MD4206C1 - Instalaţie pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului - Google Patents
Instalaţie pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului Download PDFInfo
- Publication number
- MD4206C1 MD4206C1 MDA20110086A MD20110086A MD4206C1 MD 4206 C1 MD4206 C1 MD 4206C1 MD A20110086 A MDA20110086 A MD A20110086A MD 20110086 A MD20110086 A MD 20110086A MD 4206 C1 MD4206 C1 MD 4206C1
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- hydrogen
- electrolyte
- electrolyzer
- capacity
- anode
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 12
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 11
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 7
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000691 Re alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N molybdenum nickel Chemical compound [Ni].[Mo] DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N nickel rhenium Chemical compound [Ni].[Re] UJRJCSCBZXLGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N nickel tungsten Chemical compound [Ni].[W] MOWMLACGTDMJRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 abstract 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- QLOKJRIVRGCVIM-UHFFFAOYSA-N 1-[(4-methylsulfanylphenyl)methyl]piperazine Chemical compound C1=CC(SC)=CC=C1CN1CCNCC1 QLOKJRIVRGCVIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000152447 Hades Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 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
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 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)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la tehnologia electrochimică, în special la instalaţiile pentru obţinerea hidrogenului prin hidroliza apei, şi poate fi utilizată în industria chimică, precum şi la obţinerea hidrogenului pentru menaj şi alte scopuri.Instalaţia pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului include un electrolizor (1), în partea inferioară a căruia este amplasată o capacitate (13) cu o conductă de admisiune (12) a electrolitului cu pompă de recirculare (14) şi o conductă de evacuare (15′) a electrolitului, iar în partea superioară - un capac ermetic detaşabil (22). În interiorul electrolizorului (1), pe extremităţi sunt instalaţi un anod (2) plat perforat şi un catod (3) poros în flux, amplasat într-un bloc închis (4) din material dielectric, dotat cu un racord (11′) de admisiune a electrolitului. Între anod (2) şi catod (3) sunt amplasate în serie nişte blocuri de electrozi (5) combinaţi în flux, executaţi dintr-un material (6) poros din nichel spumos cu suprafaţă modificată pentru diminuarea supratensiunii de degajare a hidrogenului, de care este alipit cu ajutorul unei plase de strângere (8) un material (7) fibrocarbonic poros. Capacitatea (13) comunică cu un rezervor de alimentare cu electrolit (18) cu capac ermetic (19) prin intermediul unei conducte de alimentare (15″), unui dozator (17) şi a unei conducte (16) cu ventil (20). Capătul inferior al conductei (16) este situat la acelaşi nivel cu limita de sus a unui indicator de nivel (21), instalat pe electrolizor (1). În partea superioară a blocurilor de electrozi (5) sunt instalate cu joc reglabil capace (9) în formă de pâlnie, dotate cu ventile (10) reglabile pentru evacuarea separată a electrolitului şi hidrogenului degajat. Capacul (22) este dotat cu un manometru (23), o supapă (25) şi un racord (24) pentru evacuarea hidrogenului.
Description
Invenţia se referă la tehnologia electrochimică, în special la instalaţiile pentru obţinerea hidrogenului prin hidroliza apei, şi poate fi utilizată în industria chimică, precum şi la obţinerea hidrogenului pentru menaj şi alte scopuri.
Este cunoscută instalaţia pentru obţinerea hidrogenului prin metoda de hidroliză, care include un corp ermetic, umplut cu lichid de lucru, în care este instalat un electrolizor bipolar, conectat la o sursă de curent continuu [1].
Dezavantajul acestei instalaţii este fiabilitatea scăzută, cheltuieli de exploatare mari, precum şi faptul că nu este asigurată siguranţa la exploatarea ei.
Cea mai apropiată soluţie este electrolizorul pentru obţinerea electrolitică a hidrogenului care include un corp, în interiorul căruia sunt instalaţi doi catozi, fixaţi de nişte plăci-suport conductoare de curent, şi doi anozi, două diafragme, care separă compartimentul catodic de cel anodic. Deasupra compartimentelor electrodice sunt amplasate capace în formă de cupolă cu racorduri de evacuare a hidrogenului şi oxigenului. În compartimentele anodic şi catodic sunt amplasate racorduri de evacuare a electrolitului, unite în partea inferioară cu o capacitate, care comunică printr-o conductă de refulare cu pompă de circulaţie cu o conductă de admisiune [2].
Dezavantajul acestui electrolizor constă în faptul că procesul realizat la el necesită cheltuieli mari de energie şi nu este suficient de efectiv.
Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în diminuarea cheltuielilor de energie şi majorarea eficacităţii procesului electrochimic de obţinere a hidrogenului.
Instalaţia pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un electrolizor, în partea inferioară a căruia este amplasată o capacitate, iar în partea superioară - un capac ermetic detaşabil. În interiorul electrolizorului, pe extremităţi sunt instalaţi un anod plat perforat şi un catod poros în flux, amplasat într-un bloc închis din material dielectric, dotat cu un racord de admisiune a electrolitului. Anodul şi catodul sunt conectaţi la o sursă de curent continuu, între anod şi catod fiind amplasate în serie nişte blocuri de electrozi combinaţi în flux, executaţi dintr-un material poros din nichel spumos cu suprafaţă modificată pentru diminuarea supratensiunii de degajare a hidrogenului, de care este alipit cu ajutorul unei plase de strângere un material fibrocarbonic poros. În partea inferioară între blocurile de electrozi, şi anume în capacitate sunt instalate nişte racorduri de admisie a electrolitului, unite cu o conductă de admisie cu pompă de recirculare, electrolitul este evacuat din electrolizor în capacitate prin intermediul unei conducte, capacitatea comunică cu un rezervor de alimentare cu electrolit cu capac ermetic prin intermediul unei conducte de alimentare, unui dozator şi a unei conducte cu ventil. Totodată capătul inferior al conductei este situat la acelaşi nivel cu limita de sus a unui indicator de nivel, instalat pe electrolizor. În partea superioară a blocurilor de electrozi sunt instalate cu joc reglabil capace în formă de pâlnie, dotate cu ventile reglabile pentru evacuarea separată a electrolitului şi hidrogenului degajat, capacul ermetic detaşabil este dotat cu un manometru, o supapă şi un racord pentru evacuarea hidrogenului.
Anodul este executat din grafit electrodic sau din titan puţin uzabil, placat cu dioxid de ruteniu şi/sau dioxid de iridiu.
În calitate de material fibrocarbonic poros sunt utilizate materiale textile şi netextile cu grosimea stratului de 4…8 mm, comprimate de 1,5…2 ori de plasa de strângere, executată din plastic, cu mărimea celulelor de 3…4 mm.
Suprafaţa modificată a blocurilor de electrozi este obţinută prin acoperire chimico-catalitică cu aliaj de nichel-molibden sau nichel-wolfram, sau nichel-reniu.
Rezultatul tehnic obţinut constă în diminuarea cheltuielilor de energie şi majorarea eficacităţii procesului electrochimic de obţinere a hidrogenului.
Rezultatul tehnic este asigurat prin prezenţa blocurilor de electrozi combinaţi în flux, executaţi dintr-un material poros din nichel spumos cu suprafaţă modificată, polarizaţi catodic, pe care descărcarea hidrogenului decurge la un curent de difuzie limitat cu supratensiune joasă de degajare a lui la un potenţial de 80…100 mV. Totodată, pe interiorul acestui electrod potenţialul se deplasează în direcţie pozitivă, iar frontiera de atingere cu electrodul din material fibrocarbonic poros se polarizează anodic şi se deplasează complet în partea electropozitivă, caracterizat printr-o supratensiune înaltă de degajare a oxigenului, potenţialul situându-se în limitele 180…220 mV. În limitele acestor valori ale potenţialului la valori mici ale densităţii de gabarit a curentului de până la 3...5 A/dm2, curbele de polarizare anodică sunt caracterizate prin sectoare de pasivare, neatingând nivelul descărcării active a oxigenului la anod.
În calitate de material fibrocarbonic poros sunt utilizate materiale textile şi netextile cu grosimea stratului de 4…8 mm, comprimate de 1,5…2 ori de plasa de strângere, executată din plastic, cu mărimea celulelor de 3…4 mm, ceea ce concomitent majorează stabilitatea materialului fibrocarbonic poros de la distrugere în procesele anodice. Suprafaţa specifică sumară a materialului fibrocarbonic, polarizat anodic, este de 2...3 ori mai mare decât suprafaţa materialului poros din nichel spumos, polarizat catodic. De aici rezultă că densitatea curentului anodic la electrozii din material fibrocarbonic este de 2...3 ori mai mică decât densitatea curentului catodic pe materialul poros din nichel spumos. Aceasta în şi mai mare măsură diminuează probabilitatea degajării oxigenului liber în electrolizor, facilitând astfel degajarea hidrogenului la catod.
În acelaşi timp, la catod la descărcarea moleculelor de apă decurge procesul de degajare activă a hidrogenului. De altfel, datorită suprafeţei specifice mari a materialului poros din nichel spumos, care este cu un ordin mai mare datorită volumului porilor, densitatea reală a curentului la electrodul executat din material poros din nichel spumos este cu un ordin mai mică. În legătură cu aceasta, degajarea hidrogenului la aşa electrod decurge la tensiune scăzută la electrozi şi randamentul degajării hidrogenului este aproape de 100%, ceea ce contribuie la diminuarea cheltuielilor de energie pentru electroliză.
Porozitatea blocurilor de electrozi combinaţi în flux şi suprafaţa specifică activă sporită a lor permit micşorarea considerabilă a dimensiunilor electrolizorului şi executarea lui mai compactă cu posibilitatea degajării unei cantităţi mai mari de hidrogen, raportată la o unitate de volum a electrolizorului. Este asigurată posibilitatea desfăşurării procesului de electroliză în flux, ceea ce permite majorarea eficacităţii acestui proces datorită schimbului şi transferului de masă, care diminuează polarizarea şi majorează randamentul de degajare a hidrogenului.
Concomitent, datorită fluxului intens de electrolit prin porii blocurilor de electrozi combinaţi în flux, bulele de gaz care se degajă se rup rapid de pe suprafaţa lor, înlătură blocarea ei pentru procesul de electroliză a moleculelor de apă, asigurând scoaterea lor în partea liberă a spaţiului catodic al electrolitului, diminuând saturaţia lui cu gaze, care este una dintre cauzele majorării rezistenţei electrice a electrolitului, şi creşterea tensiunii la electrozi, care conduc la micşorarea curentului la electroliză şi, respectiv, la diminuarea consumului de energie.
Materialul fibrocarbonic poros este produs pe scară industrială şi reprezintă produsul carbonizării materialelor textile şi netextile, obţinute prin încălzirea lor în atmosferă fără oxigen. Procesul de obţinere a lor include două etape: carbonizarea - efectuată la temperaturi de 900...1500°C şi grafitizarea - la temperaturi de 2600...2800°C. Ca rezultat se obţine un schelet carbonic care conţine peste 99% de carbon şi care repetă forma materialului iniţial - firele şi fibrele materialului. Acestea posedă o electroconductibilitate sporită, valori mari ale suprafeţei specifice, porozitate şi asigură un transfer de masă intens în condiţiile fluxului de lichid, de aceea pot fi utilizate în calitate de electrozi poroşi, fiind unul din tipurile electrozilor tridimensionali.
În aceste scopuri pot fi utilizate materiale fibrocarbonice poroase netextile de tipul ВНГ-50-2, ВИНН-250, НТМ-200, ВВП-66-95, КНМ, care conform datelor din literatură posedă următoarele caracteristici: mărimea monofibrei 4,5…6 µm, suprafaţa specifică de reacţie 1900…3000 cm2/g, conductivitatea electrică în stare liberă 0,1…1,3 S/cm, iar în stare comprimată 0,4….2,6 S/cm, porozitatea lor este în limitele 0,92…0,98. În calitate de materiale fibrocarbonice poroase textile pot fi utilizate cele de tipul ТВШ, ТГН cu mărimea monofirului de 4,3…4,6 µm, adunate în funii cu diametrul de 0,04…0,06 mm. Suprafaţa specifică reactivă este de 2900…3100 cm2/g, conductivitatea electrică de 0,13…0,4 S/cm, iar porozitatea de 0,83…0,91.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-2, care reprezintă:
- fig. 1, schema instalaţiei pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului;
- fig. 2, schema straturilor combinate ale unui electrod (în secţiune).
Instalaţia pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului include un electrolizor 1, în partea inferioară a căruia este amplasată o capacitate 13, iar în partea superioară - un capac ermetic detaşabil 22. În interiorul electrolizorului 1, pe extremităţi sunt instalaţi un anod 2 plat perforat şi un catod 3 poros în flux, amplasat într-un bloc închis 4 din material dielectric, dotat cu un racord 11′ de admisie a electrolitului. Anodul 2 şi catodul 3 sunt conectaţi la o sursă de curent continuu 26. Între anod 2 şi catod 3 sunt amplasate în serie nişte blocuri de electrozi 5 combinaţi în flux, executaţi dintr-un material 6 poros din nichel spumos cu suprafaţă modificată pentru diminuarea supratensiunii de degajare a hidrogenului, de care este alipit cu ajutorul unei plase de strângere 8 un material 7 fibrocarbonic poros. În partea inferioară între blocurile de electrozi 5, şi anume în capacitate 13 sunt instalate nişte racorduri 11″ de admisie a electrolitului, unite cu o conductă 12 de admisie cu pompă de recirculare 14. Electrolitul este evacuat din electrolizor 1 în capacitate 13 prin intermediul unei conducte 15′. Capacitatea 13 comunică cu un rezervor de alimentare cu electrolit 18 cu capac ermetic 19 prin intermediul unei conducte de alimentare 15″, unui dozator 17 şi a unei conducte 16 cu ventil 20, totodată capătul inferior al conductei 16 este situat la acelaşi nivel cu limita de sus a unui indicator de nivel 21, instalat pe electrolizor 1. În partea superioară a blocurilor de electrozi 5 sunt instalate cu joc reglabil capace 9 în formă de pâlnie, dotate cu ventile 10 reglabile pentru evacuarea separată a electrolitului şi hidrogenului degajat. Capacul ermetic detaşabil 22 este dotat cu un manometru 23, o supapă 25 şi un racord 24 pentru evacuarea hidrogenului.
Anodul 2 este executat din grafit electrodic sau din titan puţin uzabil, placat cu dioxid de ruteniu şi/sau dioxid de iridiu.
În calitate de material 7 fibrocarbonic poros sunt utilizate materiale textile şi netextile cu grosimea stratului de 4…8 mm, comprimate de 1,5…2 ori de plasa de strângere 8, executată din plastic, cu mărimea celulelor de 3…4 mm.
Suprafaţa modificată a blocurilor de electrozi 5 este obţinută prin acoperire chimico-catalitică cu aliaj de nichel-molibden sau nichel-wolfram, sau nichel-reniu.
Instalaţia pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului funcţionează în felul următor.
Soluţia de electrolit de concentraţie fixată prin intermediul dozatorului 17 la poziţia deschisă a capacului ermetic 19 şi a ventilului 20 este turnată în capacitatea 13, iar prin intermediul pompei 14, trecând prin conducta 12, racordurile 11 ́ şi 11″ şi prin blocurile de electrozi 5 şi catodul 3, umple electrolizorul 1 până la nivelul de sus al blocurilor de electrozi 5 şi începe scurgerea electrolitului prin conducta 15 ́, conform datelor indicatorului 21. În acest moment lichidul va atinge acelaşi nivel şi în conducta 15″, ceea ce va duce la închiderea părţii inferioare a conductei 16, a dozatorului 17 şi lichidul va înceta să mai nimerească în electrolizor 1.
Apoi, la recircularea continuă a electrolitului prin electrolizorul 1, se alimentează cu curent electric continuu anodul 2 şi catodul 3 de la sursa de curent continuu 26, se închide circuitul electric în electrolizor, ceea ce asigură formarea alternativă a sarcinii negative şi pozitive la blocurile de electrozi 5 şi începutul degajării hidrogenului. Totodată, blocurile de electrozi 5 funcţionează în pereche.
Confecţionarea anodului 2 perforat este condiţionată de posibilitatea majorării distribuirii liniilor de putere a curentului electric în spaţiul dintre electrozi şi a majorării, ca rezultat, a capacităţii de dispersare în volumul electrolitului, ceea ce îmbunătăţeşte funcţionarea blocurilor de electrozi combinaţi.
Un rol dublu îl joacă capacele 9 în formă de pâlnie cu ventilele 10, instalate cu joc deasupra blocurilor de electrozi 5 pentru separarea fazei gaz-lichid, şi concomitent să asigure formarea unei suprapresiuni a electrolitului în blocurile de electrozi 5 pentru trecerea forţată a electrolitului prin electrozii poroşi. Totodată, faza lichidă (electrolitul), sub o anumită presiune, este emisă prin acest joc în spaţiul electrolizorului pentru recirculare, iar faza gazoasă a hidrogenului este scoasă prin orificiile calibrate, cu care sunt dotate capacele 9, în spaţiul de deasupra blocurilor de electrozi 5, limitat de capacul ermetic detaşabil 22 cu evacuarea ulterioară prin racordul 24.
Surplusul de electrolit pe măsura creşterii nivelului acestuia în electrolizorul 1, în continuu este evacuat prin conducta 15 ́ în capacitatea 13 pentru recirculare. În calitate de electrolit pentru electroliză se utilizează apă distilată sau desalinizată cu conductivitatea electrică de până la 10-4 S/m, pentru majorarea conductivităţii electrice a căreia se pregătesc soluţii cu compoziţii cunoscute, de exemplu, soluţie de KOH de 25...30% sau de NaOH de 16...20% cu adaos de cromat de sodiu sau kaliu în cantitate de 2,5...3 g/L, sau alte soluţii. Rolul ultimelor este orientat spre îmbunătăţirea funcţionării catozilor din contul pasivării suprafeţei acestora şi neadmiterii descărcării pe ei a compuşilor cu impurităţi din electrolit.
Mecanismul procesului de regenerare a hidrogenului la electrod este legat de disocierea moleculelor de apă 2H2O ↔ 2H+ + 2OH- şi descărcarea ionilor de hidrogen, care are loc printr-un şir de reacţii: H+ + e → Hads., care în continuare se molizează prin reacţia de recombinare: Hads. + Hads. → H2, sau prin desorbţia electrochimică conform reacţiei lui Heyrovsky: H3O+ + Hads. + e → H2 + H2O. Teoretic, pentru obţinerea 1 m3 de hidrogen se consumă 805 g apă, dar în rezultatul formării vaporilor consumul se poate majora cu 5...10%. În aceste condiţii consumul de curent electric practic depinde numai de pierderile la rezistenţa electrică din instalaţie. Prezenţa capacităţii 13, a rezervorului 18 cu capac 19, a conductei 16 cu ventil 20 şi a dozatorului 17, permite corectarea continuă a concentraţiei electrolitului şi menţinerea automată a nivelului dat prin completarea cu apă pentru electroliză.
Hidrogenul degajat în electrolizor este evacuat la o presiune normală, însă în cazuri extreme presiunea poate să crească mai mult decât cea atmosferică, ceea ce se fixează de manometrul 23 şi supapa 25.
Astfel, funcţionarea blocurilor de electrozi combinaţi în flux, executaţi din diferite materiale poroase - metal spumos cu suprafaţă modificată cu aliaj de nichel cu molibden, wolfram sau reniu, aplicate prin depunere chimico-catalitică pentru diminuarea supratensiunii de degajare a hidrogenului - de o parte, şi materiale fibrocarbonice, care posedă o supratensiune înaltă de degajare a oxigenului, conectate după schema bipolară de electroliză, asigură atingerea scopului propus, orientat la majorarea eficacităţii procesului electrochimic de obţinere a hidrogenului pur şi la diminuarea cheltuielilor de energie pentru obţinerea acestuia.
1. MD 3660 G2 2008.07.31
2. RU 2038422 C1 1995.06.27
Claims (4)
1. Instalaţie pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului, care include un electrolizor (1), în partea inferioară a căruia este amplasată o capacitate (13), iar în partea superioară - un capac ermetic detaşabil (22); în interiorul electrolizorului (1), pe extremităţi sunt instalaţi un anod (2) plat perforat şi un catod (3) poros în flux, amplasat într-un bloc închis (4) din material dielectric, dotat cu un racord (11′) de admisiune a electrolitului; anodul (2) şi catodul (3) sunt conectaţi la o sursă de curent continuu (26); între anod (2) şi catod (3) sunt amplasate în serie nişte blocuri de electrozi (5) combinaţi în flux, executaţi dintr-un material (6) poros din nichel spumos cu suprafaţă modificată pentru diminuarea supratensiunii de degajare a hidrogenului, de care este alipit cu ajutorul unei plase de strângere (8) un material (7) fibrocarbonic poros; în partea inferioară între blocurile de electrozi (5), şi anume în capacitate (13) sunt instalate nişte racorduri (11″) de admisie a electrolitului, unite cu o conductă (12) de admisiune cu pompă de recirculare (14); electrolitul este evacuat din electrolizor (1) în capacitate (13) prin intermediul unei conducte (15′); capacitatea (13) comunică cu un rezervor de alimentare cu electrolit (18) cu capac ermetic (19) prin intermediul unei conducte de alimentare (15″), unui dozator (17) şi a unei conducte (16) cu ventil (20), totodată capătul inferior al conductei (16) este situat la acelaşi nivel cu limita de sus a unui indicator de nivel (21), instalat pe electrolizor (1); în partea superioară a blocurilor de electrozi (5) sunt instalate cu joc reglabil capace (9) în formă de pâlnie, dotate cu ventile (10) reglabile pentru evacuarea separată a electrolitului şi hidrogenului degajat; capacul ermetic detaşabil (22) este dotat cu un manometru (23), o supapă (25) şi un racord (24) pentru evacuarea hidrogenului.
2. Instalaţie, conform revendicării 1, în care anodul (2) este executat din grafit electrodic sau din titan puţin uzabil, placat cu dioxid de ruteniu şi/sau dioxid de iridiu.
3. Instalaţie, conform revendicării 1, în care în calitate de material (7) fibrocarbonic poros sunt utilizate materiale textile şi netextile cu grosimea stratului de 4…8 mm, comprimate de 1,5…2 ori de plasa de strângere (8), executată din plastic, cu mărimea celulelor de 3…4 mm.
4. Instalaţie, conform revendicării 1, în care suprafaţa modificată a blocurilor de electrozi (5) este obţinută prin acoperire chimico-catalitică cu aliaj de nichel-molibden sau nichel-wolfram, sau nichel-reniu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20110086A MD4206C1 (ro) | 2011-10-10 | 2011-10-10 | Instalaţie pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20110086A MD4206C1 (ro) | 2011-10-10 | 2011-10-10 | Instalaţie pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD4206B1 MD4206B1 (ro) | 2013-02-28 |
| MD4206C1 true MD4206C1 (ro) | 2013-09-30 |
Family
ID=47831227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDA20110086A MD4206C1 (ro) | 2011-10-10 | 2011-10-10 | Instalaţie pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD4206C1 (ro) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU142285U1 (ru) * | 2014-03-31 | 2014-06-27 | Александр Юрьевич Кузнецов | Электролитическая установка для получения газообразной смеси водорода и кислорода |
| RU2598139C2 (ru) * | 2014-06-30 | 2016-09-20 | Сергей Армаисович Григорьян | Электролизно-водный генератор |
| RU2727362C2 (ru) * | 2019-07-22 | 2020-07-21 | Геннадий Леонидович Багич | Устройство получения обогащённой кислородом и обогащённой водородом воды |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5037518A (en) * | 1989-09-08 | 1991-08-06 | Packard Instrument Company | Apparatus and method for generating hydrogen and oxygen by electrolytic dissociation of water |
| SU1708931A1 (ru) * | 1988-10-20 | 1992-01-30 | Simonov Sergej M | Фильтр-прессный электролизер дл получени водорода и кислорода |
| SU1794107A3 (ru) * | 1991-03-13 | 1993-02-07 | Гpaчeb Ebгehий Aлekceebич | Электролизер для получения смеси водорода и кислорода 2 |
| RU2038422C1 (ru) * | 1993-07-20 | 1995-06-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Фирма Элдис" | Устройство для получения водорода и кислорода |
| KR100843404B1 (ko) * | 2007-01-23 | 2008-07-03 | 삼성전기주식회사 | 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치 |
| MD3660G2 (ro) * | 2007-01-17 | 2009-02-28 | Государственный Университет Молд0 | Electrolizor pentru obţinerea electrolitică a hidrogenului |
| EA012943B1 (ru) * | 2008-06-19 | 2010-02-26 | Анатолий Владимирович Карасев | Водородный агрегат и способ его работы |
| RU2396374C1 (ru) * | 2009-02-26 | 2010-08-10 | Николай Михайлович Митрофанов | Электролизер |
| RU2418887C2 (ru) * | 2006-09-26 | 2011-05-20 | Александра Ильинична Парпалей | Электролизер для получения водорода и кислорода электролизом водного раствора электролита |
| MD322Z (ro) * | 2010-05-24 | 2011-08-31 | Государственный Университет Молд0 | Electrolizor compact pentru obţinerea hidrogenului |
-
2011
- 2011-10-10 MD MDA20110086A patent/MD4206C1/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1708931A1 (ru) * | 1988-10-20 | 1992-01-30 | Simonov Sergej M | Фильтр-прессный электролизер дл получени водорода и кислорода |
| US5037518A (en) * | 1989-09-08 | 1991-08-06 | Packard Instrument Company | Apparatus and method for generating hydrogen and oxygen by electrolytic dissociation of water |
| SU1794107A3 (ru) * | 1991-03-13 | 1993-02-07 | Гpaчeb Ebгehий Aлekceebич | Электролизер для получения смеси водорода и кислорода 2 |
| RU2038422C1 (ru) * | 1993-07-20 | 1995-06-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Фирма Элдис" | Устройство для получения водорода и кислорода |
| RU2418887C2 (ru) * | 2006-09-26 | 2011-05-20 | Александра Ильинична Парпалей | Электролизер для получения водорода и кислорода электролизом водного раствора электролита |
| MD3660G2 (ro) * | 2007-01-17 | 2009-02-28 | Государственный Университет Молд0 | Electrolizor pentru obţinerea electrolitică a hidrogenului |
| KR100843404B1 (ko) * | 2007-01-23 | 2008-07-03 | 삼성전기주식회사 | 다공성 전극판을 갖는 수소발생장치 |
| EA012943B1 (ru) * | 2008-06-19 | 2010-02-26 | Анатолий Владимирович Карасев | Водородный агрегат и способ его работы |
| RU2396374C1 (ru) * | 2009-02-26 | 2010-08-10 | Николай Михайлович Митрофанов | Электролизер |
| MD322Z (ro) * | 2010-05-24 | 2011-08-31 | Государственный Университет Молд0 | Electrolizor compact pentru obţinerea hidrogenului |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD4206B1 (ro) | 2013-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106567103B (zh) | 次氯酸钠和高纯度氢气联产方法和系统 | |
| CN101849037B (zh) | 复极式氧阴极离子膜电解单元槽 | |
| WO2010099671A1 (zh) | 稳定强电场恒电流电解池及其电解装置 | |
| CN216237301U (zh) | 一种高效的质子交换膜电解槽 | |
| CN100595334C (zh) | 一体化串并组合式电解槽 | |
| MD4206C1 (ro) | Instalaţie pentru obţinerea electrochimică a hidrogenului | |
| CN102605383A (zh) | 一种氢循环电解方法和装置及其在氧化铝生产的应用 | |
| CN103370449B (zh) | 具有螺旋状入口软管的电解器 | |
| KR101147491B1 (ko) | 전기분해수 제조장치 | |
| CN117165958A (zh) | 一种采用毛细吸液结构供液的大尺寸制氢水电解槽 | |
| CN201850313U (zh) | 一种氯化镁电解槽 | |
| JPS6053115B2 (ja) | 電解槽 | |
| CN102031535A (zh) | 一种扩散电极制碱装置 | |
| CN115094435B (zh) | 一种海水电解装置 | |
| CN218203081U (zh) | 一种水电解制氢用的非对称孔结构复合电极 | |
| CN202865351U (zh) | 氧阴极电解槽的导电单元 | |
| CN207031566U (zh) | 一种高电密低电耗电解单元槽 | |
| CN108004567A (zh) | 一种金属材料制备用连续电级电解槽 | |
| CN200940161Y (zh) | 立式高温高压贵金属电解沉积槽装置 | |
| US20200141012A1 (en) | Multi-Tank Hydrogen-Oxygen Separation Reactor | |
| JP5097362B2 (ja) | イオン水製造装置 | |
| CN100999824A (zh) | 一种压力型水电解槽 | |
| CN219195151U (zh) | 一种内置电极多排管隔离膜电解设备 | |
| CN205556792U (zh) | 一种零极距电解槽 | |
| CN219470214U (zh) | 一种电解水制氢装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG4A | Patent for invention issued | ||
| KA4A | Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) | ||
| MM4A | Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees |