RU2091507C1 - Method of producing oxygen-hydrogen mixture - Google Patents
Method of producing oxygen-hydrogen mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2091507C1 RU2091507C1 SU904810499A SU4810499A RU2091507C1 RU 2091507 C1 RU2091507 C1 RU 2091507C1 SU 904810499 A SU904810499 A SU 904810499A SU 4810499 A SU4810499 A SU 4810499A RU 2091507 C1 RU2091507 C1 RU 2091507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyzer
- electrolyte
- gas
- mixture
- circulation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к генерированию горючих газов, используемых для сварки, резки и пайки в производственных и бытовых условиях, а также в лабораторной практике. The invention relates to the generation of combustible gases used for welding, cutting and soldering in industrial and domestic conditions, as well as in laboratory practice.
Известен способ получения смеси кислорода и водорода электролизом воды, включающий электролиз в электролизере, снабженном теплообменником для циркуляции электролита раствора щелочи. A known method of producing a mixture of oxygen and hydrogen by electrolysis of water, comprising electrolysis in an electrolyzer equipped with a heat exchanger for circulating an electrolyte of an alkali solution.
Недостатком указанного способа получения кислородно-водородной смеси является низкая производительность и то, что рассеивание образующегося при работе электролизера тепла затруднено. Это приводит к повышению температуры электролита, и как следствие, к повышению концентрации щелочи в выходящей из электролизера горючей газовой смеси. The disadvantage of this method of obtaining an oxygen-hydrogen mixture is low productivity and the fact that the dispersion of heat generated during operation of the electrolyzer is difficult. This leads to an increase in the temperature of the electrolyte, and as a result, to an increase in the concentration of alkali in the combustible gas mixture leaving the cell.
Целью изобретения является повышение производительности электролизера и уменьшение выноса щелочи газовой смесью. The aim of the invention is to increase the productivity of the electrolyzer and reduce the removal of alkali by the gas mixture.
Указанная цель достигается в способе получения смеси кислорода и водорода электролизом воды, который включает электролиз в электролизере, снабженном теплообменником для циркуляции электролита раствора щелочи, причем способ ведут при дополнительной циркуляции электролита через подпитывающую емкость-сепаратор и электролизер, причем подпитывающая емкость сепаратора установлена выше электролиза с теплообменником. This goal is achieved in a method for producing a mixture of oxygen and hydrogen by electrolysis of water, which includes electrolysis in an electrolyzer equipped with a heat exchanger for circulating an electrolyte of an alkali solution, the method being carried out with additional electrolyte circulation through a feed separator and an electrolyzer, the feed separator being installed above the electrolysis with heat exchanger.
Охлаждение электролита производится путем его вывода из межэлектродных ячеек в ветви охлаждения путем частичной сепарации газожидкостной смеси. Этот процесс протекает с естественной циркуляцией электролита за счет разности его плотностей газожидкостной смеси в горячем межэлектродном пространстве и частично сепарированной газожидкостной смеси в "холодных" ветвях охлаждения, что в конечном итоге не обеспечивает надлежащего температурного режима работы электролизера. Введение в предлагаемое изобретение второго контура окончательной сепарации газожидкостной смеси, интенсифицирующего процесс циркуляции электролита в первом контуре, существенно снизило температуру электролита в межэлектродном пространстве, тем самым уменьшило вынос щелочи газовой смесью, позволило увеличить плотность тока на электродах и, в конечном итоге, производительность электролизера. The electrolyte is cooled by removing it from the interelectrode cells in the cooling branch by partially separating the gas-liquid mixture. This process proceeds with the natural circulation of the electrolyte due to the difference in its densities of the gas-liquid mixture in the hot interelectrode space and the partially separated gas-liquid mixture in the "cold" cooling branches, which ultimately does not provide the proper temperature regime of the electrolyzer. Introduction to the proposed invention of the second circuit of the final separation of the gas-liquid mixture, intensifying the process of circulation of the electrolyte in the primary circuit, significantly reduced the temperature of the electrolyte in the interelectrode space, thereby reducing alkali removal by the gas mixture, allowed to increase the current density at the electrodes and, ultimately, the productivity of the electrolyzer.
На чертеже изображена схема устройства электролизера, работающего по предлагаемому способу. The drawing shows a diagram of a device of an electrolyzer operating according to the proposed method.
Электролизер 4, соединенный с охлаждающими ветвями 5, вместе образует первый контур циркуляции, выделенный пунктирной линией. Электролизер 4, соединенный посредством трактов 3 и 7 с подпитывающей емкостью-сепаратором 2, имеющей штуцер 1 для выхода горючей газовой смеси, образует второй контур циркуляции, выделенный штрих-пунктирной линией. Подача напряжения на электролизер 4 осуществляется блоком питания 6. The cell 4, connected to the cooling branches 5, together forms a first circulation circuit, highlighted by a dashed line. The electrolyzer 4, connected by means of paths 3 and 7 with a feed separator 2, having a nozzle 1 for the exit of a combustible gas mixture, forms a second circulation circuit, highlighted by a dashed line. The voltage supply to the cell 4 is carried out by the power supply 6.
Суть предлагаемого изобретения состоит в следующем. The essence of the invention is as follows.
При заправке электролита в подпитывающую емкость-сепаратор 2 он через тракты 3 и 7 заполняет электролизер 4 и ветви охлаждения 5. Подача напряжения на электроды служит началом электролиза. Пузырьки газов, выделяющиеся в них, устремляются через верхнюю часть электролизера в подпитывающую емкость-сепаратор и далее на выход. Поднимающиеся газовые пузырьки, устремляясь в подпитывающую емкость-сепаратор, увлекают с собой нагретый электролит из межэлектродных пространств. При этом у входа в тракт 3 происходит частичная сепарация газожидкостной смеси, а жидкостная ее составляющая перемещается в ветви 5, охлаждается и засасывается в межэлектродное пространство на место поднимающейся газожидкостной смеси. Циркуляция жидкости в описываемом выше первом контуре интенсифицируется за счет разности плотностей нагретой газожидкостной смеси, поднимающейся из межэлектродных пространств и частично свободного от пузырьков газа электролита, находящегося в ветвях 5. When filling the electrolyte in the feed tank-separator 2, it through the paths 3 and 7 fills the electrolyzer 4 and the cooling branches 5. The voltage supply to the electrodes serves as the beginning of electrolysis. Bubbles of gases released in them rush through the upper part of the electrolyzer into a feed separator tank and then to the exit. The rising gas bubbles, rushing into the feeding separator tank, carry with them the heated electrolyte from the interelectrode spaces. In this case, at the entrance to the tract 3, a partial separation of the gas-liquid mixture occurs, and its liquid component moves in the branch 5, is cooled and sucked into the interelectrode space in place of the rising gas-liquid mixture. The circulation of the liquid in the first circuit described above is intensified due to the difference in densities of the heated gas-liquid mixture rising from the interelectrode spaces and partially electrolyte free from gas bubbles located in the branches 5.
Газожидкостная смесь, попадающая в тракт 3 из межэлектродных пространств электролизера, частично увлекает электролит в подпитывающую емкость-сепаратор 2, где происходит полное разделение газожикостной смеси и электролита. Последний по тракту 7 возвращается в электролизер 4. The gas-liquid mixture entering the path 3 from the interelectrode spaces of the electrolyzer partially entrains the electrolyte in the feed separator 2, where the gas-liquid mixture and the electrolyte are completely separated. The last path 7 is returned to the cell 4.
Расположение подпитывающей емкости-сепаратора 2 по уровню выше уровня первого контура циркуляции обеспечивает полное его заполнение. Электролизер 4, тракт 3, подпитывающая емкость-сепаратор 2 и тракт 7 составляют второй контур циркуляции электролита. The location of the feed tank-separator 2 at a level above the level of the first circulation circuit ensures its full filling. The cell 4, the path 3, the feeding capacity of the separator 2 and the path 7 comprise a second circuit of electrolyte circulation.
В способе-прототипе, реализованном в известном устройстве, при уменьшении расстояния между электродами и их толщины резко повышается температура электролита и, как результат, увеличивается содержание паров щелочи в газовой смеси. Повышение производительности электролизера в известном способе требует увеличения массо-габаритных характеристик. In the prototype method implemented in the known device, while decreasing the distance between the electrodes and their thickness, the electrolyte temperature rises sharply and, as a result, the alkali vapor content in the gas mixture increases. Increasing the productivity of the electrolyzer in the known method requires an increase in mass and overall characteristics.
В отличие от этого в предлагаемом способе уменьшение расстояния между электродами приводит к росту плотности тока, а интенсивный теплосъем, осуществляемый предлагаемым двухконтурным способом охлаждения, обеспечивает хорошую циркуляцию электролита и тем самым поддерживает его температуры в зоне электролизера на минимальном уровне. Использование подпитывающей емкости-сепаратора позволяет отсепарировать выносимые из электролизера нагретые объемы электролита от его паров. Одновременно с этим происходит дополнительное охлаждение электролита. Минимум его рабочей температуры, обеспечиваемый предлагаемым способом, резко снижает вынос щелочи газовой смесью, чем достигается поставленная цель. In contrast, in the proposed method, a decrease in the distance between the electrodes leads to an increase in current density, and the intense heat removal carried out by the proposed dual-circuit cooling method ensures good circulation of the electrolyte and thereby maintains its temperature in the cell zone at a minimum level. The use of a feeding separator tank makes it possible to separate heated volumes of electrolyte carried out from the cell from its vapors. At the same time, additional cooling of the electrolyte occurs. The minimum of its working temperature, provided by the proposed method, dramatically reduces the removal of alkali by the gas mixture, thereby achieving the goal.
Пример. Результаты экспериментального испытания электролизера, работающего по известному способу, показали, что в 10-элементном электролизере при толщине пластин-электродов 0,6•10-3 м, зазоре между ними 4•10-3 м и токе в 10 А температура электролита в центральной части ячеек электролизера достигала 72oС, производительность составила 58 л/ч, а содержание щелочи в газовой смеси было 29%
В предлагаемом способе на 10-элементной конструкции электролизера при толщине электродов 0,3•10-3 м, зазоре между ними 1,0•10-3 м, токе 20 А и одинаковой с устройством-прототипом, реализующем известный принцип, площади электродов температура электролита в межэлектродных промежутках не превышала 36oC, производительность составила 116 л/ч а концентрация щелочи в газовой смеси была 6%
Следует отметить, что электролит в электролизере, работающем по предлагаемому способу, представляет собой 10%-ный раствор щелочи, тогда как в устройстве, реализующем известный способ, используется 25%-ный раствор. Уменьшение концентрации электролита в предлагаемом способе осуществлено за счет уменьшения расстояния между электродами.Example. The results of an experimental test of an electrolyzer operating according to the known method showed that in a 10-cell electrolyzer with a thickness of the electrode plates of 0.6 • 10 -3 m, the gap between them was 4 • 10 -3 m and a current of 10 A, the electrolyte temperature in the central part of the cells reached 72 o C, the productivity was 58 l / h, and the alkali content in the gas mixture was 29%
In the proposed method on a 10-cell design of the electrolyzer with an electrode thickness of 0.3 • 10 -3 m, a gap between them of 1.0 • 10 -3 m, a current of 20 A and the same with the prototype device that implements the known principle, the area of the electrodes temperature the electrolyte in the interelectrode spaces did not exceed 36 o C, the productivity was 116 l / h and the alkali concentration in the gas mixture was 6%
It should be noted that the electrolyte in the electrolyzer operating according to the proposed method is a 10% alkali solution, while in the device that implements the known method, a 25% solution is used. The decrease in the concentration of electrolyte in the proposed method is carried out by reducing the distance between the electrodes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904810499A RU2091507C1 (en) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | Method of producing oxygen-hydrogen mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904810499A RU2091507C1 (en) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | Method of producing oxygen-hydrogen mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2091507C1 true RU2091507C1 (en) | 1997-09-27 |
Family
ID=21506264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904810499A RU2091507C1 (en) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | Method of producing oxygen-hydrogen mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2091507C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8101051B2 (en) | 2006-07-06 | 2012-01-24 | Binglin Yang | Combustion gas generation device and on-vehicle combustion gas generation device using electrolysis |
| EP3397795A4 (en) * | 2015-12-30 | 2019-10-23 | Innovative Hydrogen Solutions, Inc. | Electrolytic cell for internal combustion engine |
-
1990
- 1990-04-05 RU SU904810499A patent/RU2091507C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Якименко Л.М. Электролиз воды. - М.: Химия, 1970, с. 135. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8101051B2 (en) | 2006-07-06 | 2012-01-24 | Binglin Yang | Combustion gas generation device and on-vehicle combustion gas generation device using electrolysis |
| EP3397795A4 (en) * | 2015-12-30 | 2019-10-23 | Innovative Hydrogen Solutions, Inc. | Electrolytic cell for internal combustion engine |
| US10876214B2 (en) | 2015-12-30 | 2020-12-29 | Innovative Hydrogen Solutions Inc. | Electrolytic cell for internal combustion engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3171236U (en) | Water electrolysis gas generator | |
| CA1224743A (en) | Metal production by electrolysis of a molten electrolyte | |
| US6630061B2 (en) | Apparatus for generating a mixture gas of oxygen and hydrogen | |
| US2070612A (en) | Method of producing, storing, and distributing electrical energy by operating gas batteries, particularly oxy-hydrogen gas batteries and electrolyzers | |
| US4511440A (en) | Process for the electrolytic production of fluorine and novel cell therefor | |
| JP2009522453A (en) | Method and apparatus for producing a flammable fluid | |
| EP1444383A1 (en) | Method and means for hydrogen and oxygen generation | |
| US4124463A (en) | Electrolytic cell | |
| RU2091507C1 (en) | Method of producing oxygen-hydrogen mixture | |
| US4493760A (en) | Electrolytic cell having nonporous partition | |
| JPH11302885A (en) | Combustible mixture gas generator of hydrogen and oxygen | |
| US3477939A (en) | Bipolar electrolytic cell | |
| US4389287A (en) | Withdrawal of molten alkali hydroxide through an electrode for depletion of water dissolved therein | |
| KR20130108437A (en) | Electrolytic | |
| US2414831A (en) | Method and apparatus for the purification of fused salt baths | |
| RU2091508C1 (en) | Method of producing oxygen-hydrogen mixture | |
| US2137430A (en) | Process for the concentration of isotopes | |
| KR200237403Y1 (en) | Apparatus for generating hydrogen and oxygen gas | |
| KR20020017734A (en) | Apparatus for generating a hydrogen gas and oxygen gas | |
| SU1666581A1 (en) | Unit for electrochemical fluorination | |
| US2393685A (en) | Electrolytic cell | |
| US4087344A (en) | Electrolytic cell | |
| RU2156832C1 (en) | Plant generating hydrogen and oxygen | |
| RU2153539C2 (en) | Device for production of oxygen and hydrogen | |
| KR890004917Y1 (en) | Apparatus for producing gas |