MD322Z - Compact electrolyzer for the production of hydrogen - Google Patents
Compact electrolyzer for the production of hydrogen Download PDFInfo
- Publication number
- MD322Z MD322Z MDS20100096A MDS20100096A MD322Z MD 322 Z MD322 Z MD 322Z MD S20100096 A MDS20100096 A MD S20100096A MD S20100096 A MDS20100096 A MD S20100096A MD 322 Z MD322 Z MD 322Z
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- hydrogen
- electrolyzer
- channel
- oxygen
- cathode compartment
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 8
- UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N nickel rhenium Chemical compound [Ni].[Re] UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical group [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 229910000691 Re alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 208000030757 autosomal dominant osteopetrosis Diseases 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- ZWLUXSQADUDCSB-UHFFFAOYSA-N phthalaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1C=O ZWLUXSQADUDCSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N sodium chromate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Cr]([O-])(=O)=O PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Invenţia se referă la aparatele pentru obţinerea electrolitică a hidrogenului, care poate fi utilizat în calitate de combustibil secundar sau alternativ pentru motoarele cu ardere internă ale transportului automobilistic. Invenţia de asemenea poate fi utilizată în industriile chimică şi petrolieră. The invention relates to apparatus for the electrolytic production of hydrogen, which can be used as a secondary or alternative fuel for internal combustion engines of automotive transport. The invention can also be used in the chemical and petroleum industries.
Cea mai apropiată soluţie este electrolizorul pentru obţinerea hidrogenului care include o capacitate dotată cu doi catozi în flux şi doi anozi plaţi perforaţi, un capac de gaze în formă de cupolă şi o sursă pentru menţinerea nivelului electrolitului cu racorduri şi pompă pentru recircularea lui [1]. Acest electrolizor conţine o diafragmă care separă spaţiile catodic şi anodic, iar catozii în flux volumici poroşi sunt executaţi din material carbonic fibros, care însă este instabil în condiţiile exploatării instalaţiei, totodată, funcţionarea unui astfel de electrolizor este legată de cheltuieli suplimentare de energie la electroliză pentru depăşirea rezistenţei electrice a diafragmei, care separă spaţiul anodic de cel catodic. Prezenţa diafragmei diminuează stabilitatea de funcţionare a instalaţiei din cauza stabilităţii joase a electrolitului în condiţiile recirculării electrolitului. The closest solution is the electrolyzer for obtaining hydrogen which includes a capacity equipped with two flow cathodes and two perforated flat anodes, a dome-shaped gas cap and a source for maintaining the electrolyte level with connections and a pump for its recirculation [1]. This electrolyzer contains a diaphragm that separates the cathodic and anodic spaces, and the volumetric porous flow cathodes are made of fibrous carbon material, which is unstable under the conditions of the plant's operation, at the same time, the operation of such an electrolyzer is related to additional energy expenditure during electrolysis to overcome the electrical resistance of the diaphragm, which separates the anodic from the cathodic space. The presence of the diaphragm reduces the operating stability of the plant due to the low stability of the electrolyte under the conditions of electrolyte recirculation.
Problema tehnică pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în diminuarea consumului specific de energie pentru obţinerea hidrogenului datorită diminuării rezistenţei electrice a sistemului în timpul electrolizei, majorarea eficacităţii procesului de electroliză a apei la obţinerea hidrogenului, precum şi asigurarea compacticităţii şi a durabilităţii electrolizorului. The technical problem solved by the present invention consists in reducing the specific energy consumption for obtaining hydrogen due to the reduction of the electrical resistance of the system during electrolysis, increasing the effectiveness of the water electrolysis process for obtaining hydrogen, as well as ensuring the compactness and durability of the electrolyzer.
Problema se soluţionează prin aceea că electrolizorul compact pentru obţinerea hidrogenului include un corp cu un compartiment catodic central în flux dintr-un material spumat volumic poros cu acoperire chimico-catalitică de nichel-reniu cu supratensiune joasă de degajare a hidrogenului, anozi plani perforaţi dintr-un material cu supratensiune înaltă de degajare a oxigenului şi două racorduri de evacuare a electrolitului, care comunică cu capetele inferioare cu o capacitate de alimentare. Partea superioară a corpului este executată ca un capac în formă de cupolă unit cu o cameră semiinelară cu racord de evacuare a hidrogenului, care comunică cu un canal cu clapetă amplasat orizontal pentru separarea şi evacuarea oxigenului, executat dintr-un material diamagnetic, totodată din exteriorul canalului de partea camerei semiinelare sunt amplasaţi magneţi permanenţi, iar partea de mijloc a canalului este acoperită cu o bobină de rezistenţă în două secţii cu acoperire termoizolatoare care formează două braţe ale unei punţi neechilibrate, conectate cu rezistoare, un potenţiometru automat cu scară a conţinutului procentual al oxigenului şi cu o sursă de curent. Electrolizorul este dotat cu un dispozitiv de dozare, un alimentator cu nivelmetru, precum şi cu o pompă de recirculaţie unită cu capacitatea de alimentare şi compartimentul catodic. The problem is solved by the fact that the compact electrolyzer for obtaining hydrogen includes a body with a central cathode compartment in flow of a porous volumetric foamed material with a chemical-catalytic nickel-rhenium coating with a low hydrogen evolution overvoltage, perforated flat anodes of a material with a high oxygen evolution overvoltage and two electrolyte discharge connections, which communicate with the lower ends with a supply capacity. The upper part of the body is made as a dome-shaped cover connected to a semi-annular chamber with a hydrogen outlet connection, which communicates with a horizontally located valve channel for the separation and exhaust of oxygen, made of a diamagnetic material, at the same time, permanent magnets are placed on the outside of the channel on the side of the semi-annular chamber, and the middle part of the channel is covered with a two-section resistance coil with a thermal insulation coating that forms two arms of an unbalanced bridge, connected with resistors, an automatic potentiometer with a scale of the percentage of oxygen content and a current source. The electrolyzer is equipped with a dosing device, a feeder with a level meter, as well as a recirculation pump connected to the supply capacity and the cathode compartment.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în aceea că excluderea diafragmelor de separare diminuează considerabil rezistenţa electrică în sistem la electroliza apei, ceea ce micşorează consumul de energie la electroliză şi, respectiv, consumul specific de energie electrică pentru obţinerea electrolitică a hidrogenului. Executarea electrozilor din materiale cu supratensiune scăzută şi materiale cu supratensiune ridicată facilitează degajarea hidrogenului electrolitic cu o degajare concomitentă cât mai mică a oxigenului, care datorită susceptibilităţii magnetice se separă şi se degajă uşor în câmpul magnetic. În cazul încălcării regimului electrolizei, la care este posibilă degajarea unor cantităţi mici de oxigen, concomitent este posibilă determinarea cantităţii lui în gazele electrolitice şi reglarea scoaterii acestuia cu ajutorul racletei. The technical result of the invention is that the exclusion of the separation diaphragms considerably reduces the electrical resistance in the system during the electrolysis of water, which reduces the energy consumption during electrolysis and, respectively, the specific consumption of electrical energy for the electrolytic production of hydrogen. The execution of the electrodes from materials with low overvoltage and materials with high overvoltage facilitates the release of electrolytic hydrogen with the smallest possible simultaneous release of oxygen, which due to magnetic susceptibility is separated and easily released in the magnetic field. In case of violation of the electrolysis regime, in which the release of small amounts of oxygen is possible, it is simultaneously possible to determine its amount in the electrolytic gases and regulate its removal using a scraper.
Prin aceasta se asigură majorarea eficacităţii procesului şi a ieşirii specifice de hidrogen raportată la o unitate de energie consumată, ceea ce facilitează creşterea ergonomiei tehnologiei de obţinere a hidrogenului. Totodată, aceasta condiţionează majorarea compactităţii electrolizorului şi stabilitatea funcţionării. This ensures an increase in the efficiency of the process and the specific hydrogen output per unit of energy consumed, which facilitates the increase in the ergonomics of the hydrogen production technology. At the same time, it conditions the increase in the compactness of the electrolyzer and the stability of its operation.
Invenţia se explică cu ajutorul figurii, care prezintă schema electrolizorului propus. The invention is explained with the help of the figure, which shows the diagram of the proposed electrolyzer.
Electrolizorul compact pentru obţinerea hidrogenului include un corp 1 cu un compartament catodic 2 central în flux dintr-un material spumat volumic poros cu acoperire chimico-catalitică de nichel-reniu cu supratensiune joasă de degajare a hidrogenului şi anozi 3 plani perforaţi dintr-un material cu supratensiune înaltă de degajare a oxigenului; două racorduri de evacuare 10 a electrolitului, care comunică cu capetele inferioare cu o capacitate de alimentare 7. Partea superioară a corpului este executată ca un capac în formă de cupolă 11, unit cu o cameră semiinelară 12 cu racord de evacuare a hidrogenului 13, care comunică cu un canal 14 cu clapetă 15 amplasat orizontal pentru separarea şi evacuarea oxigenului, executate dintr-un material diamagnetic. Totodată, din exteriorul canalului 14, de partea camerei semiinelare sunt amplasaţi magneţi permanenţi 16, iar partea de mijloc a canalului este acoperită cu o bobină de rezistenţă în două secţii Rt1 şi Rt2 cu acoperire termoizolatoare 17, care formează două braţe ale unei punţi neechilibrate, conectate cu rezistoarele R3 şi R4, tranzistorul reglabil R5, potenţiometrul automat 18 cu scară a conţinutului procentual al oxigenului şi cu o sursă de curent 19. Electrolizorul este dotat cu un dispozitiv de dozare 6, un alimentator 4 cu nivelmetru 5, precum şi cu o pompă de recirculaţie 8 unită cu capacitatea de alimentare 7 şi compartimentul catodic prin intermediul racordului de admisie 9 a electrolitului. The compact electrolyzer for obtaining hydrogen includes a body 1 with a central cathode compartment 2 in flow from a porous volumetric foamed material with a chemical-catalytic nickel-rhenium coating with a low hydrogen evolution overvoltage and perforated flat anodes 3 from a material with a high oxygen evolution overvoltage; two electrolyte outlet connections 10, which communicate with the lower ends with a supply capacity 7. The upper part of the body is made as a dome-shaped cover 11, connected to a semi-annular chamber 12 with a hydrogen outlet connection 13, which communicates with a horizontally located channel 14 with a flap 15 for oxygen separation and evacuation, made of a diamagnetic material. At the same time, on the outside of the channel 14, on the side of the semi-annular chamber, permanent magnets 16 are placed, and the middle part of the channel is covered with a resistance coil in two sections Rt1 and Rt2 with a thermally insulating coating 17, which forms two arms of an unbalanced bridge, connected with resistors R3 and R4, the adjustable transistor R5, the automatic potentiometer 18 with a scale of the percentage of oxygen content and a current source 19. The electrolyzer is equipped with a dosing device 6, a feeder 4 with a level meter 5, as well as a recirculation pump 8 connected to the supply capacity 7 and the cathode compartment via the electrolyte inlet connection 9.
Capacul 11 electrolizorului, camera semiinelară 12 şi canalul 14 sunt executate din material diamagnetic. În calitate de electrolit pentru electroliză se utilizează apă distilată sau apă desaturată cu electroconductibilitatea de 10-4 cm/m, în scopul sporirii electroconductibilităţii electrolitului se pregătesc soluţii de KOH de 25…30% sau de NaOH de 16…20% cu posibilitatea adăugării cromatului de sodiu în cantitate de 2,5…3 g/l. Rolul ultimelor este orientat la ameliorarea funcţionării catozilor datorită pasivării suprafeţei lor şi excluderea descărcărilor de sarcină pe ei a compuşilor - impurităţi din electrolit. The cover 11 of the electrolyzer, the semi-annular chamber 12 and the channel 14 are made of diamagnetic material. Distilled water or desaturated water with an electroconductivity of 10-4 cm/m is used as the electrolyte for electrolysis, in order to increase the electroconductivity of the electrolyte, 25…30% KOH or 16…20% NaOH solutions are prepared with the possibility of adding sodium chromate in an amount of 2.5…3 g/l. The role of the latter is aimed at improving the functioning of the cathodes due to the passivation of their surface and the exclusion of charge discharges on them of compounds - impurities in the electrolyte.
În calitate de material pentru catozii poroşi în flux 2, care sunt o varietate a electrozilor tridiminsionali pot fi utilizate metalele spumate, în special, cuprul care este produs în industria metalurgică prin împroşcarea gazelor inerte în metalul topit sau prin stimularea formării locale a gazelor la introducerea unui reactiv care degajă gaz (de ex.: TiH2), datorită cărui fapt se formează structura celulară cu pori deschişi având coeficientul de porozitate de 0,92…0,96. As a material for porous cathodes in flux 2, which are a variety of three-dimensional electrodes, foamed metals can be used, in particular, copper, which is produced in the metallurgical industry by spraying inert gases into the molten metal or by stimulating local gas formation upon introduction of a gas-releasing reagent (e.g. TiH2), due to which a cellular structure with open pores is formed with a porosity coefficient of 0.92…0.96.
Pentru asigurarea unei supratensiuni scăzute pentru degajarea hidrogenului pe suprafaţa acestui electrod se depune prin metoda chimico-catalitică un strat de grosime omogenă din aliaj de nichel-reniu de 5…10 mm. Tehnologia cunoscută de depunere asigură un grad înalt de omogenitate stratului depus în volumul inert al porilor metalului spumat cu structură celulară, asigurând proprietăţi electrocatalitice respective suprafeţei electrozilor. Ca rezultat, caracterul deosebit al microstructurii pe suprafaţa metalului spumat, iar prezenţa reniului în componenţa stratului de nichel facilitează diminuarea supratensiunii -0,5-0,6 V, caracteristică pentru straturile de nichel până la -0,1-0,12 V pentru aliajul nichel-reniu. To ensure a low overvoltage for hydrogen evolution on the surface of this electrode, a layer of homogeneous thickness of nickel-rhenium alloy of 5…10 mm is deposited by the chemical-catalytic method. The known deposition technology ensures a high degree of homogeneity of the deposited layer in the inert volume of the pores of the foamed metal with a cellular structure, ensuring the respective electrocatalytic properties of the electrode surface. As a result, the special nature of the microstructure on the surface of the foamed metal, and the presence of rhenium in the composition of the nickel layer facilitates the reduction of the overvoltage -0.5-0.6 V, characteristic for nickel layers, to -0.1-0.12 V for the nickel-rhenium alloy.
În calitate de anozi insolubili 3 poate fi utilizat grafitul electrodic sau titanul placat cu dioxid de ruteniu de tip ORTA, sau dioxid de iridiu de tip OPTA, care posedă valori mari ale supratensiunii pentru degajarea hidrogenului. Însă ultimul este mai stabil şi practic nu se distruge în procesul electrolizei, datorită cărui fapt asigură o exploatare mai îndelungată. Prezenţa orificiilor în construcţia anozilor asigură nu numai schimbul de masă în volumul electrolizorului, dar şi majorează capacitatea de difuzie a curentului la electroliză, ceea ce este favorabil pentru funcţionarea întregului sistem. As insoluble anodes 3, graphite electrodes or titanium coated with ruthenium dioxide of the ORTA type, or iridium dioxide of the OPTA type, which have high values of the overvoltage for the release of hydrogen, can be used. However, the latter is more stable and practically does not destroy in the process of electrolysis, due to which it ensures a longer operation. The presence of holes in the anode construction ensures not only mass exchange in the volume of the electrolyzer, but also increases the diffusion capacity of the current during electrolysis, which is favorable for the operation of the entire system.
Aceste proprietăţi ale materialelor catozilor şi anozilor conduc la aceea că procesul de electroliză la electrozi decurge în domeniul potenţialelor de până la degajarea oxigenului, ceea ce facilitează minimizarea cantităţii degajate a acestuia, pe când degajarea hidrogenului în electrolizorul propus va fi maximală. Aceasta condiţionează majorarea cantităţii specifice a hidrogenului degajat la electroliză, diminuarea consumului de energie în timpul procesului şi, respectiv, majorarea productivităţii procesului în condiţii de flux. These properties of the cathode and anode materials lead to the fact that the electrolysis process at the electrodes proceeds in the potential range up to the release of oxygen, which facilitates the minimization of its released quantity, while the release of hydrogen in the proposed electrolyzer will be maximal. This conditions the increase in the specific quantity of hydrogen released during electrolysis, the decrease in energy consumption during the process and, respectively, the increase in the productivity of the process under flow conditions.
Electrolizorul funcţionează astfel. The electrolyzer works like this.
În interiorul corpului 1 electrolizorului, prin dispozitivul de dozare 6 este introdus electrolitul până la nivelul stabilit, determinat de înălţimea racordurilor 10 şi înregistrat de nivelmetru 5. Apoi se include pompa de recirculaţie 8 şi se aplică curent la catodul dublu 2 şi anozi 3, iniţiindu-se procesul de electroliză a apei, ca rezultat pe catod şi în porii acestuia se degajă hidrogen în formă de gaz, care este scos de fluxul de electrolit în capacul 11 electrolizorului, apoi în camera semiinelară 12, de unde prin racordul de evacuare 11 hidrogenul este dirijat spre utilizare. Inside the body 1 of the electrolyzer, through the dosing device 6, the electrolyte is introduced up to the set level, determined by the height of the connections 10 and recorded by the level meter 5. Then the recirculation pump 8 is turned on and current is applied to the double cathode 2 and anodes 3, initiating the water electrolysis process, as a result of which hydrogen is released in the form of gas on the cathode and in its pores, which is removed by the electrolyte flow into the cover 11 of the electrolyzer, then into the semi-annular chamber 12, from where through the exhaust connection 11 the hydrogen is directed for use.
Pe anozi 3, datorită supratensiunii, procesul de formare a oxigenului este încetinit, este posibilă degajarea oxigenului într-o cantitate mică în capacul 11 electrolizorului împreună cu cantitatea principală de hidrogen în camera semiinelară 12. On anodes 3, due to the overvoltage, the process of oxygen formation is slowed down, it is possible to release oxygen in a small amount into the cover 11 of the electrolyzer together with the main amount of hydrogen into the semi-annular chamber 12.
La conectarea curentului la sursă 19 are loc încălzirea bobinei de platină bisecţionată Rt1 şi Rt2. Dacă în amestecul iniţial lipseşte oxigenul, atunci nu există nici mişcare în canalul transversal. În prezenţa oxigenului în amestecul iniţial moleculele acestuia se orientează în câmpul magnetic şi sunt atrase în canal, încălzindu-se până la 100…200°C. Odată cu creşterea temperaturii susceptibilitatea magnetică a oxigenului se micşorează, de aceea porţiile noi de gaz rece sunt atrase în zona câmpului magnetic, împingând oxigenul înfierbântat în camera semiinelară. Fluxul convex de gaze percepe căldura în principal de la bobina Rt1, ca rezultat temperatura în secţii devine diferită. When the current is connected to the source 19, the bisection platinum coil Rt1 and Rt2 is heated. If there is no oxygen in the initial mixture, then there is no movement in the transverse channel. In the presence of oxygen in the initial mixture, its molecules orient themselves in the magnetic field and are attracted to the channel, heating up to 100…200°C. With increasing temperature, the magnetic susceptibility of oxygen decreases, therefore new portions of cold gas are attracted to the magnetic field, pushing the heated oxygen into the semi-annular chamber. The convex gas flow perceives heat mainly from the coil Rt1, as a result, the temperature in the sections becomes different.
Conform rezultatelor măsurării rezistenţei Rt1 şi rezistenţei Rt2, proporţională concentraţiei gazului analizat în amestecul iniţial, în diagonala de măsurare a punţii, care include rezistenţele continui R3 şi R4 şi tranzistorul reglabil R5, apare semnalul de dezechilibru care este fixat automat de potenţiometrul 18 cu scară gradată în procente pentru conţinutul de oxigen, care apoi este evacuat din sistem prin clapeta reglabilă 15. According to the results of measuring the resistance Rt1 and resistance Rt2, proportional to the concentration of the analyzed gas in the initial mixture, in the measuring diagonal of the bridge, which includes the continuous resistances R3 and R4 and the adjustable transistor R5, the imbalance signal appears which is automatically fixed by the potentiometer 18 with a graduated scale in percentages for the oxygen content, which is then evacuated from the system through the adjustable valve 15.
Procesul de electroliză în electrolizorul propus decurge la o tensiune joasă la electrozi datorită pierderilor ohmice reduse la valori mici ale densităţii curentului la o unitate de suprafaţă volumică activă a catozilor poroşi, care condiţionează posibilitatea atingerii unei forţe sumare mari a curentului, necesare pentru electroliza apei, care decurge în aceste condiţii foarte intens. Pe măsura scăderii nivelului electrolitului din cauza consumului obişnuit de apă la electroliză, cantitatea necesară automat se adaugă cu ajutorul dispozitivului de dozare 6, dotat cu capac ermetic şi ventil, prin racordul amplasat la nivelul dat al electrolitului. Pe măsura atingerii nivelului necesar, deschizătura de emisie a racordului în dispozitivul de dozare 6 se închide şi scurgerea apei se întrerupe până la o nouă scădere a nivelului electrolitului, asigurând astfel menţinerea lui la nivelul dat. The electrolysis process in the proposed electrolyzer proceeds at a low voltage at the electrodes due to the reduced ohmic losses at low values of the current density per unit of active volume surface of the porous cathodes, which conditions the possibility of achieving a high total current strength, necessary for the electrolysis of water, which proceeds very intensively under these conditions. As the electrolyte level decreases due to the usual consumption of water during electrolysis, the required amount is automatically added using the dosing device 6, equipped with a hermetic lid and valve, through the connection located at the given level of the electrolyte. As the required level is reached, the emission opening of the connection in the dosing device 6 is closed and the water flow is interrupted until a new decrease in the electrolyte level, thus ensuring its maintenance at the given level.
Astfel, se asigură diminuarea consumului de energie pentru obţinerea hidrogenului datorită micşorării rezistenţei electrice în sistem, majorarea eficacităţii procesului de electroliză a apei şi a fiabilităţii electrolizorului, totodată este posibilă compactarea construcţiei. Thus, it ensures a reduction in energy consumption for obtaining hydrogen due to the reduction of electrical resistance in the system, an increase in the effectiveness of the water electrolysis process and the reliability of the electrolyzer, and at the same time, it is possible to compact the construction.
1. MD 3660 G2 2008.07.31 1. MD 3660 G2 2008.07.31
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20100096A MD322Z (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Compact electrolyzer for the production of hydrogen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDS20100096A MD322Z (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Compact electrolyzer for the production of hydrogen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD322Y MD322Y (en) | 2011-01-31 |
| MD322Z true MD322Z (en) | 2011-08-31 |
Family
ID=45814987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDS20100096A MD322Z (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Compact electrolyzer for the production of hydrogen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD322Z (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4153C1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-10-31 | Государственный Университет Молд0 | Installation for gas cutting and welding of metals |
| MD4206C1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-09-30 | Государственный Университет Молд0 | Plant for electrochemical production of hydrogen |
| MD4283C1 (en) * | 2012-01-06 | 2014-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Process for treating alcoholic distillate and device for its realization |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD3660G2 (en) * | 2007-01-17 | 2009-02-28 | Государственный Университет Молд0 | Electrolyzer for hydrogen electrolytic obtaining |
| EA012943B1 (en) * | 2008-06-19 | 2010-02-26 | Анатолий Владимирович Карасев | Hydrogen aggregate and the mode of operation thereof |
-
2010
- 2010-05-24 MD MDS20100096A patent/MD322Z/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD3660G2 (en) * | 2007-01-17 | 2009-02-28 | Государственный Университет Молд0 | Electrolyzer for hydrogen electrolytic obtaining |
| EA012943B1 (en) * | 2008-06-19 | 2010-02-26 | Анатолий Владимирович Карасев | Hydrogen aggregate and the mode of operation thereof |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4153C1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-10-31 | Государственный Университет Молд0 | Installation for gas cutting and welding of metals |
| MD4206C1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-09-30 | Государственный Университет Молд0 | Plant for electrochemical production of hydrogen |
| MD4283C1 (en) * | 2012-01-06 | 2014-11-30 | Государственный Университет Молд0 | Process for treating alcoholic distillate and device for its realization |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD322Y (en) | 2011-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Naimi et al. | Hydrogen generation by water electrolysis | |
| Fischer et al. | Fundamental investigations and electrochemical engineering aspects concerning an advanced concept for alkaline water electrolysis | |
| JPS62296366A (en) | Cermet electrode and its manufacturing method | |
| US20240003028A1 (en) | Alkaline water electrolysis system and method of operating alkaline water electrolysis system | |
| CN103233830B (en) | Oxy-hydrogen hybrid power device | |
| Wu et al. | The stability of hydrogen evolution activity and corrosion behavior of porous Ni3Al–Mo electrode in alkaline solution during long-term electrolysis | |
| SE451346B (en) | ELECTRODES FOR ELECTROCHEMICAL SURGERIES IN WATER SOLUTIONS AT HIGH TEMPERATURES AS WELL AS MANUFACTURING ITS | |
| MD322Z (en) | Compact electrolyzer for the production of hydrogen | |
| MD3660G2 (en) | Electrolyzer for hydrogen electrolytic obtaining | |
| CN110791778B (en) | Metal lithium electrolytic tank | |
| JPWO2018139597A1 (en) | Electrolytic cell, electrolytic device, electrolytic method | |
| EA023659B1 (en) | Electrolyser having a spiral inlet tube | |
| JPS6053115B2 (en) | electrolytic cell | |
| CN102776537B (en) | Method for preparing Ir layer on Pt matrix in chloride fused salt system through electrolytic deposition | |
| MD4206C1 (en) | Plant for electrochemical production of hydrogen | |
| CN108004567A (en) | A kind of metal material is prepared with continuous electric level electrolytic cell | |
| CN210052796U (en) | Gas diffusion cathode assembly and battery assembly thereof | |
| JP3795905B1 (en) | Combustion gas generator | |
| CN114583224A (en) | Methane hydrate is used as fuel cell's decomposition-electrolytic device | |
| CN207699693U (en) | A kind of continuous electric grade electrolytic cell of metal material preparation | |
| Duca et al. | NOVEL MATERIALS AND REACTORS FOR THE EFFICIENT ELECTROCHEMICAL PRODUCTION OF HYDROGEN. | |
| CN107419297B (en) | A kind of fused-salt bath producing rare earth metal and alloy | |
| EP4256109A1 (en) | Membrane-type water electrolysis device for the production of gaseous hydrogen or oxygen at a controlled humidity level | |
| CN222540893U (en) | A lithium metal electrolytic cell | |
| Spring et al. | An investigation of sulphite ion oxidation as an alternative anodic reaction in fluidized bed electrowinning or other high rate electrolysis cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| KA4Y | Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) |