RU2466215C1

RU2466215C1 - Diaphragm of electrolysis unit

Info

Publication number: RU2466215C1
Application number: RU2011137056/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Голодяев (RU); Александр Иванович Голодяев; Андрей Иванович Сукочев (RU); Андрей Иванович Сукочев; Юрий Николаевич Шалимов (RU); Юрий Николаевич Шалимов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научное конструкторско-технологическое бюро "Феррит"(ОАО "НКТБ "Феррит")
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2012-11-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: diaphragm of electrolysis unit includes at least two plates (1) with openings (2), which are made from insulating material and installed vertically with a gap between them. Holes (2) are made in plates with downward inclination from sides of polarised electrodes.

EFFECT: reduction of electric losses in electrolysis unit owing to reducing the inner resistance of diaphragm; achievement of high degree of gas separation irrespective of electrolysis process speed.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электрохимическим устройствам и может быть использовано в электролизном производстве, связанном с получением газов.The invention relates to electrochemical devices and can be used in electrolysis production associated with the production of gases.

Известно устройство «Тканая диафрагма» (Полезная модель №18053, RU, U1, МПК7 B01D 39/16, D03D 15/00. Заявка: 2000123909/20, 20.09.2000). Тканая диафрагма, выполненная переплетением основных и уточных нитей, отличающаяся тем, что основные и уточные нити выполнены из поливинилспиртовой пряжи линейной плотности от 55,4 до 65,4 текс с круткой от 100 до 130 кручений/метр при плотности нитей в ткани на 10 см по основе от 110 до 135 и по утку от 95 до 110. Тканая диафрагма по п.1, отличающаяся тем, что ее поверхностная плотность составляет 600-650 г/м².A known device "Woven diaphragm" (Utility model No. 18053, RU, U1, IPC7 B01D 39/16, D03D 15/00. Application: 2000123909/20, 09/20/2000). Woven diaphragm made by weaving warp and weft threads, characterized in that the warp and weft threads are made of polyvinyl alcohol yarn of linear density from 55.4 to 65.4 tex with a twist from 100 to 130 torsions / meter with a thread density of 10 cm in fabric based on 110 to 135 and weft 95 to 110. The woven diaphragm according to claim 1, characterized in that its surface density is 600-650 g / m ² .

Недостатком известного устройства является повышенное сопротивление прохождению электрического тока в электролите и возможности прохождения мелкодисперсных пузырьков газа через диафрагму.A disadvantage of the known device is the increased resistance to the passage of electric current in the electrolyte and the possibility of the passage of fine gas bubbles through the diaphragm.

Известно также устройство «Диафрагма электролизера» (Патент RU №2053314, С1, МПК6 С25В 13/02, С25В 1/04, Заявка: 4932039/26, 30.04.1991, опубликовано 27.01.1996). Диафрагма электролизера фильтр-прессного типа для разделения получаемых газов, выполненная в виде пластины с перфорациями, образующими горизонтальные и вертикальные ряды, отличающаяся тем, что перфорации выполнены в виде горизонтальных прорезей, нижние края которых отогнуты в одну сторону (Прототип).The device "Diaphragm of the electrolyzer" is also known (Patent RU No. 2053314, C1, MPK6 С25В 13/02, С25В 1/04, Application: 4932039/26, 04/30/1991, published 01/27/1996). The diaphragm of the filter-type electrolyzer for separating the resulting gases, made in the form of a plate with perforations forming horizontal and vertical rows, characterized in that the perforations are made in the form of horizontal slots, the lower edges of which are bent to one side (Prototype).

Недостатком устройства является невозможность использования его в процессах с малыми скоростями течения электролита.The disadvantage of this device is the inability to use it in processes with low flow rates of the electrolyte.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение электрических потерь в электролизере и достижение высокой степени разделения газов.The problem to which the invention is directed, is to reduce electrical losses in the cell and achieve a high degree of gas separation.

Технический результат заключается в снижении электрических потерь в электролизере за счет уменьшения внутреннего сопротивления диафрагмы и достижении высокой степени разделения газов независимо от скорости процесса.The technical result consists in reducing electrical losses in the cell by reducing the internal resistance of the diaphragm and achieving a high degree of separation of gases regardless of the speed of the process.

Технический результат достигается тем, что диафрагма электролизера, содержащая пластину с отверстиями, отличающаяся тем, что диафрагма электролизера включает пластины, как минимум две, выполненные из изолирующего материала, установленные вертикально с зазором между ними, отверстия в пластинах выполнены с наклоном от сторон поляризуемых электродов вниз.The technical result is achieved in that the diaphragm of the cell containing the plate with holes, characterized in that the diaphragm of the cell includes plates of at least two, made of insulating material, mounted vertically with a gap between them, the holes in the plates are made with an inclination downward from the sides of the polarized electrodes .

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена диафрагма электролизера.The invention is illustrated in the drawing, which shows the diaphragm of the electrolyzer.

Осуществление изобретения.The implementation of the invention.

Диафрагма электролизера состоит из пластины 1 с отверстиями 2, диафрагма электролизера включает пластины 1, как минимум две, пластины 1 выполнены из изолирующего материала (например, органическое стекло, капролактам и др.), установлены в электролизере 3 вертикально с зазором между пластинами 4, отверстия 2 в пластинах 1 выполнены с наклоном от сторон положительно поляризуемого электрода (анода) 5 и отрицательно поляризуемого электрода (катода) 6 вниз.The cell diaphragm consists of a plate 1 with holes 2, the cell diaphragm includes plates 1, at least two, plates 1 are made of insulating material (for example, organic glass, caprolactam, etc.), are installed vertically in the cell 3 with a gap between the plates 4, holes 2 in the plates 1 are made with an inclination from the sides of the positively polarized electrode (anode) 5 and the negatively polarized electrode (cathode) 6 down.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В электролизере 3 при электролизе раствора электролита 7 у поляризуемых электродов (анода 5 и катода 6) восстанавливаются или окисляются ионы и нейтральные молекулы, образующие пузырьки газа 8 (кислорода) и 9 (водорода). Расположенные под углом отверстия 2 пластин 1 исключают возможность смешивания пузырьков газов кислорода 8 и водорода 9, так как для этого необходимо преодолеть гидравлическое сопротивление электролита 7 между входом 10 и выходом 11 канала отверстия 2. Зазор между пластинами 4 обеспечивает удаление преодолевших гидравлическое сопротивление электролита 7 в канале отверстия 2 и проникших в зазор между пластинами 4 пузырьков газов кислорода 8 и водорода 9 и служит разделяющим барьером между аналитом и католитом. При этом диафрагма электролизера обеспечивает малое сопротивление электролита 7.In the electrolyzer 3, during the electrolysis of an electrolyte solution 7 of polarized electrodes (anode 5 and cathode 6), ions and neutral molecules are formed or oxidized, forming gas bubbles 8 (oxygen) and 9 (hydrogen). The angled openings 2 of the plates 1 exclude the possibility of mixing bubbles of oxygen gases 8 and hydrogen 9, since for this it is necessary to overcome the hydraulic resistance of the electrolyte 7 between the input 10 and the output 11 of the channel of the hole 2. The gap between the plates 4 ensures the removal of the electrolyte 7 that overcome the hydraulic resistance the channel of the hole 2 and the bubbles of oxygen gases 8 and hydrogen 9 penetrating into the gap between the plates 4 and serves as a separating barrier between the analyte and catholyte. Moreover, the diaphragm of the electrolyzer provides low resistance of the electrolyte 7.

Данное изобретение может быть использовано для получения газов в различных процессах электрохимического восстановления и окисления, например водорода и кислорода, а также азота, хлора и других газов. Отсутствие специальных материалов в качестве разделительных мембран позволяет значительно упростить конструкцию электролизера и снизить экономические затраты, а также повысить надежность работы диафрагмы и самого электролизера.This invention can be used to produce gases in various processes of electrochemical reduction and oxidation, for example, hydrogen and oxygen, as well as nitrogen, chlorine and other gases. The absence of special materials as dividing membranes can significantly simplify the design of the cell and reduce economic costs, as well as increase the reliability of the diaphragm and the cell itself.

Claims

The diaphragm of the electrolyzer containing a plate with holes, characterized in that the diaphragm of the electrolyzer includes plates of at least two, made of insulating material, mounted vertically with a gap between them, the holes in the plates are made with an inclination downward from the sides of the polarized electrodes.