RU2153539C2 - Device for production of oxygen and hydrogen - Google Patents

Device for production of oxygen and hydrogen Download PDF

Info

Publication number
RU2153539C2
RU2153539C2 RU96115232/28A RU96115232A RU2153539C2 RU 2153539 C2 RU2153539 C2 RU 2153539C2 RU 96115232/28 A RU96115232/28 A RU 96115232/28A RU 96115232 A RU96115232 A RU 96115232A RU 2153539 C2 RU2153539 C2 RU 2153539C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolyte
electrolyzer
gas
pressure vessel
pressure
Prior art date
Application number
RU96115232/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96115232A (en
Inventor
Т.И. Давыдова
О.В. Давыдов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Инвестиционная компания "ФАУНД"
Клемин Александр Иванович
Давыдова Татьяна Ивановна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Инвестиционная компания "ФАУНД", Клемин Александр Иванович, Давыдова Татьяна Ивановна filed Critical Закрытое акционерное общество Инвестиционная компания "ФАУНД"
Priority to RU96115232/28A priority Critical patent/RU2153539C2/en
Publication of RU96115232A publication Critical patent/RU96115232A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2153539C2 publication Critical patent/RU2153539C2/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: welding equipment. SUBSTANCE: device relates to welding equipment and is used in flame machining of materials in industry, at home, in repair of automobiles, etc. Device has an electrolyzer which consists of a row of electrolytic cells formed by dielectric spacers and electrodes communicating in gas and electrolyte. Cells are arranged between two coupling flanges. Flange has a hole for gas communication of the electrolyzer with means for gas discharge. The electrolyzer is communicated in electrolyte with pressure vessel in lower part of structure with the help of make-up branch pipe. Design of the device provides for extension of its working characteristic range and higher safety in its operation. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения кислорода и водорода путем электролиза воды для использования, например, в установках для газопламенной обработки материалов. The invention relates to a device for producing oxygen and hydrogen by electrolysis of water for use, for example, in installations for flame treatment of materials.

Известно устройство /1/, содержащее электролизер биполярного типа и подпиточный бак, газоотделение в котором осуществляется в процессе естественной циркуляции электролита по трубопроводам между электролизером и подпиточным баком. Недостатком этого устройства является повышенное газозаполнение пространства между электродами, удаленными от входа электролита в электролизер, из-за большого гидросопротивления конструкции электролизера. A device / 1 / is known that contains a bipolar type electrolyzer and a make-up tank, the gas separation of which is carried out during the natural circulation of the electrolyte through pipelines between the electrolyzer and the make-up tank. The disadvantage of this device is the increased gas filling of the space between the electrodes remote from the input of the electrolyte into the cell, due to the large hydroresistance of the design of the cell.

Известен также электролизер /2/, включающий ряд электролитических ячеек, выполненных в виде двух коаксиальных электродов, сообщающихся по газу и электролиту с подпитывающей емкостью. Недостатком устройства является вынос электролита через подпитывающую емкость в газоотводящий тракт из-за перетекания электролита из электролизера в подпитывающую емкость при повышении давления в межэлектродном пространстве вследствие повышения температуры или увеличения производительности газа. Also known electrolyzer / 2 /, including a number of electrolytic cells made in the form of two coaxial electrodes in communication with gas and electrolyte with a feed tank. The disadvantage of this device is the removal of electrolyte through the feed tank to the exhaust path due to the flow of electrolyte from the electrolyzer to the feed tank with increasing pressure in the interelectrode space due to temperature increase or increase in gas productivity.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство для получения кислорода и водорода /3/, содержащее биполярный электролизер, электролитические ячейки которого сообщаются по газу через отверстия в верхней части и по электролиту - в нижней части электродов. Электролизер соединен с напорной емкостью через средство для выхода газа (газоотводящий патрубок), расположенное в верхней части устройства, и средство для подачи электролита (подпитывающий патрубок), расположенный в нижней части устройства. Недостатком этого решения, как и предыдущего, является возможность попадания электролита в газоотводящий тракт через напорную емкость из-за повышения давления в межэлектродном пространстве в процессе эксплуатации устройства, что ограничивает рабочий диапазон эксплуатационных характеристик аппарата (давление, температура, производительность газа и т.д.). Кроме того, необходимы повышенные меры безопасности при заливе воды, так как в напорной емкости скапливается гремучий газ. The closest in technical essence to the claimed solution is a device for producing oxygen and hydrogen / 3 /, containing a bipolar electrolyzer, the electrolytic cells of which communicate through gas through the holes in the upper part and through the electrolyte in the lower part of the electrodes. The cell is connected to the pressure vessel through a gas outlet means (gas outlet) located at the top of the device and an electrolyte supply means (feed branch) located at the bottom of the device. The disadvantage of this solution, as well as the previous one, is the possibility of electrolyte falling into the exhaust duct through the pressure vessel due to increased pressure in the interelectrode space during operation of the device, which limits the operating range of the device’s operating characteristics (pressure, temperature, gas productivity, etc. ) In addition, increased safety measures are necessary when filling water, since explosive gas accumulates in the pressure vessel.

Задачей предлагаемого решения является расширение диапазона рабочих характеристик устройства и повышение безопасности при его эксплуатации. The objective of the proposed solution is to expand the range of operating characteristics of the device and increase safety during its operation.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для получения кислорода и водорода, содержащем напорную емкость, сообщающуюся по электролиту с электролизером, состоящим из ряда электролитических ячеек, сообщающихся между собой по газу и электролиту, и средство для выхода газа, сообщающееся с электролизером по газу, напорная емкость изолирована от средства для выхода газа. При последовательном соединении по электролиту электролитические ячейки сообщаются между собой на уровне, выше минимально допустимого уровня электролита в ячейке. The problem is solved in that in a device for producing oxygen and hydrogen containing a pressure vessel communicating via an electrolyte with an electrolyzer, consisting of a series of electrolytic cells communicating with each other through gas and an electrolyte, and means for outputting gas communicating with the electrolyzer through gas, the pressure vessel is isolated from the gas outlet means. When connected in series through the electrolyte, the electrolytic cells communicate with each other at a level above the minimum permissible level of electrolyte in the cell.

Выполнение напорной емкости, изолированной от электролизера по газу, позволяет расширить диапазон рабочих характеристик, при которых исключено попадание электролита в газоотводящий тракт, так как с ростом давления электролит перетекает в напорную емкость, изолированную от средства для выхода газа, до тех пор, пока давление в напорной емкости не сравняется с давлением в электролизере. The implementation of the pressure vessel, isolated from the electrolyzer by gas, allows you to expand the range of performance characteristics, which exclude the ingress of electrolyte into the exhaust duct, since with increasing pressure the electrolyte flows into the pressure vessel, isolated from the means for gas outlet, until the pressure in the pressure vessel does not equal the pressure in the cell.

В случае, когда ячейки соединены по электролиту последовательно, положительный эффект усиливается, если канал, через который сообщаются ячейки, выполнен на уровне, выше минимально допустимого уровня электролита в ячейке, т. к. при этом выталкивающая сила будет действовать только на ту небольшую часть электролита, которая расположена выше этого канала. Минимально допустимый уровень электролита определяется допустимой максимальной плотностью тока на единицу площади электрода, которая зависит от материала электродов и установленного срока службы аппарата. In the case when the cells are connected in series through the electrolyte, the positive effect is enhanced if the channel through which the cells are connected is made at a level higher than the minimum allowable level of electrolyte in the cell, since the buoyancy force will act only on that small part of the electrolyte which is located above this channel. The minimum allowable level of electrolyte is determined by the allowable maximum current density per unit area of the electrode, which depends on the material of the electrodes and the set life of the apparatus.

В процессе эксплуатации устройства в напорной емкости находится только электролит и воздух, что повышает взрывобезопасность устройства. During operation of the device, only electrolyte and air are in the pressure vessel, which increases the explosion safety of the device.

В общем случае ячейки могут быть соединены по газу и электролиту как последовательно, так и параллельно. In the general case, the cells can be connected by gas and electrolyte both in series and in parallel.

На чертеже представлено устройство для получения кислорода и водорода с биполярным электролизером, в котором ячейки соединены по газу и электролиту последовательно. The drawing shows a device for producing oxygen and hydrogen with a bipolar electrolyzer, in which the cells are connected in series by gas and electrolyte.

Устройство содержит электролизер, состоящий из ряда электролитических ячеек, образованных диэлектрическими прокладками 1 и электродами 2, сообщающихся по газу через отверстия 3 и по электролиту - через отверстия 4. Ячейки расположены между двумя диэлектрическими стяжными фланцами 5 и 6. В фланце 5 выполнено отверстие для соединения по газу электролизера со средством 7 для выхода газа. С помощью подпитывающего патрубка 8 электролизер сообщается по электролиту с напорной емкостью 9 в нижней части конструкции. В напорной емкости 9 выполнено отверстие 10, герметично закрытое в процессе работы устройства. The device contains an electrolyzer consisting of a series of electrolytic cells formed by dielectric spacers 1 and electrodes 2, which are connected through gas through openings 3 and through electrolyte through openings 4. Cells are located between two dielectric coupling flanges 5 and 6. A hole for connection is made in flange 5 gas electrolyzer with means 7 for the exit of gas. Using the feed pipe 8, the electrolyzer is communicated through the electrolyte with a pressure tank 9 in the lower part of the structure. An opening 10 is made in the pressure vessel 9, which is hermetically closed during operation of the device.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед началом эксплуатации аппарата электролизер через отверстие 10 в напорной емкости 9, патрубок 8 и отверстия 4 в электродах 2 заполняется электролитом. После подачи на электролизер напряжения начинается процесс разложения воды и образования газа. Давление в межэлектродном пространстве повышается, и часть электролита через патрубок 8 перетекает в емкость 9. При этом уровень воды в напорной емкости повышается, и давление становится равным давлению в электролизере. После того, как давления сравняются, процесс вытеснения электролита из электролизера в напорную емкость прекратится. В напорной емкости над уровнем воды находится сжатый воздух, а газовая смесь кислорода и водорода поступает через отверстие в фланце 5 в средство для выхода газа. При этом уровень электролита в ячейках не понизится ниже уровня, на котором выполнены отверстия 4. После завершения работы давление в электролизере упадет, и вода из напорной емкости возвратится в электролизер. Давление в напорной емкости понизится. Before starting operation of the apparatus, the electrolyzer through the hole 10 in the pressure vessel 9, the pipe 8 and the hole 4 in the electrodes 2 is filled with electrolyte. After applying voltage to the electrolyzer, the process of decomposition of water and gas formation begins. The pressure in the interelectrode space rises, and part of the electrolyte flows through the pipe 8 into the tank 9. The water level in the pressure tank rises, and the pressure becomes equal to the pressure in the cell. After the pressures equalize, the process of displacing the electrolyte from the electrolyzer into the pressure tank will stop. Compressed air is located in the pressure vessel above the water level, and the gas mixture of oxygen and hydrogen enters through the hole in the flange 5 into the gas outlet means. In this case, the electrolyte level in the cells will not drop below the level at which holes 4 are made. After completion of work, the pressure in the electrolyzer will drop, and water from the pressure vessel will return to the electrolyzer. The pressure in the pressure vessel will decrease.

В перерывах между работой в напорную емкость периодически доливается дистиллированная вода для компенсации уже разложившейся на кислород и водород в процессе электролиза. Between work, distilled water is periodically added to the pressure vessel to compensate for the already decomposed oxygen and hydrogen during electrolysis.

Таким образом, заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами:
- повышается безопасность эксплуатации;
- при повышении давления газа в электролизере уровень электролита не понижается ниже минимально допустимого за счет вытеснения электролита из электролизера;
- электролит вытесняется в напорную емкость, не связанную с газоотводящим трактом.
Thus, the claimed technical solution in comparison with the prototype has the following advantages:
- increased operational safety;
- with increasing gas pressure in the electrolyzer, the electrolyte level does not decrease below the minimum allowable due to the displacement of the electrolyte from the electrolyzer;
- the electrolyte is displaced into a pressure vessel that is not connected to the exhaust pipe.

Источники информации
1. Патент РФ N 2024650, МПК C 25 B 1/04, опубл. 15.12.94.
Sources of information
1. RF patent N 2024650, IPC C 25 B 1/04, publ. 12/15/94.

2. Патент РФ N 2048609, МПК C 25 B 1/04, опубл. 20.11.95. 2. RF patent N 2048609, IPC C 25 B 1/04, publ. 11/20/95.

3. Патент СССР N 1838058, A3 МПК B 23 K 5/00, C 25 B 9/00, опубл. 30.08.93 (прототип). 3. USSR patent N 1838058, A3 IPC B 23 K 5/00, C 25 B 9/00, publ. 08/30/93 (prototype).

Claims (2)

1. Устройство для получения кислорода и водорода, содержащее напорную емкость, сообщающуюся по электролиту с электролизером, состоящим из ряда электролитических ячеек, сообщающихся между собой по газу и электролиту, и средство для выхода газа, сообщающееся с электролизером по газу, отличающееся тем, что напорная емкость изолирована от средства для выхода газа и в напорной емкости выполнено герметично закрытое отверстие. 1. A device for producing oxygen and hydrogen, containing a pressure vessel communicating through an electrolyte with an electrolyzer consisting of a series of electrolytic cells communicating with each other through gas and an electrolyte, and means for outputting gas communicating with the electrolyzer through gas, characterized in that the pressure the container is isolated from the gas outlet means and a hermetically sealed opening is made in the pressure vessel. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что последовательно соединенные по электролиту электролитические ячейки сообщаются по электролиту на уровне выше минимально допустимого уровня электролита в ячейке. 2. The device according to claim 1, characterized in that the electrolyte cells connected in series through the electrolyte communicate with the electrolyte at a level above the minimum allowable level of electrolyte in the cell.
RU96115232/28A 1996-07-25 1996-07-25 Device for production of oxygen and hydrogen RU2153539C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96115232/28A RU2153539C2 (en) 1996-07-25 1996-07-25 Device for production of oxygen and hydrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96115232/28A RU2153539C2 (en) 1996-07-25 1996-07-25 Device for production of oxygen and hydrogen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96115232A RU96115232A (en) 1998-10-27
RU2153539C2 true RU2153539C2 (en) 2000-07-27

Family

ID=20183821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96115232/28A RU2153539C2 (en) 1996-07-25 1996-07-25 Device for production of oxygen and hydrogen

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2153539C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4153C1 (en) * 2010-09-28 2012-10-31 Государственный Университет Молд0 Installation for gas cutting and welding of metals
RU2501890C1 (en) * 2012-05-11 2013-12-20 Открытое акционерное общество "УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" Electrolytic cell to produce hydrogen and oxygen from water

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4153C1 (en) * 2010-09-28 2012-10-31 Государственный Университет Молд0 Installation for gas cutting and welding of metals
RU2501890C1 (en) * 2012-05-11 2013-12-20 Открытое акционерное общество "УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" Electrolytic cell to produce hydrogen and oxygen from water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4074322B2 (en) Combustion gas generator using electrolysis and in-vehicle combustion gas generator
KR950027988A (en) Electrolytic water generation method and apparatus
GB1469667A (en) Electrolytic water decomposition apparatus for producing detonating gas
US4425216A (en) Gas generation apparatus
EP0565330A1 (en) A process and an electrolytic cell for the production of fluorine
US4124463A (en) Electrolytic cell
US4581105A (en) Electrochemical cell operating near the critical point of water
WO2020162772A1 (en) Electrolyzer for hydrogen and oxygen production
US4236983A (en) Process and apparatus for electrolysis of hydrochloric acid
RU2153539C2 (en) Device for production of oxygen and hydrogen
CA1259582A (en) Process for electrically separating individual electrolyte spaces of a pile of bipolar electrochemical cell
US3203882A (en) Method of operating an alkali chlorate cell
US3463722A (en) Electrolysis system for chlorate manufacture
ES2044415T3 (en) DEVICE TO CARRY OUT AN ELECTROLYTIC PROCESS.
JPS56127781A (en) Vibration-proof type water electrolysis device
US3378405A (en) Anodic material amalgam-oxidant fuel cell
SU1666581A1 (en) Unit for electrochemical fluorination
RU2034933C1 (en) Method for electrolyzing water and a device to implement it
RU2796822C1 (en) Electrolytic-plasma method for producing gaseous hydrogen in a gas-liquid medium
SU1435664A1 (en) Hydrogen generator
RU2156832C1 (en) Plant generating hydrogen and oxygen
RU2034934C1 (en) Electrolyzer
Bowen The production of hydrogen and oxygen by the electrolysis of water
RU2285061C2 (en) Electrolyzer for production of ozone
JPS5696085A (en) Electrolytic cell for sea water