RU2149921C1 - Updating of electrolysis systems - Google Patents

Updating of electrolysis systems Download PDF

Info

Publication number
RU2149921C1
RU2149921C1 RU96107779A RU96107779A RU2149921C1 RU 2149921 C1 RU2149921 C1 RU 2149921C1 RU 96107779 A RU96107779 A RU 96107779A RU 96107779 A RU96107779 A RU 96107779A RU 2149921 C1 RU2149921 C1 RU 2149921C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
gas
electrode
plates
hydrogen
Prior art date
Application number
RU96107779A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96107779A (en
Inventor
Спиро Росс Спирос
Original Assignee
Хайдроджен Текнолоджи Лтд.
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
Priority claimed from AUPM5174A external-priority patent/AUPM517494A0/en
Priority claimed from AUPM7227A external-priority patent/AUPM722794A0/en
Application filed by Хайдроджен Текнолоджи Лтд. filed Critical Хайдроджен Текнолоджи Лтд.
Priority claimed from PCT/AU1994/000532 external-priority patent/WO1995007373A1/en
Publication of RU96107779A publication Critical patent/RU96107779A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2149921C1 publication Critical patent/RU2149921C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry. SUBSTANCE: cellular device has complex structure composed of separating discs, cellular plates of first type ( anode ), cellular plates of second type ( cathode ) and separating membranes. Joining conductive rods pass through holes in cellular plates to perform selective electric connection. Water and electrolyte for submersion of cellular plates are supplied through inlets holes. Normally membranes isolate adjacent plates-cathodes and plates-anodes from mixing released gaseous oxygen and hydrogen and provide for flow of ion current. EFFECT: enhanced efficiency of conversion of electric energy. 12 cl, 29 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к образованию газообразного водорода и газообразного кислорода из воды либо в виде смеси, либо в виде разделенных газов с помощью процесса электролиза, и относится также к приложениям, связанным с использованием высвобожденного газа. Воплощения изобретения, в частности, относятся к устройству для эффективного производства этих газов и к использованию указанных газов в качестве теплового источника в атомарной сварке или резке и к устранению газообразных потерь. The present invention relates to the formation of gaseous hydrogen and gaseous oxygen from water, either as a mixture or as separated gases by an electrolysis process, and also relates to applications associated with the use of released gas. Embodiments of the invention, in particular, relate to a device for the efficient production of these gases and to the use of these gases as a heat source in atomic welding or cutting and to the elimination of gaseous losses.

Хорошо известен способ электролиза воды в присутствии электролита, такого как гидроксид натрия (NaOH) или гидроксид калия (KOH) с выделением газов водорода и кислорода (H2, O2). Процесс подразумевает приложение разности потенциалов постоянного тока между двумя или более анод/катодными электродными парами и подачу минимальной энергии, требуемой для разрушения H-O связей (т. е. 68.3 ккал/моль при нормальных условиях). Газы производятся в стехиометрической пропорции для O2:H2 в соотношении 1:2, выделенных соответственно на аноде (+) и катоде (-).A method of electrolyzing water in the presence of an electrolyte such as sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) with the release of hydrogen and oxygen gases (H 2 , O 2 ) is well known. The process involves applying a DC potential difference between two or more anode / cathode electrode pairs and supplying the minimum energy required to break HO bonds (i.e., 68.3 kcal / mol under normal conditions). Gases are produced in a stoichiometric proportion for O 2 : H 2 in a 1: 2 ratio, allocated respectively at the anode (+) and cathode (-).

Можно сослаться на следующие статьи: "Modern Electrochemistry, v. 2, John O'M. Bockris and Amulya K. N. Reddy, Plenum Publishing Corporation", "Electro-Chemical Science, J. O'M Bockris and D.M. Drazik, Taylor and Francis Limited" and "Fuel Cells, Their Electrochemistry, J. O'M. Bockris and S. Srinivasan, McGraw-Hill Book Company". The following articles may be cited: "Modern Electrochemistry, v. 2, John O'M. Bockris and Amulya KN Reddy, Plenum Publishing Corporation", "Electro-Chemical Science, J. O'M Bockris and DM Drazik, Taylor and Francis Limited "and" Fuel Cells, Their Electrochemistry, J. O'M. Bockris and S. Srinivasan, McGraw-Hill Book Company. "

Обсуждение экспериментальной работы применительно к процессам электролиза можно найти в "Hydrogen Energy, Part A, Hydrogen Economy Miami Energy Conference, Miami Beach, Florida, 1974, edited by T. Nejat Veziroglu, Plenum Press". A discussion of experimental work in relation to electrolysis processes can be found in "Hydrogen Energy, Part A, Hydrogen Economy Miami Energy Conference, Miami Beach, Florida, 1974, edited by T. Nejat Veziroglu, Plenum Press".

Особенно уместными являются статьи, представленные J. O'M. Bockris на с. 371-379, F. C. Lensen и F.H. Schubert на с. 425-439 и B. Pangborn и John C. Sharer на с. 499-508. Particularly relevant are articles submitted by J. O'M. Bockris on p. 371-379, F. C. Lensen and F.H. Schubert on p. 425-439 and B. Pangborn and John C. Sharer on p. 499-508.

По большому счету количество выделенного газа зависит от ряда переменных, включающего тип и концентрацию используемого электролитического раствора, площадь поверхности анодно-катодной электродной пары, электролитическое сопротивление (приравненное к ионной проводимости, которая является функцией температуры), достижимой плотности тока и разности потенциалов между анодом и катодом. Общая подаваемая энергия должна быть достаточной для диссоциации ионов воды и образования газов водорода и кислорода, однако необходимо избежать покрытия (окисления/восстановления) металлического или проводящего ток неметаллического материалов, из которых изготовлены электроды. By and large, the amount of gas released depends on a number of variables, including the type and concentration of the used electrolytic solution, the surface area of the anode-cathode electrode pair, electrolytic resistance (equivalent to ionic conductivity, which is a function of temperature), achievable current density, and potential difference between the anode and cathode. The total supplied energy should be sufficient for the dissociation of water ions and the formation of hydrogen and oxygen gases, however, it is necessary to avoid coating (oxidation / reduction) of the metallic or current-conducting non-metallic materials of which the electrodes are made.

Можно сослаться на предшествующий Australian Patent N 487062 автора Yull Brown, в котором раскрывается конструкция электролитической ячейки для производства водорода и кислорода по мере необходимости вместе с предохранительным устройством, предотвращающим создание избыточного давления выделяемых газов. Фиг. 2 в патенте Брауна показывает несколько электродов (20а, 20б) при последовательном электрическом соединении между двумя выводами (22), к которым прикладывается разность потенциалов. Ячейка (20) обеспечивает объемную скорость потока газа на выходе, и, если эта производительность недостаточна для конкретного применения, тогда необходимо большее количество отдельных ячеистых устройств, которые все соединены электрически последовательно. Конечным результатом является большая конструкция, которую требуется поддерживать. You can refer to the previous Australian Patent N 487062 by Yull Brown, which discloses the design of an electrolytic cell for the production of hydrogen and oxygen, as necessary, together with a safety device that prevents the creation of excessive pressure of the released gases. FIG. 2 in Brown's patent shows several electrodes (20a, 20b) with a series electrical connection between two terminals (22) to which a potential difference is applied. Cell (20) provides the volumetric flow rate of the gas at the outlet, and if this capacity is insufficient for a specific application, then a larger number of separate cellular devices are required, which are all electrically connected in series. The end result is a large design that needs to be supported.

Также не представляется возможным достижение требуемых высоких объемных скоростей газового потока (порядка 10.000 л/ч) от ранее известных аппаратов без использования дорогостоящего и сложного оборудования, но даже тогда оборудование отличается низкой эффективностью преобразования электрической энергии для производства газообразных водорода и кислорода. Таким образом, коммерческое применение устройств такого типа большого размера не является экономически целесообразным. It is also not possible to achieve the required high volumetric gas flow rates (of the order of 10.000 l / h) from previously known devices without the use of expensive and complex equipment, but even then the equipment is characterized by low efficiency of electric energy conversion for the production of gaseous hydrogen and oxygen. Thus, the commercial use of devices of this type of large size is not economically feasible.

Смешанные газы водород и кислород (или гидрокси-газ) используются в качестве термического источника при сгорании в потоке, например в печах. Для атомарной резки используется только один водород, и часто - для атомарной сварки, хотя описанное в патенте Брауна устройство выполняет атомарную сварку в присутствии смешанных водорода и кислорода. Современная промышленная практика ясно подтвердила, что присутствие кислорода в плазме дуги вызывает интенсивное окисление вольфрамовых электродов. Mixed gases hydrogen and oxygen (or hydroxy-gas) are used as a thermal source during combustion in a stream, for example in furnaces. Only one hydrogen is used for atomic cutting, and often for atomic welding, although the device described in Brown's patent performs atomic welding in the presence of mixed hydrogen and oxygen. Modern industrial practice has clearly confirmed that the presence of oxygen in the arc plasma causes intense oxidation of tungsten electrodes.

Одной из проблем, проявившихся при использовании этих приложений, является необходимость объединить электрическое распределительное устройство для того, чтобы преобразовывать напряжения питания до соответствующего уровня для блока электролитических ячеек (т.е. посредством понижающих трансформаторов). Конечная завершенная конструкция является неэффективной, с электрической точки зрения, и громоздкой, а также может быть дорогой, если требуется точная регулировка напряжения и тока (следовательно, регулирование газового потока). One of the problems that occurred when using these applications is the need to combine an electrical switchgear in order to convert the supply voltage to an appropriate level for the block of electrolytic cells (i.e. by means of step-down transformers). The final completed design is inefficient, from an electrical point of view, and cumbersome, and can also be expensive if accurate voltage and current adjustment is required (hence, gas flow regulation).

Сгораемые газообразные водород и кислород, смешанные в единый поток, горят при очень высокой температуре, обычно порядка 6000oC. Водород/кислородные сварочные устройства являются широко известными и состоят из сварочного наконечника или ручной части с подсоединенным двойным газовым шлангом для раздельной подачи кислорода и водорода.Combustible hydrogen and oxygen gases mixed in a single stream burn at a very high temperature, usually of the order of 6000 ° C. Hydrogen / oxygen welding devices are widely known and consist of a welding tip or a manual part with a double gas hose connected for separate supply of oxygen and hydrogen .

Существуют четыре других известных типа сварочных аппаратов и способов их применения - это кислородно-ацетиленовая сварка, электродуговая сварка, системы MIG (металл-инертный газ)/TIG (вольфрам-инертный газ) и плазменная резка. There are four other known types of welding machines and methods for their use - oxygen-acetylene welding, electric arc welding, MIG (metal-inert gas) / TIG (tungsten-inert gas) systems and plasma cutting.

Оценено, что в эксплуатации в Австралии находятся более 100000 кислородно-ацетиленовых установок. Из них приблизительно 70% используется в первую очередь для резки металлов, а оставшиеся используются в качестве источников тепла для сварки наплавлением листового металла, пайки, пайки серебром и т. п. Обычно кислородно-ацетиленовые установки могут сваривать металл толщиной от 0.5 до 2 мм. Кроме того, может быть разрезан металл толщиной до 140 мм, но только если сталь содержит высокий процент железа. Причина этого заключается в том, что железо и кислород необходимы для поддержания процесса окисления, который и вызывает эффект резки. Газообразный ацетилен создает начальную температуру для начала реакции окисления, равную обычно 850oC. Кислородно-ацетиленовые установки требуют наличия баллонов с газами (ацетиленом и кислородом), следовательно, баллоны должны быть куплены или арендованы, а затем постоянно содержаться в исправности и повторно заполняться при использовании.It is estimated that more than 100,000 oxygen-acetylene plants are in operation in Australia. Of these, approximately 70% is primarily used for cutting metals, and the remaining ones are used as heat sources for sheet metal fusion welding, brazing, silver brazing, etc. Oxygen-acetylene plants can usually weld metal from 0.5 to 2 mm thick. In addition, metal up to 140 mm thick can be cut, but only if the steel contains a high percentage of iron. The reason for this is that iron and oxygen are necessary to maintain the oxidation process, which causes the cutting effect. Gaseous acetylene creates an initial temperature for the start of the oxidation reaction, usually equal to 850 o C. Oxygen-acetylene plants require cylinders with gases (acetylene and oxygen), therefore, cylinders must be bought or rented and then kept in good condition and re-filled when use.

Электродуговая сварка является способом, применяемым для сварки металлов более 1,5 мм толщиной. Принцип работы состоит в том, что ручная часть подается вместе с расходуемым электродом, а рабочая часть образует другой электрод. Между электродами создается разность потенциалов переменного или постоянного тока, таким образом вызывая образование дуги, когда ручная часть вносится в область, близкую к рабочей части. Дуга может быть использована для расплавления или сварки металлических частей вместе. Arc welding is a method used for welding metals more than 1.5 mm thick. The principle of operation is that the manual part is supplied together with the consumable electrode, and the working part forms another electrode. An alternating or direct current potential difference is created between the electrodes, thereby causing an arc to form when the manual part is brought into an area close to the working part. The arc can be used to melt or weld metal parts together.

Системы MIG (металл-инертный газ) основываются на системе подачи непрерывного провода. В одной известной конструкции расходуемый провод окружается газообразным аргоном (или плазмой), который обычно подается из баллона. TIG (вольфрам-инертный газ) системы, с другой стороны, требуют наплавляемого провода, который должен быть введен вручную в область сварки. MIG/TIG-системы могут сваривать металл толщиной от 1 до 20 мм, типовую нержавеющую сталь, алюминий, мягкую сталь и т.п. Ссылки относительно плазменного MIG-процесса могут быть сделаны на текст "The Science and Practice of Welding, v. 2, A.C. Davies, Cambridge University Press". MIG (metal-inert gas) systems are based on a continuous wire feed system. In one known design, the sacrificial wire is surrounded by gaseous argon (or plasma), which is usually supplied from a cylinder. TIG (tungsten inert gas) systems, on the other hand, require a fused wire that must be manually entered into the weld area. MIG / TIG systems can weld metal from 1 to 20 mm thick, typical stainless steel, aluminum, mild steel, etc. References regarding the plasma MIG process can be made to the text "The Science and Practice of Welding, v. 2, A.C. Davies, Cambridge University Press".

Плазменная резка является способом резки посредством подачи сжатого воздуха (содержащего преимущественно азот) в электрическую дугу постоянного тока, создавая этим очень высокие температуры (около 15000oC) и, таким образом, отрывая электроны от ядер азота для образования высокотемпературной плазмы. Эта плазма может быть использована для резки железосодержащих и железонесодержащих материалов, таких как мягкая сталь, нержавеющая сталь, медь, латунь и алюминий. Применяемые плазменные резцы могут разрезать материал до 25 мм толщины и имеют то преимущество, что не требуют газового баллона и используют обычный воздух. Ссылки в отношении плазменной резки можно сделать на текст "Gas Shielded Arc Welding, N.J. Henthorne and R.W. Chadwick Newnes Technical Books". Как следует из обсуждения предшествующего уровня техники, ни одно устройство или система не может выполнить все функции сварки и резки, и обычно одной из описанных выше систем должно быть отдано предпочтение другим для какой-нибудь конкретной работы. Это в свою очередь требует, чтобы рабочие по металлу или другие промышленные производители металлических отраслей покупали и поддерживали в исправности много различных типов сварочных устройств, для того чтобы иметь возможность выполнять любую требуемую работу. Затраты, связанные с покупкой газа для замены в баллонах, также очень высоки.Plasma cutting is a cutting method by supplying compressed air (containing mainly nitrogen) to a direct current electric arc, thereby creating very high temperatures (about 15,000 ° C) and, thus, tearing electrons from nitrogen nuclei to form a high-temperature plasma. This plasma can be used to cut iron and iron materials such as mild steel, stainless steel, copper, brass and aluminum. Used plasma cutters can cut material up to 25 mm thick and have the advantage of not requiring a gas cylinder and using ordinary air. References for plasma cutting can be made to the text "Gas Shielded Arc Welding, NJ Henthorne and RW Chadwick Newnes Technical Books". As follows from the discussion of the prior art, no device or system can perform all the functions of welding and cutting, and usually one of the systems described above should be preferred to others for any particular work. This, in turn, requires metal workers or other industrial manufacturers of the metal industry to buy and maintain many different types of welding devices in order to be able to carry out any required work. The costs associated with buying gas for cylinder replacement are also very high.

Предпочтительной целью настоящего изобретения является предложение конструкции, посредством которой газообразные водород и кислород могут быть произведены электролитическим способом, который лишен одного или более вышеупомянутых недостатков. В этом смысле электролитическое устройство является компактным и предоставляет большую эффективность, чем предшествующие устройства, при сравнимых газовых расходах. A preferred object of the present invention is to propose a structure by which gaseous hydrogen and oxygen can be produced by an electrolytic process that is free from one or more of the above-mentioned disadvantages. In this sense, the electrolytic device is compact and provides greater efficiency than previous devices, with comparable gas flow rates.

Другой предпочтительной целью настоящего изобретения является предложение усовершенствованной структуры электролитической ячейки для использования в производстве газообразных водорода и кислорода. Электролитическая ячейка может быть применена в водородно/кислородной сварке или водородной плазменной резке. Другие приложения могут относиться к промышленным процессам, где требуются источники со сгораемым топливом, такие как печи для прокаливания, и к сжиганию труднообрабатываемых отходов. Another preferred objective of the present invention is to provide an improved electrolytic cell structure for use in the production of hydrogen and oxygen gases. The electrolytic cell can be used in hydrogen / oxygen welding or hydrogen plasma cutting. Other applications may relate to industrial processes that require sources of combustible fuel, such as calcining furnaces, and to incineration of difficult-to-handle waste.

Еще одной предпочтительной целью настоящего изобретения является предложение конструкции электролитической ячейки, которая обеспечивает по выбору разделение или смешивание газообразных водорода и кислорода в единые газовые потоки. Another preferred objective of the present invention is to propose the design of an electrolytic cell, which provides optional separation or mixing of gaseous hydrogen and oxygen into a single gas stream.

Настоящее изобретение далее преимущественно направлено на создание единого сварочного агрегата, который может удовлетворить все требования пользователя к сварке или резке. Преимуществом является то, что не требуется наличия баллонов с водородом или кислородом. Не требуется также баллонов с любым другим газом, например аргоном, в системах MIG/TIG с погружением в инертный газ. The present invention further mainly aims to create a single welding unit that can satisfy all the requirements of the user for welding or cutting. The advantage is that no hydrogen or oxygen cylinders are required. No cylinders with any other gas, such as argon, are also required in MIG / TIG systems with immersion in an inert gas.

Еще одной предпочтительной целью настоящего изобретения является предложение гасителя обратного пламени для водородно/кислородной сварки или наконечника для резки водородной плазмой. Another preferred object of the present invention is to provide a back flame suppressor for hydrogen / oxygen welding or a tip for cutting with hydrogen plasma.

Поэтому изобретение раскрывает ячеистую конструкцию для электролиза воды для высвобождения газообразных водорода и кислорода. Therefore, the invention discloses a cellular structure for electrolysis of water to release gaseous hydrogen and oxygen.

Указанная конструкция содержит множество электродов-анодов в сложенном состоянии, каждый электрод-анод содержит плоскую пластину, сквозь которую проходят один или более общих первых проводящих ток соединительных элементов, и множество электродов-катодов в сложенном состоянии, каждый электрод-катод содержит плоскую пластину, сквозь которую проходят один или более общих вторых проводящих ток соединительных элементов; в указанной конструкции электроды-аноды и электроды-катоды перекрываются. This design contains a plurality of anode electrodes in a folded state, each anode electrode contains a flat plate through which one or more common first current-conducting connecting elements pass, and a plurality of cathode electrodes in a folded state, each cathode electrode contains a flat plate, through which one or more common second current-conducting connecting elements pass; in this design, the anode electrodes and the cathode electrodes overlap.

Изобретение далее раскрывает ячеистую конструкцию для электролиза воды для высвобождения газообразных водорода и кислорода. The invention further discloses a cellular structure for electrolysis of water to release gaseous hydrogen and oxygen.

Указанная конструкция содержит множество электродов-анодов, соединенных между собой посредством одного или более первых общих проводящих ток элементов, соединенных электрически параллельно; электроды-аноды, перекрываемые множеством электродов-катодов, соединенных между собой посредством одного или более вторых общих проводящих ток элементов, соединенных электрически параллельно; указанные электроды-аноды и электроды-катоды, образующие ячеистое устройство, и множество ячеистых устройств, соединенных электрически последовательно. The specified design contains many electrodes-anodes interconnected by one or more of the first common current-conducting elements connected electrically in parallel; anode electrodes overlapped by a plurality of cathode electrodes interconnected by one or more second common current-conducting elements connected electrically in parallel; said electrodes-anodes and electrodes-cathodes forming a cellular device and a plurality of cellular devices connected electrically in series.

Изобретение далее раскрывает ячеистую конструкцию для электролиза воды для высвобождения газообразных водорода и кислорода. The invention further discloses a cellular structure for electrolysis of water to release gaseous hydrogen and oxygen.

Указанная конструкция содержит множество электродов-анодов, объединенных в сложенную конструкцию, каждый электрод-анод содержит плоскую пластину, сквозь которую проходит один или более общих первых проводящих ток соединительных элементов; множество электродов-катодов, объединенных в пространственную линейную сложенную конструкцию, каждый электрод-катод содержит плоскую пластину, сквозь которую проходят один или более общих вторых проводящих ток соединительных элементов; в указанной конструкции электроды-аноды и электроды-катоды перекрываются; и множество мембран, каждая мембрана расположена между соседними электродом-анодом и электродом-катодом, мембраны позволяют проходить ионному току между соседними электродами-анодами и электродами-катодами, но выборочно блокируют проходящий поток газа в зависимости от разности давлений между противоположными сторонами мембраны. The specified design contains many electrodes-anodes combined in a folded design, each electrode-anode contains a flat plate through which passes one or more common first current-conducting connecting elements; a plurality of cathode electrodes combined in a linear spatial folded structure, each cathode electrode contains a flat plate through which one or more common second current-conducting connecting elements pass; in this design, the anode electrodes and cathode electrodes overlap; and many membranes, each membrane is located between the adjacent electrode-anode and the electrode-cathode, the membranes allow the ion current to pass between adjacent electrode-anodes and electrode-cathodes, but selectively block the passing gas flow depending on the pressure difference between opposite sides of the membrane.

Изобретение далее раскрывает электролитическое устройство для высвобождения газообразных загрязняющих веществ. The invention further discloses an electrolytic device for releasing gaseous pollutants.

Устройство содержит множество электродов-анодов, перекрываемых множеством электродов-катодов; множество разделительных мембран между каждыми соседними электродом-анодом и электродом-катодом; средства для подачи по меньшей мере воды к электродам-анодам и электродам-катодам; указанные средства подачи должны быть работоспособны для управления разностью давлений по меньшей мере воды на противоположных сторонах каждой мембраны для обеспечения по выбору разделения или смешивания высвобожденных газообразных кислорода и водорода. The device comprises a plurality of anode electrodes overlapped by a plurality of cathode electrodes; a plurality of separation membranes between each adjacent electrode-anode and electrode-cathode; means for supplying at least water to the anode electrodes and cathode electrodes; said supply means must be operable to control the pressure difference of at least water on opposite sides of each membrane to provide optional separation or mixing of the released gaseous oxygen and hydrogen.

Изобретение далее раскрывает конструкцию устройства сжигания для использования термического разложения газообразных загрязняющих веществ. The invention further discloses the design of a combustion device for utilizing the thermal decomposition of gaseous pollutants.

Устройство сжигания содержит полусферическую камеру сгорания; подачу газов водорода и кислорода в камеру сгорания через извилистый путь, выходящий через множество концентрически расположенных сопел, направленных к эпицентру полусферической камеры; впускное отверстие для подачи газообразных загрязняющих веществ; в устройстве сжигания газообразные загрязняющие вещества сжигаются вместе с газами (водородом и кислородом). The combustion device comprises a hemispherical combustion chamber; the supply of hydrogen and oxygen gases to the combustion chamber through a winding path exiting through a plurality of concentrically arranged nozzles directed to the epicenter of the hemispherical chamber; an inlet for supplying gaseous pollutants; In a combustion device, gaseous pollutants are burned together with gases (hydrogen and oxygen).

Изобретение также раскрывает мультимодульный сварочный и режущий генератор, содержащий источник питания, приспособленный для выдачи множества выходных напряжений переменного и постоянного тока; электролитическое устройство, подключенное к источнику питания, предназначенное для производства по выбору водорода и кислорода по отдельности или в виде смеси водорода и кислорода посредством электролиза воды с использованием постоянного напряжения, подаваемого от источника питания; водород, кислород и смешанные водород и кислород вместе с источниками выходного напряжения, пригодными для подсоединения к аппаратуре сварки и/или резки. The invention also discloses a multi-module welding and cutting generator comprising a power source adapted to provide a plurality of output voltages of alternating and direct current; an electrolytic device connected to a power source intended for the production of optionally hydrogen and oxygen individually or as a mixture of hydrogen and oxygen by electrolysis of water using a constant voltage supplied from the power source; hydrogen, oxygen and mixed hydrogen and oxygen together with output voltage sources suitable for connection to welding and / or cutting equipment.

Изобретение раскрывает также гаситель обратного пламени для сварочного наконечника, использующегося при сжигании газов, гаситель содержит сеточный барьер на пути прохождения потока газов, которые должны быть сожжены, сеточный барьер имеет просветы для обеспечения свободного прохода газов, но предотвращения прохода обратного пламени, обратное пламя, не имея возможности пройти барьер, таким образом, гасится. The invention also discloses a backfire suppressor for a welding tip used in gas combustion, the suppressor contains a grid barrier to the flow of gases to be burned, the grid barrier has openings to allow free passage of gases, but to prevent the passage of the back flame, the back flame is not having the ability to pass the barrier is thus extinguished.

Фиг. 1а и 1b изображают вид одной ячеистой пластины в плане и сбоку соответственно. FIG. 1a and 1b are a plan view and a side view of one mesh plate, respectively.

Фиг. 2 изображает сложенный набор ячеистых пластин. FIG. 2 depicts a folded set of mesh plates.

Фиг. 3 изображает вертикальное сечение блока электролитических ячеек. FIG. 3 shows a vertical section of a block of electrolytic cells.

Фиг. 4 изображает вертикальное сечение, показывающее конструкцию электродов части другого блока электролитических ячеек, воплощающее изобретение. FIG. 4 is a vertical sectional view showing the construction of electrodes of a part of another block of electrolytic cells embodying the invention.

Фиг. 5 изображает вид в перспективе части одного электрода, показанного на фиг. 4. FIG. 5 is a perspective view of a portion of one electrode shown in FIG. 4.

Фиг. 6 изображает упрощенное представление конструкции последовательности электродов, изображенных на фиг. 4. FIG. 6 is a simplified representation of the construction of the sequence of electrodes shown in FIG. 4.

Фиг. 7a и 7b изображают механическое соединение одной группы ячеек в другом воплощении. FIG. 7a and 7b depict the mechanical connection of one group of cells in another embodiment.

Фиг. 8 изображает соединение нескольких групп ячеек, показанных на фиг. 7a и 7b. FIG. 8 shows the connection of several groups of cells shown in FIG. 7a and 7b.

Фиг. 9 изображает последовательное электрическое соединение нескольких групп ячеек в блоке ячеек. FIG. 9 shows a series electrical connection of several groups of cells in a block of cells.

Фиг. 10a и 10b изображают механическую конструкцию устройства блока ячеек. FIG. 10a and 10b depict the mechanical structure of the cell block device.

Фиг. 11a и 11b изображают еще одно воплощение ячеистой пластины. FIG. 11a and 11b depict yet another embodiment of a mesh plate.

Фиг. 12a и 12b изображают комплементарные пластины ячеек для изображенных на фиг. 11a и 11b ячеек. FIG. 12a and 12b depict complementary cell plates for those depicted in FIG. 11a and 11b cells.

Фиг. 13 изображает подробности перфорации и части ячеистых пластин, изображенных на фиг. 11a, 11b, 12a и 12b. FIG. 13 depicts details of perforation and portions of the mesh plates of FIG. 11a, 11b, 12a and 12b.

Фиг. 14 изображает в разрыве сложенную конструкцию ячеистых пластин, изображенных на фиг. 11a, 11b, 12a и 12b. FIG. 14 shows, in a break, the folded structure of the mesh plates of FIG. 11a, 11b, 12a and 12b.

Фиг. 15a изображает схематический вид системы разделения газов, изображенной на фиг. 14. FIG. 15a is a schematic view of the gas separation system of FIG. fourteen.

Фиг. 15b изображает стилизованное представление фиг. 15a. FIG. 15b is a stylized representation of FIG. 15a.

Фиг. 15c изображает электрическую эквивалентную схему фиг. 15a. FIG. 15c is an electrical equivalent circuit of FIG. 15a.

Фиг. 16 изображает систему сбора газа для использования совместно с системой разделения блока ячеек, изображенного на фиг. 14 и 15a. FIG. 16 depicts a gas collection system for use with the cell block separation system of FIG. 14 and 15a.

Фиг. 17 изображает в поперечном сечении гидравлический газоочиститель (скруббер) и стопорный вентиль. FIG. 17 is a cross-sectional view of a hydraulic scrubber and a stop valve.

Фиг. 18 изображает в поперечном сечении сварочный наконечник, используемый с оборудованием, показанным на фиг. 10, включая гаситель обратного пламени. FIG. 18 is a cross-sectional view of a welding tip used with the equipment shown in FIG. 10, including back flame suppressor.

Фиг. 19a и 19b изображает печь для разложения горением загрязняющих газов. FIG. 19a and 19b show a combustion decomposition furnace of polluting gases.

Фиг. 20 изображает блок-схему мультимодульного сварочного и режущего устройства. FIG. 20 is a block diagram of a multi-module welding and cutting device.

Фиг. 21 изображает схему устройства, изображенного на фиг. 20. FIG. 21 is a diagram of the device of FIG. 20.

Подробное описание изобретения. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Блок электролитических ячеек, воплощающий изобретение, состоит из нескольких электролитических ячеистых пластин 10 шестиугольной формы, одна из которых показана в плане на фиг. 1a и на виде сбоку на фиг. 1b. Каждая пластина 10 имеет три паза 12, каждый из которых расположен на чередующихся крайних сторонах пластины 10. Другие стороны каждой ячеистой пластины 10 снабжаются проводящим мостом или фланцем 14. Обычно двадцать отдельных ячеистых пластин 10 объединяются в набор для образования одной заполненной ячейки 16, как показано на виде сбоку на фиг. 2. Общее количество пластин может меняться в соответствии с требуемой площадью поверхности и поэтому является также функцией диаметра пластины. The electrolytic cell block embodying the invention consists of several hexagonal-shaped electrolytic cell plates 10, one of which is shown in plan in FIG. 1a and in a side view in FIG. 1b. Each plate 10 has three slots 12, each of which is located on the alternating extreme sides of the plate 10. The other sides of each mesh plate 10 are provided with a conductive bridge or flange 14. Typically, twenty separate mesh plates 10 are combined to form one filled cell 16, as shown in a side view in FIG. 2. The total number of plates may vary in accordance with the required surface area and therefore is also a function of the diameter of the plate.

Объединение в набор соседних ячеистых пластин 10 осуществляется в разном порядке так, чтобы проводящие мосты 12 соседних пластин выступали в противоположных направлениях и с относительным поворотом на 60o. Указанный поворот делается по причине того, что соседние пластины 10 должны быть противоположной полярности. Проводящие мосты 14 являются достаточно длинными, чтобы пройти через соответствующий паз 12 в соседней плате 10 без контакта с этой платой и так, чтобы контактировать со следующей последовательной пластиной, формируя проводящий путь между каждыми чередующимися пластинами. Таким образом, заполненная ячеистая структура 16 имеет три положительных вывода и три отрицательных вывода, хотя фиг. 2 изображает только два положительных вывода и один отрицательный вывод. Ячеистый набор 16 окружен изолирующим корпусом 18 (показан в разорванном виде). Ячеистые пластины 10, изображенные на фиг. 1a, 1b и 2 пригодны для образования параллельного электрического соединения с каждыми двумя соседними ячеистыми пластинами 10, формируя или анод или катод.The combination in a set of neighboring mesh plates 10 is carried out in a different order so that the conductive bridges 12 of the neighboring plates protrude in opposite directions and with a relative rotation of 60 o . The indicated rotation is due to the fact that adjacent plates 10 must be of opposite polarity. The conductive bridges 14 are long enough to pass through the corresponding groove 12 in the adjacent board 10 without contacting this board and so as to contact the next successive plate, forming a conductive path between each alternating plates. Thus, the filled mesh structure 16 has three positive terminals and three negative terminals, although FIG. 2 depicts only two positive terminals and one negative terminal. The mesh set 16 is surrounded by an insulating body 18 (shown in torn form). The mesh plates 10 shown in FIG. 1a, 1b and 2 are suitable for forming a parallel electrical connection with each two adjacent mesh plates 10, forming either an anode or cathode.

Параллельно сложенные плоские ячеистые пластины описаны в Australian Patent N 487062. В нем набор из двадцати ячеистых пластин обычно требует разности потенциалов между отдельными электродами каждой ячеистой пластины в диапазоне 1.55-2.0 В для высвобождения газообразных водорода и кислорода из воды, содержащей электролит из обычного 15%-ного раствора гидроксида натрия. Parallel-layered flat mesh plates are described in Australian Patent N 487062. In it, a set of twenty mesh plates typically requires a potential difference between the individual electrodes of each mesh plate in the range of 1.55-2.0 V to release hydrogen gas and oxygen from water containing electrolyte from the usual 15% sodium hydroxide solution.

Фиг. 3 изображает на вертикальном сечении семь заполненных ячеистых наборов 16, собранных в шестиугольную матрицу и закрытую стальным корпусом 20, образуя таким образом блок электролитических ячеек 25. Ячеистые наборы 16 изолированы от стального корпуса 20 нейлоновыми изолирующими вкладышами 22. Электрическое межсоединение отдельных ячеистых наборов 16 не показано, но обычно ячейки соединены между собой своими соответствующими положительными (+) и отрицательными (-) выводами с помощью лент для образования последовательного соединения. FIG. 3 shows in vertical section seven filled cell sets 16 assembled in a hexagonal matrix and closed by a steel body 20, thereby forming a block of electrolytic cells 25. The cell sets 16 are isolated from the steel body 20 by nylon insulating inserts 22. The electrical interconnection of the individual cell sets 16 is not shown , but usually the cells are interconnected by their respective positive (+) and negative (-) terminals using tapes to form a serial connection.

Иногда бывает, что делают параллельное межсоединение ячеистых наборов 16. Реальное электрическое межсоединение будет зависеть от количества отдельных ячеистых пластин 10, составляющих каждый ячеистый набор 16, подаваемого напряжения и тока, который должен протекать от источника. Sometimes it happens that a parallel interconnection of the mesh sets 16 is made. The actual electrical interconnection will depend on the number of individual mesh plates 10 constituting each mesh set 16, the supplied voltage and the current that must flow from the source.

Во время электролитической реакции, когда высвобождаются газообразные водород и кислород, расходуется вода. 1 л воды производит 1860 л смешанных кислорода и водорода при нормальных условиях (н.у.) в объемной пропорции, указанной выше. В изображенной конструкции вода постоянно подается через впускное отверстие 24. During the electrolytic reaction, when gaseous hydrogen and oxygen are released, water is consumed. 1 liter of water produces 1860 liters of mixed oxygen and hydrogen under normal conditions (n.o.) in the volume ratio indicated above. In the design shown, water is constantly supplied through the inlet 24.

Нейлоновое покрытие 18, отделяющие соседние наборы, способствует направлению наверх поднимающихся высвобожденных газов, которые должны быть собраны с помощью газового выпускного отверстия 26, расположенного на вершине блока электролитических ячеек 25. Благодаря объемному расширению в отношении 1: 1860 высвобожденные газы являются самосжимающимися, когда они выходят из выпускного отверстия 26 в соединительную трубу (не показана), которая имеет значительно более узкое сечение, чем блок ячеек. The nylon coating 18 separating adjacent sets facilitates the upward direction of the rising released gases, which must be collected using the gas outlet 26 located at the top of the cell block 25. Due to the volume expansion of 1: 1860, the released gases are self-compressible when they exit from the outlet 26 into a connecting pipe (not shown), which has a much narrower section than the cell block.

Фиг. 4 является вертикальным сечением, изображающим механическую конструкцию электролитической ячейки в соответствии со следующим воплощением. Основное ячеистое устройство 30 образуется соответствующими половинами парных перекрывающихся электродов 32, 34, расположенных аналогично перекрывающимся гребням. Каждый электрод образован посредством проводящих держателей 36, 38, обычно изготовленных из связанного смолой графита, мягкой стали или проводящих полимеров, от держателей отходят одиннадцать пластин 40, 42 в виде пальцев, так же изготовленных из графита, стали или проводящего полимера. FIG. 4 is a vertical section showing the mechanical structure of an electrolytic cell in accordance with the following embodiment. The main cellular device 30 is formed by the corresponding halves of the pair of overlapping electrodes 32, 34, located similar to overlapping ridges. Each electrode is formed by means of conductive holders 36, 38, usually made of resin bound graphite, mild steel or conductive polymers, eleven fingers 40, 42 in the form of fingers, also made of graphite, steel or conductive polymer, extend from the holders.

Фиг. 5 является перспективным видом одного из электродов 32, в котором держатель 36 и пластина 40 имеют прямоугольную форму. Необязательно, чтобы электроды имели указанную форму, а скорее могут принимать много других форм, пример одной из которых будет описан. Общим требованием для всех таких конструкций является то, чтобы пластины были параллельны и соединены посредством общего конструктивного элемента, расположенного ортогонально пластинам. FIG. 5 is a perspective view of one of the electrodes 32, in which the holder 36 and the plate 40 are rectangular in shape. It is not necessary that the electrodes have the indicated shape, but rather can take many other forms, an example of one of which will be described. A common requirement for all such structures is that the plates are parallel and connected by a common structural element orthogonal to the plates.

Каждая пара электродов 32, 34 расположена в чередующейся конструкции так, что соответствующие наиболее внешние пластины 40а, 42а являются смещенными приблизительно наполовину общей длины каждого электрода 32, 34. Соответствующие средние пластины обозначены позициями 40b и 42b. Each pair of electrodes 32, 34 is arranged in an alternating structure such that the corresponding outermost plates 40a, 42a are approximately half offset about the total length of each electrode 32, 34. The corresponding middle plates are indicated by 40b and 42b.

Фиг. 6 изображает сложенную конструкцию в упрощенной форме. Каждая шестая пластина расположена в пространстве, образованном первой и одиннадцатой пластинами соответствующих соседних противоположных электродов. FIG. 6 depicts a folded structure in a simplified form. Each sixth plate is located in the space formed by the first and eleventh plates of the respective adjacent opposite electrodes.

Обращаясь снова к фиг. 4, на которой изображены два заполненных ячеистых устройства 30 и части последующих соответствующих соседних ячеистых устройств. Общее количество ячеистых устройств определяется источником постоянного напряжения, т. к. для начала электролитического процесса требуется минимальное анод/катодное напряжение, и каждое соседнее ячеистое устройство находится в последовательном электрическом соединении параллельно расположенных пластин 40, 42. При электрическом процессе ячейки 30 погружаются в воду и электролит, прикладывается постоянное напряжение между крайними пластинами 40c и 42c, заставляя элементарные ионные токи (некоторые из которых представлены пунктирными стрелками) протекать между соседними пластинами 40, 42, а суммарный ток - вдоль соответствующих держателей 36, 38 и пластин 40, 42 (показанных сплошными стрелками). В каждой средней пластине вызываются токи различного направления. Например, постоянный ток протекает от одной оконечной ячеистой пластины 42a через электролит, протекая через среднюю пластину 40b, и опять через электролит к следующей оконечной ячеистой пластине 42a. Этот процесс вызывает накапливание сеточного положительного заряда на одной стороне средней пластины 40b, и отрицательного заряда - на другой стороне. Referring again to FIG. 4, which depicts two filled mesh devices 30 and parts of subsequent corresponding neighboring mesh devices. The total number of cellular devices is determined by a constant voltage source, because a minimum anode / cathode voltage is required to start the electrolytic process, and each neighboring cellular device is in series electrical connection of parallel plates 40, 42. During the electrical process, cells 30 are immersed in water and electrolyte, a constant voltage is applied between the end plates 40c and 42c, forcing elementary ion currents (some of which are represented by dashed lines) kami) to flow between adjacent plates 40, 42, and the total current - along the respective holders 36, 38 and plates 40, 42 (shown by solid arrows). In each middle plate, currents of different directions are caused. For example, direct current flows from one terminal mesh plate 42a through the electrolyte, flowing through the middle plate 40b, and again through the electrolyte to the next terminal mesh plate 42a. This process causes a net positive charge to accumulate on one side of the middle plate 40b and a negative charge on the other side.

Протекание ионного тока сопровождается диссоциацией молекул воды так, что газы кислород и водород производятся соответственно на поверхностях анодной пластины и катодной пластины. Поверхностями катодных пластин являются те пластины, к которым направлены ионные токи. Обратное справедливо для поверхностей анодных пластин. The flow of ion current is accompanied by the dissociation of water molecules so that gases oxygen and hydrogen are produced respectively on the surfaces of the anode plate and cathode plate. The surfaces of the cathode plates are those plates to which the ion currents are directed. The converse is true for the surfaces of the anode plates.

Напряжение, приложенное к наиболее удаленным пластинам 40c, разделяется поровну между составными ячеистыми устройствами 30, и так же поровну приложенное напряжение разделяется между соответствующими наиболее внешними пластинами и средними пластинами 40a и 42b, 40b и 42a. The voltage applied to the outermost plates 40c is divided evenly between the composite mesh devices 30, and the same applied voltage is equally divided between the corresponding outermost plates and the middle plates 40a and 42b, 40b and 42a.

Достижимая плотность тока ограничена, в частности, эффективным электрическим сопротивлением электролитического раствора. Чем меньше расстояние между соседними пластинами 40, 42, тем меньше сопротивление. Перекрывающаяся конструкция электродов 32, 34 означает, что имеется большая площадь поверхности, приходящаяся на единицу объема, и существует минимальное расстояние между электродами-пластинами во всем устройстве. В этом случае сопротивление электролита сохраняется низким, следовательно, эффективность преобразования электрической энергии в производство водорода и кислорода больше, чем в предшествующих конструкциях. The achievable current density is limited, in particular, by the effective electrical resistance of the electrolytic solution. The smaller the distance between adjacent plates 40, 42, the lower the resistance. The overlapping design of the electrodes 32, 34 means that there is a large surface area per unit volume, and there is a minimum distance between the plate electrodes throughout the device. In this case, the resistance of the electrolyte remains low, therefore, the efficiency of converting electrical energy into the production of hydrogen and oxygen is greater than in previous designs.

Благодаря показанной специфической конструкции нет необходимости изолировать каждое отдельное ячеистое устройство 30 от таких же соседних устройств. Ионный ток протекает, естественно, по пути наименьшего сопротивления, следовательно, более короткие цепи между ячеистыми устройствами 30, но имеющие большее сопротивление, избегаются. Поэтому большое количество ячеек может быть объединено в расширенную линейную конструкцию и разрешено прямое подсоединение к источнику выпрямленного напряжения, таким образом, избегая необходимости электрически соединять группы ячеистых устройств посредством стягивания, как это было сделано в предшествующих разработках. Due to the specific construction shown, it is not necessary to isolate each individual mesh device 30 from the same neighboring devices. The ion current flows naturally along the path of least resistance, therefore, shorter circuits between the cellular devices 30, but having a higher resistance, are avoided. Therefore, a large number of cells can be combined into an extended linear design and direct connection to a rectified voltage source is allowed, thus avoiding the need to electrically connect groups of cellular devices by pulling, as was done in previous developments.

Каждое отдельное ячеистое устройство 30 удовлетворяет условиям работоспособности с точки зрения подачи напряжения, площади поверхности пластин и т. д. , для успешного электролиза воды, и вследствие этого работает существенно независимо от соседних ячеистых устройств 30. Each individual cellular device 30 satisfies the working conditions from the point of view of supplying voltage, surface area of the plates, etc., for the successful electrolysis of water, and as a result it works substantially independently of neighboring cellular devices 30.

Тестирование установило, что для температурного диапазона от 90 до 50oC напряжение постоянного тока в пределах 1.47-1.56 В, приложенное к одному ячеистому устройству 30 (т. е. на одну половину целого электрода 32 или 34) требуется минимальная (и оптимальная) плотность анодного тока 0.034 А/см2 для получения расхода газа около 340-300 л/ч на 1 кВт•ч соответственно. Открытие, что минимальная площадь поверхности пластины соответствует оптимальному расходу газа, означает, что общий занимаемый объем может быть сохранен минимальным. Например, выпрямленное сетевое напряжение 240 Вскв (среднеквадратичное) номинально приводит к среднему постоянному напряжению 215 В, следовательно, при прямом подсоединении к устройству через выпрямитель (т.е. без требующегося понижающего трансформатора) требуется в целом 140 ячеек. Особенно выгодно, что не требуется оборудование для преобразования напряжения в смысле стоимости оборудования, технической простоты и избежания потерь.Testing found that for a temperature range of 90 to 50 o C, a DC voltage in the range of 1.47-1.56 V applied to one cellular device 30 (i.e., one (half) of the whole electrode 32 or 34) requires a minimum (and optimal) density anode current of 0.034 A / cm 2 to obtain a gas flow rate of about 340-300 l / h per 1 kW • h, respectively. The discovery that the minimum plate surface area corresponds to the optimal gas flow rate means that the total occupied volume can be kept minimal. For example, a rectified mains voltage of 240 V SQ (rms) nominally leads to an average constant voltage of 215 V, therefore, when connecting directly to the device through a rectifier (i.e. without the required step-down transformer), a total of 140 cells are required. It is especially advantageous that equipment is not required for voltage conversion in terms of equipment cost, technical simplicity and loss avoidance.

Фиг. 7a изображает частный разорванный вид сбоку ячеистого устройства 50 в соответствии с другим воплощением. Ячеистое устройство 50 аналогично по конфигурации устройству, показанному на фиг. 4, за исключением количества и формы перекрывающихся выступающих элементов и формы пластин электродов. FIG. 7a is a partial torn side view of a mesh device 50 in accordance with another embodiment. The mesh device 50 is similar in configuration to the device shown in FIG. 4, except for the number and shape of the overlapping protruding elements and the shape of the electrode plates.

Фиг. 7b изображает вид сзади ячеистого устройства 50 и, в частности, самой последней платы 52c. Пластинчатые электроды 52, 54 имеют форму шестиугольника. Сквозь каждую пластину 52, 54 проходят шесть связывающих прутьев 56, 58, по одной около каждой вершины. Каждый из чередующихся прутьев 56 представляет собой общий положительный проводник, а другой набор чередующихся прутьев 58 представляют собой отрицательные проводники. Каждая соседняя пластина 52, 54 электрически соединена или с положительными проводниками или с отрицательными проводниками. Промежуточные вкладыши 60 вставляются между соседними пластинами 52, 54 для электрической изоляции и для образования пространства, в котором циркулируют вода и электролит. Подсоединение каждого проводника 56, 58 к соответствующему пластинчатому электроду 52, 54 обычно осуществляется завинчиванием гайки или плотной посадкой. Причина подсоединения каждой пластины 52, 54 к трем общим проводникам 56, 58 заключается в том, чтобы достичь однородного распределения тока по всей площади поверхности пластины 52, 54. FIG. 7b is a rear view of the mesh device 50 and, in particular, of the latest board 52c. The plate electrodes 52, 54 are in the shape of a hexagon. Through each plate 52, 54 are six connecting rods 56, 58, one near each vertex. Each of the alternating rods 56 is a common positive conductor, and the other set of alternating rods 58 are negative conductors. Each adjacent plate 52, 54 is electrically connected to either positive conductors or negative conductors. Intermediate liners 60 are inserted between adjacent plates 52, 54 for electrical insulation and for the formation of a space in which water and electrolyte circulate. The connection of each conductor 56, 58 to the corresponding plate electrode 52, 54 is usually carried out by tightening the nut or tight fit. The reason for connecting each plate 52, 54 to the three common conductors 56, 58 is to achieve a uniform current distribution over the entire surface area of the plate 52, 54.

Как можно видеть на фиг. 7b, положительный проводник 56 выходит наружу из одного торца устройства для последовательного соединения с другим набором ячеек, так же как и три отрицательных выступающих проводника 58 - из другого торца. Все несоединенные концы проводников закрыты непроводящими заглушками 62. As can be seen in FIG. 7b, the positive conductor 56 exits from one end of the device for series connection with another set of cells, as well as the three negative protruding conductors 58 from the other end. All unconnected ends of the conductors are covered by non-conductive plugs 62.

Фиг. 8 изображает в стилизованной форме три ячеистых устройства 50, соединенных электрически последовательно (соединенных в продольном направлении), и в частности - прохождение выступающих проводников 56, 58. Ячеистые устройства 50 помещены в изолирующую трубу 64, обычно изготовленную из поливинилхлорида (ПВХ), которая имеет доступ для обмена воды для погружения пластин 52, 54 и для удаления производимых газов. FIG. 8 depicts in a stylized form three cellular devices 50 connected electrically in series (connected in the longitudinal direction), and in particular the passage of protruding conductors 56, 58. The cellular devices 50 are placed in an insulating pipe 64, usually made of polyvinyl chloride (PVC), which has access for water exchange for immersion of plates 52, 54 and for removal of produced gases.

Фиг. 9 изображает последовательное электрическое соединение нескольких ячеистых устройств 50, соединенных напрямую с выходом постоянного тока преобразователя переменного тока в постоянный ток (такого как простой выпрямитель с использованием диодного моста) без применения понижающего трансформатора. FIG. 9 depicts a series electrical connection of several cellular devices 50 connected directly to a direct current output of an AC to DC converter (such as a simple rectifier using a diode bridge) without using a step-down transformer.

Фиг. 10a изображает вид сзади механической конструкции из семи устройств (обозначенных A-G), каждое состоит из трех последовательно соединенных ячеистых устройств 50 (как показано на фиг. 8), формируя общую ячеистую конструкцию 70. Ячеистые устройства 50 находятся в стальном цилиндре 72, содержащем воду и электролит, требуемые для производства газов водорода и кислорода. Каждая группа (A-G) из трех ячеистых устройств 50 соединена посредством первой группы стальных соединительных стяжек 74 на одном конце и второй группы стальных соединительных стяжек 76 (не показаны) на другом конце для образования перемычки между группами. Хотя на фиг. 10a показана единственная первая стяжка 74, оба набора стяжек более ясно изображены на фиг. 10b, которая является развернутым видом сбоку групп A-G. FIG. 10a is a rear view of a mechanical structure of seven devices (labeled AG), each consisting of three series-connected mesh devices 50 (as shown in FIG. 8), forming a common mesh structure 70. The mesh devices 50 are in a steel cylinder 72 containing water and electrolyte required for the production of hydrogen and oxygen gases. Each group (A-G) of three mesh devices 50 is connected by a first group of steel connecting ties 74 at one end and a second group of steel connecting ties 76 (not shown) at the other end to form a jumper between the groups. Although in FIG. 10a shows a single first coupler 74, both sets of couplers are more clearly shown in FIG. 10b, which is an expanded side view of the groups A-G.

Трубы 64 из ПВХ, показанные на фиг. 10a, изолируют соседние группы во избежание эффекта короткого замыкания между ними. Ячеистая структура 70 является очень компактной и по сравнению с известной конструкцией Брауна занимает только одну третью часть от ее физического объема при сравнимом объемном расходе газа, при этом также уменьшая примерно в таком же соотношении общую массу. Подача воды для электролитического процесса осуществляется через впускное отверстие 78, расположенноe на дне цилиндра 72, с выходом полученного газа через выпускное отверстие 80, расположенноe на вершине цилиндра 72. The PVC pipes 64 shown in FIG. 10a, isolate adjacent groups in order to avoid the effect of a short circuit between them. The cellular structure 70 is very compact and, compared to the known Brown design, occupies only one third of its physical volume with a comparable gas volumetric flow rate, while also reducing the total mass in approximately the same ratio. The water supply for the electrolytic process is carried out through the inlet 78 located at the bottom of the cylinder 72, with the output of the obtained gas through the outlet 80 located at the top of the cylinder 72.

Электрическое подсоединение к выводу источника постоянного тока осуществляется через набор ячеек, и в указанной конструкции подключение осуществляется к центральному выводу 82 на нижней стороне ячейки A и к центральному выводу 84 на верхней стороне ячейки G соответственно. The electrical connection to the terminal of the DC source is through a set of cells, and in this design, the connection is made to the central terminal 82 on the lower side of the cell A and to the central terminal 84 on the upper side of the cell G, respectively.

Фиг. 11a и 12a изображают вид сзади дальнейшего воплощения ячеистых пластин 90, 98 первого и второго типа. Фиг. 11b и 12b являются частными поперечными сечениями вдоль соответствующих средних линий, как показано на чертеже. Общая нумерация используется там, где требуется ссылка. Пластины 90, 98 могут выполнять функцию или анода (+) или катода (-), как станет очевидно далее. Каждая пластина содержит дисковый электрод 92, который имеет отверстия (перфорацию) 96 шестиугольной формы. Диск 92 сделан из стали или просмоленного графита или проводящего полимерного материала. Диск 92 находится в кольцевом ободе или муфте 94. Функцией отверстий 96 является максимизировать площадь поверхности дискового электрода 92 и уменьшить вес твердой конструкции до 45%. FIG. 11a and 12a are a rear view of a further embodiment of the honeycomb plates 90, 98 of the first and second types. FIG. 11b and 12b are partial cross-sections along respective midlines, as shown in the drawing. General numbering is used where reference is required. Plates 90, 98 may perform the function of either an anode (+) or a cathode (-), as will become apparent later. Each plate contains a disk electrode 92, which has apertures (perforations) 96 of a hexagonal shape. Disc 92 is made of steel or tarred graphite or a conductive polymer material. The disk 92 is located in an annular rim or sleeve 94. The function of the holes 96 is to maximize the surface area of the disk electrode 92 and reduce the weight of the solid structure to 45%.

Например, для диска диаметром 280 мм толщина диска должна быть 1 мм, для того чтобы плотность тока (которая изменяется в пределах 90А/2650 см2 - 100 А/2940 см2 анода или катода) была оптимальной. Если диаметр пластины увеличен, что соответственно увеличивает площадь поверхности, то необходимо увеличить толщину пластины, для того чтобы поддержать одну и ту же проводимость для желаемой плотности тока.For example, for a disc with a diameter of 280 mm, the thickness of the disc should be 1 mm so that the current density (which varies between 90A / 2650 cm 2 - 100 A / 2940 cm 2 of the anode or cathode) is optimal. If the plate diameter is increased, which accordingly increases the surface area, it is necessary to increase the plate thickness in order to maintain the same conductivity for the desired current density.

Между плоскостями шестиугольных отверстий (перфорации) в диске толщиной 1 мм расстояние составляет 2 мм, и отверстия находятся на расстоянии 1 мм от следующего соседнего отверстия, для того чтобы поддержать ту же самую общую площадь поверхности, что и у предшествующих разработок, и оптимизировать плотность тока. Между соседними шестиугольными отверстиями требуется расстояние в 1 мм (от плоскости до плоскости), т.к. меньшее расстояние приводит к термическим (резистивным) потерям, а большее расстояние приведет к увеличению общего веса пластины. The distance between the planes of hexagonal holes (perforations) in a 1 mm thick disk is 2 mm, and the holes are 1 mm from the next adjacent hole in order to maintain the same total surface area as in previous designs and to optimize current density . Between adjacent hexagonal holes a distance of 1 mm is required (from plane to plane), as a smaller distance leads to thermal (resistive) losses, and a larger distance leads to an increase in the total weight of the plate.

Кольцевой обод 94 изготовлен из ПВХ материала и объединяет множество отверстий 100, 102 с расположенными на одинаковом расстоянии осями. Отверстия предназначены для прохождения соединяющих осей, присутствующих в собранной конструкции пластин 90, 98 и образующих общий проводник для соответствующих анодных или катодных пластин, так же как в конструкции устройства, показанного на фиг. 7a и 7b. Следующие два верхних отверстия, 104, 106, каждое поддерживает трубопровод соответственно для вытекающих кислорода и водорода. Отверстия 108, 110 в нижней части кольцевого обода 94 предназначены для впуска воды и электролита к соответствующим ячеистым пластинам 90, 98. The annular rim 94 is made of PVC material and combines many holes 100, 102 with axes located at the same distance. The holes are intended for the passage of the connecting axes present in the assembled structure of the plates 90, 98 and forming a common conductor for the corresponding anode or cathode plates, as well as in the design of the device shown in FIG. 7a and 7b. The next two upper holes, 104, 106, each support a conduit for the flowing oxygen and hydrogen, respectively. The holes 108, 110 in the lower part of the annular rim 94 are intended for the inlet of water and electrolyte to the corresponding mesh plates 90, 98.

Фиг. 13 изображает увеличенный вид части ячеистой пластины 90, показанной на фиг. 11a. Отверстие 104 соединено с шестиугольными отверстиями 96 внутри кольцевого обода 94 посредством внутреннего канала 112. Аналогичная конструкция имеет место для другого отверстия 106 и для отверстий 108, 110 подачи воды/электролита. FIG. 13 is an enlarged view of a portion of the mesh plate 90 shown in FIG. 11a. The hole 104 is connected to the hexagonal holes 96 inside the annular rim 94 by means of an internal channel 112. A similar design exists for the other hole 106 and for the water / electrolyte holes 108, 110.

В случае когда высвобождаемые газы водород и кислород должны быть сохранены раздельными (т.е. не должны получаться в виде смеси), необходимо отделить их при получении. В предшествующих разработках это достигалось посредством использования диафрагм, которые блокируют прохождение газов и эффективно изолируют воду/электролит на каждой стороне диафрагмы. Перенос ионов, таким образом, облегчается ионной проницаемостью материала диафрагмы (т.е. путь вода - диафрагма - вода). Это приводит к увеличению ионного сопротивления и, следовательно, снижению эффективности. Предшествующий патент N 487062 описывает другую конструкцию (см. фиг. 6 в нем), которая использует магниты для разделения газов. In the case where the released gases, hydrogen and oxygen must be kept separate (i.e. should not be obtained as a mixture), it is necessary to separate them upon receipt. In previous designs, this was achieved by using diaphragms that block the passage of gases and effectively isolate water / electrolyte on each side of the diaphragm. The ion transport is thus facilitated by the ionic permeability of the diaphragm material (i.e., the water – diaphragm – water path). This leads to an increase in ionic resistance and, consequently, to a decrease in efficiency. The previous patent N 487062 describes another design (see Fig. 6 therein), which uses magnets to separate gases.

Фиг. 14 изображает в разорванном виде собранную конструкцию из четырех ячеистых пластин, в которой чередуются составляющие ее две (анодные) ячеистые пластины 90 и две (катодные ячеистые пластины 98. Два крайних диска в собранной конструкции ячеистых пластин завершают формирование одного ячеистого устройства 125. Между каждыми соседними пластинами 90, 98 расположены разделители 116 из политетрафторэтилена (ПТФЕ). Хотя это не показано на фиг. 14, ячеистое устройство содержит отдельные газопроводные трубы для водорода и кислорода, которые соответственно проходят через собранную конструкцию ячеистых пластин через отверстия 106, 104 соответственно. Аналогично устроены газопроводные трубопроводы для подачи воды/электролита, проходя соответственно через отверстия 108, 110 в нижних частях соответствующих пластин 90, 98. FIG. 14 depicts a torn-off assembly of four mesh plates in which two (anode) mesh plates 90 and two (cathode mesh plates 98) comprising it alternate. The two outermost discs in the assembled mesh plate design complete the formation of one mesh device 125. Between each adjacent spacers 116 made of polytetrafluoroethylene (PTFE) are arranged by plates 90, 98. Although not shown in Fig. 14, the cellular device contains separate gas pipes for hydrogen and oxygen, which respectively pass through the assembled structure of the honeycomb plates through the holes 106, 104, respectively. Gas pipelines for supplying water / electrolyte are arranged in a similar manner, passing respectively through the holes 108, 110 in the lower parts of the respective plates 90, 98.

Показаны только две пары анод/катодных ячеистых пластин. Количество таких пластин в одном ячеистом устройстве 125 может быть значительно увеличено. Only two pairs of anode / cathode mesh plates are shown. The number of such plates in a single mesh device 125 can be significantly increased.

Также не показаны соединительные проводящие ток оси, которые электрически связывают чередующиеся общие ячеистые пластины. Причина изготовления отверстия большого диаметра в одной ячеистой пластине и изготовления отверстий меньшего диаметра в соседней следующей ячеистой пластине заключается в том, что соединительная ось будет проходить через отверстия большего диаметра без электрического соединения (т.е. изолированы с помощью ПВХ труб), а только образуя электрическое соединение между чередующимися (общими) ячеистыми пластинами. Also not shown are connecting current-conducting axes that electrically couple alternating common mesh plates. The reason for making large diameter holes in one mesh plate and making smaller holes in the next adjacent mesh plate is because the connecting axis will pass through larger holes without electrical connection (i.e., insulated with PVC pipes), but only forming electrical connection between alternating (common) mesh plates.

Ячеистое устройство 125 показано на фиг. 14 в разорванном виде. В собранном виде все элементы собраны для получения тесного контакта. Механическое закрепление достигается использованием одного из двух связывающих веществ (адгезивов), таких как (a) "PUR-FECT LOK" (ТМ) 34-9002, который является уретановым реактивным горячим расплавом адгезива с основным компонентом Methylene Bispheny/Dirsocynate (MDI) и б) "MY-T-BOND" (ТМ), который является связывающим веществом на основе ПВХ растворителя. Оба связывающих вещества являются стойкими к гидроксиду натрия (20%-ное наличие в электролите). В этом случае вода/электролит находятся только в области, не занимаемой кольцевым ободом 94 ячеистой пластины. Таким образом, путем для воды/электролита является только путь от впускного отверстия по нижним каналам 118, 122, а для удаления газов служит путь только по верхним каналам 112, 120. В системе, сконструированной и протестированной изобретателем, толщина ячеистых пластин 90, 98 была равна 1 мм (2 мм по краю из-за ПВХ кольцевого обода 94), а диаметр - 336 мм. Ячеистое устройство 125 отделено от следующей ячейки посредством изолирующего разделяющего диска 114 из ПВХ. Разделяющий диск 114 также размещен в начале и конце целого ячеистого банка. Cellular device 125 is shown in FIG. 14 in a torn form. Assembled, all elements are assembled to obtain close contact. Mechanical fixation is achieved using one of two binders (adhesives), such as (a) PUR-FECT LOK (TM) 34-9002, which is a urethane reactive hot melt adhesive with the main component Methylene Bispheny / Dirsocynate (MDI) and b ) "MY-T-BOND" (TM), which is a solvent based PVC binder. Both binders are resistant to sodium hydroxide (20% presence in the electrolyte). In this case, water / electrolyte is located only in the area not occupied by the annular rim 94 of the mesh plate. Thus, the path for water / electrolyte is only the path from the inlet through the lower channels 118, 122, and for the removal of gases the path is only along the upper channels 112, 120. In the system designed and tested by the inventor, the thickness of the mesh plates 90, 98 was equal to 1 mm (2 mm along the edge due to the PVC ring rim 94), and the diameter is 336 mm. The mesh device 125 is separated from the next cell by means of an insulating separation disk 114 made of PVC. The separating disk 114 is also located at the beginning and end of the whole mesh bank.

Если не требуется управлять разделением высвобождающихся газов, то ПТФЕ мембрана 116 отсутствует. If it is not required to control the separation of the released gases, then the PTFE membrane 116 is absent.

ПТФЕ мембрана 116 является волокнистой и имеет просветы размером от 0,2 до 1.0 мкм. Подходящим типом является тип Catalogue Code J., поставляемый Tokio Roshi International Inc. (Advantec). Вода/электролит заполняет промежутки, и ионный ток протекает только через воду - не существует компенсации потоку ионов через сам материал ПТФЕ. Это приводит к уменьшению сопротивления ионному потоку. ПТФЕ материал также имеет "точку вспенивания", которая является функцией давления, следовательно, управляя относительным давлением на любой стороне разделяющих листов из ПТФЕ, газы могут быть "продавлены" сквозь просветы для формирования смеси или, наоборот, для сохранения разделения. Другими преимуществами данной конструкции являются значительно меньшая стоимость конструкции, улучшенная эффективность работы и значительно большая устойчивость к сбоям. PTFE membrane 116 is fibrous and has gaps ranging in size from 0.2 to 1.0 microns. A suitable type is the Catalog Code J. type supplied by Tokio Roshi International Inc. (Advantec). Water / electrolyte fills the gaps, and the ion current flows only through water - there is no compensation for the flow of ions through the PTFE material itself. This leads to a decrease in resistance to ion flow. The PTFE material also has a “foaming point”, which is a function of pressure, therefore, by controlling the relative pressure on either side of the PTFE separation sheets, gases can be “forced through” the gaps to form a mixture or, conversely, to maintain separation. Other advantages of this design are significantly lower construction costs, improved operational efficiency and significantly greater fault tolerance.

Фиг. 15a является стилизованным и разорванным схематическим видом линейного соединения из трех последовательно соединенных ячеистых устройств 125. Для ясности показаны только шесть соединяющих осей 126-131. Оси 126-131 проходят сквозь соответствующие осевые отверстия 102, 100 в различных ячеистых пластинах 90, 98 в сложенной конструкции. Указана также полярность питания, подключенного к каждым незакрытым оконечным осям, к которым подсоединяется источник постоянного тока. Оси 126-131 проходят не по всей длине трех ячеистых блоков 125. Данная конструкция аналогична конструкции, показанной на фиг. 7a и 8. Одна третья часть полного напряжения источника постоянного тока присутствует на каждой паре (анодно-катодной) ячеистых пластин 90, 98. FIG. 15a is a stylized and broken-up schematic view of a linear connection of three series-connected mesh devices 125. For clarity, only six connecting axes 126-131 are shown. Axes 126-131 pass through the corresponding axial holes 102, 100 in various mesh plates 90, 98 in a folded structure. The polarity of the power connected to each open end axes to which the DC source is connected is also indicated. Axes 126-131 do not extend over the entire length of the three mesh units 125. This design is similar to that shown in FIG. 7a and 8. One third of the total voltage of the DC source is present on each pair (anode-cathode) of the mesh plates 90, 98.

Далее показаны также газовые трубопроводы 132, 133 соответственно для водорода и кислорода, которые проходят через отверстия 104, 106 в ячеистых пластинах 90, 98. Аналогично показаны трубопроводы 134, 135 для воды/электролита, проходящие через отверстия 108, 110 в ячеистых пластинах. The following also shows gas pipelines 132, 133 for hydrogen and oxygen, respectively, which pass through the openings 104, 106 in the cellular plates 90, 98. Similarly, water / electrolyte pipelines 134, 135 passing through the openings 108, 110 in the cellular plates are shown.

Фиг. 15b отдельно показывает, как изменяется относительная разность потенциалов в среднем ячеистом блоке 125. То есть пластинчатый электрод 90a здесь функционирует в качестве катода (т.е. относительно более отрицательного) для производства водорода, а пластинчатый электрод 98a здесь функционирует в качестве анода (т.е. относительно более положительного) для производства кислорода. Это имеет место для каждого чередующегося ячеистого устройства. Показанные на фиг. 15b стрелки указывают цепи для электронного и ионного токов. Фиг. 15c является эквивалентной электрической схемой фиг. 15b, в которой резистивные элементы представляют собой ионное сопротивление между соседними анодно-катодными пластинами. Таким образом, можно видеть, что ячеистые устройства соединены последовательно. FIG. 15b separately shows how the relative potential difference changes in the middle mesh block 125. That is, the plate electrode 90a here functions as a cathode (i.e., relatively more negative) to produce hydrogen, and the plate electrode 98a here functions as an anode (i.e. e. relatively more positive) for oxygen production. This is the case for each alternating mesh device. Shown in FIG. 15b, arrows indicate circuits for electron and ion currents. FIG. 15c is an equivalent circuit diagram of FIG. 15b, in which the resistive elements are ionic resistance between adjacent anode-cathode plates. Thus, it can be seen that the cellular devices are connected in series.

Из-за изменения функции ячеистых пластин 90a и 98a на каждой из них высвобождаются дополнительные газы, следовательно, соответствующие каналы 112 подсоединены к противоположным газовым трубопроводам 132, 133. В частности, это может быть достигнуто простой перестановкой пластин 90, 98. Due to a change in the function of the honeycomb plates 90a and 98a, additional gases are released on each of them, therefore, the corresponding channels 112 are connected to the opposite gas lines 132, 133. In particular, this can be achieved by simply rearranging the plates 90, 98.

Фиг. 16 изображает три ячеистых устройства 125, показанных на фиг. 15a, подсоединенными к устройству сбора газов. Ячеистые устройства 125 расположены внутри резервуара 140, который заполнен водой/электролитом до уровня, обозначенного h. Вода расходуется при электролитическом процессе, а новая подача ее осуществляется через впускное отверстие 152. Уровень воды/электролита h можно увидеть сквозь прозрачное стекло 154. При нормальной работе производятся различные потоки водорода и кислорода и проходят от ячеистого устройства 125 к соответствующим возвышающимся колоннам 142, 144. То есть давление электролита на противоположных сторонах ПТФЕ мембраны 116 выравнено, таким образом, газы не могут смешиваться. FIG. 16 depicts three mesh devices 125 shown in FIG. 15a connected to a gas collection device. Cellular devices 125 are located inside the reservoir 140, which is filled with water / electrolyte to the level indicated by h. Water is consumed during the electrolytic process, and its new supply is through the inlet 152. The water / electrolyte level h can be seen through the transparent glass 154. During normal operation, various flows of hydrogen and oxygen are produced and pass from the cellular device 125 to the corresponding elevated columns 142, 144 That is, the pressure of the electrolyte on opposite sides of the PTFE membrane 116 is equalized, so the gases cannot mix.

Колонны 142, 144 также заполнены водой/электролитом, и при его расходе на электродных пластинах вновь осуществляется подача электролита посредством циркуляции через трубопроводы 134, 135 для воды/электролита. Циркуляция вызывается уносом высвобожденных газов и обеспечивающей циркуляцию конструкциeй трубопроводов и колонн. Columns 142, 144 are also filled with water / electrolyte, and when it is consumed on the electrode plates, the electrolyte is again fed through circulation through water / electrolyte pipelines 134, 135. The circulation is caused by entrainment of the released gases and the circulating piping and column structures.

Верхняя часть резервуара 140 образует две газоочистительныe колонны 156, 158 соответственно для сбора газов водорода и кислорода. Газы поднимаются вверх по соответствующим колоннам 142, 144 и выходят из колонн через отверстия в точке, расположенной в пределах перекрывающихся перегородок 146. Этa точка, где газы выходят из колонн 142, 144, находится ниже уровня h воды, которая служит для устранения любого турбулентного потока и захваченного газом электролита. Перегородки 146, расположенные выше уровня h, очищают газ от любого захваченного газом электролита, и очищенный газ затем выхолит через соответствующие выпускные колонны 148, 150 и, таким образом, - в приемник газа. Уровень h в резервуаре 140 может регулироваться любыми обычными способами, используя поплавковый переключатель с вновь поступающей водой, подаваемой по впускной трубе 152. The upper part of the reservoir 140 forms two gas cleaning columns 156, 158, respectively, for collecting hydrogen and oxygen gases. Gases rise up through the respective columns 142, 144 and exit the columns through openings at a point located within the overlapping partitions 146. This point where the gases exit the columns 142, 144 is below the water level h, which serves to eliminate any turbulent flow and gas trapped electrolyte. Partitions 146 located above level h purify the gas of any electrolyte trapped in the gas, and the purified gas is then exhausted through the respective outlet columns 148, 150 and, thus, into the gas receiver. The level h in the reservoir 140 can be adjusted by any conventional means using a float switch with fresh water supplied through the inlet pipe 152.

Высвобожденные газы будут всегда отделяться от раствора воды/электролита благодаря различию в плотностях. Из-за относительной высоты соответствующего набора перегородок и из-за различия между плотностями газов и воды/электролита невозможно смешивание высвобожденных газов водорода и кислорода. Наличие полного объема воды внутри резервуара 140 поддерживает ячеистые пластины в погруженном состоянии и служит также для поглощения сотрясений от любых внутренних детонаций, если они имеют место. The released gases will always separate from the water / electrolyte solution due to the difference in densities. Due to the relative height of the corresponding set of partitions and because of the difference between the densities of the gases and water / electrolyte, it is not possible to mix the released hydrogen and oxygen gases. The presence of a full volume of water inside the reservoir 140 keeps the mesh plates submerged and also serves to absorb shock from any internal detonations, if any.

В случае когда требуется смешивание газов, в первую очередь закрыты два вентиля 136, 137, расположенные соответственно в трубопроводе 132 для выхода газообразного кислорода и впускном отверстии 134 для воды/электролита. Этo блокирует выходной путь для газообразного кислорода и заставляет впускаемую воду/электролит проходить во впускной трубопровод 134 через однонаправленный стопорный вентиль 139 и насос 138. Вода/электролит внутри резервуара 140 находится под давлением благодаря своей глубине (объему), и насос 138 работает на увеличение давления воды/электролита около анодных ячеистых пластин 90, 98a, что приводит к увеличенному давлению по отношению к давлению воды/электролита на другой стороне мембраны 116. Этa разница давлений является достаточной для того, чтобы вызвать перемещение газообразного кислорода сквозь мембрану, таким образом, смешанные кислород и водород высвобождаются через газовый выходной трубопровод 133 и колонну 144. Так как нет обратного пути для подаваемой насосом 138 воды/электролита, то давление около ячеистых пластин 90, 98a будет возрастать и далее до значения, при котором разница достаточна, чтобы вода/электролит также могла проходить через мембрану 116. Обычно требуется разница давлений в пределах 1,5-10 фунт/дюйм2, чтобы разрешить прохождение газа, и разница давлений в пределах 10-40 фунт/дюйм2 для воды/электролита.In the case where gas mixing is required, two valves 136, 137 are firstly closed, located respectively in the pipeline 132 for the release of gaseous oxygen and the inlet 134 for water / electrolyte. This blocks the exit path for gaseous oxygen and causes the inlet water / electrolyte to pass into the inlet pipe 134 through the unidirectional stop valve 139 and pump 138. The water / electrolyte inside reservoir 140 is pressurized due to its depth (volume), and pump 138 works to increase pressure water / electrolyte near the anode mesh plates 90, 98a, which leads to an increased pressure with respect to the water / electrolyte pressure on the other side of the membrane 116. This pressure difference is sufficient to ensure that would cause gaseous oxygen to move through the membrane, so that mixed oxygen and hydrogen are released through the gas outlet pipe 133 and column 144. Since there is no return path for water / electrolyte pump 138, the pressure near the mesh plates 90, 98a will increase further to a value at which the difference is sufficient to keep the water / electrolyte also can pass through the membrane 116. Typically required within 1.5-10 lb / in 2 pressure difference to allow the passage of gas, and the pressure difference within 1 0-40 lb / in 2 for water / electrolyte.

Хотя изображены только три ячеистых устройства 125, ясно, что может быть сформировано любое их количество, соединенных последовательно. Although only three cellular devices 125 are depicted, it is clear that any number of them connected in series can be formed.

Фиг. 17 изображает другое воплощение стопорного вентиля и газоочищающего устройства 160 для очистки высвобождаемого (ых) газа (газов) перед последующим использованием. Устройство 160 заполнено водой обычно до уровня, составляющего половину от общей высоты устройства. Уровень регулируется посредством поплавкового переключателя 162. Вода подается через впускное отверстие 164. Встраивается также прозрачная трубка 166, которая служит для визуальной индикации уровня воды. FIG. 17 depicts another embodiment of a stop valve and gas purification device 160 for cleaning the released gas (s) before subsequent use. The device 160 is usually filled with water to a level that is half of the total height of the device. The level is controlled by a float switch 162. Water is supplied through the inlet 164. A transparent tube 166 is also built in, which serves to visually indicate the water level.

Газообразные водород и/или кислород из газового приемника под давлением поступают по входной трубе 168, имеющей внизу выход 170. Газы проходят вниз по трубе 168 и выходят из отверстия 170, в виде пузырьков поднимаются вверх внутрь внутренней колонны 172, которая также заполнена поданной водой, таким образом выполняя первоначальную очистку для удаления гидроксид-натриевого электролита. Затем газ поступает в направленную вниз трубу 174 и выходит из ее открытого конца, вновь проходя сквозь воду во внешнюю камеру 176, чтобы далее очиститься, и, таким образом, находится под давлением в объеме над уровнем воды для последующего выхода из выпускного отверстия 176. Gaseous hydrogen and / or oxygen from the gas receiver under pressure enter the inlet pipe 168, which has an outlet 170 below. Gases pass down the pipe 168 and exit the hole 170, in the form of bubbles rise upward into the inner column 172, which is also filled with water supplied, thus performing an initial purification to remove sodium hydroxide. Then, gas enters the downwardly directed pipe 174 and exits its open end, again passing through water to the outer chamber 176 to be further cleaned, and thus is pressurized in a volume above the water level for subsequent exit from the outlet 176.

Смешанные газообразные водород и кислород, выходящие из выпускного отверстия 178, скажем, на сварочный наконечник (не показан) находятся в правильных стехиометрических пропорциях в результате электролитического процесса, и можно быть уверенным, что при сгорании образуется нейтральное пламя. Продуктами процесса сгорания являются только теплота и пары воды. Mixed gaseous hydrogen and oxygen leaving the outlet 178, say, to a welding tip (not shown) are in the correct stoichiometric proportions as a result of the electrolytic process, and you can be sure that a neutral flame is generated during combustion. The products of the combustion process are only heat and water vapor.

Если газы произведены отдельно, то используется скрубберы 160 с двумя стопорными вентилями, газы затем должны быть смешаны в смесительной камере, которая тоже будет производить смесь в правильной стехиометрической пропорции. If the gases are produced separately, scrubbers 160 are used with two stop valves; the gases must then be mixed in the mixing chamber, which will also produce the mixture in the correct stoichiometric proportion.

Если имеет место взрыв, который "возвращается" через выходное отверстие 178 от сварочного наконечника, то он должен быть погашен водой внутри устройства 160, а энергия взрыва поглощена смещением воды и во внешней камере 176, и во внутренней колонне 172, и указанное смещение также отрезает поток поступающего газа в трубу 168. В этом случае не должно быть возможности распространения взрыва по направлению к банку электролитических ячеек, производящих газы. Вода в устройстве 160 выступает, таким образом, в качестве очистителя газа и стопорного вентиля. If there is an explosion that "returns" through the outlet 178 from the welding tip, then it must be extinguished by water inside the device 160, and the explosion energy is absorbed by the displacement of water in both the outer chamber 176 and the inner column 172, and this offset also cuts off the flow of incoming gas into the pipe 168. In this case, there should be no possibility of the explosion spreading towards the bank of electrolytic cells producing gases. Water in the device 160 thus acts as a gas purifier and stop valve.

Фиг. 18 изображает сварочный наконечник 180 в поперечном сечении. Газообразные водород и кислород поступают от входной трубки 182, пропускаются игольчатым вентилем 184 и, таким образом, поступают в камеру 186 расширения. Камера 186 расширения содержит устройство управления гашением обратного пламени, которая состоит из цилиндрического гасителя 188 обратного пламени, обычно изготавливаемого из 5-мкм сетки из нержавеющей стали. При нормальной работе газы протекают через гаситель 188 обратного пламени и, таким образом, - к выходному отверстию или соплу 190, где происходит сгорание или ионизация газа в процессе образования плазмы. FIG. 18 shows a welding tip 180 in cross section. Gaseous hydrogen and oxygen come from the inlet tube 182, are passed through a needle valve 184, and thus enter the expansion chamber 186. The expansion chamber 186 comprises a backfire extinguishing control device, which consists of a cylindrical backfire damper 188, typically made of 5 μm stainless steel mesh. During normal operation, gases flow through a backfire extinguisher 188 and thus to an outlet or nozzle 190, where gas is burned or ionized during plasma formation.

В случае если имеет место обратное пламя, гаситель 188 обратного пламени не позволяет далее распространяться в обратном направлении пламени, которое физически не может пройти сквозь отверстия такого малого размера, как, скажем, 5 мкм. Связанным с этим является эффект поглощения теплоты материалом, из которого изготовлен гаситель 188, который приводит к диссипации энергии пламени, и что, следовательно, способствует уничтожению пламени. In the event that a backfire occurs, the backfire suppressor 188 does not allow further propagation in the reverse direction of the flame, which physically cannot pass through openings as small as, say, 5 microns. Associated with this is the effect of heat absorption by the material from which the damper 188 is made, which leads to the dissipation of the flame energy, and which, therefore, contributes to the destruction of the flame.

Использование водорода и/или кислорода в сварке и резке с помощью электролиза позволяет достигать температур порядка 6000oC с возможностью производить газ в требуемом количестве. Не требуется газа, хранимого в баллоне. Также возможно осуществлять сварку высококачественным пламенем с высокочистым газом, а также можно расплавлять керамические материалы.The use of hydrogen and / or oxygen in welding and cutting using electrolysis allows to reach temperatures of the order of 6000 o C with the ability to produce gas in the required quantity. No gas stored in the cylinder. It is also possible to weld with a high-quality flame with high-purity gas, and it is also possible to melt ceramic materials.

Все нижеперечисленные материалы могут быть сварены: углеродистая сталь, литое железо, нержавеющая сталь, алюминий, латунь, серебряный припой, медь и керамика. Следующие железосодержащие и железонесодержащие материалы вследствие возможности производства чистого водорода, проходящего через электродугу постоянного тока, образующую поток водородной плазмы (H2--->H1), могут быть легко разрезаны: углеродистая сталь, литое железо, нержавеющая сталь, алюминий, латунь и медь.All of the following materials can be welded: carbon steel, cast iron, stainless steel, aluminum, brass, silver solder, copper and ceramic. The following iron-containing and iron-containing materials, due to the possibility of producing pure hydrogen passing through a direct current arc generating a hydrogen plasma stream (H 2 ---> H 1 ), can be easily cut: carbon steel, cast iron, stainless steel, aluminum, brass and copper.

Воплощение изобретения может предоставить непрерывную подачу газообразного водорода с большим расходом. Раз так, то изобретение хорошо подходит для тех применений, которые расходуют большое количество водорода. Примером такого процесса является Plascon (ТМ)-процесс разложения отходов, разработанный Australian CSIBO's Division of Manufacturing Technology. Обзор-Plascon процесса можно найти в CS1BO Journal "Ecos, Volume 68, Winter 1991". An embodiment of the invention can provide a continuous supply of hydrogen gas at a high flow rate. If so, then the invention is well suited for those applications that consume a large amount of hydrogen. An example of such a process is the Plascon (TM) waste decomposition process developed by Australian CSIBO's Division of Manufacturing Technology. A review of the Plascon process can be found in CS1BO Journal "Ecos, Volume 68, Winter 1991".

Одним применением газообразных водорода и кислорода, произведенных описанной выше аппаратурой, является термическое разложение отходов без сжигания атмосферного кислорода. Эта процедура требует подачи по требованию газообразных водорода и кислорода. Описанная выше аппаратура электролиза может при увеличении размеров производить необходимый расход газа, для того чтобы сжигать газообразные отходы в коммерческом масштабе. One use of gaseous hydrogen and oxygen produced by the apparatus described above is the thermal decomposition of waste without burning atmospheric oxygen. This procedure requires the supply of gaseous hydrogen and oxygen on demand. The electrolysis apparatus described above can, with increasing size, produce the necessary gas flow in order to burn gaseous waste on a commercial scale.

Фиг. 19a и 19b изображают конфигурацию печи, используемой для разложения указанных газообразных загрязняющих выделений. Фиг. 19a изображает поперечное сечение печи 200. Поперечное сечение вдоль средней линии показано на фиг. 19b. Печь 200 имеет камеру сгорания 202 полусферической формы. Выделения, которые могут содержать смесь дымов, содержащих гидрокарбонаты и другие летучие загрязнители в качестве продукта отходов промышленных процессов, впрыскиваются в камеру сгорания через впускное отверстие 206. Существуют два источника смешивания газообразных водорода и кислорода в стехиометрической пропорции 2:1, которые находятся в верхнем и нижнем квадрантах камеры сгорания 202. Эти газы подаются с помощью двух газовых впускных отверстий 208, расположенных в точках, находящихся на диаметрально противоположных сторонах печи 200. Смесь водорода и кислорода и выделений, образуемая внутри камеры сгорания, зажигается посредством искры от запальной свечи 210 или ей подобной и сгорает при температуре, не меньшей 4000oC, таким образом предоставляя энергию для диссоциации молекул всех загрязнений в безвредные компоненты, которые могут быть выброшены в атмосферу. В процессе сгорания не сгорает атмосферный кислород. Завершению сгорания загрязнений способствует эффект "фокусировки" камеры сгорания 202, который также улучшает смешивание потоков газа.FIG. 19a and 19b depict the configuration of a furnace used to decompose said gaseous pollutant emissions. FIG. 19a shows a cross section of the furnace 200. A cross section along the midline is shown in FIG. 19b. The furnace 200 has a hemispherical combustion chamber 202. Emissions, which may contain a mixture of fumes containing bicarbonates and other volatile pollutants as a product of industrial waste, are injected into the combustion chamber through inlet 206. There are two sources of mixing gaseous hydrogen and oxygen in a 2: 1 stoichiometric ratio, which are in the upper and lower quadrants of the combustion chamber 202. These gases are supplied by two gas inlets 208 located at points located on diametrically opposite sides of the furnace 200. See all of the hydrogen and oxygen and emissions generated inside the combustion chamber is ignited by a spark from a spark plug 210 or the like and burns out at a temperature of at least 4000 o C, thus providing energy for the dissociation of molecules of all contaminants into harmless components that can be released in atmosphere. During combustion, atmospheric oxygen does not burn. The "focusing" of the combustion chamber 202, which also improves the mixing of gas flows, contributes to the completion of the combustion of contaminants.

Термопара 212 измеряет температуру внутри силиконового волокнистого огнеупорного теплоизолирующего материала 214, окружающего камеру сгорания 202. Облицовка 216, примененная в печи 200, обычно изготавливается из нержавеющей стали. Thermocouple 212 measures the temperature inside the silicone fiber refractory heat insulating material 214 surrounding the combustion chamber 202. The liner 216 used in the furnace 200 is typically made of stainless steel.

Конструкция печи изготавливается из семи (показаны только четыре) концентрически расположенных наборов сопел 212, как ясно изображено на фиг. 19b. Сопла 222 направлены к общей точке пересечения в эпицентре 204 камеры сгорания 202. Охлаждающая вода, подаваемая через впускное отверстие 218 и выходящая через выпускное отверстие 220, предназначена для поддержания температуры сопел 222 менее 300oC. Свыше 300oC газообразный водород имеет тенденцию к "обратному горению".The furnace design is made of seven (only four are shown) concentrically arranged nozzle sets 212, as is clearly shown in FIG. 19b. The nozzles 222 are directed toward a common intersection point at the epicenter 204 of the combustion chamber 202. The cooling water supplied through the inlet 218 and exiting through the outlet 220 is designed to maintain the temperature of the nozzles 222 below 300 ° C. Over 300 ° C, hydrogen gas tends to " reverse combustion. "

Путь потока газообразных водорода и кислорода к соплам 222 от впускных отверстий 208 имеет четыре (минимум) изменения направления на 90oC. Это предназначено для того, чтобы уменьшить линейную инерцию гидрокси-пламени в случае обратного горения и, таким образом, заставить пламя погаснуть самому. Это, в частности, выгодно, когда водород сгорает со скоростью 3600 м/с.The path of the flow of hydrogen gas and oxygen to the nozzles 222 from the inlet openings 208 has four (minimum) direction changes of 90 ° C. This is intended to reduce the linear inertia of the hydroxy flame in the event of reverse combustion and, thus, cause the flame to extinguish itself . This is particularly advantageous when hydrogen burns at a speed of 3600 m / s.

Фиг. 20 изображает в виде блок-схемы мультимодульноe режущеe и сварочноe устройствo 230. К устройству подается энергия постоянного тока, поступающая от преобразователя 232 переменного тока в постоянный. Имеющийся в наличии источник переменного напряжения предназначен для подсоединения к устройству 234, сваривающему электрической дугой переменного напряжения, в то время как преобразованное выходное постоянное напряжение предназначено для подсоединения к устройству, сваривающему электрической дугой постоянного напряжения, или режущему устройству 236. Напряжение, подаваемое с выхода источника постоянного напряжения, подается на электролитическое ячеистое устройство 238 для получения в этом случае разделенных газообразных водорода и кислорода. Газообразные водород и кислород подаются к газовому сварочному устройству 240. Водород (и кислород для вторичной инжекции) имеeтся в наличии для подключения к плазменному режущему устройству 242. Водород проходит через дугу постоянного тока для получения плазменного потока, а при вторичной инжекции кислород вводится в плазменный поток для получения эффекта окисляющего плазменного разрезания, который увеличивает эффективность резки. С помощью этого процесса можно разрезать толщину материала до 150 мм. Следует заметить, что введение кислорода нисходящим потоком от вольфрамовых электродов уничтожает любое окисление электродов. FIG. 20 depicts, in a block diagram, a multi-module cutting and welding device 230. Direct current energy is supplied to the device from an AC / DC converter 232. A commercially available AC voltage source is provided for connection to a device 234 welding an alternating voltage electric arc, while a converted DC output voltage is intended to be connected to a device welding an alternating voltage electric arc or a cutting device 236. Voltage supplied from the source output DC voltage is supplied to the electrolytic cellular device 238 to obtain in this case separated hydrogen gas and ki loroda. Gaseous hydrogen and oxygen are supplied to the gas welding device 240. Hydrogen (and oxygen for secondary injection) is available for connection to a plasma cutting device 242. Hydrogen passes through a direct current arc to produce a plasma stream, and during secondary injection, oxygen is introduced into the plasma stream to obtain the effect of oxidizing plasma cutting, which increases the cutting efficiency. Using this process, you can cut the thickness of the material up to 150 mm. It should be noted that the introduction of oxygen in a downward flow from tungsten electrodes destroys any oxidation of the electrodes.

Для устройства MIG/TIG 244 производится один газообразный водород в плазменной форме в отличие от обычно имеющего место инертного газа. Для образования плазмы также требуется источник переменного или постоянного тока. For the MIG / TIG 244 device, one hydrogen gas is produced in plasma form, in contrast to the usually inert gas. A plasma source also requires an alternating or direct current source.

Преобразователь 232 может быть любой обычной конструкции, обычно имеющeй многовыводный трансформатор для выбора подходящего выпрямленного напряжения. Электролитическое устройство 238 может быть любым из ранее описанных воплощений и содержать скруббер и стопорный вентиль. Различные описанные режущие и сварочные устройства 234, 236, 240, 242, 244 также являются обычными. Converter 232 may be of any conventional design, typically having a multi-pin transformer to select a suitable rectified voltage. The electrolytic device 238 may be any of the previously described embodiments and comprise a scrubber and a stop valve. The various cutting and welding devices described 234, 236, 240, 242, 244 are also common.

Мультимодульное устройство 230, таким образом, предоставляет большую гибкость для пользователя в возможности выбора с помощью одного устройства конкретного требуемого режима резки или сварки. Ясно, что устройство, содержащее любой единичный или комбинацию устройств сварки/резки, предусмотрено настоящим изобретением. The multimodule device 230 thus provides greater flexibility for the user to be able to select with a single device the particular desired cutting or welding mode. It is clear that a device comprising any one or a combination of welding / cutting devices is provided by the present invention.

Фиг. 21 изображает мультимодульное устройство 230 с большой степенью детализации. Как описано выше, электролитический генератор 238 производит по отдельности газообразные водород и кислород и может также производить газообразные водород и кислород в качестве смеси. FIG. 21 depicts a multi-module device 230 with a high degree of detail. As described above, the electrolytic generator 238 individually produces gaseous hydrogen and oxygen and can also produce gaseous hydrogen and oxygen as a mixture.

Устройство подачи питания 232 содержит многовыводный трансформатор 246. Уменьшенное напряжение выпрямляется мостовым выпрямителем 247. Выходное выпрямленное напряжение затем подсоединяется выводами 248 к блоку ячеек 238, содержащему 30 ячеек, через контактор 249, который приводится в действие переключателем давления 250. Переключатель 250 в свою очередь приводится в действие датчиком давления 251, который воспринимает уровень давления газа внутри блока ячеек 238. Таким образом, контактор 249 является управляемым, чтобы удалить подачу напряжения на блок ячеек 238 при установлении рабочего давления. Контактор 249 работает по требованию с использованием газа. The power supply device 232 includes a multi-output transformer 246. The reduced voltage is rectified by a bridge rectifier 247. The output rectified voltage is then connected by terminals 248 to a block of cells 238 containing 30 cells through a contactor 249, which is driven by a pressure switch 250. The switch 250 is in turn driven activated by a pressure sensor 251, which senses the gas pressure level inside the cell block 238. Thus, the contactor 249 is controllable to remove the voltage supply to the unit to cells 238 when establishing the working pressure. Contactor 249 operates on demand using gas.

Таким образом, газ производится в нужных количествах, и обычно 15 л в любой момент времени. В этих 15 л газов содержится 10 л водорода и 5 л кислорода. Thus, gas is produced in the right quantities, and usually 15 liters at any given time. These 15 l of gases contain 10 l of hydrogen and 5 l of oxygen.

Газы поступают из газоочищающих колонн 156, 158 блока ячеек 238. Так как циклическая система является закрытой, то давление в каждой колонне будет компенсироваться давлением в другой, посредством этого поддерживая постоянный желаемый уровень производства газа. Если, однако, уровень воды является слишком высоким из-за излишнего использования какого-либо газа, то соответствующий поплавковый переключатель 254, 255 в соответствующей колонне 156, 158 будет препятствовать потоку газа, закрывая соответствующий соленоидный клапан 256, 257. Gases come from the gas cleaning columns 156, 158 of the cell block 238. Since the cyclic system is closed, the pressure in each column will be compensated by the pressure in the other, thereby maintaining a constant desired level of gas production. If, however, the water level is too high due to excessive use of any gas, then the corresponding float switch 254, 255 in the corresponding column 156, 158 will block the flow of gas by closing the corresponding solenoid valve 256, 257.

Поплавковые переключатели 254, 255 приводят в действие соленоидные клапаны 256, 257 от источника переменного напряжения 258, отходящего от трансформатора 246. Другие поплавковые переключатели, расположенные в стопорном клапане и скрубберах 160, и нагнетающий насос 138 также питаются от источника переменного напряжения 258. The float switches 254, 255 actuate the solenoid valves 256, 257 from an AC voltage source 258 extending from the transformer 246. Other float switches located in the stop valve and scrubbers 160 and the charge pump 138 are also powered by an alternating voltage source 258.

Два регулятора потока 261, 262 объединены с целью поддержания желаемого обратного давления в колоннах 156, 158, для того чтобы указанная система всегда была под давлением, даже если система выключена и/или газы были исчерпаны через выпускные отверстия газа, газовые выходы 263, 264 стопорных вентилей/газоочищающих устройств 160 или сварочным наконечником 265. Two flow controllers 261, 262 are combined to maintain the desired back pressure in the columns 156, 158, so that the system is always under pressure, even if the system is turned off and / or the gases were exhausted through the gas outlets, gas outlets 263, 264 stop valves / gas cleaning devices 160 or welding tip 265.

Другим способом получения смеси является тот, когда газообразные водород и кислород в противоположность разделению газов в блоке ячеек 238 прошли через стопорный вентиль и очистительные устройства 160, тогда вентиль выбора 266 позволяет газам смешиваться и поступать на сварочный наконечник, где они зажигаются и сгорают, для того чтобы использоваться для водород/кислородной сварки. Another way to get the mixture is when hydrogen gas and oxygen, in contrast to the separation of gases in the block of cells 238, passed through a stop valve and purification devices 160, then the selection valve 266 allows the gases to mix and enter the welding tip, where they are ignited and burned, to be used for hydrogen / oxygen welding.

Если газообразные водород и кислород подаются отдельно и требуются для устройства водородной плазменной резки 242 и/или устройства водородной плазменной MIG/TIG-сварки 244, то вентиль выбора 266 не позволяет смешиваться двум газам. If gaseous hydrogen and oxygen are supplied separately and are required for the hydrogen plasma cutting device 242 and / or the hydrogen plasma MIG / TIG welding device 244, then the select valve 266 prevents the two gases from mixing.

Устройство подачи напряжения 232 является обычным устройством с многовыводным трансформатором 246, содержащим реактивную обмотку 267 и переключатель выбора диапазона 268, который разрешает выбор уровня выходного напряжения. Сгенерированное вторичное переменное напряжение также может быть выпрямлено выпрямителем 247 для получения постоянного напряжения на выходе. Все указанные выходные напряжения далее поступают на селектор полярности 269, позволяющий пользователю выбирать между переменным или постоянным выходным напряжением и выбирать подходящую полярность для выходного постоянного напряжения. The voltage supply device 232 is a conventional device with a multi-output transformer 246, comprising a reactive winding 267 and a range select switch 268 that allows selection of the output voltage level. The generated secondary alternating voltage can also be rectified by a rectifier 247 to obtain a constant output voltage. All of these output voltages are then supplied to a polarity selector 269, allowing the user to choose between alternating or constant output voltage and select the appropriate polarity for the output constant voltage.

Вывод 248 источника питания 232 показан подсоединенным к блоку электролитических ячеек 238, однако источник питания может быть также соединен с другими видами сварочного или режущего оборудования, такими, которые показаны на фиг. 20. The output 248 of the power source 232 is shown connected to the block of electrolytic cells 238, however, the power source can also be connected to other types of welding or cutting equipment, such as those shown in FIG. 20.

Далее выход 271 подает необходимую энергию постоянного тока к сварочному устройству 244 MIG/TIG-погружения в водородную плазму и водородную плазменную окисляющую режущего устройства 242. Далее выход 272 переменного тока и выход 273 постоянного тока выдают необходимый ток для получения дуги для MTG- или TIG-процессов. Next, the output 271 supplies the necessary DC energy to the welding device 244 MIG / TIG immersion in hydrogen plasma and a hydrogen plasma oxidizing cutting device 242. Next, the output 272 of the alternating current and the output 273 of the direct current provide the necessary current to obtain the arc for MTG or TIG processes.

Для блока ячеек 238 и устройств электрической дуги 234, 263 требуются выходные напряжения в диапазоне 20-60 В, в то время как сварочные MIG/TIG-устройства работают обычно при выходном напряжении 30-60 В (переменном или постоянном). Плазменное разрезание и плазменное погружение, которое осуществляется плазменным устройством 242, обычно требует подачи 120 В постоянного тока. For a block of cells 238 and electric arc devices 234, 263, output voltages in the range of 20-60 V are required, while welding MIG / TIG devices usually operate at an output voltage of 30-60 V (alternating or constant). Plasma cutting and plasma immersion, which is carried out by the plasma device 242, usually requires a supply of 120 V DC.

Claims (12)

1. Электролизер для электролиза воды, включающий множество образующих анод электродов (52) в виде стопки, причем каждый электрод-анод состоит из плоской пластины, множество образующих катод электродов (54) в виде стопки, причем каждый электрод-катод состоит из плоской пластины, а электроды-аноды и электроды-катоды чередуются, отличающийся тем, что имеет по меньшей мере один проводящий первый соединяющий элемент (56), проходящий сквозь чередующиеся электроды (52, 54) и обеспечивающий электрическое соединение только с каждым электродом-анодом (52), и по меньшей мере один проводящий второй соединяющий элемент (58), проходящий сквозь чередующиеся электроды (52, 54) и обеспечивающий электрическое соединение только с каждым электродом-катодом (54). 1. An electrolyzer for electrolysis of water, comprising a plurality of electrodes forming the anode (52) in the form of a stack, each electrode-anode consisting of a flat plate, a plurality of electrodes forming the cathode (54) in the form of a stack, each electrode-cathode consisting of a flat plate, and the electrode anodes and electrode cathodes alternate, characterized in that it has at least one conductive first connecting element (56) passing through the alternating electrodes (52, 54) and providing electrical connection only with each electrode-anode (52), and at least one conductive second connecting element (58) passing through alternating electrodes (52, 54) and providing electrical connection only with each cathode electrode (54). 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что группа в виде стопки электродов-анодов (52) образует анодный ячеистый блок и группа в виде стопки электродов-катодов (54) образует катодный ячеистый блок, посредством чего каждый анодный ячеистый блок только на части своей длины перекрывается соответствующим катодным ячеистым блоком. 2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the group in the form of a stack of electrodes-anodes (52) forms an anode cellular block and the group in the form of a stack of electrodes-cathodes (54) forms a cathode cellular block, whereby each anode cellular block only part of its length is blocked by the corresponding cathode cell block. 3. Электролизер по п.2, отличающийся тем, что в каждом ячеистом блоке соответствующие первый и второй соединяющие элемента (56, 58) проходят только на длину соответствующего ячеистого блока. 3. The electrolyzer according to claim 2, characterized in that in each mesh block, the corresponding first and second connecting elements (56, 58) extend only to the length of the corresponding mesh block. 4. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что каждый электрод имеет шестиугольную форму и первые соединяющие элементы (56) проходят сквозь электрод в точке, близкой к каждой чередующейся вершине, а вторые соединяющие элементы (58) проходят сквозь электрод рядом с другими чередующимися вершинами. 4. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that each electrode has a hexagonal shape and the first connecting elements (56) pass through the electrode at a point close to each alternating vertex, and the second connecting elements (58) pass through the electrode next to other alternating tops. 5. Электролизер по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что каждый электрод (90) имеет перфорированную внутреннюю часть (92) и наружную краевую часть (94) с отверстиями (100, 102), через которые пропущены первый и второй соединяющие элементы. 5. The electrolyzer according to any one of claims 1 to 3, characterized in that each electrode (90) has a perforated inner part (92) and an outer edge part (94) with holes (100, 102) through which the first and second connecting elements. 6. Электролизер по п.5, отличающийся тем, что электроды (90) имеют круглую форму. 6. The electrolyzer according to claim 5, characterized in that the electrodes (90) have a circular shape. 7. Батарея элементов для электролиза воды, которая содержит множество электрически последовательно соединенных электролизеров по любому из предшествующих пунктов и один или более из последовательно соединенных электролизеров имеют последовательное электрическое соединение и физически установлены параллельно. 7. A battery of elements for electrolysis of water, which contains a plurality of electrically connected in series electrolytic cells according to any one of the preceding paragraphs and one or more of the series-connected electrolytic cells have a series electrical connection and are physically mounted in parallel. 8. Батарея элементов по п.7, отличающаяся тем, что имеет одинаковое количество электролизеров в каждом последовательном соединении, параллельная физическая установка образована плотно упакованным массивом последовательно соединенных электролизеров и дополнительно содержит по меньшей мере один соединяющий мост (74, 76) на каждом конце каждого электролизера, причем мосты (74, 76) на каждом конце соответственно соединяют электроды-аноды (52) каждого электролизера и электроды-катоды (54) каждого электролизера образуют последовательное электрическое соединение. 8. The battery of cells according to claim 7, characterized in that it has the same number of electrolyzers in each series connection, the parallel physical installation is formed by a tightly packed array of series-connected electrolyzers and further comprises at least one connecting bridge (74, 76) at each end of each the electrolyzer, and the bridges (74, 76) at each end respectively connect the anode electrodes (52) of each electrolyzer and the cathode electrodes (54) of each electrolyzer form a series of electrical some connection. 9. Электролизная система, включающая электролизер или батарею элементов по любому из предшествующих пунктов, резервуар (72), приспособленный для содержания и погружения указанного электролизера или батареи элементов (125) по меньшей мере в воду, средство питания постоянного тока, положительный вывод которого соединен с электродами-анодами (52), а отрицательный вывод которого соединен с электродами-катодами (54) посредством соответствующих первого и второго соединяющих элементов (56, 58) для высвобождения газообразных кислорода и водорода соответственно с указанных электродов-анодов и указанных электродов-катодов. 9. An electrolysis system comprising an electrolyzer or a battery of cells according to any one of the preceding paragraphs, a reservoir (72) adapted to contain and immerse said electrolyzer or battery of cells (125) at least in water, a direct current power supply whose positive terminal is connected to anode electrodes (52), and the negative terminal of which is connected to the cathode electrodes (54) by means of the corresponding first and second connecting elements (56, 58) for the release of gaseous oxygen and hydrogen, respectively -retarded with said electrodes, the anodes and cathodes of said electrodes. 10. Электролизная система по п.9, отличающаяся тем, что дополнительно включает трубопроводные средства (142, 146) для сбора указанных газообразных кислорода и водорода в виде газовой смеси и средства газоочистки (156, 158), через которые проходит собранный газ, причем указанные средства газоочистки имеют по меньшей мере два отдельных пути, по которым смешанный газ вынужден проходить, будучи разделен по меньшей мере одной очищающей жидкостью. 10. The electrolysis system according to claim 9, characterized in that it further includes pipeline means (142, 146) for collecting said gaseous oxygen and hydrogen in the form of a gas mixture and gas cleaning means (156, 158) through which the collected gas passes, gas cleaning means have at least two separate paths along which the mixed gas is forced to pass, being separated by at least one cleaning liquid. 11. Электролизная система по п.10, отличающаяся тем, что указанные средства газоочистки содержат резервуар (140), наполненный очищающей жидкостью до определенного уровня (h) резервуара и по меньшей мере две вертикально располагающиеся колонны (142, 144) внутри резервуара, причем первая колонна имеет верхний конец, предназначенный для приема собранного смешанного газа, и нижний конец, открытый в очищающую жидкость, а вторая колонна имеет верхний конец, предназначенный для приема предварительно очищенного газа, и нижний конец, открытый в очищающую жидкость, причем вторично очищенный газ проходит в выпускное отверстие (148, 150). 11. The electrolysis system according to claim 10, characterized in that said gas cleaning means comprise a reservoir (140) filled with a cleaning fluid to a certain level (h) of the reservoir and at least two vertically arranged columns (142, 144) inside the reservoir, the first the column has an upper end for receiving the collected mixed gas and a lower end open to the cleaning liquid, and the second column has an upper end for receiving the pre-purified gas and a lower end open for the cleaning Fluid, wherein the second purified gas passes to the outlet (148, 150). 12. Электролизная система по п.10 или 11, отличающаяся тем, что дополнительно содержит средство ограничения потока, через которое проходит указанный собранный газ, создавая тем самым обратное давление на воду в резервуаре. 12. The electrolysis system according to claim 10 or 11, characterized in that it further comprises means for restricting the flow through which said collected gas passes, thereby creating a back pressure on the water in the tank. Приоритет по пунктам:
06.09.1993 по пп.1 - 4, 7 - 9;
02.08.1994 по пп.5 и 6;
19.04.1994 по пп.10 - 12.
Priority on points:
09/06/1993 according to claims 1 - 4, 7 - 9;
08/02/1994 according to claims 5 and 6;
04/19/1994 according to claims 10-12.
RU96107779A 1993-09-06 1994-09-06 Updating of electrolysis systems RU2149921C1 (en)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPM105493 1993-09-06
AUPM1054 1993-09-06
AUPM5174A AUPM517494A0 (en) 1994-04-19 1994-04-19 Hydrogen/oxygen welding equipment
AUPM5174 1994-04-19
AUPM7227 1994-08-02
AUPM7227A AUPM722794A0 (en) 1994-08-02 1994-08-02 Separation of hydrogen and oxygen by electrolysis of water
AUPM7267 1994-08-04
PCT/AU1994/000532 WO1995007373A1 (en) 1993-09-06 1994-09-06 Improvements in electrolysis systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96107779A RU96107779A (en) 1998-07-27
RU2149921C1 true RU2149921C1 (en) 2000-05-27

Family

ID=27157741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96107779A RU2149921C1 (en) 1993-09-06 1994-09-06 Updating of electrolysis systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2149921C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470096C1 (en) * 2011-07-26 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" High-pressure water cell and method of its operation
DE112012000377T5 (en) 2011-07-05 2013-09-19 Vladimir Vasilevich Podobedov electrolytic
RU2511795C2 (en) * 2013-03-11 2014-04-10 Геннадий Леонидович Багич Method of hydrogen combustion energy conversion into thermal energy of boiler water and device for method implementation
IT202100007694A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-06 Francesco Ramaioli HIGH EFFICIENCY HYDROLYSIS – HYDROGEN AND OXYGEN GENERATION IN SIMPLE WATER HYDROLYSIS SYSTEM WITHOUT SALTS AND ADDITIVES
WO2023111639A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 Arcelormittal Apparatus for production of iron metal by electrolysis
RU2821181C2 (en) * 2021-07-08 2024-06-17 тиссенкрупп нуцера АГ унд Ко. КГаА Multi-cell electrolyser

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112012000377T5 (en) 2011-07-05 2013-09-19 Vladimir Vasilevich Podobedov electrolytic
RU2470096C1 (en) * 2011-07-26 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" High-pressure water cell and method of its operation
RU2511795C2 (en) * 2013-03-11 2014-04-10 Геннадий Леонидович Багич Method of hydrogen combustion energy conversion into thermal energy of boiler water and device for method implementation
IT202100007694A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-06 Francesco Ramaioli HIGH EFFICIENCY HYDROLYSIS – HYDROGEN AND OXYGEN GENERATION IN SIMPLE WATER HYDROLYSIS SYSTEM WITHOUT SALTS AND ADDITIVES
WO2022214987A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-13 Rotomoto S.R.L. Hydrolyzer
RU2821181C2 (en) * 2021-07-08 2024-06-17 тиссенкрупп нуцера АГ унд Ко. КГаА Multi-cell electrolyser
WO2023111639A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 Arcelormittal Apparatus for production of iron metal by electrolysis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100350578B1 (en) Electrolysis device
CA2326024C (en) Fuel cell operated welder
EP2823087B1 (en) Process for production of high purity carbon monoxide
KR101612688B1 (en) Electrolyzer apparatus and method of making it
US20120103824A1 (en) Multi-Cell Dual Voltage Electrolysis Apparatus and Method of Using Same
JPS6260474B2 (en)
WO1997013555A1 (en) Electrochemical cell for processing organic wastes
RU2149921C1 (en) Updating of electrolysis systems
US5858185A (en) Electrolytic apparatus
JP2003328169A (en) Gaseous hydrogen producing method
JP2009509130A (en) Generation method of thermal energy
US11584895B2 (en) Method and system for producing a gas mixture
JP2002155387A (en) Gaseous mixture generator and boiler using the gaseous mixture
WO1998009001A1 (en) Method and advice for generating hydrogen and oxygen
AU694741B2 (en) Improvements in electrolysis systems
US20080296169A1 (en) Multi-cell single voltage electrolysis apparatus and method of using same
RU96107779A (en) IMPROVEMENTS IN ELECTROLYSIS SYSTEMS
EP3684965B1 (en) Method and system for producing a gas mixture
CA2368392A1 (en) High-temperature fuel cell
PL236733B1 (en) High pressure electrolyser
RU2049157C1 (en) Portable filter press-type electrolyzer for producing oxygen and hydrogen
CS200468B2 (en) Method of making the technological processes using the flame and device for preforming the same
JP2004331421A (en) Gas treatment apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090907