RU142285U1 - ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN - Google Patents

ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN Download PDF

Info

Publication number
RU142285U1
RU142285U1 RU2014112009/04U RU2014112009U RU142285U1 RU 142285 U1 RU142285 U1 RU 142285U1 RU 2014112009/04 U RU2014112009/04 U RU 2014112009/04U RU 2014112009 U RU2014112009 U RU 2014112009U RU 142285 U1 RU142285 U1 RU 142285U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
water
cavity
oxygen
hydrogen
Prior art date
Application number
RU2014112009/04U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Кузнецов
Original Assignee
Александр Юрьевич Кузнецов
Ракин Тимофей Андреевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Юрьевич Кузнецов, Ракин Тимофей Андреевич filed Critical Александр Юрьевич Кузнецов
Priority to RU2014112009/04U priority Critical patent/RU142285U1/en
Priority to PCT/RU2014/000274 priority patent/WO2015152761A1/en
Priority to MDS20150036A priority patent/MD1026Y/en
Application granted granted Critical
Publication of RU142285U1 publication Critical patent/RU142285U1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen

Landscapes

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

Abstract

1. Электролитическая установка для получения газообразной смеси водорода и кислорода, содержащая электролизер, представляющий собой корпус с размещенными внутри электродами в виде пластин, электрически связанными с источником питания, и полость которого сообщена с емкостью, заполненной раствором электролита и с каналом отвода смеси газа и воды в канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода, при этом в корпусе размещен по крайней мере один источник ультразвукового излучения в электролит для ослабления молекулярных связей указанного электролита, отличающаяся тем, что в качестве электролита использован неконцентрированный раствор воды с гидроксидом натрия, емкость для электролита выполнена замкнутой и герметичной, выполнена с входом для заполнения ее полости электролитом с образованием над уровнем электролита незаполненной электролитом полости и сообщена с канал отвода смеси газа и воды из электролизера, а канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода, в котором установлен водный затвор, сообщен с незаполненной электролитом полостью емкости для электролита, при этом в корпусе электролизера размещен источник ультрафиолетового излучения для воздействия на электролит, электроды выполнены в виде набора рядно расположенных пластин из нержавеющей стали с нанесенными на их поверхности вертикальными и горизонтальными запилами и с отверстиями для циркуляции электролита и отведения газов, которые в каждой пластине выполнены несоосно отверстиям в смежно расположенных пластинах, а полость корпуса электролизера сообщена двумя каналами с емкостью для электролита, при этом выходы этих каналов1. An electrolytic plant for producing a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, containing an electrolyzer, which is a housing with electrodes placed inside in the form of plates, electrically connected to a power source, and the cavity of which is connected with a container filled with an electrolyte solution and with a channel for removing a mixture of gas and water into the channel for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, while at least one source of ultrasonic radiation is placed in the housing into the electrolyte to weaken the molecular bonds of the specified electrolyte, characterized in that an unconcentrated solution of water with sodium hydroxide is used as the electrolyte, the container for the electrolyte is made closed and hermetic, made with an inlet for filling its cavity with electrolyte to form a cavity unfilled with electrolyte above the electrolyte level and communicated with a channel for removing a mixture of gas and water from the electrolyzer, and a channel for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, in which it is installed in the bottom shutter communicates with the cavity of the electrolyte container that is not filled with electrolyte, while a source of ultraviolet radiation is placed in the cell body to influence the electrolyte, the electrodes are made in the form of a set of stainless steel plates arranged in a row with vertical and horizontal cuts applied to their surfaces and with holes for electrolyte circulation and gas removal, which in each plate are made out of alignment with holes in adjacent plates, and the cavity of the cell body is connected by two channels with a container for electrolyte, while the outputs of these channels

Description

Полезная модель относится к области электрохимии и предназначено для получения газообразного водорода и газообразного кислорода. В частности рассматривается электролитическая установка, используемая для получения газообразного водорода и газообразного кислорода путем разложения водосодержащего раствора гидроксида натрия.The utility model relates to the field of electrochemistry and is intended to produce gaseous hydrogen and gaseous oxygen. In particular, an electrolytic apparatus used to produce hydrogen gas and oxygen gas by decomposing an aqueous solution of sodium hydroxide is considered.

Из уровня техники известно, что электролизеры, аппараты для электролиза, состоят из одной или многих электролитических ячеек. Электролизер представляет собой сосуд (или систему сосудов), наполненный электролитом с размещенными в нем электродами - катодом и анодом, соединенными соответственно с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока. В промышленности и лабораторной практике применяют электролизеры различных типов и конструкций (например, открытые и герметически закрытые, для периодической и непрерывной работы, с неподвижными и движущимися электродами, с различными системами разделения продуктов электролиза).It is known from the prior art that electrolyzers, apparatuses for electrolysis, consist of one or many electrolytic cells. An electrolyzer is a vessel (or a system of vessels) filled with an electrolyte with electrodes placed in it - a cathode and anode, connected respectively to the negative and positive poles of a direct current source. In industry and laboratory practice, electrolyzers of various types and designs are used (for example, open and hermetically sealed, for periodic and continuous operation, with fixed and moving electrodes, with various systems for separating electrolysis products).

Известен электролизер (GB 1139614), содержащий корпус с электролитом, например водным раствором гидроксида натрия, а также рабочие электроды, участвующие в непосредственном процессе электролиза. В качестве электролита используются водные растворы неорганических веществ, например гидроксид натрия (NaOH), а в качестве электродов такие металлы, которые не разлагаются водным раствором, например платина.Known electrolyzer (GB 1139614), containing a housing with an electrolyte, for example an aqueous solution of sodium hydroxide, as well as working electrodes involved in the direct electrolysis process. As the electrolyte, aqueous solutions of inorganic substances, for example sodium hydroxide (NaOH), are used, and as electrodes, metals that are not decomposed by an aqueous solution, for example platinum.

К недостатку известного электролизера следует отнести пониженную эффективность производства водорода и кислорода, обусловленную необходимостью расхода большого количества электроэнергии для разложения воды на известных электродах. Известной причиной, препятствующей получению технического результата, который обеспечивается изобретением, является то обстоятельство, что между расходящимися к противоположным рабочим электродам положительными и отрицательными ионами возникает дополнительное напряжение, направленное противоположно к прикладываемому к рабочим электродам напряжению, в результате чего ток через электролизер возникает только при напряжении на рабочих электродах выше 1,48 вольта.The disadvantage of the known electrolysis cell is the reduced efficiency of hydrogen and oxygen production, due to the need to expend a large amount of electricity to decompose water on known electrodes. A well-known reason that impedes the achievement of the technical result provided by the invention is the fact that between the diverging positive and negative ions diverging to the opposite working electrodes, an additional voltage arises, directed opposite to the voltage applied to the working electrodes, as a result of which the current through the electrolyzer occurs only at voltage on working electrodes above 1.48 volts.

Известно ультразвуковое устройство для получения водорода из воды и любого водного раствора, содержащее емкость с водой или водным раствором, металлические электроды, размещенные в ней, и присоединенный к ним источник электроэнергии. Устройство дополнено капиллярами, размещенными вертикально в этой камере, с их верхними торцами выше уровня водного раствора, причем один из двух электродов размещен в жидкости под капиллярами, а второй электрод выполнен подвижным и сетчатым и размещен над ними, причем источник электроэнергии выполнен высоковольтным и регулируемым по амплитуде и частоте, причем устройство дополнено также двумя ультразвуковыми генераторами, один из которых размещен под нижним торцом этих капилляров и второй размещен выше их верхнего торца, причем устройство дополнено также резонансным электронным диссоциатором молекул активированного водного тумана, содержащим пару электродов, размещенных над поверхностью жидкости, с их плоскостями, перпендикулярно поверхности жидкости, и электрически присоединенных к дополнительному электронному генератору высоковольтных высокочастотных импульсов с регулируемой частотой и скважностью, в диапазоне частот, содержащим резонансные частоты возбуждения испаренных молекул жидкости и ее ионов (RU 81964, C25B 1/04, опубл. 10.04.2009).Known ultrasonic device for producing hydrogen from water and any aqueous solution containing a container of water or an aqueous solution, metal electrodes placed in it, and an attached source of electricity. The device is supplemented by capillaries placed vertically in this chamber, with their upper ends above the level of the aqueous solution, one of the two electrodes being placed in the liquid under the capillaries, and the second electrode is movable and mesh and placed above them, and the power source is made of high voltage and adjustable in amplitude and frequency, and the device is also supplemented by two ultrasonic generators, one of which is located under the lower end of these capillaries and the second is located above their upper end, and The property is also supplemented by a resonant electronic dissociator of activated water mist molecules, containing a pair of electrodes placed above the surface of the liquid, with their planes perpendicular to the surface of the liquid, and electrically connected to an additional electronic generator of high-voltage high-frequency pulses with an adjustable frequency and duty cycle, in the frequency range containing resonant the excitation frequency of the evaporated molecules of the liquid and its ions (RU 81964, C25B 1/04, publ. 04/10/2009).

Недостаток данного устройства заключается в том, что применение ультразвукового излучения требует затрат энергии. Это обусловлено тем, что воздействие проводится на не подготовленный раствор электролита. В результате этого часть энергии расходуется на перевод раствора в состояние, при котором возможен распад молекулярных связей, а друга часть энергии расходуется на проведение самого процесса распада связей. Это снижает эффективность устройства и не позволяет рассчитывать на высокий кпд.The disadvantage of this device is that the use of ultrasonic radiation requires energy. This is due to the fact that the effect is carried out on an unprepared electrolyte solution. As a result of this, part of the energy is spent on translating the solution into a state in which the decomposition of molecular bonds is possible, while another part of the energy is spent on carrying out the process of decomposition of bonds. This reduces the efficiency of the device and does not allow to rely on high efficiency.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении производительности и кпд установки для получения газообразного водорода и газообразного кислорода путем разложения водосодержащего раствора с гидроксидом натрия.This utility model aims to achieve a technical result, which consists in increasing the productivity and efficiency of a plant for producing gaseous hydrogen and gaseous oxygen by decomposing an aqueous solution with sodium hydroxide.

Указанный технический результат достигается тем, что в электролитической установке для получения газообразной смеси водорода и кислорода, содержащее электролизер, представляющий собой корпус с размещенными внутри электродами в виде пластин, электрически связанными с источником питания, и полость которого сообщена с емкостью, заполненной раствором электролита и с каналом отвода смеси газа и воды в канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода, при этом в корпусе размещен по крайней мере один источник ультразвукового излучения в электролит для ослабления молекулярных связей указанного электролита, в качестве электролита использован неконцентрированный раствор воды с гидроксидом натрия, емкость для электролита выполнена замкнутой и герметичной, выполнена с входом для заполнения ее полости электролитом с образованием над уровнем электролита незаполненной электролитом полости и сообщена с канал отвода смеси газа и воды из электролизера, а канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода, в котором установлен водный затвор, сообщен с незаполненной электролитом полостью емкости для электролита, при этом в корпусе электролизера размещен источник ультрафиолетового излучения для воздействия на электролит, электроды выполнены в виде набора рядно расположенных пластин из нержавеющей стали с нанесенными на их поверхности вертикальными и горизонтальными запилами и с отверстиями для циркуляции электролита и отведения газов, которые в каждой пластине выполнены несоосно отверстиям в смежно расположенных пластинах, а полость корпуса электролизера сообщена двумя каналами с емкостью для электролита, при этом выходы этих каналов расположены на противоположных стенках корпуса электролизера и напротив рядно расположенных пластин.The indicated technical result is achieved in that in an electrolytic installation for producing a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, containing an electrolyzer, which is a housing with electrodes placed in the form of plates, electrically connected to a power source, and the cavity of which is in communication with a container filled with an electrolyte solution and with a channel for discharging a mixture of gas and water into a channel for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, while at least one source of ultrasonic radiation in an electrolyte to weaken the molecular bonds of the indicated electrolyte, an unconcentrated solution of water with sodium hydroxide was used as the electrolyte, the electrolyte container was closed and sealed, made with an inlet to fill its cavity with electrolyte with the formation of an empty electrolyte cavity above the electrolyte level and communicated with the gas mixture removal channel and water from the electrolyzer, and the channel for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, in which the water shutter is installed, is connected with an unfilled electrolyte volume of the container for the electrolyte, while in the electrolytic cell housing is placed a source of ultraviolet radiation to act on the electrolyte, the electrodes are made in the form of a set of row-mounted stainless steel plates with vertical and horizontal gaps applied to their surface and with holes for electrolyte circulation and gas removal, which in each plate are made misaligned to the holes in adjacent plates, and the cavity of the cell body is communicated by two channels with a capacitance for electrolysis one wherein the outputs of these channels are located on opposite walls of the housing and opposite the cell row arrangement of plates.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.The present utility model is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the required technical result.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для получения газообразного водорода и газообразного кислорода путем разложения водосодержащего раствора гидроксида натрия.In FIG. 1 shows a block diagram of a device for producing hydrogen gas and oxygen gas by decomposing an aqueous solution of sodium hydroxide.

В рамках настоящей полезной модели рассматривается конструкция устройства для получения газообразного водорода и газообразного кислорода путем разложения водосодержащего раствора гидроксида натрия (в качестве электролита использован неконцентрированный раствор воды с гидроксидом натрия - это значительно снижает нагрев электролизера), то есть устройства для электролитического получения водородно-кислородной смеси - гремучего газа, который при горении используется для газопламенной технологии в ряде отраслей промышленности.In the framework of this utility model, we consider the design of a device for producing hydrogen gas and oxygen gas by decomposing an aqueous solution of sodium hydroxide (an unconcentrated solution of water with sodium hydroxide is used as an electrolyte - this significantly reduces the heating of the electrolyzer), i.e., a device for the electrolytic production of a hydrogen-oxygen mixture - detonating gas, which is used for flame technology during combustion in a number of industries.

Современные электролизеры подразделяют на монополярные и биполярные по схеме подключения электродов к источнику питания (Якименко Л.М., Модылевская И.Α., Ткачек З.А. Электролиз воды. М.: Химия, 1970 г., 263 с). В монополярных электролизерах все электроды-аноды присоединены к одной общей токоведущей шине, а все электроды-катоды - к другой. Поэтому такой электролизер представляет собой, в сущности, одну электролизную ячейку, каждый из электродов которой состоит из нескольких элементов, включенных параллельно в цепь тока. В рамках настоящего изобретения рассматривается конструкция устройства с монополярным электролизером.Modern electrolyzers are divided into monopolar and bipolar according to the scheme of connecting the electrodes to the power source (Yakimenko L.M., Modylevskaya I.Α., Tkachek Z.A. Electrolysis of water. M: Chemistry, 1970, 263 s). In monopolar electrolyzers, all anode electrodes are connected to one common busbar, and all cathode electrodes are connected to another. Therefore, such an electrolyzer is essentially one electrolysis cell, each of the electrodes of which consists of several elements connected in parallel to the current circuit. In the framework of the present invention is considered the design of a device with a monopolar electrolyzer.

Известно, что электролизеры, предназначенные для общепромышленного применения, должны давать не менее 1,5 куб. м смеси в час. Монополярный электролизер потребляет около 1600 А на каждый кубометр водородно-кислородной смеси в час. Следовательно, монополярный электролизер, предназначенный для общепромышленного применения, потребляет не менее 2400 А. При таком токе электролизеру необходимы массивные токоподводы и тяжелый источник питания, что делает его неприемлемо громоздким для использования в составе электролизно-водного генератора (термин «электролизно-водный генератор» - по ГОСТ 2601-84, термин №160). В связи с этим в рамках настоящей полезно модели ставится задача создания установки с монополярным электролизером, потребляющим сравнительно небольшой ток при высоком кпд. В такой установке энергия тока утечки расходуется только на нагрев электролита, а не на образование водороднокислородной смеси.It is known that electrolyzers intended for general industrial use should produce at least 1.5 cubic meters. m mixture per hour. A monopolar electrolyzer consumes about 1600 A per each cubic meter of hydrogen-oxygen mixture per hour. Therefore, a monopolar electrolyzer, intended for general industrial use, consumes at least 2400 A. With this current, the electrolyzer requires massive current leads and a heavy power source, which makes it unacceptably cumbersome to use as part of an electrolysis-water generator (the term "electrolysis-water generator" - according to GOST 2601-84, term No. 160). In this regard, in the framework of this useful model, the task is to create a unit with a monopolar electrolyzer that consumes a relatively small current at high efficiency. In such a setup, the energy of the leakage current is spent only on heating the electrolyte, and not on the formation of a hydrogen-oxygen mixture.

На фиг. 1 следующими позициями обозначены следующие узлы заявленного устройства: датчик 1 уровня воды, заливной штуцер 2, датчик 3 давления, патрубки залива электролизера (каналы 4 подачи электролита в электролизер), патрубок выхода газа/воды из электролизера (канал 5 отвода смеси газа и воды), патрубок выхода газа из емкости (канал 6 сбора газообразной смеси водорода и кислорода), вентиль 7, водный затвор 8, клапан-пламегаситель 9, температурный датчик 10, электролизер 11, вода с добавлением гидроксида натрия (NaOH) (раствор 12 электролита), блок 13 широко импульсной модуляции для регулирования подаваемого напряжения по току и частоте, емкость 14 для электролита.In FIG. 1, the following positions denote the following nodes of the claimed device: water level sensor 1, filler fitting 2, pressure sensor 3, electrolyzer bay nozzles (electrolyte supply channels 4), gas / water outlet pipe (gas and water mixture discharge channel 5) , a gas outlet from the tank (channel 6 for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen), a valve 7, a water shutter 8, a flame arrester 9, a temperature sensor 10, an electrolyzer 11, water with the addition of sodium hydroxide (NaOH) (electrolyte solution 12), block 13 widely impul waist modulation to regulate the supply voltage current and frequency, the capacitance 14 for electrolyte.

Устройство для электролитического получения газообразной смеси водорода и кислорода (фиг. 1) содержит электролизер 11, представляющий собой корпус с размещенными внутри электродами в виде пластин, электрически связанными с источником питания через блок 13 широко импульсной модуляции для регулирования подаваемого напряжения по току и частоте (регулирует силу тока и скорость разложения воды на H2 и O2, HHO.). Регулирование частоты по току влияет на атомары водорода и кислорода, атомарами являются слабые атомы H1 и O1, в свободной среде они на столько слабо заряжены, что практически мгновенно воссоединятся с друг другом образуя обратно H2O, но ультразвук колебаниями не дает воссоединиться обратно, так же этот эффект подзарядки атомов водорода и кислорода поддерживает ультрафиолетовое излучение.A device for the electrolytic production of a gaseous mixture of hydrogen and oxygen (Fig. 1) contains an electrolyzer 11, which is a housing with electrodes in the form of plates placed electrically connected to a power source through a widely pulsed modulation unit 13 to control the applied voltage in current and frequency (regulates current strength and rate of water decomposition into H 2 and O 2 , HHO.). Current frequency regulation affects hydrogen and oxygen atoms, weak H 1 and O 1 atoms are atoms, in a free medium they are so weakly charged that they almost instantly reconnect with each other, forming H 2 O back, but ultrasonic vibrations do not allow reconnecting , also this effect of recharging hydrogen and oxygen atoms supports ultraviolet radiation.

Электроды выполнены в виде набора дистантно расположенных в ряд пластин из нержавеющей стали марки 03Х16Н15М3 толщиной 1 мм с нанесенными на их поверхности многочисленными вертикальными и горизонтальными запилами глубиной 0,25 мм и с отверстиями для циркуляции электролита и отведения газов, которые в каждой пластине выполнены несоосно отверстиям в смежно расположенных пластинах. Таких отверстий в каждой пластине должно быть не менее трех (выявлено путем проведения экспериментов как наиболее удачное решение). Эти отверстия используются для циркуляции электролита и отведения газов. Несоосные отверстия обеспечивают, задержку раствора электролита между электродами (пластинами), увеличение сопротивления раствора электролита между электродами (пластинами), что позволяет избежать нагрева раствора электролита. При этом ионы не могут пройти сквозь все электроды от первого до последнего в электролите напрямую. Ударяясь об электрод (пластину) ионы превращаются в протоны и заряжают на разряд электрод положительно или отрицательно, что обеспечивает динамическую смену полюсов на электродах (пластинах). Данное явление происходит за счет аккумулирования энергии в самом электролизере и за счет большого количества электродов (пластин). Эффект влияет на электроды для отрыва газов от электродов (пластин), уменьшает налет на электродах (пластинах) и создает ударную силу тока между электродами (пластинами).The electrodes are made in the form of a set of 1 mm thick stainless steel plates 03X16H15M3 distantly arranged in a row with numerous vertical and horizontal cuts 0.25 mm deep deposited on their surfaces and with holes for electrolyte circulation and gas removal, which are made misaligned in each plate in adjacent plates. There should be at least three such holes in each plate (identified by conducting experiments as the most successful solution). These openings are used to circulate electrolyte and discharge gases. Non-coaxial holes provide a delay of the electrolyte solution between the electrodes (plates), an increase in the resistance of the electrolyte solution between the electrodes (plates), which avoids heating the electrolyte solution. In this case, ions cannot pass through all electrodes from the first to the last in the electrolyte directly. When hitting an electrode (plate), ions turn into protons and charge the electrode positively or negatively to discharge, which provides a dynamic pole change on the electrodes (plates). This phenomenon occurs due to the accumulation of energy in the cell itself and due to the large number of electrodes (plates). The effect affects the electrodes for the separation of gases from the electrodes (plates), reduces plaque on the electrodes (plates) and creates a shock current between the electrodes (plates).

В корпусе электролизера пластины, число которых определяется необходимой производительностью электролизера, соединены между собой электрически последовательно.In the body of the electrolyzer, plates, the number of which is determined by the required capacity of the electrolyzer, are interconnected electrically in series.

Полость корпуса электролизера сообщена с емкостью 14, заполненной раствором электролита на основе воды (неконцентрированный раствор воды с гидроксидом натрия выполнен с соотношении 2,5 грамма на 1 литр дистиллированной воды) и с каналом отвода смеси газа и воды в канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода. Полость корпуса электролизера сообщена двумя каналами с емкостью для электролита, при этом выходы этих каналов расположены на противоположных стенках корпуса электролизера и напротив рядно расположенных пластин.The cavity of the electrolyzer body is connected with a container 14 filled with a water-based electrolyte solution (an unconcentrated solution of water with sodium hydroxide is made with a ratio of 2.5 grams per 1 liter of distilled water) and with a channel for discharging the gas and water mixture into the channel for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen . The cavity of the cell body is communicated by two channels with a capacitance for the electrolyte, while the outputs of these channels are located on opposite walls of the cell body and opposite the in-line plates.

Емкость для электролита выполнена замкнутой и герметичной, выполнена с входом для заполнения ее полости электролитом с образованием над уровнем электролита незаполненной электролитом полости и сообщена с канал отвода смеси газа и воды из электролизера, а канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода, в котором установлен водный затвор и клапан-пламегаситель 9, сообщен с незаполненной электролитом полостью емкости для электролита,The electrolyte tank is closed and sealed, made with an entrance to fill its cavity with electrolyte with the formation of an empty cavity with electrolyte above the electrolyte level and communicated with the channel for removing the gas and water mixture from the electrolyzer, and the channel for collecting the gaseous mixture of hydrogen and oxygen, in which the water shutter is installed and a flame arrester valve 9, in communication with an empty electrolyte cavity of the electrolyte tank,

Применение в качестве электролита неконцентрированного раствора гидроксида натрия (NaOH) в соотношении 2,5 грамма на 1 литр дистиллированной воды значительно снижает нагрев электролизера. Также отсутствие концентрированного электролита и высоких температур продлевает срок гарантированной службы электролизера до десяти лет. Отсутствие нагрева электролизера является также отличительной чертой позволяющей работать установке в круглосуточном режиме.The use of an unconcentrated solution of sodium hydroxide (NaOH) as an electrolyte in a ratio of 2.5 grams per 1 liter of distilled water significantly reduces the heating of the cell. Also, the absence of concentrated electrolyte and high temperatures extends the guaranteed life of the cell to ten years. The lack of heating of the electrolyzer is also a hallmark that allows the installation to work in a round-the-clock mode.

В корпусе электролизера размещен по крайней мере один источник ультразвукового излучения в электролит на основе воды для ослабления молекулярных связей указанного электролита. Ультразвук влияет на колебание атомов воды, заставляя входить в резонанс, при этом связь атомов кислорода с молекулами водорода слабеет. Ультразвук вводит установку в резонанс, заставляя вибрировать, вибрация электродов(пластин) сбрасывает пузырьки газа с электродов (пластин).At least one source of ultrasonic radiation in a water-based electrolyte is placed in the electrolyser housing to weaken the molecular bonds of said electrolyte. Ultrasound affects the vibration of water atoms, forcing to enter the resonance, while the bond of oxygen atoms with hydrogen molecules weakens. Ultrasound introduces the setup into resonance, forcing it to vibrate, the vibration of the electrodes (plates) ejects gas bubbles from the electrodes (plates).

Так же в этом корпусе размещен источник ультрафиолетового излучения для воздействия на электролит. Такой же источник ультрафиолетового излучения может быть размещен в емкости, этот источник используется для воздействия на электролит. Ультрафиолетовое излучение успокаивает молекулы воды в электролизере, делая воду мягче, тем самым подготавливает воду к более мягкому распаду с наименьшими затратами в последующем электроэнергии. При интенсивном облучении вода находится в полураспаде, при этом связь молекул кислорода с молекулами водорода слабеет.Also in this case is placed a source of ultraviolet radiation to affect the electrolyte. The same source of ultraviolet radiation can be placed in the tank, this source is used to influence the electrolyte. Ultraviolet radiation calms the water molecules in the electrolyzer, making the water softer, thereby preparing the water for a softer decay with the least amount of energy. Under intense irradiation, water is half-life, while the bond of oxygen molecules with hydrogen molecules weakens.

Ультрафиолетом (УФ) называют невидимую глазом часть спектра электромагнитных волн, имеющих энергию большую, чем у видимого фиолетового света. УФ-излучение охватывает диапазон с длиной волны от 100 до 400 нм. Колебания с длиной волны от 100 до 200 нм называют жестким или вакуумным ультрафиолетом. Их энергии может хватать на разрушение органических молекул. Колебания с длиной волны от 200 до 400 нм генерируются в специальных ртутных или ксеноновых лампах и широко применяются для обеззараживания воды и воздуха от различных микроорганизмов. Обработка воды ультрафиолетовым излучением относится к числу безреагентных, физических методов водоподготовки. Различают два метода облучения ультрафиолетом - импульсное, с широким спектром волн, и постоянное, в выбранном диапазоне волн. Важнейшим качеством УФ-обработки воды является отсутствие изменения ее физических и химических характеристик даже при дозах, намного превышающих практически необходимые (статья «Обработка воды ультрафиолетом» из книги Рябчикова Б.Е. «Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования», выложенная на сайте «МЕДИАНА ФИЛЬТР» компании НПК "Медиана-фильтр" в сети Интернет в режиме он-лайн доступа по адресу: http://www.mediana-filter.ru/water_filter_uf.html).Ultraviolet (UV) refers to the part of the spectrum of electromagnetic waves that is invisible to the eye, having an energy greater than that of visible violet light. UV radiation covers a range from 100 to 400 nm. Oscillations with a wavelength of 100 to 200 nm are called hard or vacuum ultraviolet. Their energy can be enough to destroy organic molecules. Oscillations with a wavelength of 200 to 400 nm are generated in special mercury or xenon lamps and are widely used to disinfect water and air from various microorganisms. Water treatment with ultraviolet radiation is one of the reagent-free, physical methods of water treatment. There are two methods of ultraviolet irradiation - pulsed, with a wide spectrum of waves, and constant, in the selected wavelength range. The most important quality of UV-treatment of water is the absence of changes in its physical and chemical characteristics even at doses much higher than practically necessary (the article "Water Treatment with UV" from the book of Ryabchikov BE, "Modern Methods of Preparing Water for Industrial and Domestic Use", laid out on the site of “MEDIANA FILTER” of NPK “Mediana-filter” on the Internet in the online access mode at: http://www.mediana-filter.ru/water_filter_uf.html).

Жесткое УФ-излучение в области 100-200 нм вызывает образование озона из молекул растворенного в воде кислорода и непосредственно воздействует на молекулы органических соединений. Следует отметить, что эффективность УФ-обеззараживания воды может быть дополнительно повышена путем сочетания с другими методами обеззараживания и с физическими воздействиями. Так, одновременная обработка воды кавитацией или ультразвуком и ультрафиолетом, введение малых доз озона после УФ-обработки позволяют сократить необходимую дозу облучения.Hard UV radiation in the region of 100-200 nm causes the formation of ozone from molecules of oxygen dissolved in water and directly affects the molecules of organic compounds. It should be noted that the effectiveness of UV-disinfection of water can be further improved by combining it with other disinfection methods and with physical influences. So, the simultaneous treatment of water with cavitation or ultrasound and ultraviolet, the introduction of small doses of ozone after UV treatment can reduce the required radiation dose.

Кавитация приводит к образованию микропузырьков воздуха, при «схлопывании» пузырьков возникают большие перепады давления, одновременно в этих пузырьках под действием УФ-излучения образуются активные радикалы, которые эффективно уничтожают микрофлору и окисляют органику в воде. При этом весь объем воды обрабатывается ультрафиолетом.Cavitation leads to the formation of microbubbles of air, when the bubbles “collapse”, large pressure drops occur, while in these bubbles active radicals are formed under the influence of UV radiation, which effectively destroy the microflora and oxidize the organic matter in water. In this case, the entire volume of water is treated with ultraviolet light.

При применении УФ-излучения происходит ослабление молекулярных связей воды и их упорядочение в структуре электролита, что позволяет при попадании раствора электролита в поле ультразвукового излучения уже иметь ослабленные молекулярные связи, которые при слабом воздействии ультразвука распадаются. Это взаимосвязь УФ-излучения и ультразвукового излучения позволяет существенно сократить расход электроэнергии на питание пластин электродов. А выполнение этих пластин с запилами существенно увеличивает контактную площадь электродов. Так как электроды расположены рядно и в большом количестве, то в пространстве между двумя смежными пластинами образуется динамически процесс смены полюсов на электродах. При таком исполнении резко повышается кпд электролитической установки.When UV radiation is used, the molecular bonds of water are weakened and their ordering in the electrolyte structure occurs, which makes it possible to have weakened molecular bonds when the electrolyte solution enters the field of ultrasonic radiation, which decompose upon weak exposure to ultrasound. This relationship of UV radiation and ultrasonic radiation can significantly reduce the energy consumption for powering the electrode plates. And the implementation of these plates with gash significantly increases the contact area of the electrodes. Since the electrodes are arranged in rows and in large numbers, in the space between two adjacent plates, the process of pole change on the electrodes is formed dynamically. With this design, the efficiency of the electrolytic installation rises sharply.

Функционирует устройство для электролитического получения газообразной смеси водорода и кислорода следующим образом.A device for electrolytic production of a gaseous mixture of hydrogen and oxygen as follows.

Осуществляют заполнение емкости 14 через заливной штуцер 2 электролитом в виде смеси воды с гидроксидом натрия (NaOH) до заданного уровня, определяемого датчиком 1 уровня воды. Заполнение герметичной емкости осуществляют так, чтобы над уровнем электролита была сформировано воздушная полость. Это полость сообщается с каналом 6 сбора газообразной смеси водорода и кислорода, сообщенным с потребителем газовой смеси. По двум каналам 4 подачи электролита в электролизер электролит из емкости 14 для электролита подается в электролизер, при этом выходы этих каналов расположены на противоположных стенках корпуса электролизера и напротив рядно расположенных пластин. Таким образом, электролит подается в электролизер встречными потоками, что приводит к постоянному барботажу раствора в корпусе электролизера. При этом пластины электродов находятся в контакте с однородным перемешанным по структуре электролитом. При подаче питания на электроды и включении источников УФ-излучения и ультразвукового излучения происходит предварительная обработка воды в растворе электролита, обеспечивающая ослабление молекулярных связей. После этого происходит сам электролитический процесс, при котором выделяется водогазовая смесь, которая потоком поднимается по каналу 5 отвода смеси газа и воды и попадает в электролит, в котором газовая компонента поднимается вверх и направляется в канал 6 сбора газообразной смеси водорода и кислорода, а водная компонента остается в среде электролита.Fill the tank 14 through the filler nozzle 2 with an electrolyte in the form of a mixture of water with sodium hydroxide (NaOH) to a predetermined level determined by the sensor 1 of the water level. The hermetic container is filled so that an air cavity is formed above the level of the electrolyte. This cavity communicates with the channel 6 for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, communicated with the consumer of the gas mixture. Through two channels 4 for supplying the electrolyte to the electrolyzer, the electrolyte from the electrolyte tank 14 is supplied to the electrolyzer, while the outputs of these channels are located on opposite walls of the electrolyzer body and opposite to the row-mounted plates. Thus, the electrolyte is supplied to the electrolyzer by counter flows, which leads to the constant bubbling of the solution in the electrolyzer body. In this case, the electrode plates are in contact with a homogeneous electrolyte mixed in structure. When applying power to the electrodes and turning on the sources of UV radiation and ultrasonic radiation, water is pretreated in an electrolyte solution, which ensures the weakening of molecular bonds. After this, the electrolytic process occurs, in which a water-gas mixture is released, which flows upstream of the channel 5 for discharging a mixture of gas and water and enters the electrolyte, in which the gas component rises up and is sent to channel 6 for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, and the water component remains in the electrolyte environment.

Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть изготовлена с использованием технологий и оборудования, применяемого при производстве электролизеров. Полезная модель позволяет повысить производительность установки и ее кпд. Установка достаточно проста, изготавливается с использованием традиционных конструкционных материалов и известных электролитов и может быть использована в широком аспекте потребителей газа. Испытания предложенного устройства подтвердили работоспособность электролизера по предложенной схеме и все изложенные выше преимущества такого исполнения. В частности, тепловыделение сократилось в несколько раз по сравнению с тепловыделением обычных электролизеров такой же производительности по водородно-кислородной смеси.This utility model is industrially applicable and can be manufactured using technologies and equipment used in the production of electrolyzers. The utility model improves the productivity of the installation and its efficiency. The installation is quite simple, it is made using traditional structural materials and known electrolytes and can be used in a wide aspect of gas consumers. Tests of the proposed device confirmed the efficiency of the electrolyzer according to the proposed scheme and all the above advantages of this design. In particular, the heat release was reduced several times in comparison with the heat emission of ordinary electrolyzers of the same capacity in a hydrogen-oxygen mixture.

Claims (7)

1. Электролитическая установка для получения газообразной смеси водорода и кислорода, содержащая электролизер, представляющий собой корпус с размещенными внутри электродами в виде пластин, электрически связанными с источником питания, и полость которого сообщена с емкостью, заполненной раствором электролита и с каналом отвода смеси газа и воды в канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода, при этом в корпусе размещен по крайней мере один источник ультразвукового излучения в электролит для ослабления молекулярных связей указанного электролита, отличающаяся тем, что в качестве электролита использован неконцентрированный раствор воды с гидроксидом натрия, емкость для электролита выполнена замкнутой и герметичной, выполнена с входом для заполнения ее полости электролитом с образованием над уровнем электролита незаполненной электролитом полости и сообщена с канал отвода смеси газа и воды из электролизера, а канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода, в котором установлен водный затвор, сообщен с незаполненной электролитом полостью емкости для электролита, при этом в корпусе электролизера размещен источник ультрафиолетового излучения для воздействия на электролит, электроды выполнены в виде набора рядно расположенных пластин из нержавеющей стали с нанесенными на их поверхности вертикальными и горизонтальными запилами и с отверстиями для циркуляции электролита и отведения газов, которые в каждой пластине выполнены несоосно отверстиям в смежно расположенных пластинах, а полость корпуса электролизера сообщена двумя каналами с емкостью для электролита, при этом выходы этих каналов расположены на противоположных стенках корпуса электролизера и напротив рядно расположенных пластин.1. An electrolytic installation for producing a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, containing an electrolyzer, which is a housing with electrodes placed in the form of plates, electrically connected to a power source, and the cavity of which is in communication with a container filled with an electrolyte solution and with a channel for removing the gas and water mixture in the collection channel of a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, while at least one source of ultrasonic radiation in the electrolyte is placed in the housing to weaken the molecular bonds indicated electrolyte, characterized in that the electrolyte used is an unconcentrated solution of water with sodium hydroxide, the electrolyte tank is closed and sealed, made with an inlet to fill its cavity with electrolyte with the formation of an empty electrolyte cavity above the electrolyte level and communicated with the gas mixture removal channel and water from the electrolyzer, and the channel for collecting a gaseous mixture of hydrogen and oxygen, in which the water shutter is installed, is in communication with the cavity of the capacitance for electric olite, while in the electrolyzer case there is a source of ultraviolet radiation to act on the electrolyte, the electrodes are made in the form of a set of row-mounted stainless steel plates with vertical and horizontal gaps applied to their surface and with holes for electrolyte circulation and gas removal, which are in each plate made misaligned to the holes in adjacent plates, and the cavity of the cell body is communicated by two channels with a capacity for the electrolyte, while the outputs of these channels located on opposite walls of the cell body and opposite the row-wafer plates. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластины выполнены из нержавеющей стали марки 03Х16Н15МЗ толщиной 1 мм.2. The device according to claim 1, characterized in that the plates are made of stainless steel grade 03X16H15MZ with a thickness of 1 mm. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что запилы выполнены глубиной 0,25 мм.3. The device according to claim 1, characterized in that the cuts are made with a depth of 0.25 mm 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждой пластине выполнено по три отверстия.4. The device according to claim 1, characterized in that each plate has three holes. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в емкости размещен дополнительный источник ультрафиолетового излучения для воздействия на электролит.5. The device according to claim 1, characterized in that an additional source of ultraviolet radiation is placed in the tank to affect the electrolyte. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что неконцентрированный раствор воды с гидроксидом натрия выполнен с соотношении 2,5 грамма на 1 литр дистиллированной воды.6. The device according to claim 1, characterized in that the non-concentrated solution of water with sodium hydroxide is made with a ratio of 2.5 grams per 1 liter of distilled water. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды связаны с источником питания через блок широко импульсной модуляции для регулирования подаваемого напряжения по току и частоте.
Figure 00000001
7. The device according to claim 1, characterized in that the electrodes are connected to a power source through a widely pulse modulation unit for regulating the applied voltage in current and frequency.
Figure 00000001
RU2014112009/04U 2014-03-31 2014-03-31 ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN RU142285U1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112009/04U RU142285U1 (en) 2014-03-31 2014-03-31 ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN
PCT/RU2014/000274 WO2015152761A1 (en) 2014-03-31 2014-04-15 Device for electrolytic production of a gaseous mixture of hydrogen and oxygen
MDS20150036A MD1026Y (en) 2014-03-31 2014-04-15 Device for electrolytic production of a gaseous mixture of hydrogen and oxygen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014112009/04U RU142285U1 (en) 2014-03-31 2014-03-31 ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU142285U1 true RU142285U1 (en) 2014-06-27

Family

ID=51219218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014112009/04U RU142285U1 (en) 2014-03-31 2014-03-31 ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN

Country Status (3)

Country Link
MD (1) MD1026Y (en)
RU (1) RU142285U1 (en)
WO (1) WO2015152761A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731617C1 (en) * 2018-12-04 2020-09-07 Хсин-Юйнг Линь Hydrogen generating device with stackable assembly type
RU220982U1 (en) * 2023-06-08 2023-10-12 Владимир Анатольевич Зубков ELECTROLYTIC INSTALLATION FOR PRODUCING A GASEOUS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3410770A (en) * 1966-02-18 1968-11-12 Allis Chalmers Mfg Co Electrolytic method for producing oxygen and hydrogen
US7871508B2 (en) * 2002-04-26 2011-01-18 Scimist, Inc. Mediated electrochemical oxidation process used as a hydrogen fuel generator
WO2005028372A2 (en) * 2003-06-10 2005-03-31 The C & M Group, Llc Apparatus and process for mediated electrochemical oxidation of materials
MD3370G2 (en) * 2006-01-10 2008-02-29 Государственный Университет Молд0 Device for electrochemical obtaining of a solution for sewer pipe cleaning in household conditions
MD3213G2 (en) * 2006-01-10 2007-07-31 Государственный Университет Молд0 Electrochemical process for sodium hypochlorite obtaining and device for realization thereof
MD3488G2 (en) * 2007-01-17 2008-08-31 Государственный Университет Молд0 Process for hydrogen electrolytic obtaining
MD3660G2 (en) * 2007-01-17 2009-02-28 Государственный Университет Молд0 Electrolyzer for hydrogen electrolytic obtaining
RU81964U1 (en) * 2008-09-02 2009-04-10 Валерий Дмитриевич Дудышев HYDROGEN ULTRASONIC DEVICE
MD4109C1 (en) * 2010-09-27 2011-11-30 Государственный Университет Молд0 Electrochemical modular hydrogen generation unit
MD4206C1 (en) * 2011-10-10 2013-09-30 Государственный Университет Молд0 Plant for electrochemical production of hydrogen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731617C1 (en) * 2018-12-04 2020-09-07 Хсин-Юйнг Линь Hydrogen generating device with stackable assembly type
RU220982U1 (en) * 2023-06-08 2023-10-12 Владимир Анатольевич Зубков ELECTROLYTIC INSTALLATION FOR PRODUCING A GASEOUS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN

Also Published As

Publication number Publication date
MD20150036U0 (en) 2015-12-31
MD1026Y (en) 2016-04-30
WO2015152761A1 (en) 2015-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090205971A1 (en) Method and apparatus for producing combustible fluid
JP5828058B2 (en) Method for producing hypochlorite and associated seawater electrolyzer with scale resistant equipment
CN105002517A (en) Ozone generating electrode, anode production process and ozone generator
JP6869188B2 (en) Reduction water production equipment and reduction water production method
JP2018505306A (en) System and method for extracting energy
MXPA04003400A (en) Method for producing ultrafine dispersion water of noble metal ultrafine particles.
JP2005240152A (en) Method and device for electrolyzing water
CN202201742U (en) Neutral hydrogen-rich water electrolysis device
RU142285U1 (en) ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN
RU153346U1 (en) ELECTROLYTIC PLANT FOR PRODUCING A GAS MIXTURE OF HYDROGEN AND OXYGEN
US20120255874A1 (en) Ionized water production method and production device
CN107662965A (en) A kind of electrolysis unit and method for removing ammonia nitrogen in ammonia alkali waste water
CN201809447U (en) Columnar membrane electrolytic tank for electrolyzing gold from cyanided pregnant solution
JP2013138981A (en) Ionized water generator
CN205275711U (en) Novel half diaphragm time inferior sour sodium generator
KR101010330B1 (en) Electrolyzor for generating ion water
MXPA04003264A (en) Hair repairing liquid comprising water dispersed with ultrafine particle titanium group metal by plasma underwater discharge and method and system for producing the same.
Pshenko et al. Features of electroactivated water production at a coaxial electrode location
CN105332001A (en) Semi-membrane sodium hypochlorite generator
JP6675112B2 (en) Electrolysis raw water storage type electrolyzer
CN105274553B (en) Half diaphragm hypochlorite generator
RU2637506C1 (en) Installation for electrochemical decomposition of aqueous solutions of chlorides
RU2303206C1 (en) Method and device for producing and using heat
CN103708583B (en) A kind of electrolytic oxidation Waste Water Treatment
JP2013138986A (en) Circulation system for pool

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150401

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20160227

PC11 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160302

MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180401