HU222129B1 - Nagynyomású elektrolizáló egység, gyűrű alakú keret és elektrolizáló berendezés - Google Patents

Nagynyomású elektrolizáló egység, gyűrű alakú keret és elektrolizáló berendezés Download PDF

Info

Publication number
HU222129B1
HU222129B1 HU0103909A HUP0103909A HU222129B1 HU 222129 B1 HU222129 B1 HU 222129B1 HU 0103909 A HU0103909 A HU 0103909A HU P0103909 A HUP0103909 A HU P0103909A HU 222129 B1 HU222129 B1 HU 222129B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
frame
electrolysis
annular
electrolyte
gas
Prior art date
Application number
HU0103909A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan-Baptist Hugo Vandenborre
Original Assignee
Hydrogen Systems N.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydrogen Systems N.V. filed Critical Hydrogen Systems N.V.
Publication of HUP0103909A2 publication Critical patent/HUP0103909A2/hu
Publication of HUP0103909A3 publication Critical patent/HUP0103909A3/hu
Publication of HU222129B1 publication Critical patent/HU222129B1/hu

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/08Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002Construction details of the apparatus
    • C02F2201/003Coaxial constructions, e.g. a cartridge located coaxially within another
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

A találmány tárgya nagynyomású elektrolizálóegység, amelyben számos,egymáshoz illesztett elektrolizálókamra van elhelyezve, és a kamrákegyenként két, gyűrű alakú kereten (1) belül vannak elrendezve,továbbá a keretekben (1) elektrolit bevezetésére és a keletkezettgázok elvezetésére szolgáló, kör keresztmetszetű járatok (7, 8) vannakkiképezve, és a gyűrű alakú keret (1) illesztőfelületén egy vagy többkiemelkedés, és/vagy egy vagy több mélyedés van kiképezve, valamint agyűrű alakú keret (1) kiemelkedése a szomszédos keret (1) mélyedésébevan illesztve, továbbá a gyűrű alakú keretek (1) illesztőfelületeiközött lapos tömítés van elrendezve, és a gáz elvezetésére vagyelektrolit bevezetésére szolgáló járatok (7, 8) pereme és a keret (1)külső pereme közötti távolság legalább 1,5 cm, és járatok (7, 8)átmérője 1 és 3 cm között van. További, találmány tárgya a gyűrű alakúkeret (1), valamint egy elektro- lizálóberendezés, amelyelektrolizálóegységgel van ellátva, és gáztalanító kamra fölöttelrendezett vízellátó rendszerrel van kialakítva, amelynekvízbemenettel és a gáztalanító kamrák egyikéből származó, nyomás alattlévő gáz bevezetésére szolgáló gázbemenettel, továbbá gáztalanítókamrához csatlakoztatott csőbe torkolló, nagynyomású vízkimenettelellátott tartálya van. ŕ

Description

A találmány tárgya nagynyomású elektrolizálóegység, amelyben számos, egymáshoz illesztett elektrolizálókamra van elhelyezve, és a kamrák egyenként két, gyűrű alakú kereten belül vannak elrendezve, továbbá a keretekben elektrolit bevezetésére és a keletkezett gázok elvezetésére szolgáló, kör keresztmetszetű járatok vannak kiképezve, valamint gyűrű alakú keret, és olyan elektrolizálóberendezés, amely elektrolizálóegységgel van ellátva.
A szűrőnyomásos típusú elektrolizálóberendezések általában úgynevezett elektrolizálóegységből és számos olyan periferikus készülékből épülnek fel, mint például gáztalanító kamrák, vízellátó egység és lehetőség szerint átalakító/rektifikáló kolonna, valamint a szükséges vezetékek, amelyek a különböző részegységeket az elektrolizálóegységgel összekötik. Az elektrolizálóegység számos, egymás mellé helyezett elektrolizálókamrát tartalmaz, amelyek felváltva katódos és anódos kialakításúak. Minden kamra akár több anódot vagy katódot is tartalmazhat. Az elektrolizálókamrák egymástól szelektív módon áteresztőmembránokkal, vagy diafragmákkal vannak elválasztva. Egy katódos és egy anódos cella kombinációja alkotja az elektrolitikus cellát. Minden kamrában az elektródok függőlegesen vannak elrendezve, célszerűen szoros érintkezésben a membránokkal. Ez megvalósítható például úgy, hogy a membránokat az elektródok közé nyomjuk. Az erre a célra különösen alkalmas membránok az EP-A-0 232 923 számú szabadalmi bejelentésben vannak feltárva.
Az elektrolizálókamrákat olyan keret tartja össze, amely az elektrolizálóberendezés külső falát alkotja, és különböző alakú lehet például sokszögű, szögletes, derékszögű vagy körkörös. Az utóbbi esetben a keret gyakorlatilag gyűrű vagy henger alakú. Az elválasztómembrán az elektródokkal együtt van a kerethez rögzítve. A keretek az elektrolitnak ellenálló anyagból készülnek, például fémből, amelyet elektromosan szigetelő réteggel vonnak be, vagy készülhetnek megfelelően ellenálló és szigetelőanyagból, mint például valamilyen műanyagból. Rugalmas, vulkanizálható anyaggal bevont fémből készült keret ismertetése megtalálható a WO 97/00979 számú szabadalmi bejelentésben.
Mindegyik elektrolizálókamrában az elektródoknak alkalmas vezetőhöz kell csatlakozniuk. Ez megvalósítható például úgy, hogy az elektródokat egy fémszövet lemezzel kötjük össze, amely egyúttal a szakmai gyakorlatban bipoláris lemezként ismert, és a keretre szerelt fémlemezhez van csatlakoztatva.
A fejlődő gázokat gáztalanító kamrába vezetik, amely általában az elektrolizálóegység fölött helyezkedik el, ahol a gáz összegyűlik, és eltávozik a gázt tartalmazó elektrolitból. A gáztalanított elektrolit visszakerül az elektrolizálókamrákba, az így összegyűjtött gáz pedig nyomás alá helyezhető, és arra alkalmas nyomástartó edényben tárolható. Az elektrolizálókamrákat a képződött gázok vagy az elektrolit szállítására szolgáló külső csövekkel köthetjük össze, amelyek a gáztalanító kamrából vagy kamrába vezetnek.
Az elektrolizálókamrák kereteinek tetején és alján megfelelő vezetékek alakíthatók ki. A felső részen elrendezett vezetékek elvezetik az elektrolízis folyamán képződő gáz-elektrolit elegyet, az alsó részen kialakított vezetékek pedig lehetővé teszik az elektrolit bejutását a kamrába. A keletkező gáz-elektrolit keveréket felső helyzetű vezetéken olyan csőbe szivattyúzzák át, amely a gáztalanító kamrába vezet, amelyből azután a gáztalanított elektrolitot visszaszivattyúzzák az alsó vezetéken át a keretbe, amelyből ez belép az elektrolizálókamrákba.
A szűrőnyomásos elektrolizálóberendezéseket az EP-A-137 836 számú szabadalmi leírás és az EP-A-56 759 számú szabadalmi leírás tálja fel. Az US 5 39 635 számú szabadalmi leírás olyan szűrőnyomásos gázelektrolizáló berendezést ismertet, amelyben a gáztalanító kamrához csatlakoztatott elektrolizálókamrák függőlegesen vannak egymásra helyezve.
Mivel a technika állása szerinti szűrőnyomásos gázelektrolizáló berendezések rendkívül bonyolult kialakításúak, és számos periferikus segédberendezést tartalmaznak (mint például szivattyúkat, tartályokat, vezetékeket), olyan mozgó alkatrészekkel vannak ellátva, amelyek állandó felügyeletre, ellenőrzésre és fenntartásra szorulnak. Sokkal kedvezőbb lenne, ha egyszerűbb kialakítású, kevesebb mozgó alkatrésszel működő berendezés állna rendelkezésünkre, amelynek felügyelete, ellenőrzése és fenntartása kevesebb ráfordítást igényelne.
Célkitűzésünk a találmánnyal tehát az, hogy olyan nagynyomású elektrolizálóberendezést hozzunk létre, amellyel elkerülhetjük a mozgó alkatrészek alkalmazását, mellőzhetjük a periferikus segédberendezéseket, így sokkal egyszerűbb elektrolizálóberendezést valósíthassunk meg, amely sokkal kevesebb felügyeletet és fenntartást igényel.
Célunkat olyan nagynyomású elektrolizálóegység kialakításával valósítottuk meg, amelyben számos, egymáshoz illesztett elektrolizálókamra van elhelyezve és a kamrák egyenként két, gyűrű alakú kereten belül vannak elrendezve, továbbá a keretekben elektrolit bevezetésére és a keletkezett gázok elvezetésére szolgáló, kör keresztmetszetű járatok vannak kiképezve, és a gyűrű alakú keret illesztőfelületén egy vagy több kiemelkedés, és/vagy egy vagy több mélyedés van kiképezve, valamint a gyűrű alakú keret kiemelkedése a szomszédos keret mélyedésébe van illesztve, továbbá a gyűrű alakú keretek illesztőfelületei között lapos tömítés van elrendezve, és a gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok pereme és a keret külső pereme közötti távolság legalább 1,5 cm, és járatok átmérője 1 és 3 cm között van.
A gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok pereme és a keret külső pereme közötti távolság célszerűen legalább 2 cm.
A járatok átmérője előnyösen 1,5 és 2,5 cm között van.
A járatok és a gyűrű alakú keret belső pereme között kedvezően hengeres kialakítású vezeték van elrendezve, és a hengeres kialakítású vezeték átmérője 0,5 és 3 mm között, hossza 1 és 4 cm között van.
A lapos tömítés vastagsága célszerűen 0,2-1 mm között van és politetrafluor-etilénből van kialakítva.
HU 222 129 Β1
Célkitűzésünk megvalósítását szolgálja az a gyűrű alakú keret is, amelynek illesztőfelületén egy vagy több kiemelkedés, és/vagy egy vagy több mélyedés van kiképezve, valamint a gyűrű alakú keret kiemelkedése a szomszédos keret mélyedésébe van illesztve, továbbá a keretben legalább két, henger alakú járat van kiképezve úgy, hogy legalább egy járat az alsó, és legalább egy járat a felső részén van kialakítva, továbbá a gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok pereme és a keret külső pereme közötti távolság legalább 1,5 cm, és járatok átmérője 1 és 3 cm között van.
A gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok pereme és a keret külső pereme közötti távolság célszerűen legalább 1,5 cm.
Célkitűzésünk elérését szolgálja továbbá az az elektrolizálóberendezés is, amely elektrolizálóegységgel van ellátva, és amely gáztalanító kamra fölött elrendezett vízellátó rendszerrel van kialakítva, amelynek vízbemenettel és a gáztalanító kamrák egyikéből származó, nyomás alatt lévő gáz bevezetésére szolgáló gázbemenettel, továbbá gáztalanító kamrához csatlakoztatott csőbe torkolló, nagynyomású vízkimenettel ellátott tartálya van.
A vízellátó rendszer célszerűen oxigéngáztalanító kamra fölött van elrendezve, és a nyomás alatt lévő gáz az oxigéngáztalanító kamrából van a vízellátó rendszerbe vezetve.
A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az
1. ábra a találmány szerinti nagynyomású elektrolizálóegység keresztmetszetét mutatja, a
2. ábra a találmány szerinti gyűrű alakú keret elölnézete, a
3. ábra a gyűrű alakú keret keresztmetszete, és a
4. ábra két gáztalanító kamrával és vízellátó rendszerrel ellátott elektrolizálóberendezés sematikus ábrázolása.
Az 1. ábrán számos elektrolizálókamrát láthatunk, amelyeket 2 membránnal elválasztott 1 keret fog össze, a 3 elektródok a 2 membránokhoz vannak nyomva. A 3 elektródok 5 fémszövet útján elektromosan 4 bipoláris lemezhez vannak csatlakoztatva. Az 1 keret felső részén és alsó részén nagyobb 7,8 járatok vannak kialakítva. A 7 járatokon távozik a fejlődő gáz, és a 8 járatok az elektrolit vezetésére szolgáló tápvezetéket formálnak. A 7 járat 9 vezetékkel az elektrolizálóegység belső terébe van csatlakoztatva, és ehhez hasonlóan a 8 járat kis 10 vezeték útján van a belső térhez csatlakoztatva.
A találmány szerinti gyűrű alakú 1 keret elölnézete látható a 2. ábrán, 11 illesztőfelülettel, 12 belső peremmel, és a 13 külső peremmel, 14 mart felülettel és felső 15, 16 vezetéknyílásokkal, továbbá alsó 17 vezetéknyílással és 18 vezetéknyílással. Ebben a kiviteli alakban csak a felső 16 vezetéknyílás van csatlakoztatva 19 csatlakoztatóvezetékkel a gyűrű alakú 1 keret belső teréhez, vagyis az elektrolizálókamrához, és ehhez hasonlóan a 18 vezetéknyílás 20 vezetékkel van csatlakoztatva az elektrolizálókamrához. A négy 15, 16, 17, 18 vezetéknyílás középpontjai koncentrikus 23 körön helyezkednek el. 21 tengely keresztezi a gyűrű alakú 1 keret középpontját, és ez a középpont egyúttal az egymást metsző 22 tengelyek metszéspontjában van. A gyűrűs 15,16,17,18 vezetéknyílásokkal koncentrikus 24 mart felület méretét a 15, 16, 17, 18 vezetéknyílások külső 25 pereme és 26 belső pereme közötti távolság határozza meg.
A 3. ábra számos gyűrű alakú 34 keret külső részének keresztmetszetét mutatja a 14 mart felülettel, 33 kiemelkedésekkel és 32 mélyedésekkel, amelyek folytán a 34 keret keresztmetszete furészfog jellegű. A 13 külső perem és 31 tömítés is látható.
A 4. ábra a találmány szerinti nagynyomású elektrolizálóberendezés találmányunk szempontjából lényeges részének sematikus ábrázolása, ahol 41 elektrolizálóegység a felette elhelyezkedő 42, 43 gáztalanító kamrákkal, és a még magasabban elhelyezkedő 44 vízellátó rendszerrel látható. A gáz/elektrolit keverék, amely a 41 elektrolizálóegységben képződik, a 42, 43 gáztalanító kamrákba jut. A 42, 43 gáztalanító kamrák egyike, különösen az oxigén- 43 gáztalanító kamra - víz elektrolízise esetén - a 44 vízellátó rendszerhez van csatlakoztatva, amelyben a víz a 43 gáztalanító kamrából érkező oxigéngázzal együtt nyomás alá kerül. A 44 vízellátó rendszerben lévő nagynyomású víz a gravitáció révén jut el a 43 gáztalanító kamrába, ezért nincs szükség külön szivattyúra friss víz betáplálásához.
Találmányunk szerinti elektrolizálóberendezés nagy nyomás alatt működik, így a kinyert gázok is nagynyomásúak, amelyeket közvetlenül, további kompresszió mellőzésével tárolunk. Ezen túlmenően a találmány szerinti elektrolizálóberendezés lehetővé teszi az elektrolit spontán konvekciós keringését a berendezésben és a 42, 43 gáztalanító kamrákban, amelyhez nincs szükség szivattyúkra. A 44 vízellátó rendszer szinte mozgó alkatrészek alkalmazása nélkül, a berendezésben fejlődő gáz nyomásának mint hajtóerőnek a felhasználásával pótolja az elektrolízis folyamán elfogyasztott vizet.
A találmány szerinti nagynyomású elektrolizálóberendezések további előnye, hogy üzemen kívüli állapotban szobahőmérsékletre is lehűlhetnek, míg a technika állása szerinti, kb. 70 °C hőmérsékleten üzemelő berendezések lehűlés esetén általában szivárognak, következésképpen üzemen kívüli állapotban is ezen a magasabb hőmérsékleten tartandók.
A 41 elektrolizálóegységben fejlődő gázok elektrolitot tartalmaznak, továbbá a 41 elektrolizálóegységben általában gáz/elektrolit keverék keletkezik, amely többnyire habzó elegyet alkot. Ezt az elegyet 42, 43 gáztalanító kamrába vezetjük, ahol a gázt és az elektrolitot szétválasztjuk. A „fejlődő gáz” és hasonló kifejezések használata esetén - ha a 41 elektrolizálóegységben keletkező gázokról beszélünk - az említett habzó elegyet is ideértjük.
A találmány szerinti nagynyomású 41 elektrolizálóegységben lévő elektrolíziskamrák egy vagy több, célszerűen két 3 elektródot tartalmaznak, amelyek függőlegesen vannak a kamrákban elrendezve. Olyan ismert anyagokból készülnek, amelyek az elektrolittal szemben ellenállóak. A kamrák féligáteresztő 2 membránnal
HU 222 129 Bl vannak elválasztva egymástól, és ha kamránként két 3 elektródot alkalmazunk, a 3 elektródokat célszerűen a 2 membránra sajtoljuk, és megfelelő vezetővel kötjük össze. Előnyösen 4 bipoláris lemez van két 3 elektród között, és az elektromos csatlakozást két, a 3 elektródok közé helyezett 5 fémszövet lemezzel valósítjuk meg.
Az elektrolizálókamrák különböző alkatrészeit gyűrű alakú 1 keretbe foglaljuk. Az 1 keret alakja és méretei lényeges tulajdonságok egyrészt a nagynyomású elektrolízis, másrészt az elektrolit spontán konvekciós áramlásának fenntartása szempontjából.
A találmány egyik kiviteli alakjában az elektrolizálókamrákat két gyűrű alakú 1 keret közé helyezzük, amelyek előnyösen fémből készültek, és az egymásra helyezett elektrolizálókamrák két oldalán vannak felszerelve. Az 1 keretek számos, a 41 elektrolizálóegységen kívül elrendezett, és az illesztőcsapokkal összeillesztett 1 kereteket szorosan, szivárgásmentesen összehúzó feszítőcsappal vannak összeszorítva.
Egy másik kiviteli alakban gyűrű alakú 1 keretet alkalmazunk, ahol az 1 keret 11 illesztőfelületén egy vagy több 33 kiemelkedés, egy vagy több 32 mélyedés van. Az 1 keret 33 kiemelkedése a szomszédos 1 keret 32 mélyedésébe illeszkedik, és az 1 keretben legalább két, henger alakú 7,8 járat van kiképezve úgy, hogy legalább egy 8 járat az alsó, és legalább egy 7 járat a felső részén van kialakítva. A gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló 7, 8 járatok 25 pereme és a 1 keret külső 13 pereme közötti távolság akkora, hogy legalább 200 bar nyomás elviselésére alkalmas, célszerűen legalább 1,5 cm.
All illesztőfelület a gyűrű lapos felülete, amelyen legalább egy vagy több 33 kiemelkedés található, amellyel az 1 keretet a szomszédos 1 kerethez illeszthetjük.
A gyűrű alakú 1 keret vastagsága (vagyis az 1 keret két 11 illesztőfelülete közötti távolság) 0,2 és 1,5 cm között, előnyösen 0,4 és 1,0 cm, kedvezően 5 és 6 mm között van.
A gyűrű belső átmérője az elektrolízis szükségletei szerint, így az elektrolizálókamra szükséges mérete szerint változhat. Szabványos ipari 41 elektrolizálóegység belső átmérője 10 és 100 cm, célszerűen 20 és 40 cm között mozoghat. Szokásos belső átmérő a 30 cm. A gyűrű belső méretét gyakran felületegységben, vagyis a gyűrű 12 belső peremét alkotó kör területével adják meg. Ebben kifejezve a belső méret célszerűen 300 és 5000 cm2, még célszerűbben 1000 és 3000 cm2, vagy 1000 és 2500 cm2 között változhat, vagyis kb. 2000 vagy kb. 3000 cm2 lehet.
Az 1 keret 12 belső pereme és 13 külső pereme közötti távolság, vagyis a külső és a belső átmérő különbségének fele legalább 5 cm, célszerűen legalább 7 cm, vagyis nagyjából 10 cm kell legyen. Az 1 keret külső átmérője a belső átmérőtől, továbbá a 7, 8 járatok méretétől és elhelyezkedésétől függ.
A találmány szerinti 1 keret 11 illesztőfelületén, célszerűen koncentrikusan, egy vagy több 33 kiemelkedést alakíthatunk ki, amelyek a szomszédos 1 keret 32 mélyedéseibe illeszthetők. Más kiviteli alakban az keret egyik 11 illesztőfelületén egy vagy több 33 kiemelkedés, másik 11 illesztőfelületén egy vagy több mélyedés lehet elrendezve.
A 33 kiemelkedések és 32 mélyedések különböző alakúak lehetnek, például téglalap vagy háromszög keresztmetszetűek. Célszerűbb az utóbbi kialakítás. Az 1 keret 11 illesztőfelülete egy kedvező kiviteli alakban 14 mart felület hatását keltő, háromszög keresztmetszetű 33 kiemelkedésekkel és 32 mélyedésekkel ellátott felület, amelyek folytán a 34 keret felületének keresztmetszete furészfog jellegű. A 33 kiemelkedések (és így a 32 mélyedések) közötti távolság változó lehet, de az említett kedvező kiviteli alakban előnyösen 0,5 és 3 mm között, vagyis 1 mm körül van, valamint a 33 kiemelkedés legmagasabb pontja és a 32 mélyedés legalacsonyabb pontja közötti távolság 0,5 és 3 mm közötti.
A 33 kiemelkedések és 32 mélyedések előnyösen a gyűrű egész felületét lefedik, kivéve az 1 keret 12 belső pereme és 13 külső pereme menti, 2-3 mm széles kis területeket.
Különösen kedvező kiviteli alakban a 33 kiemelkedések és 32 mélyedések egy része koncentrikusan helyezkedik el az 1 keret 15, 16, 17, 18 vezetéknyílásai körül, ami az 1 keretek még hatásosabb zárását teszi lehetővé. A távolság a legkülső koncentrikus 33 kiemelkedés/32 mélyedés és az 1 keret 13 külső pereme között kb. a fele a 15, 16, 17, 18 vezetéknyílások átmérőjének.
Az 1 keret az elektrolittal szemben ellenálló polimerből készíthető el, amely célszerűen hőre lágyuló műanyag, mint például a polietilén-szulfid, polietilénoxid, de különösen a poliszulfon. Ezek a gyűrű alakú 1 keretek hagyományos alakítási eljárásokkal elkészíthetők.
Jobb illesztés érdekében megfelelő 31 tömítést kell alkalmazni. Ez lehet O gyűrű, vagy lapos keresztmetszetű tömítőgyűrű, de mindenképpen ellenállónak kell lennie az elektrolittal szemben. A 31 tömítés előnyösen lapos keresztmetszetű műanyag tömítőgyűrű, amelyet két szomszédos 1 keret 14 mart felületei közé préselünk. Az ilyen lapos keresztmetszetű műanyag tömítőgyűrű alkalmasan rugalmas és vegyileg ellenálló polimerből készül, mint a politetrafluor-etilén, vastagsága pedig egyenletes és 0,2 és 1 mm közötti, célszerűen 0,5 mm. Továbbá szélessége megegyezik az 1 keret szélességével, vagy csak kissé keskenyebb, külső pereme például 2 mm-rel az 1 keret 13 külső peremén belül fut, célszerűen azonban lefedi az 1 keret 33 kiemelkedésekkel és 32 mélyedésekkel borított felületét.
Az 1 keret külső fala és a gáz/elektrolit 15, 16, 17, 18 vezetéknyílások közötti távolság lényeges, és akkorának kell lennie, hogy az 1 keret ezen a távolságon elviselje a belső és a külső, atmoszferikus nyomás közötti különbséget. Ez a távolság előnyösen legalább 1,5 cm, célszerűen 2 cm vagy legalább 3 cm. Ha a 41 elektrolizálóegység például 200 bar nyomáson üzemel, ez a távolság a tapasztalatok szerint kb. 2 cm lehet.
A gyűrű alakú 1 kereten legalább három 7, 8 járatnak kell lennie, kettőnek felül a fejlődő gázok elvezetésére, és legalább egynek, de célszerűen kettőnek lent, az
HU 222 129 Bl elektrolit bevezetésére. Célszerűen négy 7, 8 járat van - kettő alul, kettő felül - kialakítva úgy, hogy a 7, 8 járatok 15,16,17,18 vezetéknyílásainak középpontjai az 1 keret 12 belső peremével és 13 külső peremével koncentrikus 23 körön, szimmetrikusan helyezkednek el.
A 15, 16,17,18 vezetéknyílások kör alakúak, átmérőjük 1 és 3 cm között, célszerűen 1,5 és 2,5 cm között van, például 2 cm.
Kedvező kiviteli alakban az 1 kereteknek két alsó és két felső 15, 16, 17, 18 vezetéknyílása van. A felső 15, 16 vezetéknyílásokon távolítjuk el a katódon fejlődő gázokat - például víz elektrolízise esetén az oxigént és a hidrogént. Az alsó 17,18 vezetéknyílások az elektrolit bevezetésére szolgálnak, akár friss, akár a 42, 43 gáztalanító kamrából érkező gáztalanított elektrolitról legyen szó. A gyűrű alakú 1 keretek úgy vannak egymásra helyezve, hogy az összes 15, 16, 17, 18 vezetéknyílás pontosan illeszkedik és 7, 8 járatok alakulnak ki a 41 elektrolizálóegység teljes hosszában.
Minden 1 keretben az egyik felső és az egyik alsó 15,16,17,18 vezetéknyílás 7, 8 járata kisebb hengeres, célszerűen 0,5 és 5 mm közötti, előnyösen 0,5 és 3 mm közötti, például 1 vagy 2 mm átmérőjű 9,10 vezetékkel van az elektrolizálókamrához csatlakoztatva. Az elektrolit vezetésére szolgáló 10 vezetékek nagyobb átmérőjűek, mint a gáz elvezetésére szolgáló 9 vezetékek. Egy kedvező kiviteli alakban a gázok elvezetésére szolgáló 9 vezetékek átmérője kb. 1 mm, az elektrolit vezetésére szolgáló 10 vezetékek átmérője kb. 2 mm.
Egy célszerű kiviteli alakban a gyűrű alakú 1 kereten két felső 15, 16, 17, 18 vezetéknyílás van kialakítva, amelyek közül az egyik az 1 keret 12 belső pereméhez csatlakozik, és két alsó 15,16,17,18 vezetéknyílás van kialakítva, amelyek közül az egyik az 1 keret 12 belső pereméhez csatlakozik, a 15, 16, 17, 18 vezetéknyílások szimmetrikusan vannak elrendezve az 1 kereten, és a 9, 10 vezetékek a gyűrű alakú 1 keret megegyező félgyűrűjén vannak kiképezve. Egy célszerű kiviteli alakban csak ilyen 1 keretek illeszthetők össze.
Úgy találtuk, hogy ha a 15, 16, 17, 18 vezetéknyílások a fenti módon vannak elrendezve az 1 kereten, az elektrolit/gáz elegy - eléggé meglepő módon - spontán konvekciós áramlással, azaz szivattyúk alkalmazása nélkül cirkulálni kezd a 41 elektrolizálóegységben és a 42,43 gáztalanító kamrában.
A találmány szerinti nagynyomású 41 elektrolizálóegység 200 bar, sőt akár 300 bar nyomásnak is ellenáll. Oxigén- vagy hidrogéngázok komprimálása általában 200 bar nyomással megvalósítható. Ez lehetővé teszi nagynyomású elektrolízis megvalósítását, ahol a fejlődő gázokat nem kell külön komprimálni. Ennek következtében egyszerűbb szerkezeti kialakítások alkalmazhatók, amennyiben egyrészt sem gázkompresszorra, másrészt az elektrolit keringetését végző szivattyúra sincs szükség.
A találmány szerinti elektrolizálóberendezés 41 elektrolizálóegységgel van ellátva és 43 gáztalanító kamra fölött elrendezett 44 vízellátó rendszerrel van kialakítva, amelynek vízbemenettel és a 42, 43 gáztalanító kamrák egyikéből származó, nyomás alatt lévő gáz bevezetésére szolgáló gázbemenettel, továbbá 43 gáztalanító kamrához csatlakoztatott csőbe torkolló, nagynyomású vízkimenettel ellátott tartálya van. A 41 elektrolizálóegység felett, célszerűen a 43 gáztalanító kamra felett elhelyezett 44 vízellátó rendszerben alig akad mozgó alkatrész. Tartálya célszerűen fémből készült, és ellenáll annak a nyomásnak, amelyen az elektrolízis végbemegy. A víz például alkalmas szelepen át, majd a nyomás alatt lévő gáz is belép ebbe a tartályba. Ezért a víz is nagy nyomás alá kerül és egy másik szelepen át a gravitáció hatására elhagyhatja a tartályt, majd vezetéken keresztül az egyik 42, 43 gáztalanító kamrába kerül. A rendszer egyszerű, kiegészítő szivattyúrendszert nem igényel, ezzel elkerülhetjük a mozgó alkatrészek alkalmazását. A szelepek kézzel vagy automatikusan vezérelhetők.
Egy előnyös kiviteli alakban - víz elektrolízise esetén - nyomás alatt lévő oxigént használunk, amelyet oxigén- 42,43 gáztalanító kamrában választunk le, és a 41 vízellátó rendszer az oxigén- 42,43 gáztalanító kamrához van csatlakoztatva.
A találmány szerinti elektrolizálóberendezéssel különböző gázok, például klór állítható elő konyhasóoldatból végzett elektrolízissel, vagy víz elektrolizálásával oxigén és hidrogén.

Claims (9)

1. Nagynyomású elektrolizálóegység, amelyben számos, egymáshoz illesztett elektrolizálókamra van elhelyezve, és a kamrák egyenként két, gyűrű alakú kereten (1) belül vannak elrendezve, továbbá a keretekben (1) elektrolit bevezetésére és a keletkezett gázok elvezetésére szolgáló, kör keresztmetszetű járatok (7, 8) vannak kiképezve, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú keret (1) illesztőfelületén (11) egy vagy több kiemelkedés (33), és/vagy egy vagy több mélyedés (32) van kiképezve, valamint a gyűrű alakú keret (1) kiemelkedése (33) a szomszédos keret (1) mélyedésébe (32) van illesztve, továbbá a gyűrű alakú keretek (1) illesztőfelületei (11) között lapos tömítés (31) van elrendezve, és a gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok (7, 8) pereme (25) és a keret (1) külső pereme (13) közötti távolság legalább 1,5 cm, és a járatok (7, 8) átmérője 1 és 3 cm között van.
2. Az 1. igénypont szerinti elektrolizálóegység, azzal jellemezve, hogy a gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok (7,8) pereme (25) és a keret (1) külső pereme (13) közötti távolság legalább 2 cm.
3. Az 1. igénypont szerinti elektrolizálóegység, azzal jellemezve, hogy a járatok (7, 8) átmérője 1,5 és 2,5 cm között van.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti elektrolizálóegység, azzal jellemezve, hogy a járatok (7, 8) és a gyűrű alakú keret (1) belső pereme (12) között hengeres kialakítású vezeték (9,10) van elrendezve, és a hengeres kialakítású vezeték (9, 10) átmérője 0,5 és 3 mm között, hossza 1 és 4 cm között van.
HU 222 129 Β1
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti elektrolizálóegység, azzal jellemezve, hogy a lapos tömítés (31) vastagsága 0,2-1 mm között van és politetrafluoretilénből van kialakítva.
6. Gyűrű alakú keret (1), azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú keret (1) illesztőfelületén (11) egy vagy több kiemelkedés (33), és/vagy egy vagy több mélyedés (32) van kiképezve, valamint a gyűrű alakú keret (1) kiemelkedése (33) a szomszédos keret (1) mélyedésébe (32) van illesztve, továbbá a keretben (1) legalább két, henger alakú járat (7, 8) van kiképezve úgy, hogy legalább egy járat (8) az alsó, és legalább egy járat (7) a felső részén van kialakítva, továbbá a gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok (7, 8) pereme (25) és a keret (1) külső pereme (13) közötti távolság legalább 1,5 cm, és a járatok (7, 8) átmérője 1 és 3 cm között van.
7. A 6. igénypont szerinti gyűrű alakú keret, azzal jellemezve, hogy a gáz elvezetésére vagy elektrolit bevezetésére szolgáló járatok (7,
8) pereme (25) és a keret (1) külső pereme (13) közötti távolság legalább 1,5 cm.
5 8. Elektrolizálóberendezés, amely elektrolizálóegységgel van ellátva, azzal jellemezve, hogy gáztalanító kamra (43) fölött elrendezett vízellátó rendszerrel (44) van kialakítva, amelynek vízbemenettel és a gáztalanító kamrák (43) egyikéből származó, nyomás alatt lévő
10 gáz bevezetésére szolgáló gázbemenettel, továbbá gáztalanító kamrához (43) csatlakoztatott csőbe torkolló, nagynyomású vízkimenettel ellátott tartálya van.
9. A 8. igénypont szerinti elektrolizálóberendezés, azzal jellemezve, hogy a vízellátó rendszer (44) oxigén15 gáztalanító kamra (43) fölött van elrendezve, és a nyomás alatt lévő gáz az oxigéngáztalanító kamrából (43) van a vízellátó rendszerbe (44) vezetve.
HU0103909A 1998-10-12 1999-10-08 Nagynyomású elektrolizáló egység, gyűrű alakú keret és elektrolizáló berendezés HU222129B1 (hu)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98203415A EP0995818A1 (en) 1998-10-12 1998-10-12 High pressure electrolyser module
PCT/EP1999/007778 WO2000022191A1 (en) 1998-10-12 1999-10-08 High pressure electrolyser module

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HUP0103909A2 HUP0103909A2 (hu) 2002-03-28
HUP0103909A3 HUP0103909A3 (en) 2002-04-29
HU222129B1 true HU222129B1 (hu) 2003-04-28

Family

ID=8234206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU0103909A HU222129B1 (hu) 1998-10-12 1999-10-08 Nagynyomású elektrolizáló egység, gyűrű alakú keret és elektrolizáló berendezés

Country Status (23)

Country Link
US (1) US6554978B1 (hu)
EP (2) EP0995818A1 (hu)
JP (1) JP2002527620A (hu)
KR (1) KR20010075597A (hu)
CN (1) CN1307326C (hu)
AR (1) AR020777A1 (hu)
AT (1) ATE220125T1 (hu)
AU (1) AU748527B2 (hu)
BR (1) BR9914416A (hu)
CA (1) CA2350322C (hu)
CZ (1) CZ20011312A3 (hu)
DE (1) DE69902055T2 (hu)
DK (1) DK1133586T3 (hu)
ES (1) ES2179681T3 (hu)
HU (1) HU222129B1 (hu)
IL (1) IL142343A0 (hu)
MD (1) MD20010202A (hu)
NO (2) NO333302B1 (hu)
NZ (1) NZ511053A (hu)
PL (1) PL347222A1 (hu)
PT (1) PT1133586E (hu)
WO (1) WO2000022191A1 (hu)
ZA (1) ZA200102786B (hu)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10150557C2 (de) * 2001-10-15 2003-12-18 Mtu Friedrichshafen Gmbh Druckelektrolyseur und Verfahren zum Betrieb eines solchen
EP1396558A1 (en) * 2002-05-10 2004-03-10 Proton Energy Systems, Inc. Anode/cathode feed high pressure electrolysis system
DE10259386A1 (de) * 2002-12-19 2004-07-01 GHW Gesellschaft für Hochleistungselektrolyseure zur Wasserstofferzeugung mbH Druckelektrolyseur und Zellrahmen für einen solchen
EP1464730A1 (en) * 2003-04-04 2004-10-06 CASALE ChEMICALS S.A. Frame structure for an electrochemical reactor of the filter-press type
EP1528126A1 (en) 2003-10-30 2005-05-04 Vandenborre Hydrogen Systems N.V. An integrated electrolyser module with an internal gas/liquid separator
US8057646B2 (en) 2004-12-07 2011-11-15 Hydrogenics Corporation Electrolyser and components therefor
US20060228619A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-12 General Electric Company Electrochemical cell structure
FR2919617B1 (fr) * 2007-08-02 2009-11-20 Commissariat Energie Atomique Electrolyseur haute temperature et haute pression a fonctionnement allothermique
FR2919618B1 (fr) * 2007-08-02 2009-11-13 Commissariat Energie Atomique Electrolyseur haute temperature et haute pression a fonctionnement allothermique et forte capacite de production
US8864962B2 (en) 2008-07-15 2014-10-21 Next Hydrogen Corporation Electrolyser module
CA2637865A1 (en) 2008-07-15 2010-01-15 1755610 Ontario Inc. Electrolyser module
WO2011060953A2 (en) 2009-11-20 2011-05-26 Vandenborre Hydrogen Integrator Nv End-to-end energy management system
PT2734658T (pt) 2011-07-20 2019-11-14 New Nel Hydrogen As Conceito de quadro de eletrolisador, método e utilização
US9464356B2 (en) 2011-09-21 2016-10-11 Encite Llc High pressure gas system
ES2654208T3 (es) 2011-12-21 2018-02-12 Ingeteam Power Technology, S.A. Celda electroquímica y reactor que comprende la misma
JP6262651B2 (ja) * 2012-06-18 2018-01-17 旭化成株式会社 複極式アルカリ水電解ユニット、及び電解槽
US9133553B2 (en) 2012-09-13 2015-09-15 Next Hydrogen Corporation Externally-reinforced water electrolyzer module
US9187833B2 (en) 2012-09-13 2015-11-17 Next Hydrogen Corporation Internally-reinforced water electrolyser module
CN102936736A (zh) * 2012-11-19 2013-02-20 扬州中电制氢设备有限公司 包边隔膜垫片
BR112016002185A2 (pt) 2013-07-31 2017-08-01 Aquahydrex Pty Ltd células eletroquímicas modulares
CN104681840A (zh) * 2013-12-03 2015-06-03 航天新长征电动汽车技术有限公司 一种具有自制氢、氧单元的富氧型燃料电池发电一体化备用电源
KR101567911B1 (ko) * 2014-01-16 2015-11-10 (주) 팝스 전기분해장치 및 전기분해장치 스택의 제조방법
US11774944B2 (en) 2016-05-09 2023-10-03 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for the industrial internet of things
US11327475B2 (en) 2016-05-09 2022-05-10 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for intelligent collection and analysis of vehicle data
KR102000416B1 (ko) 2016-05-09 2019-07-15 스트롱 포스 아이오티 포트폴리오 2016, 엘엘씨 산업용 사물 인터넷을 위한 방법들 및 시스템들
US10983507B2 (en) 2016-05-09 2021-04-20 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Method for data collection and frequency analysis with self-organization functionality
US10754334B2 (en) 2016-05-09 2020-08-25 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Methods and systems for industrial internet of things data collection for process adjustment in an upstream oil and gas environment
US11237546B2 (en) 2016-06-15 2022-02-01 Strong Force loT Portfolio 2016, LLC Method and system of modifying a data collection trajectory for vehicles
EP3662331A4 (en) 2017-08-02 2021-04-28 Strong Force Iot Portfolio 2016, LLC METHODS AND SYSTEMS FOR DETECTION IN AN INDUSTRIAL INTERNET OF THINGS DATA COLLECTION ENVIRONMENT WITH LARGE AMOUNTS OF DATA
US10908602B2 (en) 2017-08-02 2021-02-02 Strong Force Iot Portfolio 2016, Llc Systems and methods for network-sensitive data collection
WO2020160424A1 (en) 2019-02-01 2020-08-06 Aquahydrex, Inc. Electrochemical system with confined electrolyte
EP4092164A1 (de) 2021-05-17 2022-11-23 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Druckgerät mit einer stützstrukturvorrichtung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE869941C (de) * 1937-04-28 1953-03-09 Bamag Meguin Ag Zelle fuer Elektrolyseure nach dem Filterpressensystem
FR2498209B1 (fr) 1981-01-16 1986-03-14 Creusot Loire Dispositif d'alimentation et evacuation d'electrolyte liquide pour electrolyseur du type filtre-presse
US4488946A (en) 1983-03-07 1984-12-18 The Dow Chemical Company Unitary central cell element for filter press electrolysis cell structure and use thereof in the electrolysis of sodium chloride
GB8600401D0 (en) 1986-01-08 1986-02-12 Hydrogen Systems Nv Ion-permeable diaphragms
US4698143A (en) * 1986-06-25 1987-10-06 The Dow Chemical Company Structural frame for an electrochemical cell
IT1237543B (it) 1989-12-28 1993-06-08 Solvay Elettrolizzatore per la produzione di un gas,comprendente un impilamento di quadri verticali
US5316644A (en) * 1992-06-19 1994-05-31 United Technologies Corporation High pressure electrochemical cell structure
US5441621A (en) * 1993-12-22 1995-08-15 United Technologies Corporation Electrochemical cell having crossed-ridge sealing surface
NO303071B1 (no) 1995-06-23 1998-05-25 Norsk Hydro As Diafragmaelement for filterpresse-elekrolysorer
GB9526577D0 (en) * 1995-12-28 1996-02-28 Nat Power Plc Method for the fabrication of electrochemical cells
US5837110A (en) * 1996-12-17 1998-11-17 United Technologies Corporation Spherical section electrochemical cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200102786B (en) 2002-10-04
IL142343A0 (en) 2002-03-10
DE69902055D1 (de) 2002-08-08
CN1330731A (zh) 2002-01-09
AU748527B2 (en) 2002-06-06
KR20010075597A (ko) 2001-08-09
DE69902055T2 (de) 2003-02-27
NO20011826L (no) 2001-06-11
CN1307326C (zh) 2007-03-28
WO2000022191A1 (en) 2000-04-20
EP0995818A1 (en) 2000-04-26
NO20011826D0 (no) 2001-04-10
AU6339899A (en) 2000-05-01
PT1133586E (pt) 2002-11-29
ES2179681T3 (es) 2003-01-16
CZ20011312A3 (cs) 2002-03-13
NO20130452L (no) 2001-06-11
EP1133586B1 (en) 2002-07-03
DK1133586T3 (da) 2002-10-14
JP2002527620A (ja) 2002-08-27
CA2350322A1 (en) 2000-04-20
NZ511053A (en) 2002-08-28
MD20010202A (ro) 2002-01-31
CA2350322C (en) 2011-12-06
BR9914416A (pt) 2001-06-26
NO333302B1 (no) 2013-04-29
ATE220125T1 (de) 2002-07-15
EP1133586A1 (en) 2001-09-19
HUP0103909A2 (hu) 2002-03-28
AR020777A1 (es) 2002-05-29
US6554978B1 (en) 2003-04-29
HUP0103909A3 (en) 2002-04-29
PL347222A1 (en) 2002-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU222129B1 (hu) Nagynyomású elektrolizáló egység, gyűrű alakú keret és elektrolizáló berendezés
US8057646B2 (en) Electrolyser and components therefor
US5783051A (en) Apparatus for producing hydrogen and oxygen
US6527921B2 (en) Electrochemical cell stacks
EP0806498B1 (en) An apparatus for producing hydrogen and oxygen
US4033848A (en) Wafer electrode for an electrolytic cell
US7824527B2 (en) Frame for electrolyser module and electrolyser module and electrolyser incorporating same
US7314539B2 (en) Pressure electrolyzer and method for operating one such electrolyzer
US4715938A (en) Method and apparatus for electrolyzing water
CA1145707A (en) Electrolysis apparatus
JP2000054175A (ja) 固体高分子膜型水電解装置
JP2003342767A (ja) 固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置
HUT62041A (en) Device for separating gas-liquid mixtures of electrolytic cells
US4705614A (en) Cell with improved electrolyte flow distributor
MXPA01003830A (en) High pressure electrolyser module
JP2003342765A (ja) 固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置
JPH09316676A (ja) 筒型電解セルおよび水素酸素発生装置
KR20040057007A (ko) 전기화학적 수소-산소 발생 장치
JPS63512B2 (hu)

Legal Events

Date Code Title Description
HFG4 Patent granted, date of granting

Effective date: 20030217

MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees