NO333302B1

NO333302B1 - Hoytrykks elektrolysatormodul, elektrolysator som inneholder denne og ringformet holderamme for en hoytrykks elektrolysatormodul

Info

Publication number: NO333302B1
Application number: NO20011826A
Authority: NO
Inventors: Jan-Baptist Hugo Vandenborre
Original assignee: Vandenborre Hydrogen Systems
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2013-04-29
Also published as: NZ511053A; ATE220125T1; CZ20011312A3; CN1307326C; MD20010202A; DE69902055T2; US6554978B1; JP2002527620A; CN1330731A; CA2350322C; EP1133586A1; KR20010075597A; ZA200102786B; IL142343A0; PL347222A1; HU222129B1; HUP0103909A3; ES2179681T3; HUP0103909A2; NO20011826L

Abstract

En høytrykks elektrolysator som vist på figuren har et antall elektrolysekammere som holdes i ramme (1) og som er adskilt av membran (2) til hvilken elektrodene (3) er presset. Elektrodene er elektrisk forbundet med den bipolare platen (4) ved hjelp av et vevet metallark (5). Rammen har de større kanalåpningene (7) på toppsiden og (8) på bunnsiden. Kanalåpninger (7) evakuerer gassen som genereres og åpninger (8) danner en tilførselskanal for elektrolytt. Åpning (7) er forbundet med elektrolysatormodulens indre rom ved hjelp av de små forbindelseskanalene (9) og lignende åpninger (8) er forbundet med det indre rommet via små forbindelseskanaler (10). En ringformig ramme har kanalåpninger for tilførsel av elektrolytt og fjerning av gassene som genereres og har videre en forbindelsesoverflate med konsentriske forhøyninger og fordypninger.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en høytrykks elektrolysatormodul av filterpressetype for elektrolytisk produksjon av gasser, og angår i tillegg en elektrolysator som omfatter denne modulen.

Elektrolysatorer av filterpressetype omfatter en såkalt elektrolysatormodul og et antall perifere enheter så som avgassingskammere, en vanntilførselsenhet og eventuelt en omformer/rektifiserer og de nødvendige rørledningene for å for-binde de forskjellige delene av elektrolysatoren. En elektrolysatormodul omfatter en serie stablede elektrolysekammere, avvekslende katodiske og anodiske. Hvert kammer holder enten én eller flere anoder eller katoder. De elektrolytiske kam-merne er skilt fra hverandre av selektivt permeable membraner eller diafragmaer. En kombinasjon av et katodisk og et anodisk kammer danner en elektrolytisk celle. I hvert kammer er elektrodene montert vertikalt, fortrinnsvis i nær kontakt med membranene. Dette kan f.eks. gjennomføres ved å presse membranen mellom elektrodene. Membraner som er spesielt egnet for dette formålet er blitt beskrevet i EP-A-0 232 923.

Elektrolysekamrene holdes sammen av en ramme som danner den ytre veggen av elektrolysatoren og som kan ha mange forskjellige former, polygonal, f.eks. kvadratisk, rektangulær eller sirkelformet. I sistnevnte tilfelle er rammen i virkeligheten formet som en ring eller sylinder. Skillemembranene er festet til rammen sammen med elektrodene. Rammene er laget av et materiale som er inert mot elektrolytten, og kan f.eks. lages av metall, dekket av et egnet ikke-ledende lag, eller kan lages av et egnet inert ikke-ledende materiale så som et syntetisk materiale. En ramme laget av metall dekket med et fleksibelt vulkaniser-bart materiale er kjent fra WO-97/00979.

I hvert elektrolysekammer må elektrodene være forbundet ved hjelp av en egnet leder. I en spesiell utførelse kan dette gjennomføres ved å bringe elektrodene i kontakt med et vevet metallark som i sin tur bringes i kontakt med en me-tallplate som er montert i rammen, idet denne platen på fagområdet betegnes som bipolar plate.

Gassen som genereres føres til et avgassingskammer, vanligvis anordnet over elektrolysatorenheten, hvor gassene samles opp og skilles fra elektrolytten som føres med gassen. Den avgassede elektrolytten resirkuleres tilbake til elektrolysekamrene, og gassen som samles opp kan settes under trykk og lagres i egnede trykktanker. Elektrolysekamrene kan forbindes med ytre rør som fører til eller kommer fra avgassingskammeret for sirkulering av hhv. de regenererte gassene eller elektrolytten.

Ellers kan elektrolysekammer-rammene ha egnede kanaler på toppsiden og på bunnsiden. Toppkanalene er ment å evakuere gass/elektrolytt-blandingen som genereres under elektrolyse og bunnkanalene tillater inngang av elektrolytt. Gass/elektrolytt-blandingen som genereres pumpes gjennom den øvre kanalen til et rør som fører til avgassingsenheten fra hvilken den avgassede elektrolytten pumpes tilbake til bunnkanalen i rammen fra hvilken den går inn i elektrolysekamrene.

Filterpresse-elektrolysatorer er blitt beskrevet i EP-A-137 836 og EP-A-56 759.1 US-patent nr. 5 139 635 beskrives f.eks. gasselektrolysatorer av filterpressetypen som omfatter en vertikal sammensetning av elektrolysekammere forbundet med et avgassingskammer.

W095/17771 A beskriver en elektrokjemisk celleanordning med forseglende overflater som har render som er krysset på overflaten, omfattende en første stor mengde av innrettede renner og en andre stor mengde av innrettede renner som definerer individuelle celler som omgir eksisterende gjennomgående åpninger og potensielle gjennomgående åpningssteder. Forseglingsoverflatedesignet reduserer fluidlekkasje for en rekke aktuelle og potensielle gjennomgående åpninger.

GB493605 A beskriver en celleramme for en elektrolysator av typen filterpresse med rammer som er formet med fordypninger på en side og forhøyninger på den andre, de ovenforliggende fordypninger og forhøyninger er dypere for å forhindre forskyvning. Uthulninger tilveiebringes for å motta elektrodene og membranene. Rammene tilveiebringes på toppen med parvise åpninger rettet inn for å forme kanaler for fjerning av gasser, disse er forbundet med vertikale kanaler i rammen til henholdsvis anode- og katodekammeret,

Gasselektrolysatorer av filterpressetypen som er kjent på fagområdet er

følgelig komplekse anordninger som involverer mange perifere deler så som pumper, tanker og rørledninger, og omfatter derfor et stort antall bevegelige deler, noe som krever tilsyn, kontroll og vedlikehold. Det ville således være et ønskelig mål å oppnå en mer forenklet anordning med ingen eller færre bevegelige deler ved at

det kreves nesten intet eller bare begrenset vedlikehold.

Høytrykks elektrolysatorene i henhold til foreliggende oppfinnelse tar sikte på å unngå deler som beveger seg og samtidig tillate eliminering av perifert utstyr, noe som resulterer i en enklere anordning av elektrolysatoren som krever mindre ettersyn og vedlikehold.

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrolysator som funksjonerer under høyt trykk og som således gir gasser som er under forhøyet trykk og som kan lagres direkte uten det ekstra trinnet for komprimering. I et ytterligere aspekt tillater elektrolysatorene i henhold til foreliggende oppfinnelse sirkulasjon av elek-trolyttene i elektrolysatoren og avgassingskammeret ved spontan overføring, dvs. uten pumping. I enda et ytterligere aspekt tilveiebringes det et leveringssystem for å erstatte vannet som forbrukes under forløpet av elektrolysen med et minimalt antall bevegelige deler, under anvendelse av trykket av gassen som frigis i elektrolysatormodulen som drivende kraft.

I tillegg til de ovenfor nevnte fordelene kan høytrykks elektrolysatorene i

henhold til oppfinnelsen tillates å bli avkjølt til romtemperatur når de ikke er igang. Elektrolysatorer kjent på fagområdet funksjonerer typisk ved forhøyede tempera-turer, f.eks. ved 70°C, og viser lekkasje når de får kjøle seg av. De må derfor holdes på denne forhøyede temperaturen selv når de ikke er i drift.

I ett aspekt angår således foreliggende oppfinnelse en høytrykks elektrolysatormodul 41, som omfatter en serie av sammenstablede elektrolysekammere og at hvert kammer holdes innenfor en første og en andre ringformet holderamme 1, og hver av de ringformede holderammer har en ytre vegg 13 og en indre vegg 12 og en første og en andre forbindende overflate 11, slik at nevnte andre forbindende overflate av den første ringformede holderamme og nevnte første forbindende overflate av den andre ringformede holderamme er tilgrensende overflater, videre har hver av de ringformede holderammene åpninger som danner kanaler 15, 16, 17, 18 for tilførsel av elektrolytt og fjerning av gass som genereres, hvor

1) nevnte forbindende overflater av nevnte ringformede rammer har flere generelt triangulære former på en slik måte at i nevnte tilgrensende overflater passer nevnte generelt triangulære former av den andre forbindende overflate av nevnte første ringformede holderamme i rom mellom nevnte generelt triangulære

former av nevnte første forbindende overflate av nevnte andre ringformede holderamme; 2) en flat pakning 31 er anordnet mellom de tilgrensende forbindende overflatene på de ringformede rammene; 3) avstanden mellom den ytre veggen av den ringformede rammen og kanten av åpningene som danner gass- eller elektrolyttkanaler er minst 1,5 cm;

4) nevnte kanalers diameter er i området fra 1 til 3 cm.

I et ytterligere aspekt angår oppfinnelsen en elektrolysator som omfatter en elektrolysatormodul som beskrevet i krav 1.

Gassene som genereres i elektrolysatormodulen inneholder elektrolytt og typisk genereres en gass/elektrolytt-blanding i modulen og danner vanligvis en skumblanding. Denne blandingen føres til et avgassingskammer hvor gass og elektrolytt separeres. Som anvendt her menes uttrykket gass som genereres og lignende betegnelser når de anvendes i sammenheng med gass som genereres i elektrolysatormodulen inntil den separeres i avgassingskamrene, å omfatte den i det foregående nevnte blandingen gass/elektrolytt.

Elektrolysekamrene i høytrykks elektrolysatormodulene i henhold til oppfinnelsen inneholder én eller flere, fortrinnsvis to, elektroder anordnet vertikalt i kam-meret. Elektrodene er laget av materialer som er kjent på fagområdet og som er inerte mot elektrolytten. Kamrene er adskilt av en semipermeabel membran eller diafragma, og der hvor det anvendes to elektroder pr. kammer er elektrodene fortrinnsvis presset mot membranen eller diafragmaet og forbundet ved hjelp av en egnet leder. I en foretrukket anordning er en bipolar plate plassert mellom de to elektrodene og elektrisk kontakt gjennomføres ved å plassere to metalliske vevde ark mellom hver elektrode.

De forskjellige delene av hvert elektrolyttkammer holdes i en ringformig ramme som danner den ytre veggen av elektrolysekammeret. Formen og dimensjonene på denne rammen er avgjørende trekk for å sikre høytrykks elektrolyse på den ene siden og spontan overføring av elektrolytten på den andre siden.

I en spesiell utførelse er elektrolysekamrene anordnet mellom to flenser, fortrinnsvis laget av metall og montert på hver side av stabelen av elektrolysekammere. Flensene holdes sammen med mange bindestaver plassert på ytter-siden av elektrolysatormodulen og som forbinder flensene utstyrt med bolter som

kan skrus tett til for å presse elektrolysekamrene sammen.

I et ytterligere aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en ringformet holderamme 1 for en høytrykks elektrolysator, nevnte ringformede holderamme har en ytre vegg 13 og en indre vegg 12, og en første og andre forbindende overflate 11, hvor

1) hver av de forbindende overflatene har flere generelt triangulære former på en slik måte at nevnte generelt triangulære former på første forbindende overflate korresponderer med rom mellom nevnte generelt triangulære former på andre forbindende overflate og vice versa, og 2) ringen har minst to sylindrisk formede åpninger som danner gass- eller elektrolyttkanaler 15, 16,17, 18, minst én ved bunnen og minst én ved toppsiden; 3) avstanden mellom den ytre veggen av den ringformede rammen og de sirkulære åpningene som danner gass- eller elektrolyttkanaler er minst 1,5 cm;

4) nevnte kanalers diameter er i området fra 1 til 3 cm.

Uttrykket forbindende overflate slik det er anvendt her, angir den flate overflaten av ringen som har én eller flere forhøyninger som beskrevet i det følgende, ved hjelp av hvilken en spesiell ringformet ramme er i kontakt med en inntillig-gende ring.

Den ringformede rammen har en tykkelse (dvs. avstand mellom de to forbindende overflatene av ringen) i området 0,2 til 1,5 cm, spesielt 0,4 til 1,0 cm, fortrinnsvis ca. 5 eller ca. 6 mm.

Den indre diameteren av ringen kan variere avhengig av det ønskede volu-met av elektrolysekammeret og således skalaen for elektrolyseprosessen. I en standard elektrolysatormodul for industriell anvendelse kan den indre diameteren variere mellom 10 og 100 cm, fortrinnsvis mellom 20 og 40 cm. En typisk indre diameter er f.eks. 30 cm. Den indre størrelsen av ringen uttrykkes ofte som overflate, dvs. overflaten som er begrenset av den indre sirkel av ringen. Uttrykt på denne måten kan spesielle indre størrelser variere mellom 300 og 5000 cm<2>, mer spesielt mellom 1000 og 3000 cm<2>, eller mellom 1000 og 2500 cm<2>, f.eks. ca. 2000 eller ca. 3000 cm<2>.

Avstanden mellom den ytre og indre kanten av den ringformede rammen, dvs. den ytre diameteren minus den indre diameteren, kan variere og bør være minst ca. 5 cm, mer spesielt ca. 7 cm, f.eks. ca. 10 cm. Den ytre diameteren av ringen avhenger av de forannevnte dimensjonene på den indre diameteren og størrelsen og posisjoneringen av ringåpningene.

Den forbindende overflaten av de ringformede rammene ifølge oppfinnelsen kan ha én forhøyning eller flere slike forhøyninger fortrinnsvis anordnet på en konsentrisk måte, mens en naboring kan inneholde én eller flere fordypninger av samme størrelse og form slik at en forhøyning passer inn i en fordypning i en ring som ligger ved siden av. Eller en spesiell ring kan på én forbindende overflate ha én eller flere forhøyninger og på den andre overflaten én eller flere fordypninger. I en annen utførelse kan en forbindende overflate også inneholde én eller flere for-høyninger som fordypninger.

Forhøyningene og fordypningene kan være av varierende form, f.eks. blokkformet (dvs. kvadratiske eller rektangulære) eller triangulære. Sistnevnte form er foretrukket. I en spesielt foretrukken utførelse har den forbindende overflaten av den ringformede rammen en serie av små forhøyninger og fordypninger som gir overflaten et riflet aspekt, idet forhøyningene og fordypningene har en triangulær form, mens et tverrsnitt av overflaten har et sagtannaspekt. Avstanden mellom hver forhøyning (og således mellom hver fordypning) kan variere, men i den forannevnte spesielt foretrukne utførelsen er den i området 0,5 til 3 mm, f. eks. ca. 1 mm, og avstanden mellom toppen av en forhøyning og bunnen av en fordypning er i området 0,5 til 3 mm.

Fortrinnsvis dekker forhøyningene/fordypningene omtrent hele overflaten av ringen, med unntak av en liten seksjon ved ytre og indre kant av ringen, spesielt slutter de ved minst 2 eller 3 mm fra ringens kant.

I en spesielt foretrukket utførelse er en serie av forhøyninger/fordypninger anordnet konsentrisk rundt kanalåpningene. Denne utførelsen tillater en enda mer effektiv lukking av ringene. Avstanden mellom den ytre sirkel som begrenser overflaten dekket av disse konsentriske forhøyninger/fordypninger og den ytre kanten av kanalåpningen er ca. halvdelen av diameteren av kanalåpningen.

De ringformige rammene er laget av et egnet polymert materiale som er inert mot elektrolytten, og dette materialet er fortrinnsvis et termoplastisk materiale så som polyfenylensulfid, polyfenylenoksyd og lignende og spesielt poly-sulfon. Disse ringene fremstilles ved hjelp av konvensjonelle støpeteknikker.

For å kunne sikre en bedre kontakt anvendes en egnet pakning. Sistnevnte er en flat type, og er laget av et egnet materiale som er inert mot den anvendte elektrolytten. Spesielt er pakningen en flat ring laget av syntetisk materiale, og den presses mellom de riflede overflatene av to naborammer. Slik ringformige flate pakninger er fortrinnsvis laget av et egnet elastisk og inert polymert materiale så som polytetrafluoretylen, og har ensartet tykkelse i området 0,2 til 1 mm, fortrinnsvis ca. 0,5 mm. Den har fortrinnsvis en størrelse som er lik eller litt mindre enn den flate overflaten av den ringformige rammen. I sistnevnte tilfelle ligger pakningens ytre sider innenfor en liten avstand til den ytre siden av rammen, f.eks. 2 mm. Fortrinnsvis dekker den flate pakningen overflaten dannet av forhøyningene/fordypningene i ringen.

Avstanden mellom den ytre vegg av ringrammen og kanten av åpningene som danner gass- eller elektrolyttkanaler er kritisk og bør være slik at seksjonen av ringen som er dekket av nevnte avstand kan motstå trykkgradienten mellom det indre rom i elektrolysatormodulen og det atmosfæriske trykket utenfor elektrolysatormodulen. Spesielt er nevnte avstand minst 1,5 cm, mer spesielt minst 2 cm eller minst 3 cm. I det tilfellet hvor elektrolysatoren funksjonerer ved ca. 200 bar, har en avstand på ca. 2 cm vist seg å være effektiv.

Den ringformede rammen har minst tre åpninger, to ved den øvre enden for å fjerne gassene som genereres og minst én, men fortrinnsvis minst to, ved bunnsiden og som tjener som en tilførselskanal for elektrolytt. Fortrinnsvis er det fire åpninger, to ved toppen og to ved bunnsiden, idet sentret av hver åpning er lokalisert på en imaginær sirkel konsentrisk til ringens indre og ytre kant, og åpningene er anordnet symmetrisk.

Kanalåpningene er sirkelformet og med en diameter i området fra 1,0 cm til 3,0 cm, spesielt i området 1,5 til 2,5 cm, f.eks. 2,0 cm.

I en spesiell utførelse har hver ringformet ring to øvre åpninger og to bunnåpninger. Toppåpningene tjener som kanaler for å fjerne gassene som frigis ved hhv. katoden og anoden, f.eks. i tilfellet av elektrolyse av vann, hhv. hydrogen og oksygen. Bunnåpningene tjener som en kanal for tilførsel av elektrolytt, enten frisk eller avgasset, og som kommer fra avgassingskammeret. De ringformige ringene er stablet på en slik måte at alle åpningene passer presis til hverandre og således danner en kanal som går gjennom hele elektrolysatormodulen.

I hver ring er én topp- og en bunnåpning forbundet til elektrolysekammeret via en liten sylindrisk formet forbindelseskanal. Nevnte forbindelseskanaler bør

fortrinnsvis ha en liten diameter, f.eks. i området fra 0,5 til 5 mm, mer spesielt fra 0,5 til 3 mm, f.eks. 1 eller 2 mm. Spesielt bør diameteren av forbindelseskanalen for elektrolytt være større enn den for forbindelseskanalen for fjerning av gasser. I en spesiell utførelse er diameteren av nevnte kanaler ca. 1 mm for gasskanalene og ca. 2 mm for elektrolyttkanalene. Lengden av nevnte forbindelseskanaler kan være i området fra 1 cm til 4 cm, spesielt fra 2 cm til 3 cm, f.eks. 2,5 cm.

I en spesiell utførelse har en ringformig ramme to toppåpninger hvorav én er forbundet til den indre kant av ringen og to bunnåpninger hvorav én er forbundet til den indre kanten av ringen, idet åpningene er anordnet symmetrisk på ringen og hvor åpningene som har forbindelse med den lille kanalen er anordnet på den samme halvdelen av ringen. Denne spesielle utførelsesformen av ringen tillater oppstabling med bare denne ringtypen.

Dersom åpningene i ringrammen er formet og posisjonert på den måten som er beskrevet ovenfor, er det helt uventet blitt funnet at elektrolytt/gass-blandingen sirkulerer i elektrolysatormodulen og avgassingsenhetene ved spontan overføring, dvs. uten hjelp av et pumpesystem.

Høytrykks elektrolysatormodulene i henhold til foreliggende oppfinnelse kan motstå høye trykk helt opptil 200 bar, endog opptil 300 bar. Trykk som typisk anvendes for å komprimere gasser så som hydrogen eller oksygen, f.eks. 200 bar, er anvendbare. Dette tillater elektrolyse under øket trykk hvorved gassene som produseres ikke behøver å komprimeres. Dette tillater en enklere anordning ved at det på den ene siden kan unngås en gasskompressor og på den andre siden en pumpe for å sirkulere elektrolytten.

I enda et ytterligere aspekt tilveiebringes det en høytrykks elektrolysator i henhold til oppfinnelsen og som har et vanntilførselssystem anordnet over et avgassingskammer, og omfattende en beholder med en inngang for vann og en inngang for trykksatt gass som tappes fra én av avgassingsenhetene og en utgang for vann brakt til høyt trykk inn i en rørledning som er forbundet med ett av avgassingskamrene. Vanntilførselssystemet har minimalt med bevegelige deler, og er anordnet over elektrolysatormodulen, spesielt over avgassingsenhetene. Det omfatter en beholder som fortrinnsvis er laget av metall, og som er i stand til å motstå det trykket ved hvilket elektrolysatoren funksjonerer, og med en inngang for vann og en inngang for trykksatt gass som tappes fra én av avgassingsenhetene. Vann får komme inn i nevnte beholder, f.eks. ved hjelp av et uttak, og deretter føres trykksatt gass inn. På denne måten bringes vannet til høyt trykk og deretter får dette vannet forlate beholderen, f.eks. gjennom et uttak, og inn i en rørledning som er forbundet til én av avgasserne, idet vannet strømmer inn i avgasseren ved hjelp av gravitasjon. Foreliggende system er enkelt, krever ingen ytterligere pumper, og det unngås derved deler som beveger seg. Uttakene kan reguleres manuelt og deres funksjon kan være automatisert.

I en foretrukket utførelse, i tilfellet av elektrolyse av vann, anvendes det trykksatte oksygenet som er skilt ut i oksygenavgassingsenheten og vanntilfør-selssystemet er forbundet med oksygenseparasjonskammeret.

Foreliggende elektrolysatorer kan anvendes for produksjon av forskjellige gasser, f.eks. klor ved elektrolyse av saltløsning, eller oksygen og hydrogen i tilfelle av elektrolyse av vann.

Det følgende er en detaljert beskrivelse av tegningene som er ment å illustrere oppfinnelsen og ikke å begrense den.

Fig. 1 viser et tverrsnitt av en høytrykks elektrolysatormodul i henhold til

foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 er en frontvisning av en ringformet ramme i henhold til foreliggende

oppfinnelse.

Fig. 3 er et tverrsnitt av den ringformede rammen.

Fig. 4 viser skjematisk en elektrolysator med to avgassingskammere og et vanntilførselssystem. Fig. 1 viser et tverrsnitt av et antall elektrolysekammere som holdes i ramme 1, og som er adskilt med membran 2 til hvilken elektrodene 3 er presset. Elektrodene er elektrisk forbundet til den bipolare platen 4 med et vevet metallark 5. Rammen harde større kanalåpningene 7 på toppsiden og 8 på bunnsiden. Kanalåpningene 7 evakuerer gassen som genereres, og åpningene 8 danner en tilførselskanal for elektrolytt. Åpning 7 er forbundet med elektrolysatormodulens indre rom ved hjelp av små forbindelseskanaler 9, og på lignende måte er åpning 8 forbundet med det indre rom via små forbindelseskanaler 10.

Den ringformede rammen i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist for-fra i fig. 2, med forbindelsesoverflaten 11, den indre kant 12 og den ytre kant 13, den riflede overflaten 14 og toppkanalåpningene 15 og 16, samt bunnkanalåp-ningene 17 og 18.1 denne utførelsen er bare toppåpning 16 forbundet med den indre åpningen i den ringformige rammen og således med elektrolysekammeret ved hjelp av forbindelseskanal 19, og på lignende måte er åpning 18 forbundet med elektrolysekammeret ved hjelp av forbindelseskanal 20. Sentrene av de fire ringåpningene er lokalisert på konsentrisk sirkel 23. Akse 21 krysser sentret av den ringformede rammen, idet nevnte senter også er lokalisert på tverrsnittet av skjæringsaksene 22. Den riflede overflaten konsentrisk til ringåpningene 15, 16, 17 og 18 er representert ved 24, idet overflaten av sistnevnte riflede overflate avhenger av distansen mellom den ytre kant 26 av åpningen og den ytre kant 25 av den konsentriske riflede overflaten 24. Fig. 3 viser et tverrsnitt av den ytre seksjonen av et antall ringformede rammer 34 med den riflede overflaten 14 og forhøyningene 33 og fordypningene 32 som gir tverrseksjonen av ringen et sagtannaspekt. 13 er den ytre kanten av ringen og 31 er pakningen. Fig. 4 viser skjematisk hoveddelen av en høytrykks elektrolysator i henhold til oppfinnelsen hvor 41 representerer elektrolysatormodulen med de høyere plasserte avgassingskamrene 42 og 43 og det enda høyere plasserte vanntilførsels-systemet 44. Gass/elektrolytt-blandingen som genereres i elektrolysatormodulen 41 føres til avgassingskamrene 43 og 44. Én side av nevnte avgassingskammere, spesielt oksygenavgassingskammeret i tilfelle av elektrolyse av vann, er forbundet med et vanntilførselssystem 44, hvor vannet settes under trykk med oksygengas-sen som kommer fra kammer 43. Trykksatt vann fra 44 føres inn i kammer 43 ved hjelp av gravitasjon, og således er ingen ekstra pumpe nødvendig for å levere friskt vann.

Claims

1. Høytrykks elektrolysatormodul (41), som omfatter en serie av sammenstablede elektrolysekammere og at hvert kammer holdes innenfor en første og en andre ringformet holderamme (1), og hver av de ringformede holderammer har en ytre vegg (13) og en indre vegg (12) og en første og en andre forbindende overflate (11), slik at nevnte andre forbindende overflate av den første ringformede holderamme og nevnte første forbindende overflate av den andre ringformede holderamme er tilgrensende overflater, videre har hver av de ringformede holderammene åpninger som danner kanaler (15, 16, 17, 18) for tilførsel av elektrolytt og fjerning av gass som genereres, karakterisert vedat 1) nevnte forbindende overflater av nevnte ringformede rammer har flere generelt triangulære former på en slik måte at i nevnte tilgrensende overflater passer nevnte generelt triangulære former av den andre forbindende overflate av nevnte første ringformede holderamme i rom mellom nevnte generelt triangulære former av nevnte første forbindende overflate av nevnte andre ringformede holderamme; 2) en flat pakning (31) er anordnet mellom de tilgrensende forbindende overflatene på de ringformede rammene; 3) avstanden mellom den ytre veggen av den ringformede rammen og kanten av åpningene som danner gass- eller elektrolyttkanaler er minst 1,5 cm; 4) nevnte kanalers diameter er i området fra 1 til 3 cm.

2. Elektrolysatormodul ifølge krav 1, karakterisert vedat avstanden mellom den ytre veggen av ringrammen og kanten av åpningene som danner gass- eller elektrolyttkanaler er minst 2 cm.

3. Elektrolysatormodul ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte kanals diameter er i området fra 1,5 til 2,5 cm.

4. Elektrolysatormodul ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den har en sylindrisk formet forbindelseskanal (9, 10, 19, 20) mellom den indre kanten av den ringformede rammen og åpningskanalen, idet nevnte sylindrisk formede forbindelseskanal har en diameter i området fra 0,5 til 3 mm og en lengde i området fra 1 til 4 cm.

5. Elektrolysatormodul ifølge hvilke som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den flate pakningen har en tykkelse i området fra 0,2 til 1 mm, og er laget av polytetrafluoretylen.

6. Elektrolysator som har et vanntilførselssystem (44) anordnet ovenfor et avgassingskammer (43), karakterisert vedat den omfatter en elektrolysatormodul (41) som ifølge krav 1, og som videre omfatter en beholder som har en inngang for vann og en inngang for trykksatt gass som er tappet fra én av avgassingsenhetene, og en utgang for vann brakt til høyt trykk inn i en rørledning som er forbundet med ett av avgassingskamrene.

7 Elektrolysator ifølge krav 6, karakterisert vedat vanntilførselssystemet er plassert over oksygenavgassingskammeret, og at den trykksatte gassen tappes fra oksygenavgassingskammeret.

8. Ringformet holderamme (1) for en høytrykks elektrolysator, nevnte ringformede holderamme har en ytre vegg (13) og en indre vegg (12), og en første og andre forbindende overflate (11), karakterisert vedat

1) hver av de forbindende overflatene har flere generelt triangulære former på en slik måte at nevnte generelt triangulære former på første forbindende overflate korresponderer med rom mellom nevnte generelt triangulære former på andre forbindende overflate og vice versa, og

2) ringen har minst to sylindrisk formede åpninger som danner gass- eller elektrolyttkanaler (15,16,17,18), minst én ved bunnen og minst én ved toppsiden;

3) avstanden mellom den ytre veggen av den ringformede rammen og de sirkulære åpningene som danner gass- eller elektrolyttkanaler er minst 1,5 cm;

4) nevnte kanalers diameter er i området fra 1 til 3 cm.

9. Ringformet ramme ifølge krav 8, karakterisert vedat avstanden mellom kanten av nevnte kanal og den ytre veggen av åpningen som gass- eller elektrolyttkanalen og den ytre veggen av den ringformede rammen er minst 1,5 cm.