RU215527U1 - VORTEX (INDUCTION) ELECTROLYZER - Google Patents
VORTEX (INDUCTION) ELECTROLYZER Download PDFInfo
- Publication number
- RU215527U1 RU215527U1 RU2022127233U RU2022127233U RU215527U1 RU 215527 U1 RU215527 U1 RU 215527U1 RU 2022127233 U RU2022127233 U RU 2022127233U RU 2022127233 U RU2022127233 U RU 2022127233U RU 215527 U1 RU215527 U1 RU 215527U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- chamber
- conductive fluid
- electrolysis
- internal volume
- Prior art date
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 16
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229940021013 Electrolyte solutions Drugs 0.000 abstract description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000000903 blocking Effects 0.000 description 3
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000003334 potential Effects 0.000 description 3
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 3
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N Manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000009297 electrocoagulation Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель может быть использована для прямого электролиза расплавов или растворов электролитов, для электрохимического выделения веществ, очистки сточных вод, выделения водорода и кислорода из воды и в т.п. процессах. Электролизер выполнен в виде цилиндрической емкости из диэлектрического материала. В камере радиально расположены токопроводящие пластины, а также коаксиально в камере расположен изолированный канал с замкнутым магнитопроводом с внешней возбуждающей обмоткой. Технический результат состоит в существенном повышении эффективности и производительности таких аппаратов. 5 з.п. ф-лы, 3 ил. The utility model can be used for direct electrolysis of melts or electrolyte solutions, for electrochemical separation of substances, wastewater treatment, separation of hydrogen and oxygen from water, etc. processes. The electrolyzer is made in the form of a cylindrical container made of a dielectric material. Conductive plates are located radially in the chamber, and an insulated channel with a closed magnetic circuit with an external excitation winding is located coaxially in the chamber. The technical result consists in a significant increase in the efficiency and productivity of such devices. 5 z.p. f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель может быть использована для прямого электролиза расплавов или растворов электролитов, для электрохимического выделения веществ, очистки сточных вод, выделения водорода и кислорода из воды и в т.п. процессах.The utility model can be used for direct electrolysis of melts or electrolyte solutions, for electrochemical separation of substances, wastewater treatment, separation of hydrogen and oxygen from water, etc. processes.
Электролиз широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения алюминия, меди, водорода, диоксида марганца, пероксида водорода. Большое количество металлов извлекается из руд и подвергается переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование). Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации). Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении металлических покрытий (гальваностегия), воспроизведении формы предметов (гальванопластика).Electrolysis is widely used in modern industry. In particular, electrolysis is one of the methods for the industrial production of aluminum, copper, hydrogen, manganese dioxide, and hydrogen peroxide. A large number of metals are extracted from ores and subjected to processing by means of electrolysis (electroextraction, electrorefining). Electrolysis finds application in wastewater treatment (electrocoagulation, electroextraction, electroflotation processes). It is used to obtain many substances (metals, hydrogen, chlorine, etc.), when applying metal coatings (electroplating), reproducing the shape of objects (electroplating).
В большинстве случаев электролиз как технология является безальтернативным способом преобразования и выделения веществ из растворов и расплавов. В металлургии и электрохимии (гальваника) экономически адекватной замены этой технологии нет, и не предвидится, однако, она же имеет и серьёзный недостаток, заключающийся в высокой энергозатратности. Вместе с тем, в области водоподготовки за последние десятилетия наметились существенные изменения. Например, в проблеме опреснения морской воды и глубокой очистке пресной были разработаны технологии, существенным образом опережающие электролиз по энергосбережению, например, технология обратного осмоса. С другой стороны, ряд специалистов отмечает, что альтернативные методы опреснения или очистки промышленных стоков не способны справиться с поставленной задачей в довольно широком диапазоне случаев. В частности, упомянутая технология обратного осмоса требует применения нано-мембран и высоких технологий в области материаловедения, больших начальных затрат, а также высокой начальной предочистки воды. Другими словами, применение подобного метода в медицине и фармацевтике оправдано экономически, но для производства питьевой воды и, тем более, пресной технической, а также для опреснения, практически, непригодно. Таким образом, классический прямой электролиз и в данной области остаётся едва ли не единственным достаточно эффективным в материальном и экономическом плане методом. В частности, такая технология хорошо себя показала на практике при очистке проточной природной пресной воды при поставке в систему ЖКХ (Краснодарский Край, prp-servis.ru) с энергоэффективностью 0,2 кВт-ч/м3. In most cases, electrolysis as a technology is a non-alternative way of converting and separating substances from solutions and melts. In metallurgy and electrochemistry (galvanics), there is no economically adequate replacement for this technology, and it is not expected, however, it also has a serious drawback, which consists in high energy consumption. At the same time, significant changes have been outlined in the field of water treatment over the past decades. For example, in the problem of sea water desalination and deep purification of fresh water, technologies have been developed that are significantly ahead of electrolysis in terms of energy saving, for example, reverse osmosis technology. On the other hand, a number of experts note that alternative methods of desalination or industrial wastewater treatment are not able to cope with the task in a fairly wide range of cases. In particular, the mentioned reverse osmosis technology requires the use of nano-membranes and high technologies in the field of materials science, high initial costs, as well as high initial water pre-treatment. In other words, the use of such a method in medicine and pharmaceuticals is economically justified, but it is practically unsuitable for the production of drinking water and, especially, fresh technical water, as well as for desalination. Thus, classical direct electrolysis in this area remains perhaps the only method that is sufficiently effective in material and economic terms. In particular, this technology has shown itself well in practice in the purification of running natural fresh water when supplied to the housing and communal services system (Krasnodar Territory, prp-servis.ru) with an energy efficiency of 0.2 kWh/m 3 .
Основной проблемой электролизных аппаратов является необходимость обеспечения высокой силы тока. Сила тока определяет производительность таких аппаратов, но она же определяет и тепловые потери активного сопротивления. На практике указанное приводит к тому, что площадь контактной поверхности электрода с электролитом стремятся увеличить, а зазор между анодом и катодом или электродами в каскаде сократить до приемлемого минимума. Например, для электролиза воды с целью выработки водорода (газа Брауна) указанный зазор составляет не менее 2-4 мм, иначе активная кавитация при выделении газа сокращает рабочую поверхность и увеличивает сопротивление и потерю мощности. Принимая также во внимание влияние удельного сопротивления материала электрода (пластины) и электролита, очевидным образом приходим к тому, что основные омические потери в электролизных аппаратах приходятся на рассеяние энергии в электродах, к чему также добавляется и довольно высокая теплопроводность электродов и электроарматуры.The main problem of electrolysis apparatus is the need to provide high current strength. The current strength determines the performance of such devices, but it also determines the thermal losses of active resistance. In practice, this leads to the fact that the area of the contact surface of the electrode with the electrolyte tends to be increased, and the gap between the anode and cathode or electrodes in the cascade is reduced to an acceptable minimum. For example, for the electrolysis of water in order to produce hydrogen (Brown's gas), the specified gap is at least 2-4 mm, otherwise active cavitation during gas evolution reduces the working surface and increases resistance and power loss. Taking also into account the influence of the resistivity of the electrode material (plate) and electrolyte, we obviously come to the conclusion that the main ohmic losses in electrolysis devices are due to energy dissipation in the electrodes, to which the rather high thermal conductivity of the electrodes and electrical fittings is also added.
С учетом сказанного, задача, решаемая при создании заявленной полезной модели, состоит в дальнейшем совершенствовании электролизных аппаратов, при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в существенном повышении эффективности и производительности таких аппаратов. In view of the foregoing, the task to be solved when creating the claimed utility model is to further improve the electrolysis apparatus, while the technical result achieved in solving the problem is to significantly increase the efficiency and productivity of such apparatus.
Для достижения поставленного результата предлагается электролизер, выполненный в виде цилиндрической камеры из диэлектрического материала, с возможностью заполнения внутреннего объема камеры обрабатываемой токопроводящей текучей средой, в частности, с возможностью протекания через такой внутренний объем указанной среды, при этом в камере радиально расположены токопроводящие пластины, а также коаксиально в камере расположен изолированный канал, содержащий безобмоточный участок замкнутого магнитопровода.To achieve the stated result, an electrolytic cell is proposed, made in the form of a cylindrical chamber made of a dielectric material, with the possibility of filling the internal volume of the chamber with a processed conductive fluid medium, in particular, with the possibility of flowing through such an internal volume of the specified medium, while conductive plates are radially located in the chamber, and an insulated channel is also coaxially located in the chamber, containing a non-winding section of a closed magnetic circuit.
Внутри цилиндрической камеры могут быть дополнительно коаксиально расположены цилиндрические стенки с образованием сообщающихся друг с другом межстеночных объемов и, в этом случае, радиально расположенные пластины проходят через такие цилиндрические стенки, при этом сами пластины могут быть выполнены комбинированными из разных материалов. Кроме того, материал поверхностей пластин и токопроводящая текучая среда могут быть выбраны из условия обратимости электрохимических реакций по принципу аккумулятора электроэнергии.Inside the cylindrical chamber, cylindrical walls can additionally be coaxially arranged to form inter-wall volumes communicating with each other, and, in this case, the radially located plates pass through such cylindrical walls, while the plates themselves can be made combined from different materials. In addition, the material of the plate surfaces and the conductive fluid can be selected from the condition of reversibility of electrochemical reactions according to the principle of an electric power accumulator.
Возможность достижения поставленного результата в заявленном устройстве обусловлена практическим отказом от электродов в классическом понимании, как следствие – в исключении необходимости подвода к ним тока и обеспечения соответствующей электроарматуры, что очевидным образом исключает активные и реактивные потери мощности в проводке. В свою очередь, ток в обмотки возбуждения магнитопроводов может подаваться как переменным, так и одного направления инвертировано с питанием от переменной промышленной или бытовой сети, при этом величина напряжения и силы индукционного тока в импульсах будут соответствовать постоянному коэффициенту трансформации n (с учётом гистерезисных потерь в магнитопроводе). Таким образом, плотность индукционного тока, проходящего в представленной конструкции через пластины, будет такой же, как и через обрабатываемую токопроводящую текучую среду (для простоты понимания в данном случае можно также использовать более привычный термин «электролит»), т.е. ток будет проходить через плоскость пластин по пути наименьшего их сопротивления, а не через узкую кромку по толщине как в классической конструкции с электродами. The possibility of achieving the desired result in the claimed device is due to the practical rejection of electrodes in the classical sense, as a result, to eliminate the need to supply current to them and provide appropriate electrical fittings, which obviously eliminates active and reactive power losses in the wiring. In turn, the current in the excitation windings of the magnetic circuits can be supplied both alternatingly and inverted in one direction with power from a variable industrial or household network, while the magnitude of the voltage and strength of the induction current in the pulses will correspond to a constant transformation ratio n (taking into account hysteresis losses in magnetic circuit). Thus, the density of the inductive current passing in the presented design through the plates will be the same as through the processed conductive fluid (for ease of understanding, the more familiar term "electrolyte" can also be used in this case), i.e. the current will pass through the plane of the plates along the path of least resistance, and not through a narrow edge in thickness, as in the classical design with electrodes.
Конструкция заявленного решения поясняется условной схемой заявленного электролизера, а именно общим видом (фиг.1), видами сверху (фиг.2) и в разрезе сбоку (фиг.3). The design of the claimed solution is illustrated by a conditional diagram of the claimed cell, namely the general view (figure 1), top views (figure 2) and in a side section (figure 3).
Со ссылкой на фиг.1, 2 заявленная конструкция состоит из цилиндрической камеры (ёмкости) 1, которая может быть заполнена токопроводящей текучей средой («электролитом»), или иметь вход и выход для протекания через объем камеры такой среды. В последнем случае, для повышения эффективности обработки (см. фиг.2), внутренний объем камеры может быть посредством стенок 2 разделен на кольцевые коаксиальные сообщающиеся сосуды-камеры с образованием многокамерного объема. Во внутреннем объеме камеры выполнен коаксиальный изолированный канал 3, через который проходит безобмоточный участок замкнутого магнитопровода (или магнитороводов) 4, создающий ЭДС в камере с токопроводящей жидкой средой, аналогично трансформатору, с, по меньшей мере, одной возбуждающей обмоткой 5, работающей в постоянном или, вариативно, в импульсном или переменном режимах, где роль вторичной обмотки отводится камере с электропроводящей жидкостью. При нахождении или подаче в камеру «электролита» и наличии напряжения (электрического тока) в обмотках возбуждения, магнитопроводы создают вихревое поле Е постоянного или переменного направления, сообразно возбуждающему току. В общем и целом, по радиусу камеры напряжённость поля Е [В/м] изменяется как 1/r, таким образом, чем больше число радиально расположенных магнитопроводов возбуждения, тем меньше неоднородность поля, а также увеличение числа возбуждающих обмоток определяется инженерным расчетом и позволяет увеличить удельную мощность аппарата, однако, принципиально, для работы конструкции достаточно и одного такого замкнутого магнитопровода с одной возбуждающей обмоткой. With reference to figures 1, 2, the claimed design consists of a cylindrical chamber (container) 1, which can be filled with a conductive fluid medium ("electrolyte"), or have an inlet and outlet for flowing through the volume of the chamber of such a medium. In the latter case, to improve the efficiency of processing (see figure 2), the internal volume of the chamber can be divided by
Внутренний объем камеры 1 заполнен зарядообменными пластинами 6 (на фиг.2 не показаны) из токопроводящего материала, выполняющих роль катода и растворимого или нерастворимого анода и образующих секторную электролизную ячейку с постоянной разностью поверхностных потенциалов вихревого (индуцированного) поля по радиусу камеры. Пластины расположены с заданным угловым шагом β. Вариативно, одна боковая поверхность каждой пластины может быть металлической (железо, алюминий и т.п.), вторая - пористой (угольная). Пластины ориентированы вертикально и при вихревом токе в «электролите» в зависимости от направления поля одна из боковых сторон может выполнять функцию окисляемого анода, а вторая – восстанавливающего катода. В переменном поле обе поверхности пластины становятся то катодом-анодом, то анодом-катодом с частотой переменного тока возбуждения. Поверхности пластин могут быть, вариативно, как и одного материала, так и из разных. Для простоты понимания, на примере пластин с разнородными поверхностями, последовательно, между каждой парой пластин, протекает индукционный ток ионов на участках с полем Е. Внутри проводящих пластин суммарное поле равно нулю, что обусловлено разделением зарядов толщине пластин. При этом, например, одни ионы восстанавливаются и сорбируются на угольной поверхности, другие – окисляют анодное железо. The internal volume of the
Практическим примером заявленного устройства может являться его использование в качестве установки получения газа Брауна, где пластины 6 могут быть исполнены как из одного материала (однослойными), так и из разных (двуслойными) материалов. В этом случае разность потенциалов между ними по направлению вихревого (индуцированного) поля Е составит Δφ = const = E(r)×β×r, где β – угол между соседними пластинами и β = 360˚/N, где N – число пластин («электродов»), r – радиус камеры. Перепад потенциалов между пластинами будет превышать величину порога электролиза воды (без учета необходимого перенапряжения), при этом в промежутках между импульсами или в периоды значимого роста/падения силы тока происходит восстановление равновесной концентрации между каждой парой пластин. A practical example of the claimed device can be its use as a Brown gas production unit, where the plates 6 can be made both from the same material (single-layer) and from different (double-layer) materials. In this case, the potential difference between them in the direction of the vortex (induced) field E will be Δφ = const = E(r)×β×r, where β is the angle between adjacent plates and β = 360˚/N, where N is the number of plates ( “electrodes”), r is the radius of the chamber. The potential difference between the plates will exceed the value of the water electrolysis threshold (without taking into account the necessary overvoltage), while in the intervals between pulses or during periods of a significant increase / decrease in the current strength, the equilibrium concentration between each pair of plates is restored.
При заданной частоте импульсов (например, сетевой f = 50 Гц) и профиле Е(r) ~ 1/r, где r – радиус камеры при очистке многокомпонентных растворов по камере ёмкости, в зависимости от расстояния между пластинами, будет преимущественно сорбироваться легкая (более подвижная) компонента, а затем тяжелая. Тем самым, возможно условная дифференциация полезных компонент уже на этапе электролиза. Таким образом, данный электролизер может работать и как эффективный очиститель воды, так и для получения водорода и кислорода в качестве топлива и окислителя для нужд «зеленой» энергетики.At a given pulse frequency (for example, mains f = 50 Hz) and profile E(r) ~ 1/r, where r is the chamber radius, when cleaning multicomponent solutions in the tank chamber, depending on the distance between the plates, light (more movable) component, and then heavy. Thus, conditional differentiation of useful components is possible already at the stage of electrolysis. Thus, this electrolyzer can work both as an effective water purifier and for the production of hydrogen and oxygen as a fuel and oxidizer for the needs of "green" energy.
Обратимость некоторых электрохимических процессов позволяет использовать данное устройство и как мощный накопитель и высоковольтный источник электроэнергии. Это возможно при использовании двух- или трёхслойных пластин 6 в качестве псевдо-электродов и соответствующего электролита (как пример – обычный свинцово-кислотный аккумулятор с реакцией на катоде (разряд): PbO2 + SO4 2- +4H+ + 2e- → PbSO4 + 2H2O и реакцией на аноде (заряд); Pb + SO4 2- - 2e- → PbSO4). В данном случае пластины 6 двуслойные и изготавливаются с одной стороны из свинца, а с другой из его диоксида (покрыты диоксидом), а электролитом служит раствор серной кислоты. В такой конструкции пластин условный «катод» и «анод» замкнуты прямым контактом по поверхности. В трёхслойном варианте конструкции между «катодной» и «анодной» поверхностями расположен тонкий слой изолятора или мембрана. При подаче возбуждающего напряжения на обмотки такой аккумулятор быстро заряжается за счет инициации высокой силы тока высоким напряжением возбуждения. Если в момент максимальной зарядки оставить на катушках высокое напряжение (чтобы потенциал между пластинами 6 значительно превышал разность электрохимических потенциалов между поверхностями соседних пластин и был обратен по знаку), то запирающее поле будет препятствовать разряду такого аккумулятора. Это возможно реализовать с помощью постоянного относительно слабого (маломощного) внешнего источника или конденсатора, подключённого к обмоткам возбуждения, и формирующего запирающий потенциал. При снятии такого потенциала и замыкании цепи на нагрузку через обмотки возбуждения за счет собственного электрохимического потенциала между «катодом и анодом», а в данном случае, между соседними поверхностями пластин 6, начинает протекать электрический ток, который посредством возбуждения магнитного поля в магнитопроводе в данном случае становится током возбуждения высоковольтной ЭДС уже в первичных обмотках. Если пластины 6 исполнены трехслойными и между условно «катодной» и «анодной» сторонами есть тонкий слой изолятора (например, слюды), то запирающее напряжение, превышающее разность электрохимических потенциалов, устанавливается в электролите автоматически, аналогично механизму в классическом аккумуляторе. В этом случае управление разрядом (как и запуск самого процесса разряда) может осуществляться изменением сопротивления контакта, например, удалением изолятора, изменением его сопротивления или диффузией зарядов в одном направлении.The reversibility of some electrochemical processes makes it possible to use this device both as a powerful storage device and as a high-voltage source of electricity. This is possible when using two- or three-layer plates 6 as pseudo-electrodes and an appropriate electrolyte (as an example, a conventional lead-acid battery with a reaction at the cathode (discharge): PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e - → PbSO 4 + 2H 2 O and reaction at the anode (charge); Pb + SO 4 2- - 2e - → PbSO 4 ). In this case, plates 6 are double-layered and are made of lead on one side and lead dioxide on the other (coated with dioxide), and the electrolyte is a sulfuric acid solution. In this design of the plates, the conditional "cathode" and "anode" are closed by direct contact along the surface. In the three-layer version of the design, a thin layer of insulator or membrane is located between the "cathode" and "anode" surfaces. When an excitation voltage is applied to the windings, such a battery is quickly charged due to the initiation of a high current by a high excitation voltage. If at the moment of maximum charging a high voltage is left on the coils (so that the potential between the plates 6 significantly exceeds the difference in electrochemical potentials between the surfaces of adjacent plates and is reversed in sign), then the blocking field will prevent the discharge of such a battery. This can be implemented using a constant relatively weak (low-power) external source or capacitor connected to the excitation windings and forming a blocking potential. When such a potential is removed and the circuit is closed to the load through the excitation windings due to its own electrochemical potential between the “cathode and anode”, and in this case, between adjacent surfaces of the plates 6, an electric current begins to flow, which, by excitation of a magnetic field in the magnetic circuit, in this case becomes the excitation current of high-voltage EMF already in the primary windings. If the plates 6 are made of three layers and there is a thin layer of insulator (for example, mica) between the conditionally “cathode” and “anode” sides, then the blocking voltage, which exceeds the difference in electrochemical potentials, is automatically set in the electrolyte, similar to the mechanism in a classic battery. In this case, the discharge control (as well as the start of the discharge process itself) can be carried out by changing the contact resistance, for example, by removing the insulator, changing its resistance, or by diffusion of charges in one direction.
При этом внутри аппарата за счет большого сечения токового витка (около ½ площади продольного сечения камеры) плотность тока остаётся умеренной даже при общей высокой мощности, как и тепловые (омические) потери. А выходная мощность через первичные катушки возбуждения будет высоковольтной, что также позволит транспортировать энергию на значительные расстояния с минимальными потерями без дополнительной трансформации.At the same time, inside the device, due to the large cross section of the current loop (about ½ of the area of the longitudinal section of the chamber), the current density remains moderate even at a high overall power, as well as thermal (ohmic) losses. And the output power through the primary excitation coils will be high-voltage, which will also allow energy to be transported over considerable distances with minimal losses without additional transformation.
Таким образом, одной из сфер применения данной полезной модели может быть аккумулирование и трансформация электроэнергии, то есть «индукционный электролизёр-аккумулятор».Thus, one of the areas of application of this utility model can be the accumulation and transformation of electricity, that is, the "induction cell-accumulator".
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU215527U1 true RU215527U1 (en) | 2022-12-16 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1106788A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-08-07 | Cherkasov Nikolaj D | Electrolyzer for cleaning sewage |
EP1270765B1 (en) * | 1997-06-27 | 2007-01-10 | Lynntech, Inc. | Membrane electrolyser |
RU2727365C2 (en) * | 2019-11-18 | 2020-07-21 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Electrolysis cell for separation of low-melting alloys by electrolysis in molten salts |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1106788A1 (en) * | 1983-01-26 | 1984-08-07 | Cherkasov Nikolaj D | Electrolyzer for cleaning sewage |
EP1270765B1 (en) * | 1997-06-27 | 2007-01-10 | Lynntech, Inc. | Membrane electrolyser |
RU2727365C2 (en) * | 2019-11-18 | 2020-07-21 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Electrolysis cell for separation of low-melting alloys by electrolysis in molten salts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6887368B2 (en) | Method and device for electroextraction of heavy metals from technological solutions and wastewater | |
Heidmann et al. | Removal of Ni, Cu and Cr from a galvanic wastewater in an electrocoagulation system with Fe-and Al-electrodes | |
US6139710A (en) | Apparatus for electrocoagulation of liquids | |
SU497759A3 (en) | Electrolyzer for wastewater treatment | |
Tchamango et al. | Investigation and optimization of a new electrocoagulation reactor with horizontal bipolar electrodes: Effect of electrode structure on the reactor performances | |
CN103184498B (en) | Roller brush type differential arc oxidation treatment method and device | |
RU2698690C2 (en) | Electric coagulation reactor | |
RU215527U1 (en) | VORTEX (INDUCTION) ELECTROLYZER | |
Dermentzis et al. | Continuous capacitive deionization–electrodialysis reversal through electrostatic shielding for desalination and deionization of water | |
CN210001638U (en) | high-concentration complex industrial wastewater treatment equipment with variable-pole magnetoelectric system | |
Smoczynski et al. | Electrocoagulation of synthetic dairy wastewater | |
CA2348173A1 (en) | Waste water treatment method and apparatus | |
AU2016203645A1 (en) | Redox desalination system for clean water production and energy storage | |
SE540976C2 (en) | Device for capacitive deionization of aqueous media and method of manufacturing such a device | |
JPH11226576A (en) | Method and apparatus for treating wastewater | |
CN101125695A (en) | Pulse electric floatation generating method and generating device thereof | |
CN202898089U (en) | Electric flocculation device for electroplating wastewater treatment | |
Adams et al. | Electrochemical oxidation of ferrous iron in very dilute solutions | |
CN114650969B (en) | Liquid and solid resonance separation system | |
JP2016036762A (en) | Liquid activation/electrolytic device and liquid activation/electrolytic method | |
CN205990302U (en) | Integrated-type sewage water advanced treatment apparatus | |
Hor et al. | Removal and recovery of copper via a galvanic cementation system Part I: Single-pass reactor | |
RU2128145C1 (en) | Method of electrolysis with control over process of electrochemical treatment of aqueous solutions and electrolyzer for its realization | |
JPH0686984A (en) | Electrode structure of waste water treatment device | |
RU2100287C1 (en) | Method and installation for electrochemical treatment of water |