RU22308U1 - Электрохимическое устройство - Google Patents

Description

2001132795

200tl3279S

III

C22B 9/00

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к электрохимическим устройствам фильтрпрессного типа, в частности к электролизерам с твердополимерной мембраной.

Известно электрохимическое устройство (ЭУ) фильтр-ирессного типа, содержащее концевые плиты, между которыми зажат пакет электрически последовательно соединенных электрохимических ячеек с биполярными электродами. Электроды, разделены щелочной электролитной камерой, образованной прокладкой из щелочестойкого материала. Составляющие ЭУ снабжены каналами для подвода электролита и отвода, образующихся кислорода и водорода (см. патент РФ № 2049157С1, кл. С25В1/04, 1995). Недостаток известного ЭУ связан с использованием жидкого коррозионноактивного электролита, что усложняет и удорожает конструкцию ЭУ из-за необходимости обеспечения герметичности и необходимости выбора соответствующих материалов, стойких в щелочи.

Из известных ЭУ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЭУ фильтрпрессного типа, содержащее набор, по крайней мере, из двух электрохимических электрически последовательно соединенных ячеек.

зажатых между концевыми плитами, при этом каждая из ячеек включает анод и катод с нанесенными на них катализаторами, твердполимерную мембрану, размещенную между анодом и катодом, токоотвод для поджима анода и катода к твердополимерной мембране и распределительное устройство для подвода и отвода реагентов к ячейкам, размещенное между соседними электрохимическими ячейками (см. патент РФ № 2041291С1, кл. С25В 9/00, 1995). Недостатком указанного ЭУ является сложность конструкции и высокая металлоемкость из-за сложности конструкции токоотводов и распределительных устройств.

Задачей полезной модели является создание ЭУ, имеющего простую надежную конструкцию, не требующую сложного технологического оборудования для изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что ЭУ фильтрпрессного типа содержит набор, по крайней мере, из двух электрохимических электрически последовательно соединенных ячеек, зажатых между концевыми плитами, при этом каждая из ячеек включает анод и катод с нанесенными на них катализаторами, твердополимерную мембрану, размещенную между анодом и катодом, токоотвод для поджима анода и катода к твердополимерной мембране и распределительное устройство для подвода и отвода реагентов к ячейкам, размещенное между соседними электрохимическими ячейками. При этом распределительное устройство включает две разделительные пластины с соосными отверстиями для подвода и отвода реагентов и отверстиями для сообщения с анодом и катодом электрохимических ячеек и эластичную прокладку из

изоляционного материала с четырьмя окнами со щелевыми каналами, зажатую между разделительными нластинами. Вынолнение распределительного устройства составным значительно упрощает конструкцию и технологию изготовления ЭУ.

Целесообразно, чтобы два окна в эластичной прокладке через отверстия в одной из разделительных пластин сообщались с анодом одной из соседних электрохимических ячеек, а два других окна в указанной эластичной прокладке через отверстия в другой разделительной пластине сообщались с катодом другой соседней электрохимической ячейки. Такое выполнение окон в эластичной прокладке распределительного устройства позволяет подать реагенты к аноду одной ячейки и катоду соседней ячейки. Выполнение прокладки из эластичного изоляционного материала позволяет обеспечить герметизацию распределительных отверстий каналов и окон при сборке и стягивании пакета ЭУ.

Целесообразно, чтобы токоотвод для поджима анода и катода к твердополимерной мембране был выполнен из электропроводящей сетки. Выполнение токоотвода из сетки позволяет обеспечить равномерные поджим электрода к мембране и съем тока за счет эластичности сетки при сжатии. Кроме того, сетка позволяет обеспечить тыльный транспорт реагентов.

Целесообразно, чтобы в окнах эластичной прокладки были размещены устройства для раздачи реагентов, выполненные из электропроводящей сетки Наличие указанных устройств обеспечивает равномерную раздачу реагентов.

лаС)/3 7.Г

3 a их выполнение из электропроводящей сетки упрощает конструкцию и

обеспечивает электрическую коммутацию соседних ячеек в ЭУ.

Целесообразно, чтобы разделительные пластины были выполнены из электропроводного материала. Такое выполнение пластин упрощает конструкцию, поскольку указанные пластины одновременно выполняют функцию распределения реагентов и электрической коммутации соседних электрохимических ячеек в ЭУ.

Целесообразно, чтобы окна в эластичных прокладках, сообщающиеся с анодом электрохимической ячейки, были расположены на одной из диагоналей эластичной прокладки, а окна, сообщающиеся с катодом электрохимической ячейки, были расположены на другой диагонали эластичной прокладки. Такое расположение окон на прокладке позволяет упростить конструкцию ЭУ за счет унификации деталей. Обе разделительные пластины распределительного устройства имеют одинаковое конструктивное выполнение. При сборке ячеек ЭУ разделительная пластина просто поворачивается на 180 градусов.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию новизна.

Сущность изобретения поясняется чертежом и описанием конструкции заявленного ЭУ.

4

На фиг.1 показано ЭУ, состоящее из двух электрически последовательно соединенных электрохимических ячеек.

Заявленное ЭУ включает концевые плиты 1, эластичные прокладки 2 из изоляционного материала с окнами, устройства раздачи реагентов 3 из электропроводящей сетки, разделительные пластины 4 с отверстиями, анодные рамки 5, анодные токоотводы 6 из электропроводящей сетки, аноды 7, твердополимерные мембраны 8, катодные рамки 9, катоды 10 и катодные токоотводы 11 из электропроводящей сетки. При сборке ЭУ составляющие устанавливаются в порядке, указанном на фиг.1, и стягиваются посредством концевых плит 1 и шпилек (на фигуре не показаны), проходящих через соответствующие отверстия в составляющих ЭУ. Герметизация составляющих ЭУ обеспечивается за счет поджатия мембраны и эластичной прокладки. Распределительное устройство для подачи и отвода реагентов образовано двумя разделительными пластинами 4, повернутыми относительно друг друга на 180 градусов и эластичной прокладкой 2 с окнами. Электрическая коммутация ячеек в ЭУ осуществляется посредством концевых плит 1, устройств раздачи реагентов 3, разделительных пластин 4 и анодных и катодных токоотводов 6, 11.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное ЭУ может быть реализовано на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. оно соответствует критерию промышленная применимость.

Claims (8)

1. Электрохимическое устройство фильтр-прессного типа, содержащее набор, по крайней мере, из двух электрохимических электрически последовательно соединенных ячеек, зажатых между концевыми плитами, при этом каждая из ячеек включает анод и катод с нанесенными на них катализаторами, твердополимерную мембрану, размещенную между анодом и катодом, токоотвод для поджима анода и катода к твердополимерной мембране и распределительное устройство для подвода и отвода реагентов к ячейкам, размещенное между соседними электрохимическими ячейками, отличающееся тем, что распределительное устройство включает две разделительные пластины с соосными отверстиями для подвода и отвода реагентов и отверстиями для сообщения с анодом и катодом электрохимических ячеек и эластичную прокладку из изоляционного материала с четырьмя окнами со щелевыми каналами, зажатую между разделительными пластинами.

2. Электрохимическое устройство по п.1, отличающееся тем, что два окна в эластичной прокладке через отверстия в одной из пластин сообщаются с анодом одной из соседних электрохимических ячеек, а два других окна в указанной эластичной прокладке через отверстия в другой пластине сообщаются с катодом другой соседней электрохимической ячейки.

3. Электрохимическое устройство по п.1, отличающееся тем, что токоотвод для поджима анода и катода к твердополимерной мембране выполнен из электропроводящей сетки.

4. Электрохимическое устройство по п.1, отличающееся тем, что в окнах эластичной прокладки размещены устройства для раздачи реагентов.

5. Электрохимическое устройство по п.4, отличающееся тем, что устройства для раздачи реагентов выполнены из электропроводного материала.

6. Электрохимическое устройство по п.5, отличающееся тем, что устройства для раздачи реагентов выполнены из электропроводящей сетки.

7. Электрохимическое устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительные пластины выполнены из электропроводного материала.

8. Электрохимическое устройство по п.2, отличающееся тем, что окна в эластичных прокладках, сообщающиеся с анодом, расположены по одной из диагоналей эластичной прокладки, а окна, сообщающиеся с катодом, расположены по другой диагонали эластичной прокладки.