RU2219291C1

RU2219291C1 - Apparatus for equalizing gas pressure values in electrolyzers

Info

Publication number: RU2219291C1
Application number: RU2002131734/12A
Authority: RU
Inventors: А.А. Гамазов
Original assignee: Государственное образовательное учреждение Кубанский государственный университет
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: equalizing pressure values of oxygen and hydrogen in electrolyzer. SUBSTANCE: apparatus for equalizing gas pressure values in electrolyzers includes two vessels having inlet and outlet branch pipes and connected in their lower portions in such a way that to form communicated vessels. Upper portions of vessels over liquid level are mutually separated by means of elastic membrane joined with needle of valve of outlet branch pipe of one vessel. Apparatus allows to increase pressure difference between generated gases and atmosphere. EFFECT: enhanced accuracy of keeping equal pressure values of gases in electrolyzer. 2 cl, 1 dwg

Description

Устройство предназначено для выравнивания давления кислорода и водорода в анодных и катодных частях электролизных ячеек электролизеров, используемых для получения технологических сред, питания горелок для производства газопламенных работ. The device is designed to equalize the pressure of oxygen and hydrogen in the anode and cathode parts of the electrolysis cells of electrolyzers used to obtain process fluids, power burners for the production of flame work.

Известно устройство выравнивания давления газов в электролизерах, содержащее сообщающиеся сосуды, соединенные с газоотводными каналами электролизера, с поплавками, соединенными штоками с клапанами, имеющее дополнительный сосуд, причем один из сообщающихся сосудов и электролизер соединены трубопроводом для подачи жидкости из дополнительного сосуда, а один из каналов соединен трубопроводом с дополнительным сосудом выше уровня жидкости (Патент RU 2078151 С1. Устройство выравнивания давления газов в электролизерах. МПК(6) С 25 В 1/04, 1/08, 1992). A device for equalizing the pressure of gases in electrolysis cells containing communicating vessels connected to gas outlet channels of the electrolyzer, with floats connected by rods to valves having an additional vessel, wherein one of the communicating vessels and the electrolyzer is connected by a pipe for supplying liquid from an additional vessel, and one of the channels connected by a pipeline to an additional vessel above the liquid level (Patent RU 2078151 C1. Device for equalizing gas pressure in electrolyzers. IPC (6) C 25 V 1/04, 1/08, 1992).

Устройство не обеспечивает высокой точности выравнивания давлений газов, так как клапан, выпускающий газ в атмосферу, работает при значительном перепаде давлений Р=(1-3)•10⁵ Па. Если площадь отверстия клапана будет =1•10^-6 м², то усилие при открывании клапана, обусловленное снижением уровня жидкости, составит Р•S= 0,1-0,3 Н, а если вес поплавка будет меньше 0,3 Н, то открытия клапана может и не произойти.The device does not provide high accuracy of balancing gas pressures, since the valve that releases gas into the atmosphere operates at a significant pressure drop P = (1-3) • 10 ⁵ Pa. If the area of the valve opening is = 1 • 10 ^-6 m ² , then the force when opening the valve due to a decrease in the liquid level will be P • S = 0.1-0.3 N, and if the weight of the float is less than 0.3 N, then the valve may not open.

Наиболее близким аналогом является устройство выравнивания давлений газов в электролизерах, состоящее из двух сосудов с входными и выходными патрубками, соединенных друг с другом в нижней части и образующих сообщающиеся сосуды (Л. М. Якименко и др. Электролиз воды. М., Химия, 1970, с. 107, рис. 111-3. The closest analogue is a device for equalizing gas pressures in electrolyzers, consisting of two vessels with inlet and outlet nozzles connected to each other in the lower part and forming interconnected vessels (L. M. Yakimenko et al. Water Electrolysis. M., Chemistry, 1970 , p. 107, Fig. 111-3.

Устройство способно точно выравнивать давления при относительно небольшой разности давлений с атмосферой, определяемой максимальной разностью столбов жидкости в сосудах, что для многих случаев недостаточно. The device is able to accurately equalize the pressure at a relatively small pressure difference with the atmosphere, determined by the maximum difference of the liquid columns in the vessels, which is not enough for many cases.

Технической задачей изобретения является повышение разности давлений получаемых газов с атмосферой до (1-3)•10⁵ Па при сохранении высокой точности поддержания равных давлений газов в анодных и катодных частях электролизных ячеек электролизеров.An object of the invention is to increase the pressure difference of the obtained gases with the atmosphere to (1-3) • 10 ⁵ Pa while maintaining high accuracy of maintaining equal gas pressures in the anode and cathode parts of the electrolysis cells of the electrolytic cells.

Для решения технической задачи предлагается устройство выравнивания давлений газов в электролизерах, содержащее два сосуда с входными и выходными патрубками, соединенных в нижней части и образующих сообщающиеся сосуды, у которых верхние части сосудов выше уровня жидкости разделены элластичной диафрагмой, соединенной с иглой клапана выходного патрубка одного из сосудов. Дополнительное введение диафрагмы с иглой клапана позволяет устанавливать давление газа в одном сосуде примерно равное давлению газа в другом сосуде, в то время как давления газов в сосудах могут быть (1-3)•10⁵ Па. Небольшая разность давлений газов в сосудах над поверхностью жидкости компенсируется давлением столбов жидкости в сосудах. Давление газов в анодных и катодных частях электролизных ячеек электролизеров будет одинаковым.To solve the technical problem, a device is proposed for balancing gas pressures in electrolyzers, containing two vessels with inlet and outlet pipes connected at the bottom and forming communicating vessels, in which the upper parts of the vessels above the liquid level are separated by an elastic diaphragm connected to the needle of the valve of the outlet pipe of one of vessels. The additional introduction of a diaphragm with a valve needle allows you to set the gas pressure in one vessel approximately equal to the gas pressure in another vessel, while the gas pressure in the vessels can be (1-3) • 10 ⁵ Pa. The small difference in gas pressures in the vessels above the liquid surface is compensated by the pressure of the liquid columns in the vessels. The gas pressure in the anode and cathode parts of the electrolysis cells of the cells will be the same.

Устройство выравнивания давлений газов используют и как подпитывающий сосуд для электролизеров как с проточной, так и с непроточной подпиткой, поскольку работа устройства не зависит от уровня жидкости. A device for balancing gas pressures is also used as a feeding vessel for electrolyzers with both flowing and non-flowing makeup, since the operation of the device does not depend on the liquid level.

На чертеже показана схема устройства выравнивания давлений газов в электролизерах в разрезе (без электролизера). The drawing shows a diagram of a device for equalizing gas pressures in electrolytic cells in the context (without electrolyzer).

Устройство состоит из сосуда 1 с входным патрубком 2 и выходным патрубком 3, второго сосуда 4, размещенного внутри сосуда 1, с входным патрубком 5 и выходным патрубком 6, отверстие в котором перекрывается иглой 7. Игла 7 соединена с диафрагмой 8, разделяющей верхние части объемов сосудов 1 и 4, нижние части объемов которых сообщаются и заполнены подпитывающей жидкостью 9, подаваемой в электролизер через патрубок 10. Подпитывающую жидкость в сосуды 1 и 4 заливают периодически через горловину, закрываемую пробкой 11. Входные патрубки 2 и 5 прикрыты колпачками 12. The device consists of a vessel 1 with an inlet pipe 2 and an outlet pipe 3, a second vessel 4 located inside the vessel 1, with an inlet pipe 5 and an outlet pipe 6, the opening of which is blocked by a needle 7. The needle 7 is connected to a diaphragm 8 that separates the upper parts of the volumes vessels 1 and 4, the lower parts of the volumes of which are communicated and filled with feed liquid 9 supplied to the electrolyzer through the nozzle 10. The feed liquid into the vessels 1 and 4 is periodically poured through the neck closed by the plug 11. The inlet nozzles 2 and 5 are covered by a flask chami 12.

Работает устройство следующим образом. При подаче газов из электролизера через патрубки 2 и 5 газы проходят под колпачками 12 и далее через жидкость 9. Газ из патрубка 2 скапливается над жидкостью 9 в сосуде 1 и поступает потребителю через выходной патрубок 3. Газ из патрубка 5 проходит под колпачком 12 и далее через жидкость 9, скапливаясь над ней в сосуде 4. Колпачки 12 над патрубками 2 и 5 препятствуют проливанию жидкости через них в электролизер. The device operates as follows. When supplying gases from the electrolyzer through the nozzles 2 and 5, the gases pass under the caps 12 and then through the liquid 9. Gas from the nozzle 2 accumulates above the liquid 9 in the vessel 1 and enters the consumer through the outlet pipe 3. Gas from the nozzle 5 passes under the cap 12 and then through the liquid 9, accumulating above it in the vessel 4. The caps 12 above the nozzles 2 and 5 prevent the spillage of liquid through them into the cell.

Так как площадь поперечного сечения сосуда 4 меньше, чем свободная площадь поперечного сечения сосуда 1, то давление газа в этом сосуде растет быстрее, даже если газа подается меньше, чем в сосуд 1. Поэтому уровень жидкости 9 в сосуде 4 будет меньше, чем в сосуде 1, и на диафрагму 8 действует давление снизу вверх, игла 7 приподнимается, клапан открывается и избыток давления газа через патрубок 6 сбрасывается в атмосферу, выравнивая давления газов в сосудах 1 и 4. Давления газов в патрубках 2 и 5, т.е. в анодных и катодных частях электролизных ячеек, будут одинаковыми в соответствии с законом Паскаля. Since the cross-sectional area of the vessel 4 is less than the free cross-sectional area of the vessel 1, the gas pressure in this vessel increases faster, even if the gas is supplied less than in the vessel 1. Therefore, the liquid level 9 in the vessel 4 will be less than in the vessel 1, and pressure acts on the diaphragm 8, the needle 7 rises, the valve opens and the excess gas pressure through the nozzle 6 is released into the atmosphere, equalizing the gas pressures in the vessels 1 and 4. The gas pressures in the nozzles 2 and 5, i.e. in the anode and cathode parts of the electrolysis cells will be the same in accordance with Pascal's law.

Технико-экономические преимущества использования предложенного устройства в сравнении с прототипом состоят в повышении давления потребляемого газа до (1-3)•10⁵ Па при сохранении равных давлений в анодных и катодных частях электролизных ячеек, что позволяет сохранить большую площадь перфорированных частей разделительных диафрагм электролизных ячеек элктролизеров, низкое внутреннее сопротивление и повышенный КПД.The technical and economic advantages of using the proposed device in comparison with the prototype consist in increasing the pressure of the consumed gas to (1-3) • 10 ⁵ Pa while maintaining equal pressures in the anode and cathode parts of the electrolysis cells, which allows you to save a large area of the perforated parts of the separation diaphragms of the electrolysis cells electrolyzers, low internal resistance and increased efficiency.

Claims

1. A device for equalizing gas pressures in electrolyzers, containing two vessels with inlet and outlet nozzles connected at the bottom and forming communicating vessels, characterized in that the upper parts of the vessels above the liquid level are separated by an elastic diaphragm connected to the needle of the valve of the outlet pipe of one of the vessels .

2. The device according to claim 1, characterized in that the inlet nozzles are equipped with caps.