 150 kPa, más preferiblemente se reduce hasta de 30 kPa a 120 kPa.

[0117] La presión en el aparato significa específicamente la presión dentro del aparato que incluye el recipiente 10 de electrólisis, los tanques de circulación, el tanque de mezclado, las bombas de cada tipo, las tuberías de cada tipo, etc.

[0118] El control específico del aparato es tal como sigue: se controla la salida del rectificador principal del aparato de producción de gas, de modo que la presión dentro del aparato esté dentro de cualquiera de los intervalos anteriores. Por ejemplo, la salida se reduce para que sea preferiblemente del 30 % al 70 %, más preferiblemente del 40 % al 60 % de la salida principal en la producción de gas, con lo que se reduce la presión en el aparato.

[0119] Cuando se realiza el intercambio de partes de las disoluciones electrolíticas entre el lado de ánodo y el lado de cátodo como en el aparato de producción de gas en la figura 2 ó 3, preferiblemente, la transferencia de disolución en el mismo cesa o se bloquea en la etapa de reducción de presión. También preferiblemente, la transferencia de disolución cesa o se bloquea en una fase temprana de la etapa de reducción de presión (etapa (a)). Esto permite que la mezcla de las disoluciones electrolíticas mediante la transferencia de disolución cese con toda seguridad antes de la etapa de desgasificación (etapas (a) y (b)).

[0120] (Etapa de continuación de la producción de gas con la presión reducida (etapa (b))) Después de la etapa de reducción de la presión, se realiza la etapa de continuación de la producción de gas con la presión reducida (etapa (b)). En esta etapa, el gas disuelto restante presente en la disolución electrolítica se libera a las porciones de fase gaseosa en los tanques de circulación, o en la realización en la figura 4, a las porciones de fase gaseosa de los tanques de circulación y el tanque de mezclado. El gas liberado a las porciones de fase gaseosa de los tanques de circulación se libera al exterior a través de las tuberías 62 y 72. El gas liberado a la porción de fase gaseosa en el tanque de mezclado se libera al exterior a través de una válvula de reducción no mostrada.

[0121] Al comienzo de la etapa de continuación de la producción de gas (etapa (b)), inicialmente, el oxígeno en la porción de fase gaseosa del primer tanque de circulación habitualmente contiene hidrógeno que tiene una concentración de más del 0,1 % en volumen, que en algunos casos es de más del 0,2 % en volumen, y el hidrógeno en la porción de fase gaseosa del segundo tanque de circulación habitualmente contiene oxígeno que tiene una concentración de más del 0,01 % en volumen, que en algunos casos es de más del 0,02 % en volumen. En particular, en el aparato de producción de gas según la realización en la figura 2 ó 3, el oxígeno en la porción de fase gaseosa del primer tanque de circulación habitualmente contiene hidrógeno que tiene una concentración del 0,3 % en volumen o más, que en algunos casos es del 0,7 % en volumen o más, y el hidrógeno en la porción de fase gaseosa del segundo tanque de circulación habitualmente contiene oxígeno que tiene una concentración del 0,03 % en volumen o más, que en algunos casos es del 0,07 % en volumen o más.

[0122] En la etapa (b), el tiempo para continuar la producción de gas no se determina de manera general porque también está influido por las condiciones de electrólisis, tales como la capacidad del recipiente de electrólisis y la tensión, pero habitualmente es de 10 minutos a 2 horas, y más preferiblemente de 20 minutos a 1 hora.

[0123] La etapa (b) continúa después de que haya transcurrido cualquiera de los tiempos predeterminados anteriores, o en el punto de tiempo cuando la concentración de hidrógeno en el oxígeno en la porción de fase gaseosa del primer tanque de circulación preferiblemente es de no más del 0,2 % en volumen, y más preferiblemente de no más del 0,1 % en volumen, o en el punto de tiempo cuando la concentración de oxígeno en el hidrógeno en la porción de fase gaseosa del segundo tanque de circulación es preferiblemente de no más del 0,02 % en volumen, y más preferiblemente de no más del 0,01 % en volumen.

[0124] Preferiblemente, la etapa (b) incluye además introducir parte del gas de oxígeno generado en el ánodo en la disolución electrolítica en el lado de ánodo, y liberar el gas disuelto restante en la disolución electrolítica en el lado de ánodo; y/o introducir parte del gas de hidrógeno generado en el cátodo en la disolución electrolítica en el lado de cátodo, y liberar el gas disuelto restante en la disolución electrolítica en el lado de cátodo.

[0125] En resumen, en cada una de las figuras 1 a 4, parte del oxígeno generado en la cámara 11 de ánodo se introduce en la porción de fase líquida del primer tanque 21 de circulación, y la porción de fase líquida se somete a burbujeo, lo que puede promover la liberación del gas disuelto restante, disuelto en la misma, a la porción de fase gaseosa.

[0126] Además, parte del hidrógeno generado en la cámara 12 de cátodo se introduce en la porción de fase líquida del segundo tanque 31 de circulación, y la porción de fase líquida se somete a burbujeo, lo que puede promover la liberación del gas disuelto restante, disuelto en la misma, a la porción de fase gaseosa.

[0127] Además, se introduce un gas de nitrógeno en las porciones de fase líquida del primer tanque 21 de circulación y el segundo tanque 31 de circulación, y cada una de las porciones de fase líquida se somete a burbujeo, lo que también permite que se libere el gas disuelto restante. Sin embargo, en este caso, el gas de nitrógeno se disuelve en la disolución electrolítica en cada uno de los tanques, lo que puede conducir a la degradación en la pureza del gas producido cuando comienza la siguiente operación. Por tanto, tal como se describió anteriormente, el burbujeo se realiza preferiblemente con oxígeno o hidrógeno, que es el gas principal.

[0128] Además, el oxígeno generado en la cámara de ánodo, el hidrógeno generado en la cámara de cátodo, o el nitrógeno, se introduce en la porción de fase líquida del tanque 80 de mezclado mostrado en la figura 4, y se realiza burbujeo, lo que también permite que se libere el gas disuelto restante. También en este caso, se usa preferiblemente un gas de hidrógeno o un gas de oxígeno para suprimir la degradación en la pureza del gas producido cuando comienza la siguiente operación. Un modo preferido de burbujeo en el tanque 80 de mezclado es el siguiente: en primer lugar, se realiza burbujeo con un gas de nitrógeno, y a continuación se realiza burbujeo con un gas de oxígeno, que es un gas en exceso.

[0129] (Etapa de detención del aparato (etapa (c)))

[0130] Después de realizarse la etapa (b) durante un tiempo predeterminado, o después de que la concentración de hidrógeno en el oxígeno en el primer tanque de circulación o la concentración de oxígeno en el hidrógeno en el segundo tanque de circulación no sea mayor que una concentración predeterminada, el aparato de producción de gas se detiene (etapa (c)).

[0131] (Ejemplo de control del método de detención de aparato de producción de gas) La figura 6 muestra un ejemplo de control del método de detención de aparato de producción de gas según la presente invención.

[0132] En primer lugar, se puso en marcha el aparato de producción de gas, y comenzó la producción de gas bajo una carga para el 100 % de la cantidad de generación de gas en condiciones a presión de 800 kPa (S1). La producción de gas continuó durante un tiempo predeterminado, y cuando llegó el momento de la detención de la producción de gas, se emitió una señal de detención, se redujo la salida del rectificador principal aproximadamente a la mitad de su salida principal (cambio del valor de control), y cesó o se bloqueó la transferencia entre la disolución electrolítica en el lado de ánodo y la disolución electrolítica en el lado de cátodo (cese de la transferencia de disolución electrolítica) (S2).

[0133] Después de esto, continuó la producción de gas mediante la reacción de electrólisis durante un tiempo determinado en las condiciones de: una carga para una cantidad de generación de gas del 50 %; y una presión de 50 kPa (S3). En este momento, la reducción de presión en el aparato provocó que el gas disuelto restante presente en la disolución electrolítica se liberara a las porciones de fase gaseosa. En la etapa S3, se introdujo oxígeno, que era el gas principal en la cámara de ánodo, en la porción de fase líquida del primer tanque de circulación, de modo que se liberara el gas disuelto restante en la disolución electrolítica. Además, se introdujo hidrógeno, que era el gas principal en la cámara de cátodo, en la porción de fase líquida en el segundo tanque de circulación, de modo que se liberara el gas disuelto restante en la disolución electrolítica.

[0134] Se midió la duración en la etapa S3 con un temporizador, y después de transcurrido un tiempo predeterminado; o cuando se midió que la concentración del gas de hidrógeno en el gas de oxígeno en la porción de fase gaseosa del primer tanque de circulación no era mayor que un valor predeterminado, o cuando se midió que la concentración del gas de oxígeno en el gas de hidrógeno en la porción de fase gaseosa del segundo tanque de circulación no era mayor que un valor predeterminado, se cesó el paso de corriente eléctrica, y el aparato de producción de gas se detuvo (S4 y S5).

[0135] [Aplicabilidad industrial]

[0136] El método de detención de aparatos de producción de gas según la presente invención puede aplicarse cuando se somete a electrólisis agua alcalina para producir un gas de oxígeno y un gas de hidrógeno en condiciones a presión, y contribuye a mejorar la pureza del gas de hidrógeno producido en la producción de hidrógeno, en la que se ha centrado el interés como energía de próxima generación.

[0137] [Lista de signos de referencia]

[0138] 100a, 100b, 100c, 100d Aparato de producción de gas

[0139] 10 Recipiente de electrólisis

[0140] 11 Cámara de ánodo

[0141] 12 Cámara de cátodo

[0142] 13 Membrana de separación (impermeable a los iones)

[0143] 20 Primer sistema de circulación de disolución electrolítica (sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de ánodo)

[0144] 21 Primer tanque de circulación (tanque de circulación de lado de ánodo)

[0145] 22 Primera bomba de circulación (tanque de circulación de lado de cátodo)

[0146] 30 Segundo sistema de circulación de disolución electrolítica (sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de cátodo)

[0147] 31 Segundo tanque de circulación

[0148] 32 Segunda bomba de circulación

[0149] 40 Sistema de suministro de agua pura

[0150] 41 Tanque de agua pura

[0151] 42 Bomba de suministro de agua

[0152] 50a Primer intercambiador de disolución electrolítica

[0153] 50b Segundo intercambiador de disolución electrolítica

[0154] 51a Primera bomba de circulación

[0155] 51b Segunda bomba de circulación

[0156] 80 Tanque de mezclado

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

1. Método de detención de aparato de producción de gas para detener el funcionamiento de un aparato de producción de gas mediante los siguientes procedimientos, realizándose el método de detención en un método de producción de gas de oxígeno y gas de hidrógeno de someter a hidrólisis una disolución electrolítica que es agua alcalina en condiciones a presión mediante el uso del aparato de producción de gas que tiene un recipiente de electrólisis dotado de una cámara de ánodo que aloja un ánodo, una cámara de cátodo que aloja un cátodo, y una membrana de separación permeable a los iones que separa la cámara de ánodo y la cámara de cátodo, generando la cámara de ánodo un gas de oxígeno, generando la cámara de cátodo un gas de hidrógeno, en el que la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo y la cámara de cátodo se hace circular para que fluya de nuevo hacia la cámara de ánodo y la cámara de cátodo, y los procedimientos comprenden:

(a) reducir la presión en el aparato;

(b) continuar la producción de gas con la presión reducida; y

(c) detener el aparato de producción de gas.

2. Método de detención de aparato de producción de gas según la reivindicación 1, en el que se forma un sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de ánodo, de modo que la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo fluye de nuevo hacia la cámara de ánodo cuando se hace funcionar el aparato de producción de gas; y se forma un sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de cátodo, de modo que la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de cátodo fluye de nuevo hacia la cámara de cátodo cuando se hace funcionar el aparato de producción de gas, parte de la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de ánodo se transfiere al sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de cátodo, y/o parte de la disolución electrolítica que ha fluido desde la cámara de cátodo se transfiere al sistema de circulación de disolución electrolítica de lado de ánodo, y la etapa (a) incluye además dejar de transferir la disolución electrolítica.

3. Método de detención de aparato de producción de gas según la reivindicación 1 ó 2, en el que en las condiciones a presión, cualquiera o ambas de la cámara de ánodo y la cámara de cátodo se mantiene(n) para tener una(s) presión/presiones interna(s) superior(es) a la presión atmosférica en no menos de 20 kPa.

4. Método de detención de aparato de producción de gas según la reivindicación 1 ó 2, en el que el sistema de circulación de lado de ánodo está dotado de un tanque de circulación

de lado de ánodo que almacena en el mismo parte de la disolución electrolítica que circula a través del sistema de circulación de lado de ánodo, y el sistema de circulación de lado de cátodo está dotado de un tanque de circulación de lado de cátodo que almacena en el mismo parte de la disolución electrolítica que circula a través del sistema de circulación de lado de cátodo, y la etapa (b) incluye además introducir parte del gas de oxígeno generado en el ánodo en la parte de la disolución electrolítica en el tanque de circulación de lado de ánodo, y liberar un gas disuelto restante en la parte de la disolución electrolítica; y/o introducir parte del gas de hidrógeno generado en el cátodo en la parte de la disolución electrolítica en el tanque de circulación de lado de cátodo, y liberar un gas disuelto restante en la parte de la disolución electrolítica.

5. Método de producción de un gas de oxígeno y un gas de hidrógeno, comprendiendo el método: detener el funcionamiento de un aparato de producción de gas mediante el método de detención de aparato de producción de gas según la reivindicación 1 ó 2.