RU2032769C1 - Method of oxygen and hydrogen production - Google Patents
Method of oxygen and hydrogen production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032769C1 RU2032769C1 SU4813450A RU2032769C1 RU 2032769 C1 RU2032769 C1 RU 2032769C1 SU 4813450 A SU4813450 A SU 4813450A RU 2032769 C1 RU2032769 C1 RU 2032769C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- magnetic field
- electrolysis
- electrolyte
- induction
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрохимическому производству, в частности к электролизу. The invention relates to electrochemical production, in particular to electrolysis.
Наиболее близким изобретением является способ магнитодинамического автоэлектролиза, выбранный в качестве прототипа. The closest invention is a method of magnetodynamic autoelectrolysis, selected as a prototype.
На электрохимическую систему, содержащую электроды и электролит, воздействуют внешним магнитным полем, ортогональным контурам электродов. Причем осуществляют вращение источников магнитного поля в плоскостях, параллельных контурам электродов. Благодаря этому осуществляют относительно движение ионов диссоциированного электролита в магнитном поле, перпендикулярном направлению движения. На заряды (разнополярные ионы), движущиеся относительно магнитного поля действует сила, которая направлена перпендикулярно к плоскости векторов магнитной индукции и скорости относительного движения. При относительном движении по окружности направление силы Лоренца, как и направление перемещения ионов (ионного тока), ортогонально вектору линейной скорости относительного движения и происходит в соответствии со знаком заряда в направлении радиуса-вектора к противоположным контурным электродам. В результате этого происходит поляризация электродов, причем разность потенциалов между ними при достаточных значениях линейной скорости и магнитной индукции достигает напряжения разложения электролита, что приводит к протеканию электрического тока в электрохимической системе к электролизу. Сущность электролиза, происходящего на электродах в описанном способе, не отличается от традиционного электролиза, когда электроды подключены к внешнему источнику напряжения. An electrochemical system containing electrodes and an electrolyte is exposed to an external magnetic field orthogonal to the contours of the electrodes. Moreover, the magnetic field sources are rotated in planes parallel to the contours of the electrodes. Due to this, relatively dissociated electrolyte ions are carried out in a magnetic field perpendicular to the direction of motion. The charges (bipolar ions) moving relative to the magnetic field are affected by a force that is directed perpendicular to the plane of the magnetic induction vectors and the relative motion velocity. With relative circular motion, the direction of the Lorentz force, like the direction of movement of the ions (ion current), is orthogonal to the linear velocity vector of the relative motion and occurs in accordance with the sign of the charge in the direction of the radius vector to the opposite contour electrodes. As a result of this, the electrodes polarize, and the potential difference between them at sufficient values of linear velocity and magnetic induction reaches the electrolyte decomposition voltage, which leads to the flow of an electric current in the electrochemical system to electrolysis. The essence of electrolysis occurring on the electrodes in the described method does not differ from traditional electrolysis when the electrodes are connected to an external voltage source.
В способе для повышения эффективности процесса отражены различные возможности относительного перемещения электролита в магнитном поле, в том числе и в совокупности с прокачиванием. Он предназначен для разложения воды, с целью получения экологически чистого топлива водорода. Данным способом можно разложить электролит, не прибегая к окольному пути получения постоянного напряжения для электролиза, связанному со значительными потерями при преобразовании механического движения в электроэнергию с помощью электрогенератора. Благодаря этому не только повышается эффективность электрохимического производства, но и снижаются затраты на оборудование. In the method for increasing the efficiency of the process, various possibilities of relative movement of the electrolyte in a magnetic field are reflected, including in conjunction with pumping. It is intended for the decomposition of water, in order to obtain environmentally friendly hydrogen fuel. In this way, you can decompose the electrolyte without resorting to a roundabout way to obtain a constant voltage for electrolysis, associated with significant losses when converting mechanical motion into electricity using an electric generator. Due to this, not only the efficiency of electrochemical production is increased, but the cost of equipment is also reduced.
Несмотря на то, что экономически выгоднее проводить электролиз описанным способом в сравнении с обычным электролизом, ему присущи определенные недостатки. Они связаны с необходимостью либо прокачивания электролита, либо вращения системы постоянных магнитов, ввиду того, что данный способ является динамическим. Это ведет к усложнению способа при его реализации вследствие использования двигательной для вращения системы постоянных магнитов или прокачивания электролита, специальных насосов для работы в агрессивных средах, а также ведет к трудностям надежного крепления массивных постоянных магнитов во вращающейся системе, балансировки такой системы и герметизации токовыводов, и напорных трубопроводов. Despite the fact that it is economically more profitable to carry out electrolysis in the manner described in comparison with conventional electrolysis, it has certain disadvantages. They are associated with the need to either pump the electrolyte, or rotate the system of permanent magnets, due to the fact that this method is dynamic. This leads to a complication of the method when it is implemented due to the use of a permanent magnet motor for rotation or electrolyte pumping, special pumps for operation in aggressive environments, and also leads to difficulties in reliably mounting massive permanent magnets in a rotating system, balancing such a system and sealing the current leads, and pressure pipelines.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение способа при одновременном увеличении производительности процесса. The aim of the invention is to simplify the method while increasing the productivity of the process.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе магнитоиндуцируемого электролиза, включающем воздействие на электрохимическую систему магнитным полем, ортогональным плоскости электродов, используют переменное магнитное поле. This goal is achieved by the fact that in the known method of magnetically induced electrolysis, including exposure to an electrochemical system with a magnetic field orthogonal to the plane of the electrodes, an alternating magnetic field is used.
В предлагаемом способе магнитоиндуцируемый электролиз осуществляют в статической магнитоэлектрохимической системе в неподвижном электролите с помощью неподвижного источника магнитного поля за счет создания переменного магнитного поля. In the proposed method, the magnetically induced electrolysis is carried out in a static magnetoelectrochemical system in a stationary electrolyte using a fixed source of a magnetic field by creating an alternating magnetic field.
В отличие от этого, в известном способе электролиз осуществляют в динамической электрохимической системе при относительном движении электролита и источника постоянного магнитного поля. При этом разность потенциалов на электродах для электролиза получают в предложенном способе за счет ЭДС магнитной индукции, возникающей в электродах, тогда как в известном способе разность потенциалов на электродах получают за счет их поляризации ионным током, возникающим в электролите вследствие действия силы Лоренца на перемещаемые в магнитном поле ионы. In contrast, in the known method, electrolysis is carried out in a dynamic electrochemical system with the relative movement of the electrolyte and the source of a constant magnetic field. In this case, the potential difference on the electrodes for electrolysis is obtained in the proposed method due to the EMF of magnetic induction arising in the electrodes, while in the known method the potential difference on the electrodes is obtained due to their polarization by the ion current arising in the electrolyte due to the action of the Lorentz force on the moving in the magnetic field of ions.
В соответствии с предложенным способом в электрохимической системе, содержащей неизолированные контурные электроды и электролит, создают переменное магнитное поле с противоположным направлением внутри и вне контуров и одинаковым для всех электродов, чем обеспечивают однонаправленный индукционный ток в соответственных участках всех соседних контуров, образующих элементарную электрохимическую ячейку, и ЭДС индукции между этими контурами электродов, достигающую напряжения разложения электролита. При этом в контурах создается электронный ток магнитной индукции, на их поверхности происходит электролиз, а в электролите между соседними участками электрода протекает ионный ток за счет ЭДС магнитной индукции в контуре электрода. То есть электролит является распределенной вдоль контура электрода электрической нагрузкой. In accordance with the proposed method, in an electrochemical system containing non-insulated contour electrodes and an electrolyte, an alternating magnetic field is created with an opposite direction inside and outside the circuits and the same for all electrodes, thereby providing a unidirectional induction current in the corresponding sections of all adjacent circuits forming an elementary electrochemical cell, and EMF induction between these electrode loops, reaching the decomposition voltage of the electrolyte. In this case, an electronic magnetic induction current is generated in the circuits, electrolysis occurs on their surface, and an ion current flows in the electrolyte between adjacent sections of the electrode due to the EMF of the magnetic induction in the electrode circuit. That is, the electrolyte is an electrical load distributed along the electrode loop.
Сущность предложенного способа заключается в преимущественном взаимодействии внешнего магнитного поля с электродами электрохимической системы в виде разомкнутых контуров из проводника первого рода, носителями зарядов в котором являются электроны, и пренебрежимом взаимодействии с окружающим неизолированные электроды неподвижным электролитом-проводником второго рода, носителями зарядов в котором являются ионы. Способ основан на известном физическом явлении электромагнитной индукции, при котором в контуре проводника, помещенном в переменное магнитное поле, возникает электродвижущая сила ЭДС индукции. Если контуром является, например, разомкнутая концентрическая неизолированная спираль, то в ней возникает распределенная межконтурная разность потенциалов, равная ЭДС индукции контура или контуров. The essence of the proposed method consists in the predominant interaction of an external magnetic field with the electrodes of the electrochemical system in the form of open circuits from a first-order conductor, in which the electrons are carriers, and negligible interaction with the non-insulated electrodes surrounding the stationary second-type electrolyte, in which the ions are charge . The method is based on the well-known physical phenomenon of electromagnetic induction, in which an electromotive force of induction EMF arises in a conductor loop placed in an alternating magnetic field. If the circuit is, for example, an open concentric uninsulated spiral, then a distributed potential difference between the circuits arises, equal to the induction emf of the circuit or circuits.
Плотность тока в контуре, вызванная электрическим полем в проводнике, выражается j nev neuE, где n число носителей зарядов в единице объема, е заряд носителя, v средняя скорость их упорядоченного перемещения, u электрическая подвижность заряда, Е напряженность электрического поля. Вместе с тем известно, что подвижность свободных электронов в проводнике первого рода, например, в меди, примерно в 104 раз выше подвижности ионов Н+ и ОН- в электролите проводнике второго рода, а их концентрация превышает концентрацию этих ионов (в случае 35% раствора КОН) примерно в 20 раз, что обуславливает преимущественное взаимодействие переменного магнитного поля с проводником первого рода.The current density in the circuit caused by the electric field in the conductor is expressed as j nev neuE, where n is the number of charge carriers per unit volume, e is the charge of the carrier, v is the average speed of their ordered movement, u is the electric mobility of the charge, E is the electric field strength. However, it is known that the mobility of free electrons in the first order a conductor, e.g., copper, about 10 4 times higher than the mobility of the ions H + and OH - in the electrolyte conductor of the second kind and their concentration exceeds the concentration of the ions (in the case of 35% KOH solution) about 20 times, which leads to the predominant interaction of an alternating magnetic field with a first-order conductor.
С помощью предложенного способа просто осуществить электролиз в полностью замкнутом объеме статической магнитоэлектрохимической системы без подвода извне электрического тока к электродам. Магнитоиндуцируемый электролиз осуществляется следующим образом. Переменное магнитное поле индукции пронизывает контурные электроды, в них индуцируется межконтурная распределенная разность потенциалов, в электролите создается ионный ток и на электродах протекают электрохимические реакции с выделением газообразных продуктов, например, в случае электролиза воды. Диод позволяет вести электролиз в импульсном режиме. Using the proposed method, it is easy to carry out electrolysis in a completely enclosed volume of a static magnetoelectrochemical system without supplying an external electric current to the electrodes. Magnetically induced electrolysis is as follows. An alternating magnetic field of induction penetrates the contour electrodes, an inter-circuit distributed potential difference is induced in them, an ion current is generated in the electrolyte and electrochemical reactions occur with the release of gaseous products, for example, in the case of water electrolysis. The diode allows electrolysis in pulsed mode.
Сущность способа можно проиллюстрировать на примере электролиза 35% раствора едкого кали, с целью получения водорода и кислорода или их смеси. Электрохимическая система содержит неизолированные электроды в виде медной никелированной цилиндрической спирали, концы витков которой соединены перемычкой из электронного проводника или диода. Электроды помещались в тороидальную диэлектрическую емкость, заполненную электролитом, а сам тороид располагался на магнитопроводе, имеющем первичную обмотку. Первичная обмотка подключалась к промышленной сети и в электрохимической системе создавалось переменное магнитное поле. The essence of the method can be illustrated by the example of electrolysis of a 35% potassium hydroxide solution, in order to obtain hydrogen and oxygen or a mixture thereof. The electrochemical system contains non-insulated electrodes in the form of a nickel-plated copper spiral coil, the ends of the turns of which are connected by a jumper from an electronic conductor or diode. The electrodes were placed in a toroidal dielectric capacitance filled with an electrolyte, and the toroid itself was located on a magnetic circuit having a primary winding. The primary winding was connected to an industrial network and an alternating magnetic field was created in the electrochemical system.
П р и м е р 1. Подавая на первичную обмотку регулируемое напряжение с частотой 50 Гц, создаем в области электродов переменное магнитное поле со средним значением магнитной индукции 10 мТ. Сечение магнитопровода составляло 75 см2. Расстояние между электродами равнялось примерно 1 мм. Электрод представлял из себя спираль из медной никелированной шинки, содержащей 100 витков (контуров). На электродах реализовалась ЭДС индукции 1,5 ± 0,1 В. Поместив электродную систему в емкость, содержащую 35% раствор КОН, осуществили электролиз с выделением с 10 см2 поверхности 0,38 л кислородно-водородной смеси в час, что в пересчете на 1 м2 поверхности составит 0,38 м3/ч. В прототипе выход кислородно-водородной смеси с 1 м2 поверхности электрода составляет 0,192 м3/ч.Example 1. By applying a regulated voltage with a frequency of 50 Hz to the primary winding, we create an alternating magnetic field in the electrode region with an average magnetic induction of 10 mT. The cross section of the magnetic circuit was 75 cm 2 . The distance between the electrodes was approximately 1 mm. The electrode was a spiral made of a nickel-plated copper bar containing 100 turns (circuits). An induction EMF of 1.5 ± 0.1 V was realized at the electrodes. Having placed the electrode system in a container containing a 35% KOH solution, we performed electrolysis with the release of 10 cm 2 of the surface of 0.38 L of oxygen-hydrogen mixture per hour, which in terms of 1 m 2 of the surface will be 0.38 m 3 / h. In the prototype, the yield of an oxygen-hydrogen mixture with 1 m 2 of electrode surface is 0.192 m 3 / h.
П р и м е р 2. Подавая на первичную обмотку регулируемое напряжение с частотой 500 Гц, создаем в области электродов переменное магнитное поле со средним значением магнитной индукции 1 Т. Сечение магнитопровода составляло 12 см2, расстояние между электродами 10 мм. Каждый электрод состоял из одного контура. На электродах реализовалась ЭДС индукция 2,5 + 0,1 В. С 1 м2 поверхности электрода при этом выделяется 0,9 м3/ч кислородно-водородной смеси.Example 2. By applying a regulated voltage with a frequency of 500 Hz to the primary winding, we create an alternating magnetic field in the electrode area with an average value of magnetic induction of 1 T. The cross section of the magnetic circuit was 12 cm 2 , the distance between the electrodes was 10 mm. Each electrode consisted of one circuit. An EMF induction of 2.5 + 0.1 V was realized on the electrodes. With 1 m 2 of the electrode surface, 0.9 m 3 / h of oxygen-hydrogen mixture is released.
П р и м е р 3. Подавая на первичную обмотку регулируемое напряжение частотой 1000 Гц, создаем в магнитопроводе магнитное поле с индукцией 1,4 Т. Расстояние между электродами составляло 20 мм. Каждый электрод состоял из одного контура. На электродах реализовалась ЭДС индукции 5,0 + 0,2 В. С 1 м2 поверхности при этом выделяется 1,4 м3/ч кислородно-водородной смеси.PRI me R 3. By applying a regulated voltage of 1000 Hz to the primary winding, we create a magnetic field in the magnetic circuit with an induction of 1.4 T. The distance between the electrodes was 20 mm. Each electrode consisted of one circuit. An induction emf of 5.0 + 0.2 V was realized on the electrodes. With 1 m 2 of the surface, 1.4 m 3 / h of oxygen-hydrogen mixture was released.
П р и м е р 4. Условия эксперимента такие же, как в примере 1, но начало и конец контурных электродов соединены с помощью диода. Поэтому реализуется электролиз импульсным током, благодаря чему на определенных участках электродов протекают либо катодные, либо анодные процессы. При этом повышается доля тока, идущая на фарадеевский процесс за счет уменьшения емкостного тока. Результатом является повышение выхода продукта до 0,96 м3/ч с 1 м2 поверхности электрода или на 7+ 0,2%
П р и м е р 5. Подавая на первичную обмотку регулируемое напряжение с частотой 1 Гц, создаем в области электродов переменное магнитное поле со средним значением магнитной индукции 1 Т. Сечение магнитопровода составляло 33 см2. Расстояние между электродами составляло 2 мм. Электрод содержал 100 витков с площадью 100 см2. На электродах реализовалась ЭДС индукции 1,5+ 0,2 В. Поместив электродную систему в емкость, содержащую 35% раствор едкого кали, осуществили электролиз с выделением за 1 ч 0,26 л водородно-кислородной смеси, что в пересчете на 1 м2 поверхности электродов составит 0,26 м3/ч. В прототипе выход газовой смеси составляет с 1 м2 поверхности электрода 0,192 м3/ч.Example 4. The experimental conditions are the same as in example 1, but the beginning and end of the loop electrodes are connected using a diode. Therefore, electrolysis is realized by pulsed current, due to which either cathodic or anodic processes occur in certain sections of the electrodes. At the same time, the fraction of current going to the Faraday process increases due to a decrease in capacitive current. The result is an increase in product yield to 0.96 m 3 / h from 1 m 2 of electrode surface or by 7+ 0.2%
Example 5. By applying a regulated voltage with a frequency of 1 Hz to the primary winding, we create an alternating magnetic field in the electrode area with an average value of magnetic induction of 1 T. The cross section of the magnetic circuit was 33 cm 2 . The distance between the electrodes was 2 mm. The electrode contained 100 turns with an area of 100 cm 2 . An induction EMF of 1.5 + 0.2 V was realized at the electrodes. Having placed the electrode system in a container containing a 35% solution of caustic potassium, we performed electrolysis with the release of 0.26 L of hydrogen-oxygen mixture in 1 h, which is calculated as 1 m 2 the surface of the electrodes will be 0.26 m 3 / h. In the prototype, the output of the gas mixture is from 1 m 2 the surface of the electrode is 0.192 m 3 / h
Таким образом, заявленный способ в сравнении с прототипом обладает рядом преимуществ: является статическим и не требует ни перемещения электролита, ни вращения источников магнитного поля, что ведет к упрощению способа, т.е. достижению поставленной цели. Thus, the claimed method in comparison with the prototype has several advantages: it is static and requires neither the movement of the electrolyte nor the rotation of the magnetic field sources, which leads to a simplification of the method, i.e. achieving your goal.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4813450 RU2032769C1 (en) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | Method of oxygen and hydrogen production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4813450 RU2032769C1 (en) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | Method of oxygen and hydrogen production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2032769C1 true RU2032769C1 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=21507840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4813450 RU2032769C1 (en) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | Method of oxygen and hydrogen production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2032769C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505915C2 (en) * | 2012-05-11 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Electronic generator of electric power |
| CN106148991A (en) * | 2016-07-14 | 2016-11-23 | 重庆大学 | A kind of device of microgravity field drives intensified electrolysis water oxygen/hydrogen manufacturing |
-
1990
- 1990-04-10 RU SU4813450 patent/RU2032769C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Заявка ФРГ N 2733444, кл. C 25B 9/00, 1979. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505915C2 (en) * | 2012-05-11 | 2014-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Electronic generator of electric power |
| CN106148991A (en) * | 2016-07-14 | 2016-11-23 | 重庆大学 | A kind of device of microgravity field drives intensified electrolysis water oxygen/hydrogen manufacturing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4740268A (en) | Magnetically enhanced plasma system | |
| US5417834A (en) | Arrangement for generating a plasma by means of cathode sputtering | |
| CN101466643B (en) | Electromagnetic field treatment method and electromagnetic field treatment equipment of water | |
| GB1316950A (en) | Electric generator | |
| US20040234379A1 (en) | Direct current magnetohydrodynamic pump configurations | |
| US6602411B1 (en) | Magnetic treating apparatus of water | |
| US3539845A (en) | Motor whose magnetic circuit comprises a thin layer of hard magnetic material | |
| RU2032769C1 (en) | Method of oxygen and hydrogen production | |
| US4818185A (en) | Electromagnetic apparatus operating on electrically conductive fluids | |
| EP0741404A1 (en) | A method and an electrode system for excitation of a plasma | |
| RU2671720C2 (en) | Device for production of hydrogen and oxygen water | |
| US3624439A (en) | Electromechanical energy converter with low-inertia specially wound coil | |
| RU2409886C1 (en) | Magnetohydrodynamic generator | |
| RU2183899C2 (en) | Method and magnetohydrodynamic generator for electrical energy production | |
| GB2563478A (en) | A device and variants for electroylsts | |
| CN1954229B (en) | Method for and means of multi-activation of ions and atoms with nmr and epr | |
| US3751302A (en) | Generating alternating and direct electric currents by modified fuel cells | |
| SU850746A1 (en) | Electrolyzer for extracting metals from solutions | |
| JPH01275788A (en) | Method and apparatus for electrolysis of water by action of magnetic field | |
| SU396747A1 (en) | SOURCE OF ATOMARY HYDROGEN | |
| RU2675862C2 (en) | Method for decomposition of water into oxygen and hydrogen and devices for its implementation | |
| RU2095903C1 (en) | Discharge producing device | |
| SU1315645A1 (en) | Wave power plant | |
| SU1439216A1 (en) | Magnetic dispersing device | |
| ES320101A1 (en) | Method and apparatus for electroplating rollable objects |