RU2484182C2 - Электролитическая ячейка и способ ее применения - Google Patents

Электролитическая ячейка и способ ее применения Download PDF

Info

Publication number
RU2484182C2
RU2484182C2 RU2011138198/07A RU2011138198A RU2484182C2 RU 2484182 C2 RU2484182 C2 RU 2484182C2 RU 2011138198/07 A RU2011138198/07 A RU 2011138198/07A RU 2011138198 A RU2011138198 A RU 2011138198A RU 2484182 C2 RU2484182 C2 RU 2484182C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrode
electrolyte
gas
separator
electrolytic cell
Prior art date
Application number
RU2011138198/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011138198A (ru
Inventor
Рой Е. МАКЭЛИСТЭР
Original Assignee
МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
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 МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи filed Critical МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Publication of RU2011138198A publication Critical patent/RU2011138198A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2484182C2 publication Critical patent/RU2484182C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20Graphite
    • C01B32/21After-treatment
    • C01B32/22Intercalation
    • C01B32/225Expansion; Exfoliation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/536Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite based on expanded graphite or complexed graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/02Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/02Process control or regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00Operating or servicing cells
    • C25B15/08Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/05Pressure cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/08Plants characterised by the engines using gaseous fuel generated in the plant from solid fuel, e.g. wood
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/103Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of more than two coaxial conduits or modules of more than two coaxial conduits
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109Electrodes
    • C02F2001/46152Electrodes characterised by the shape or form
    • C02F2001/46171Cylindrical or tubular shaped
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/33Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using wind energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing
    • Y10T156/1059Splitting sheet lamina in plane intermediate of faces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49947Assembling or joining by applying separate fastener
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24273Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including aperture
    • Y10T428/24322Composite web or sheet
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Предложена электролитическая ячейка, содержащая герметизирующий сосуд, первый электрод, второй электрод, источник электрического тока, находящийся в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом, электролит, имеющий жидкостное сообщение с первым электродом и вторым электродом; газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или вблизи него; при этом ячейка снабжена сепаратором, который имеет наклонную поверхность, и включает в себя электрод, чтобы можно было направлять поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ перемещался в направлении в сторону от второго электрода. Повышение циркуляции электролита при помощи наклонного сепаратора, а также увеличение эффективности массопередачи в процессе электролиза, является техническим результатом предложенного изобретения. Предложенная ячейка работает при отсутствии протоннообменной мембраны и позволяет быстро удалять пузырьки водорода и кислорода, образующиеся на соответствующих электродах электрохимической ячейки. 8 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] Эта заявка утверждает преимущество предварительных заявок США на патент №№61/153253, поданной 17 февраля 2009 г., 61/237476, поданной 27 августа 2009 г. и 61/304403, поданной 13 февраля 2010 г., каждая из которых целиком включена сюда путем ссылки на нее.
Уровень техники
[0002] Обновляемые ресурсы для производства электричества не всегда доступны. Солнечная энергия доступна лишь в дневное время, да и концентрация солнечной энергии в дневное время меняется в зависимости от времени года. Ветровая энергия очень непостоянна. Энергия падающей воды меняется от сезона к сезону и подвержена влиянию продолжительных засух. Биомасса меняется от сезона к сезону и подвержена влиянию засух. Потребность в энергии в жилых зданиях сильно меняется в зависимости от времени суток, времен года и возникновения случайной потребности в энергии. По всему миру энергия, которую могут производить гидроэлектростанции, ветряные электростанции, предприятия по производству электроэнергии из биомассы и солнечные коллекторы, расходуется впустую или рассеивается, поскольку отсутствуют практические пути сохранения энергии или электричества до тех пор, пока не возникнет потребность в его использовании. Спрос в энергии, обусловленный ростом населения земли, вырос до того уровня, когда требуется больше нефти и других ископаемых ресурсах, чем удается добывать. Города страдают от смога и глобальных изменений климата, вызванных сжиганием ископаемых видов топлива.
[0003] Наблюдается также растущий спрос на водород, кислород, углерод и другие продукты, которые можно получать в результате термохимической или электролитической диссоциации такого сырья, как вода, отходы биомассы или органические кислоты, полученные из биоотходов. Например, глобальный спрос на водород превышает 40 млрд. долларов США и охватывает производство аммиака, нефтеперерабатывающие заводы, химическую промышленность и пищевую промышленность.
[0004] Развитие электрохимического производства топлива, металлов и других ценных химических продуктов сдерживалось дороговизной электричества, низкой эффективностью электролизеров, высокими расходами на техническое обслуживание и большой потребностью в энергоемких операциях, таких как сжатие полученных газов до давления, используемого при их транспортировке, хранении и использовании. Усилия, прилагаемые к разработке технологии, способной устранить эти недостатки, рассмотрены во включенных здесь публикациях, таких как "Hydrogen Production From Water By Means of Chemical Cycles," by Glandt, Eduardo D., and Myers, Allan L., Department of Chemical and Biochemical Engineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19174; Industrial Engineering Chemical Process Development, Vol.15, No.1, 1976; "Hydrogen As A Future Fuel, by Gregory, D.P., Institute of Gas Technology; и "Adsorption Science and Technology": Proceedings of the Second Pacific Basin Conference on Adsorption Science and Technology: Brisbane, Australia, 14-18 May 2000, By D. Do Duong, Duong D. Do, Contributor Duong D. Do, Published by World Scientific, 2000; ISBN 9810242638, 9789810242633.
[0005] Электролизеры, которые позволяют водороду смешиваться с кислородом, являются пожаро- или взрывоопасными объектами. Попытки использовать электролизеры низкого давления и высокого давления, в которых дорогостоящая полупроницаемая мембрана разделяет электроды, провалились, и создать рентабельное производство водорода не удалось из-за наблюдавшегося ухудшения потребительских качеств и склонности к отравлению примесями. Даже в тех случаях, когда использовали мембрану, существовала опасность прорыва мембраны и возникновения пожара или взрыва в результате контактирования кислорода и водорода под высоким давлением.
[0006] В некоторых промышленных электролизерах используются дорогостоящие пористые электроды, между которыми находится электролитическая протонообменная мембрана, которая пропускает одни лишь ионы водорода (Смотри Proton Energy Company и Electrolyzer Company of Canada). Это ограничивает эффективность действия электрода из-за поляризационных потерь, накопления газа и сокращения поверхности электрода, доступной для диссоциации той воды, которая может достигнуть поверхности раздела электродов и электролита протонообменной мембраны. Наряду с ограниченной эффективностью действия электрода существуют и другие затруднения, в том числе разрывы мембраны из-за разности давления между выпускными патрубками кислорода и водорода, отравление мембраны под действием примесей в подпиточной воде, необратимое ухудшение потребительских качеств мембраны под действием загрязнений или небольшого перегрева мембраны, ухудшение потребительских качеств или разрыв мембраны в случае высыхания мембраны во время простоя и ухудшение потребительских качеств электродов на поверхности раздела мембраны вследствие коррозии, вызванной одним или несколькими факторами, такими как образование концентрационных пар, гальванические элементы между катализаторами и основным материалом электрода и контуры заземления. Расслоение материалов электрода и протонообменной мембраны приводит к дезактивации реагентов или продуктов реакции, которая служит причиной малоэффективной работы. Электрохимические ячейки протонообменной мембраны нуждаются в дорогостоящем материале, поверхностно-активных веществах и катализаторах для изготовления мембраны. Ячейки протонообменной мембраны легко отравляются, перегреваются, переувлажняются или пересыхают и создают эксплуатационные опасности из-за появления утечек или прорыва мембраны.
[0007] Помимо низкой эффективности, подобные системы обладают такими недостатками, как паразитная мощность, дорогостоящие электроды или катализаторы и мембраны, низкая эффективность преобразования энергии, дорогостоящее техническое обслуживание и большие эксплуатационные расходы. Для сжатия водорода, кислорода и других продуктов электролиза нужны в зависимости от ситуации компрессоры или более дорогостоящие мембранные системы. Этот указанный последним недостаток обуславливает неприемлемо высокие требования к техническому обслуживанию, большие расходы на ремонт и значительные затраты на прекращение эксплуатации.
[0008] Поэтому целью некоторых вариантов осуществления данного изобретения является создание электрохимической или электролитической ячейки и способа ее применения, предназначенных для раздельного производства газов, в том числе сжатых водорода и кислорода, которые допускают наличие примесей и образовавшихся продуктов и устраняют один или несколько недостатков известных способов, изложенных выше.
Сущность изобретения
[0009] В одном варианте осуществления данного изобретения предлагается электролитическая ячейка, содержащая герметизирующую оболочку; первый электрод; второй электрод; источник электрического тока, имеющий электрическое сообщение с первым электродом и вторым электродом; электролит, имеющий жидкостное сообщение с первым электродом и вторым электродом; газ, который образуется во время электролиза на первом электроде или возле него; и сепаратор, причем сепаратор имеет наклонную поверхность, позволяющую направлять электролит и газ за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ перемещался в сторону от второго электрода.
[00010] В другом варианте осуществления предлагается электролитическая ячейка, содержащая герметизирующую оболочку; первый электрод; второй электрод; источник электрического тока, имеющий электрическое сообщение с первым электродом и вторым электродом; электролит, имеющий жидкостное сообщение с первым электродом и вторым электродом; газ, который образуется во время электролиза на первом электроде или возле него; зону отделения газа; и сепаратор, причем сепаратор имеет две наклонные поверхности, расположенные друг относительно друга в форме буквы "V"; причем сепаратор направляет поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ перемещался в сторону от второго электрода, и причем сепаратор имеет такую конфигурацию, способствующую циркуляции электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом и обеспечивать поступление свежего электролита к первому электроду и второму электроду.
[00011] Еще в одном варианте осуществления предлагается электролитическая ячейка, содержащая герметизирующую оболочку; первый электрод; второй электрод; источник электрического тока, имеющий электрическое сообщение с первым электродом и вторым электродом; электролит, имеющий жидкостное сообщение с первым электродом и вторым электродом; газ, который образуется во время электролиза на первом электроде или возле него; и сепаратор, причем сепаратор имеет наклонную поверхность, позволяющую направлять электролит и газ за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ перемещался в сторону от второго электрода.
[00012] Другие особенности и преимущества данного изобретения будут выявлены из подробного описания, приведенного ниже. Но следует иметь в виду, что подробное описание и конкретные варианты осуществления данного изобретения, которые являются предпочтительными, служат лишь для раскрытия сущности изобретения, поскольку сведущим в данной области из этого подробного описания станут очевидны различные изменения, которые можно внести, не выходя за объем и не искажая сущности данного изобретения.
Краткое описание фигур
[00013] На фиг.1 показана электролитическая ячейка в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.
[00014] На фиг.2 приведено увеличенное изображение участка электролитической ячейки, показанной на фиг.1.
[00015] На фиг.3 показана модификация участка электролитической ячейки, показанного на фиг.2.
[00016] На фиг.4 показана электролитическая ячейка в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.
[00017] На фиг.5 приведено увеличенное изображение другого варианта осуществления участка электролитической ячейки, показанного на фиг.4.
[00018] На фиг.6 показано поперечное сечение спирального электрода, используемого в реверсивном топливном элементе.
[00019] На фиг.7 показана система превращения органического сырья, такого как сырье, образуемое с использованием фотосинтеза, в метан, водород и/или двуокись углерода.
Подробное описание изобретения
[00020] Для полного понимания, каким образом были достигнуты указанные выше особенности и другие преимущества и цели настоящего изобретения, более подробное описание данного изобретения будет представлено со ссылкой на конкретные варианты его осуществления.
[00021] В одном варианте осуществления предлагаются электролитическая ячейка и способ ее применения. Хотя эту электролитическую ячейку можно использовать по разному назначению, в этом варианте осуществления описано ее применение для производства водорода и кислорода. Электролитическая ячейка согласно данному варианту осуществления предназначена для реверсивного раздельного производства сжатых водорода и кислорода, и она не чувствительна к примесям и образующимся продуктам. Этот вариант осуществления предоставляет также возможность проведения процесса электролиза, содержащего стадию подачи вещества, подвергаемого диссоциации, под давлением, которое значительно меньше давления, необходимого для хранения в сжатом состоянии, стадию приложения электродвижущую силу между электродами, чтобы можно было получать текучие продукты, имеющие меньшую плотность, чем вещество, подвергнутое диссоциации, и стадию ограничения расширения текучих продуктов с меньшей плотностью, пока не будет достигнуто давление, необходимое для хранения в сжатом состоянии. Этот и другие варианты осуществления могут повысить эффективность использования энергии в таких строениях, как жилые дома, рестораны, отели, госпитали, консервные заводы и другие коммерческие заведения, за счет установки тепловых двигателей или топливных элементов и использования тепла из подобных источников для приготовления пищи, стерилизации воды и передачи тепла другим веществам, для отопления помещений или для анаэробного или электрически индуцированного получения топлива для подобных машин или топливных элементов. Кроме того, сведущим в данной области понятно, что раскрытые здесь особенности вариантов осуществления можно использовать и для других типов электрохимических ячеек, чтобы добиться аналогичных преимуществ.
[00022] В отличие от обычных электрохимических электродов, которые в значительной степени зависят от сравнительно медленных процессов диффузии, конвекции и концентрационного градиента, обеспечивающих массопередачу и/или доставку ионов для получения требуемых компонентов, данный вариант осуществления обеспечивает более эффективную массопередачу, в том числе быстрое восполнение ионов и их доставку к требуемым электродам за счет откачивающего действия газов низкой плотности, выходящих из более плотной жидкой среды, как описано здесь. При этом обеспечиваются более высокий электрический кпд, более быстрая диссоциация и большая эффективность разделения наряду с предотвращением нежелательных побочных реакций. Увеличение скорости и эффективности образования ионов и их доставки к электродам повышает эффективность действия системы и предельное значение тока на поверхности электрода.
[00023] На фиг.1 показана электролитическая ячейка 2, в которой сосуд 4, такой как металлическая труба, служит в качестве герметизирующей оболочки. По необходимости сосуд 4 может служить и в качестве электрода, как показано на фиг.1. Соосно с трубчатым электродом 4 расположен пористый электрод 8, такой как электрод в виде цилиндрического проводящего проволочного экрана, причем он отделен от трубчатого электрода 4 запасом электролитической жидкости, такой как кислота или щелочь. Жидкий электролит заполняет внутреннее пространство сосуда 4 до поверхности раздела жидкость-газ в изоляторе 24. Внутри сосуда 4 может находиться электрод 4' (не показан на фигуре) в виде слоя электродного материала, нанесенного на диэлектрическую гильзу или на проводящий цилиндрический вкладыш гальваническим способом, плазменным напылением или путем композитирования, чтобы он мог служить в качестве электрически отделенного элемента узла, который легко можно заменить на запасную деталь при техническом обслуживании, или чтобы он мог служить в качестве одного из элементов сегментированного электрода при перемене полярности и/или переключении последовательного, параллельного или последовательно-параллельного соединений. В данном варианте осуществления реверсивного электролиза воды электрод 8 можно считать источником электронов или катодом, так что на электроде 8 образуется водород, а электрод 4 можно считать анодом, так что на электроде 4 образуется кислород. Сосуд 4 может работать под давлением. Герметизация содержимого сосуда 4 происходит в пространстве, ограниченном уплотненными крышками 30 и 46. Крепление, электрическая изоляция и стабилизация компонентов, в том числе электрода 8, газосепаратора 10 и электрического соединения 32, обеспечивается изоляторами из диэлектрического материала таким образом, как показано на этой фигуре. Давление в электролитической ячейке 2 может подниматься самопроизвольно в результате образования газа или газов во время электролиза или под действием внешнего источника, такого как насос, или обоими путями одновременно.
[00024] Сепаратор 10 имеет такую конфигурацию, чтобы он был проницаем для жидкости, но не пропускал газ с катодной стороны сепаратора на анодную сторону сепаратора, и наоборот, в том числе чтобы он не пропускал газ, растворенный в электролите или после зарождения пузырьков газа. По необходимости электрод 8 может иметь такую конфигурацию, чтобы он служил в качестве сепаратора 10, и не было потребности в отдельном сепараторе. Иначе сепаратор 10 может включать в себя электрод 8 или электрод 8 может включать в себя сепаратор 10. Кроме того, сепаратор 10 может включать в себя анодный электрод 4 или анодный электрод 4 может включать в себя сепаратор 10.
[00025] Изолятор 24 имеет такую форму, как показано на этой фигуре, которая необходима, чтобы отделять, собирать и/или отводить газы, образовавшиеся на электродах, таких как 4 и 8, в том числе на электродах, совмещенных с сепаратором 10. В случае концентрической цилиндрической конструкции узла изолятор 24 имеет центральную полость конической формы, в которой скапливаются газы, образовавшиеся на электроде 8. Вокруг этой центральной полости расположена концентрическая кольцевая зона, в которой скапливаются газы, выделяющиеся на поверхности электрода 4' или внутри трубчатого электрода 4.
[00026] По необходимости в верхнем накопительном канале изолятора 24 может быть установлен каталитический фильтр 48, как показано на этой фигуре. Кислород, которому удалось добраться до каталитического фильтра 48 сквозь сепаратор 10, может подвергаться каталитической реакции с водородом, образуя воду, которую затем можно возвращать в электролит. Быстрый доступ водорода может обеспечивать отвод тепла, чтобы тепло, выделяющееся при протекании этой каталитической реакции, не оказывало воздействие на электролитическую ячейку. Очищенный водород поступает в патрубок 26, как показано на этой фигуре. Аналогичным образом может понадобиться установить каталитический фильтр 49 в верхней части концентрического кольца, в котором скапливается кислород, как показано на этой фигуре, чтобы превращать в воду водород, добравшийся до кислородного кольца. Кислород выводится через патрубок 22, как показано на этой фигуре. Или же можно также устанавливать каталитические фильтры на патрубках 22 и 26, возле или внутри этих патрубков.
[00027] Если для наглядности вода является веществом, подвергающимся диссоциации на водород и кислород, то готовят подходящий электролит, такой как водный раствор бикарбоната натрия, гидроокиси натрия, гидроокиси калия или серной кислоты, и поддерживают его уровень, как показано на этой фигуре, с помощью датчика 50, который проверяет наличие жидкости и подает сигнал в контроллер 52, чтобы можно было включать насос 40 и в случае необходимости доливать воду из подходящего источника, такого как резервуар 42, чтобы обеспечивать или поддерживать требуемый запас или требуемое давление. Контроллер 52 реагирует, соответственно, на сигнал датчика температуры или давления 58, который можно устанавливать в интегрированном блоке вместе с датчиком уровня жидкости 50 или датчиком запаса жидкости 51, и управляет работой насосов 36 и 40, а также теплообменника 56, такого как радиатор или нагреватель (не показан на этой фигуре), снабженного циркуляционным насосом системы, чтобы можно было получать или отдавать тепло. Аналогичным образом, в сочетании с подобными операциями можно использовать нагревающий или охлаждающий вентилятор, чтобы усиливать получение или отвод тепла от источников, связанных с электролитической ячейкой 2.
[00028] В тех вариантах осуществления, в которых электролитическая ячейка 2 должна использоваться циклически, например, когда избыток электричества дешевый и не потребляется для других целей, электролитическая ячейка 2 может работать при значительном колебании запасов воды. В то время, когда избыток электричества отсутствует или отключен, может проводиться подача водорода и кислорода из сосуда 4, и в системе может снова установиться атмосферное давление. В это время можно добавлять воду под атмосферным давлением, чтобы полностью заполнить систему, которая может иметь большую вместимость кольцевого пространства вокруг изолятора 24, чтобы способствовать подобному циклическому заполнению при низком давлении и проведению электролиза с целью подачи водорода или кислорода, сжатого до требуемого высокого давления, необходимого для преобразования энергии давления или химической энергии в работу, компактного хранения и обеспечения быстрой доставки в транспортные средства, инструменты или приемники потребителей.
[00029] После подачи тока и образования больших объемов водорода и кислорода из гораздо меньшего по объему запаса жидкости система может быть сжата до требуемого давления и может оставаться под этим давлением, пока запас воды в растворе не будет исчерпан до уровня, определяемого датчиками 50 или 51, что позволяет контроллеру 52 либо прервать цикл электролиза, либо добавить воды нагнетательным насосом 40 из резервуара 42, как показано на этой фигуре. Может потребоваться добавлять воду через клапан, такой как запорный клапан 44, как показано на этой фигуре, чтобы можно было производить подачу в разном режиме или проводить техническое обслуживание насоса 40 в случае необходимости.
[00030] Обращаясь к фиг.1, 2 и 3, можно увидеть, что на фиг.2 показан вариант осуществления сепаратора 10 согласно фиг.1, на котором сепаратор имеет две наклонные поверхности 14, расположенные относительно друг друга в виде буквы V. Если электролит представляет собой водный раствор, электроны поступают на пористый электрод 8, такой как плетеный проволочный цилиндр, через контакт 32 и отводятся с трубчатого электрода 4 через электрический контакт 6, непрерывно превращая ионы водорода в атомы водорода, а затем в двухатомные молекулы, которые могут образовывать зародыши, вырастающие в пузырьки на электроде 8 или возле него. Пузырьки водорода и кислорода обычно обладают гораздо меньшей плотностью, чем водные электролиты и всплывают вверх. Пузырьки кислорода также всплывают вверх и оказываются отделенными от водорода благодаря особой геометрической форме коаксиального сепаратора 10, как показано в увеличенном виде сечения на фиг.2. Конфигурацию, изображенную на фиг.2, можно использовать всюду, где требуется создавать поток газа при работе электролитической ячейки 2. Более того, сепаратор такой конфигурации можно использовать в известных электрохимических ячейках другой конструкции. Если же материал, образующийся в процессе электролиза, обладает большей плотностью, чем электролит, тогда сепаратор 10 можно перевернуть, чтобы наклонные поверхности 14 располагались относительно друг друга в виде буквы Λ. Аналогичным образом, если один материал, образующийся в результате электролиза на катоде, имеет меньшую плотность, чем электролит, а другой материал, образующийся на аноде, имеет большую плотность, чем электролит, тогда сепаратор 10 может состоять из элементов, наклонных влево или вправо («/» или «\»), чтобы он мог отделять материал с меньшей плотностью от материала с большей плотностью.
[00031] Смешение водорода с кислородом, который выделяется на внутреннем электроде 4' или внутри трубчатого электрода 4, предотвращается проницаемым для жидкости газобарьерным сепаратором 10, который успешно разделяет газы, отклоняя их от поверхностей 12' и 14, которые наклонены, перекрывая доступ для кислорода и водорода, не допуская их протекания или просачивания, как показано на этой фигуре. Или же сепаратор 10 может содержать винтовую спираль, изготовленную из электрически изолированного проводника или из инертного диэлектрического материала, такого как 30%-ное стекловолокно, наполненное сополимером этилена и хлортрифторэтилена, в котором поперечное сечение спирального полосового материала имеет форму буквы V, как показано на этой фигуре, чтобы он мог служить в качестве и электрического изолятора, и газосепаратора.
[00032] В случае необходимости, чтобы улучшить циркуляцию и распределение текучей среды, каналы можно расширить путем случайного или систематического гофрирования полосы, особенно на ее концах, чтобы создать зазор между витками спирали или же слоями формованных дисков в стопке, которые образуют участок, показанный на фиг.2 в виде гофр увеличенного размера под номером 13. Вообще будет лучше, если каждый из гофр будет проходить зигзагообразно относительно соответствующей наклонной радиальной оси, показанной на фигуре под номерами 15 и 15'. Это позволяет пористо-проницаемой для жидкости газобарьерной стенке сепаратора 10 иметь общую толщину требуемой величины, например не более 0,2 мм.
[00033] Сепаратор 10 может иметь любые подходящие размеры, в том числе и очень маленькие, но с точки зрения энергии поверхностного натяжения достаточные, чтобы жидкий электрод мог поступать к электроду 8 и отходить от него, не допуская просачивания газов за счет гидростатической тяги и всплывания газа. Альтернативный вариант осуществления, пригодный, например, для сравнительно маленьких топливных элементов и электролизеров, представляет собой множество близко расположенных друг от друга притупленных резьбовых элементов, имеющих поперечное сечение, показанное на фиг.2, причем подобные резьбовые элементы переплетены или сцеплены друг с другом таким образом, чтобы обеспечивался максимально свободный доступ для жидкости, и направлены почти в вертикальном направлении по одну или по обе стороны V-образного профиля. Благодаря этому создается пористо-проницаемая для жидкости газобарьерная стенка сепаратора 10 общей толщины не более 0,1 мм.
[00034] Направленная вверх гидростатическая тяга предотвращает столкновения пузырьков газа с наклонными поверхностями 12 и 14. Эта особенность помогает устранить недостатки, присущие известным техническим решениям, которые приводят к низкой эффективности, обусловленной электрическим сопротивлением, загрязнением, торможением, коррозией и/или поляризационными потерями. Кроме того, некоторые конфигурации могут способствовать циркуляции электролита в концентрических витках спирали благодаря гидростатическому подъемному действию всплывающих пузырьков, которые создают восходящий поток электролита, а после удаления газа на поверхности жидкости создают нисходящий поток сравнительно обезгаженного и более плотного электролита, возвращающегося, чтобы заменить менее плотный электролит, смешанный с пузырьками или содержащий растворенный газ. В случае необходимости можно подключить теплообменник 56, чтобы можно было подводить или отводить тепло из электролита, который циркулирует вниз от вершины трубчатого электрода 4, как показано на фигуре. В случае необходимости можно использовать насос 36, чтобы увеличить скорость циркуляции электролита, или использовать его совместно с насосом 40, чтобы пополнять запас воды.
[00035] В некоторых вариантах осуществления используется большая плотность тока, в том числе в системах с быстрым вводом органического материала. В подобных вариантах осуществления лучше обеспечивать циркуляцию электролита с помощью насоса 36, который возвращает сравнительно обезгаженный электролит через патрубок 28 по линии 34 в насос 36, чтобы вернуть в трубчатый электрод 4 по линии 38 через патрубок 16, как показано на фигуре. Лучше будет вводить возвращенный электролит через патрубок 16 по касательной, чтобы создавать закрученный поток, который продолжает крутиться и таким образом синергетически усиливает действие сепаратора 10, который можно использовать, как было описано выше. В зависимости от величины рабочего давления плотность водорода примерно в четырнадцать раз меньше плотности кислорода, и выталкивающая сила водорода больше выталкивающей силы кислорода, так что водород легче направляется сепаратором 10 и всплывает с большей скоростью, где его можно собирать через фильтр 48 в патрубке 26. При очень большой плотности тока и в тех случаях, когда электролитическая ячейка 2 подвергается наклону или перегрузке (под действием ускорения силы тяжести), что случается во время транспортировки, скорость циркуляции электролита увеличивают с помощью насоса 36, чтобы усилить вихревое отделение и таким образом предотвратить смешение газов, образовавшихся на аноде, с газами, образовавшимися на катоде.
[00036] Некоторые варианты осуществления газобарьерной и проницаемой для жидкости непроводящей мембраны, в частности сепаратора 10, позволяют производить менее дорогие и гораздо более прочные и эффективно действующие реверсивные электролизеры по сравнению с прежними, в которых использовались, в частности, протонообменные мембраны для разделения газов, таких как водород и кислород. В одном отношении сепаратор 10 можно спроектировать так, чтобы улучшить протекание электролита во время электролиза. Например, сепаратор 10 может иметь такую конфигурацию, чтобы способствовать спиральному перемещению ионов в запасах жидкого электролита, поступающих снизу вверх от впускного патрубка 16 к выпускному патрубку 28. Благодаря этому каждый участок электродов подвергается действию освеженной плотности ионов, что необходимо для достижения максимального электрического кпд. При подобном смывании электродов могут также быстро удаляться пузырьки водорода и кислорода, образующиеся на соответствующих электродах электрохимической ячейки.
[00037] На фиг.3 приведен вид с ребра характерных участков составных пластин или спиральных полос другой разновидности сепаратора 10, предназначенного для обеспечения электрической изоляции смежных электродов в узлах, представляющих собой структуры из пластины и концентрического электрода, обеспечивающих разделение газов, как было описано выше. В узле 11 листы 12' и 14' образуют поперечное сечение, которое сходно с поперечным сечением сепаратора 10 и имеет сходное функциональное назначение. Плоский проводящий или непроводящий полимерный лист 12' имеет множество мелких отверстий на параллельных средних линиях, которые наклонены, образуя углы существенной величины, такие как показано на фигуре первым углом 15 величиной в диапазоне от 35° до 70°, относительно продольной оси листа 12'. Полимерный лист 14' также имеет множество мелких отверстий на параллельных средних линиях, которые наклонены, образуя углы существенной величины, такие как показано на фигуре вторым углом 15' величиной в диапазоне от 35° до 70°, относительно продольной оси листа 14'.
[00038] В других вариантах осуществления углы 15 и 15' могут менять свою величину в зависимости от материала, подвергаемого разделению в процессе электролиза. Например, углы могут быть спадающими в случае электролиза соединений, которые не имеют газообразных составляющих или только одну газообразную составляющую. Если такое соединение, как Al2O3, диссоциирует при электролизе в криолит-глиноземном электролите, образуя алюминий и кислород, то алюминий имеет большую плотность, чем криолит-глиноземный электролит, и отделяющий алюминий катодный электрод или связанный с ним сепаратор должны иметь такую конфигурацию (например, углы наклона), чтобы направлять алюминий вниз и в сторону от всплывающего кислорода.
[00039] Множество таких маленьких отверстий, диаметр которых составляет от 1/12 до 1/3 от толщины листа, легко можно проделать в листах 12' и 14' с применением подходящей технологии, в том числе с помощью лазерной прошивки, прошивки в горячем состоянии или пробивки быстрыми частицами. Листы 12' и 14', каждый из которых обычно имеет толщину от 0,025 мм до 0,25 мм, можно соединять друг с другом с помощью сварки, резьбового соединения, гибких связок или одним или несколькими витками спиральной навивки проводящей или непроводящей проволоки поверх всего узла, чтобы образовать единое целое с электродом 8. Листы 12' и 14' можно также местами и целиком склеивать или соединять пайкой или сплавлением в растворителе. Таким образом, когда наклонные отверстия листа 12' совпадают с отверстиями листа 14', то образуются каналы, пропускающие жидкость и/или электролит, но не позволяющие газу проникать сквозь образовавшуюся газобарьерную мембрану. Согласно фиг.1 и 4 трубчатые конструкции можно изготовлять из газобарьерных листов подходящего для вариантов осуществления 2 или 100 диаметра путем склеивания или сварки стыковым швом или же производя сварку внахлестку, позволяющую создать требуемый газобарьерный сепаратор.
[00040] Для электролиза воды пригодно множество электролитов. В одном варианта осуществления можно использовать гидроокись калия в трубчатом электроде 4 из низкоуглеродистой стали. Увеличение срока службы и повышение коррозионной стойкости можно обеспечить, используя никелированный трубчатый электрод 4 или подходящий нержавеющий сплав. Что касается других аспектов, то увеличение вместимости трубчатого электрода можно обеспечить путем обертывания трубчатого электрода 4 высокопрочным армирующими материалами, такими, как стекло, керамика, углеродные волокна или их смесь.
[00041] В зависимости от конкретного назначения и требований прочности лучше будет использовать для изоляции сепараторов 20 и 24 30%-ное стекло, заполненное сополимером этилена и хлортрифторэтилена. Электрод 8 может быть изготовлен из тканой проволочной сетки из никеля или нержавеющей стали типа 316. Сепаратор 10 может быть изготовлен из полосы 30%-ного стекла, заполненного сополимером этилена и хлортрифторэтилена.
[00042] В другом варианте осуществления намеревались использовать контролируемую подачу электричества для производства из органических электролитов метана или водорода порознь или в виде предпочтительных смесей. В некоторых аспектах этот вариант осуществления может работать совместно с вариантами осуществления одновременно поданной заявки на патент №09/969860, которая включена сюда путем ссылки. Процессы анаэробного сбраживания органических материалов, которые обычно сопровождаются образованием метана, можно отрегулировать так, чтобы получать электролит, который выделяет водород при значительно меньшем напряжении или при менее продолжительном включении рабочего цикла с широтно-импульсной модуляцией и меньшем расходе электричества, чем при диссоциации воды.
[00043] Кислотность или pH органического раствора, который образуется при микробном сбраживании, может поддерживаться природным взаимодействием, буферизованным бикарбонатом. Бикарбонатный буфер может пополняться за счет попутного образования двуокиси углерода в процессе сбраживания. Различные стадии процесса анаэробного сбраживания органических веществ можно показать на варианте разложения простого углевода или глюкозы, которое включает множество параллельных и дополнительных стадий, таких как:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
[00044] В тех случаях, когда требуется выделять метан из таких растворов, может потребоваться поддерживать pH около 7,0. Метаногенезу способствует атмосферное давление, pH около 7,0 и т-ра 35-37°C. Большинство бытовых сточных вод содержат биооотходы с питательными макро- и микроэлементами, необходимыми для организмов, обеспечивающих метаногенез. Поддержание сравнительно высоких концентраций растворенных и распределенных углеводов или моносахаридов, присутствующих в анаэробном реакторе, может угнетать метанообразующие микроорганизмы.
[00045] В другом аспекте возросшее производство топлива из органических веществ может сопровождаться использованием электрического поля для диссоциации таких веществ, как уксусная кислота (СН3СООН), которые образуются путем бактериального расщепления глюкозы и других органических веществ и проведения других кислотообразующих процессов, которые создают ионы водорода.
Figure 00000004
[00046] Ионы водорода мигрируют или движутся к отрицательно заряженному электроду и присоединяют электроны, образуя газообразный водород.
Figure 00000005
[00047] Два электрона подаются отрицательно заряженным электродом. На другом электроде происходит электрохимическая реакция окисления ацетат-иона в двуокись углерода и ионы водорода, как показывает уравнение 6.
Figure 00000006
[00048] При протекании этой электродной реакции ацетат-ионы теряют электроны, а следовательно, реагируют с водой, расщепляясь на газообразную двуокись углерода и ионы водорода. Двуокись углерода насыщает раствор и выходит через поверхность раздела жидкого раствора, как было указано в предыдущих вариантах осуществления. Ионы водорода циркулируют и/или мигрируют, пока не получат электроны с противоположного электрода и не образуют атомы водорода, а затем двухатомные молекулы, как показано в уравнении 5 для раздельного накопления в подобных системах. Лучше всего проводить раздельное накопление, например раздельное накопление с целью повышения давления, а чтобы создать высокое давление лучше накачивать жидкость, а не сжимать газ, причем такой подход очень эффективен и сильно понижает потребность в основном оборудовании, необходимом для разделения и последующего механического сжатия образовавшихся водорода, метана и двуокиси углерода.
[00049] Разложение путем анаэробного сбраживания таких соединений, как уксусная кислота, до водорода и двуокиси углерода требует гораздо меньше энергии, чем электролиз воды, поскольку в результате протекания реакций разложения образуются ионы водорода и экзотермическая энергия. Запуск и поддержание экзотермического разложения кислот, таких как уксусная кислота, можно провести при более низком напряжении или путем прерывистого или временного электролиза вместо непрерывного электролиза, обычно используемого для разложения воды. Свободная энергия образования воды при температуре окружающей среды довольно велика (по крайней мере, 1 кВт·ч для выделяющегося водорода) по сравнению с электролизом продуктов сбраживания и кислот, таких как мочевина и уксусная кислота, до водорода и двуокиси углерода, который требует минимальное количество энергии для активации и/или каталитического действия, особенно при использовании органических катализаторов. Соответственно, выбранные катализаторы, в частности видоизмененные никелевые катализаторы Ренея, никелеоловоалюминиевые сплавы, металлы платиновой группы, платиноникелевые сплавы и монокристаллы сплавов металлов платиновой группы и разные органические катализаторы, используемые в сочетании с представленными здесь электродными системами, еще более увеличивают скорость и/или повышают эффективность производства водорода.
[00050] В другом отношении лучше использовать множество ячеек с электродными парами, подключаемых последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно с целью согласования силы тока и напряжения доступных источников с напряжением, требуемым для диссоциации при последовательном соединении ячеек, таких, как показано на фиг.1. Одной особенностью этого варианта осуществления является то, что для каждой ячейки может потребоваться от 0,2 до 2 В в зависимости от водного электролита, выбранного или биохимически полученного из органических веществ, так что бытовой фотоэлектрический источник на 6 В может обслуживать от 3 до 30 ячеек, а промышленная сеть на 220 В может обслуживать от 100 до 1000 электродных ячеек, включенных последовательно. Образовавшиеся газы можно легко удалять с помощью подключенных параллельно или последовательно газосборных устройств. В зависимости от требуемой гибкости при настройке нескольких последовательных и/или параллельных соединений может иметься опора и регулятор расхода 18, изготовленные по выбору из изоляционного или неизоляционного материала.
[00051] Предпочтительными могут оказаться разные плотности тока, в том числе средние и низкие плотности тока, лишь бы они обеспечивали всплывание пузырьков образовавшихся газов и циркуляцию электролита во избежание уменьшения концентрации ионов и замедления процесса. Во время запуска и при высоких плотностях тока можно включать насос 36 и теплообменник 56, чтобы обеспечить требуемую рабочую температуру и подачу обогащенного ионами электролита на поверхность электрода. Благодаря этому обеспечиваются очень высокая скорость преобразования энергии в тех случаях, когда такая энергия, как внепиковая электроэнергия, доступная от источников солнечной, ветровой и волновой энергии, гидроэлектроэнергии используются для быстрого и эффективного производства газов высокого давления: кислорода и водорода, или водорода и двуокиси углерода, или водорода и метана, а также двуокиси углерода для отдельного ее хранения и использования.
[00052] Еще одним аспектом этого варианта осуществления является проблема регенеративного торможения транспортных средств или остановки электростанции, когда внезапный выброс большого количества энергии требует быстрого ее превращения в потенциал химического топлива. Обычный топливный элемент для грузовика, автобуса или поезда не рассчитан на высокие плотности тока, которые внезапно прикладывают к электродам топливного элемента. Данный вариант осуществления преодолевает это ограничение и обеспечивает очень высокую устойчивость к сильному току, позволяющую достичь высокой эффективности электролиза без возникновения затруднений, связанных с ухудшением потребительских качеств протонообменной мембраны или порчей поверхности раздела электрода, которые присущи топливным элементам с регенеративной протонообменной мембраной. Благодаря надежной конструкции и вполне достаточной способностью подвергаться охлаждению этот вариант осуществления пригоден для работы с очень большой силой тока. И наоборот, этот вариант осуществления легко запускается и эффективно работает в очень холодных и жарких условиях, не испытывая различных затруднений, ограничений и неисправностей, связанных с протонообменной мембраной.
[00053] С другой стороны, чтобы достичь более высокой рентабельности инвестиций в системах превращения энергии, таких как гидроэлектростанция, ветряная электростанция, система волновых генераторов или обычные электростанции, этот вариант осуществления позволяет быстро и эффективно превращать внепиковую электроэнергию в водород и кислород путем диссоциации воды или в водород и двуокись углерода путем диссоциации веществ, полученных при анаэробном сбраживании или разложении органического материала. Компактная модификация этого варианта осуществления занимает не больше места, чем стиральная машина, и превращает внепиковую электроэнергию, которая в противном случае была бы потеряна, в достаточное количество водорода, чтобы на нем работали два автомобиля семейного класса, и удовлетворялсь домашние потребности в энергии.
[00054] Как было указано выше, некоторые представленные здесь варианты осуществления обеспечивают более эффективный массоперенос, в том числе и быстрое пополнение ионов и их доставку к требуемым электродам за счет откачивающего действия газов низкой плотности, всплывающих из более плотной жидкой среды. Благодаря этому обеспечивается более высокий электрический кпд, более быстрая диссоциация и большая эффективность разделения, а также предотвращение нежелательных побочных реакций. Увеличение скорости и эффективности образования ионов и их доставки к электродам приводит к увеличению эффективности всей системы в целом и предельного значения тока в пересчете на площадь поверхности электрода. Такое использование, когда органические вещества превращают в двуокись углерода и водород или метан, особенно привлекательно тем, что увеличивается скорость доставки органических веществ к микроорганизмам, которые принимают участие в процессе разложения, инкубации и доставки инкубированных микроорганизмов для роста и самовосстановления биопленочной среды, ускоряется разделение образовавшихся газов и доставка органических веществ, а также становится более эффективной доставка промежуточных ионов к электродам.
[00055] На фиг.4 представлен другой вариант осуществления, электролитическая ячейка 100, которая особенно пригодна для использования в тех случаях, когда нежелательно подавать напряжение или пропускать ток через внутренние стенки герметизирующей оболочки 102. Этот вариант осуществления способствует также последовательному соединению биполярных или многоэлектродных блоков или ячеек, таких как 110 и 114, в электролитической ячейке 100, чтобы упростить сбор газа и подбор нужного напряжения.
[00056] В том случае, когда герметизирующая оболочка 102 имеет цилиндрическую форму и компоненты, расположенные внутри нее и соосно друг другу, электродные блоки 110 и 114 могут быть собраны из множества вложенных друг в друга компонентов в виде усеченного конуса, или же один или оба электрода могут иметь спиральную форму, как было описано выше. Электроды 110 и 114 могут иметь одну и ту же, сходную или разную конфигурацию. С другой стороны, электрод 114 может быть собран из вложенных друг в друга секций в виде усеченного конуса или может представлять собой спиральный электрод, который сплошь обвивает электрод 110.
[00057] Электроизоляция электродов 110 и 114, проводимая с целью не допустить короткого замыкания, может выполняться различно, в том числе с помощью контролируемых допусков на рабочие размеры и/или путем использования диэлектрических нитей или волокон, размещенных между электродами 110 и 114, и/или сепаратора 10 или 111 другой формы, как было описано со ссылкой на фиг.2 и 5.
[00058] Электролитическая ячейка 100 может работать под давлением. Герметизация обеспечивается с помощью верхней и нижней крышек 104 и 106, как показано на фигуре. Изоляторы 120 и 122 опираются на крышки 104 и 106, как показано на фигуре. Схемные компоненты и арматура для электрических и жидкостных соединений являются наглядными и могут выполняться путем пропускания сквозь крышки 104 и 106, если необходимо для использования по конкретному назначению.
[00059] В данном варианте осуществления оба электрода 110 и 114 имеют наклонные поверхности, которые направляют образовавшиеся вещества, такие как выделяющийся газ, в соответствующие зоны накопления, как показано на фигуре. Например, если воду нужно подвергать диссоциации из подходящего электролита, электрод 110 может получать электроны, которые поступают на контакт 108, которые герметично пропущен через крышку 106 с помощью штепселя 132. Таким образом, электроны поступают с электрода 114 через штепсель 130, который обеспечивает изоляцию контакта 124, когда газ, такой, как двуокись углерода или кислород, всплывает от электрода 114.
[00060] Затем подобные газы всплывают под действием выталкивающих сил по мере образования на электроде 114 и устремляются вверх вдоль внутренней стенки герметизирующей оболочки 102. Водород всплывает по мере выделения на электроде 110 внутри центрального сердечника, образованного многочисленными витками или коническими слоями электрода 110 и собирается, как показано на фигуре, у изолятора 120. Очищенный водород под расчетным давлением выпускается через патрубок высокого давления 116. Может использоваться каталитический фильтр 134, чтобы превращать любой окислитель, такой как кислород, проникший в центральный сердечник, в воду. Аналогичный каталитический фильтр можно использовать для превращения в воду любого водорода, проникшего в наружное кольцевое пространство в изоляторе 120, как показано на фигуре. Сжатый профильтрованный кислород выпускается через патрубок высокого давления 118.
[00061] По необходимости иногда требуется повысить эффективность действия электролитической ячейки 100, ее связывают жидкостной связью с одним или несколькими сборниками (не показаны на фигурах), чтобы можно было собирать газ, образовавшийся при электролизе. Газосборник может предназначаться для улавливания газа, находящегося при повышенном давлении, прежде чем он подвергнется существенному расширению. Газосборник может далее иметь такую конфигурацию, чтобы можно было использовать работу, совершаемую газом при расширении, известными способами. Или же газосборник может далее иметь такую конфигурацию, чтобы можно было получать газ под давлением, пригодным для его хранения, транспортировки или использования, когда требуется подавать газ под повышенным давлением. Надо полагать, что этот аспект можно использовать в различных электрохимических ячейках.
[00062] Согласно фиг.2 в другом варианте осуществления на патрубке 22, патрубке 26, возле них или внутри них, а также в газосборнике, имеющем жидкостную связь с патрубками 22 или 26, может быть установлен расширитель газа. Аналогичным образом, согласно фиг.4 на патрубке 116, патрубке 118, возле них или внутри них, а также в газосборнике, имеющем жидкостную связь с патрубками 116 или 118, может быть установлен расширитель газа.
[00063] С другой стороны, создан способ и устройство для электролиза, позволяющее сжимать текучую среду и спаренное с устройством для использования работы, выполняемой подобной сжатой текучей средой. Текучая среда может представлять собой сжатую жидкость, абсорбировавшую газ жидкость, пар или газ. Превращение сжатой текучей среды в пар или газ может происходить в патрубке 116 или позади него, а устройство, обеспечивающее превращение давления потока из подобных патрубков, можно выбрать из группы, в состав которой входят турбина, генератор, лопастной гидро- или пневмодвигатель и разные поршневые двигатели, которые вдыхают воздух и впрыскивают сжатый водород из патрубка 116. Аналогичным образом превращение сжатой текучей среды в пар или газ может происходить в патрубке 118 или позади него, а устройство, обеспечивающее превращение давления потока из подобных патрубков, можно выбрать из группы, в состав которой входят турбина, генератор, лопастной гидро- или пневмодвигатель и разные поршневые двигатели, которые расширяют и/или сжигают сжатую текучую среду, такую как кислород, из патрубка 118.
[00064] С другой стороны, создано устройство и способ, позволяющий преодолеть высокую стоимость и потери мощности, наблюдаемые в цепи с трансформатором и выпрямителем. Добиться этого удается путем регулируемого согласования напряжения нагрузки с напряжением источника, осуществляемого последовательным соединением электродных ячеек или электродов в ячейке, осуществляемым путем подключения отрицательного вывода источника постоянного тока к самым нижним трем виткам электрода 110, к следующим трем виткам электрода 114, к следующим трем виткам электрода 110, к следующим трем виткам электрода 114, к следующим трем виткам электрода 110 и т.д. и, начиная с противоположного (самого высокого) конца, путем подключения положительного вывода источника постоянного тока к трем виткам электрода 114, к следующим трем виткам электрода 110, к следующим трем виткам электрода 114, к следующим трем виткам электрода 110, к следующим трем виткам электрода 114 и т.д. Число витков и/или усеченных конусов можно регулировать, чтобы достичь площади поверхности, соответствующей силе тока источника.
[00065] Помимо того, что этот вариант осуществления обеспечивает разделение газов, образовавшихся при электролизе, он оказывает еще и откачивающее действие, обеспечивающее доставку питательных веществ к микроорганизмам, которые в зависимости от проводимой стадии населяют подходящие среды, таких как ткань из углеродного волокна, гранулы активированного угля, вспученный кремнезем, графитовый войлок, ископаемый уголь, древесный уголь, фруктовые косточки, древесная стружка, обрезки бумаги, древесные опилки и/или их смеси, подобранных таким образом, чтобы они помещались внутри участков электрода 110 и/или между участками электрода 114 и герметизирующей оболочки 102. Соответствующие функции и преимущества, в том числе термическая стабилизация системы, циркуляция сырья и удаление продуктов, таких как двуокись углерода, и образование водорода из кислот, могут обеспечиваться инкубацией, питанием и выращиванием подобных микроорганизмов.
[00066] При низкой и средней плотности тока выталкивающие силы, создаваемые растворами низкой плотности и пузырьками, могут обеспечивать циркуляцию электролита в герметизирующей оболочке 102. При большой плотности тока лучше проводить адаптивное регулирование температуры, давления и циркуляции электролита, как было описано ранее. Внешняя циркуляция электролита может проводиться от патрубка 126 к патрубку 138, как показано на фигуре. Она используется в тех ситуациях, когда одна или несколько электродных ячеек, произвольно соединенных друг с другом последовательно и/или последовательно-параллельно, заключены в герметизирующую оболочку 102.
[00067] С другой стороны, этот вариант осуществления можно оптимизировать при высокой плотности тока, чтобы можно было подавать электролит с соразмерно более высокой скоростью через одно или несколько отверстий или прорезей 139, которые вводят текучую среду в кольцевое пространство между электродами 110 и 114 по касательной. Электролит поступает вверх по спиральному пространству, образованному электродами и заполняемому электролитом, поступающим по спиральному каналу, образованному электродами 110 и 114, из кольцевого пространства между электродами 110 и 114. Угловой момент электролита, поступающего в пространство между электродами 110 и 114, увеличивает движущую силу всплывающих пузырьков, заполненных продуктами электролиза, такими как водород и кислород, образующимися, соответственно, на электродах 110 и 114, и суммируется с нею.
[00068] Эта циркуляция электролита оказывает очень благоприятное влияние, обеспечивая быстрое замещение ионов, которые превратились в атомы водорода и кислорода или другие газы, такие как двуокись углерода, после обмена зарядами на электродах 110 и 114 и способствуя удалению подобных газов, их накоплению и выводу с минимальными поляризационными потерями во время электролиза. Таким образом, очень высокая плотность тока вполне приемлема и обеспечивает эффективный электролиз циркулирующей текучей среды. С другой стороны, дальнейшее увеличение высокой плотности тока обусловлено способностью конструкции к очень быстрому охлаждению, обеспечиваемому улучшенной циркуляцией электролита, которая устраняет вредное замедление отвода продуктов электролиза и/или фазовые превращения, такие как зародышеобразование пара, и уменьшение эффективной площади электрода.
[00069] С другой стороны, электроды 110 и 114 могут принимать пружинящие формы, которые могут успешно работать на резонансной частоте или подвергаться различным побуждающим воздействиям, в том числе действию пьезоэлектрических приводов, вращающихся эксцентриков, и действию образующихся пузырьков и ускоряющему действию менее плотных смесей электролита и пузырьков при подаче более плотного электролита на поверхность электродов 110 и 114 в результате создаваемого откачивающего действия. В ответ на побуждающее воздействие электроды 110 и 114 вибрируют с собственной или индуцированной частотой, еще более способствуя отрыву пузырьков от поверхности, в том числе от мест зародышеобразования, и тем самым обеспечивая увеличение плотности тока и повышая эффективность преобразования энергии.
[00070] Индуцированная вибрация электродов, имеющих форму винтовой пружины, таких, как 110 и 114, оказывает также перистальтическое механическое действие, ускоряя всплывание пузырьков к местам их скопления и выпускным отверстиям электролитической ячейки 100. Во время этой вибрации циклическое увеличение и уменьшение среднего расстояния и угла между соседними слоями электродных витков создает стоячие или движущиеся узлы в зависимости от величины и частоты побуждающих воздействий.
[00071] На фиг.5 показано характерное сечение блока электродов 110' и 114', предназначенных для работы в сочетании с электроизоляционной прокладкой 111 между 110' и 114', в том числе с такой прокладкой, как изолятор 10, показанный на фиг.2, который имеет конфигурацию, предусматривающую подачу спиралевидного потока разных электролитов для использования по разному назначению. Узел, содержащий концентрический электрод 110', прокладку 111 и электрод 114', представляет собой очень прочную, самоупрочненную систему, обеспечивающую эффективную диссоциацию текучих сред, таких как вода, жидкости из анаэробных сбраживателей или морская вода, с улучшенной эффективностью и устойчивостью против засорения. Электроды 110' и 114' можно изготовлять из проводящей копировальной бумаги, ткани или войлока; плетеных или сваляных углеродных или металлических волокон, графитовых гранул, уложенных между плетеными или сваляными углеродными или металлическими волокнами; или стопки полимерных листов с металлическим покрытием или металлических листов, таких как малоуглеродистая сталь, никелированная сталь или нержавеющая сталь, в которых просверлено, как было указано выше, множество отверстий на параллельных средних линиях, которые наклонены, как было показано, для соответствующего отделения водорода от одновременно образующихся газов, таких как кислород, хлор или двуокись углерода, в зависимости от химического состава электрода.
[00072] В тех случаях, когда электрод 110', прокладка 111 и электрод 114' используются в концентрических электродных узлах, таких, как показано на фиг.4, водород поступает в патрубок 116, а такие продукты, как кислород, хлор или двуокись углерода (в зависимости от вещества, подвергаемого диссоциации), поступают в патрубок 118. В некоторых случаях предпочитают создать множество отверстий в электродах 110' и 114' таким образом, чтобы каждое отверстие было слегка скошено на конус в направлении от отверстия меньшего диаметра на поверхности прилегающей прокладки 111 к отверстию большего диаметра на выходе из прокладки 111.
[00073] Предпочтительно выбирать шаг спирали, расстояние между электродами и толщину состоящей из полос прокладки 111 такими, чтобы доставка электролита из патрубка 138 к электродам 110' и 114' и через них в патрубок 126 происходила со скоростью, соразмерной с доступной электрической мощностью и требованиями к теплопередаче системы, чтобы можно было оптимизировать достигнутое расстояние между электродами. Это приводит к обильной подаче ионов для электролиза, протекающего на электродах 110' и 114', и в то же время обеспечивает разделение водорода, поступающего в зону внутри электрода 110', от одновременно образующихся газов, таких как кислород, двуокись углерода или хлор, поступающих в пространство снаружи электрода 114'.
[00074] С другой стороны, можно обеспечить работу системы в регенеративном режиме, прокладывая газопроточные каналы в водородном электроде и газопроточные каналы в кислородном электроде и создавая соответствующие патрубки для дополнительного ввода водорода в нижнюю часть водородного электрода и кислорода в нижнюю часть кислородного электрода. В этом случае предпочитают использовать концентрические спиральные электроды, особенно в мелких топливных элементах, когда однокорпусный узел удовлетворяет потребность в энергии.
[00075] На фиг.6 приведено поперечное сечение спирального электрода, используемого в тех случаях, когда нужно показать работу реверсивного топливного элемента. Он обеспечивает улучшение отношения поверхности к объему, момента сопротивления сечения и продольной устойчивости электрода 114 или аналогичной спиральной модификации электрода 110. Электрод 114 показан в сечении, на котором газ 152, текущий по спиральным каналам, образованным путем гофрирования стопки листов, которая используется для образования спирали. Он обеспечивают подачу кислорода для обеспечения работы топливного элемента, а при проведении пиролиза - для подачи кислорода в кольцо 136 и патрубок 118. Такая же конфигурация пригодна и для электрода 110 при работе в режимах топливного элемента и электролиза для превращения органических кислот в двуокись углерода и водород, а в режиме электролиза обеспечивает обильную подачу газа в требуемый сборник или выпускной патрубок, как было описано выше.
[00076] Еще в одном отношении улучшение эксплуатационных качеств электрода обеспечивается путем облегчения роста и сохранения микроорганизмов, которые превращают водные производные органических веществ, такие как угольная кислота, уксусная кислота, масляная кислота и молочная кислота, вместе с такими соединениями как мочевина, в водород. На электроде, выбранном для получения ионов водорода и/или выделения двуокиси углерода, повышение микробной продуктивности обеспечивается путем подготовки такой поверхности электродов с использованием топографического увеличения, чтобы можно было увеличить эффективную площадь поверхности, в том числе увеличить долю волокон или усов, которые уменьшают электрическое сопротивление на субстратном электроде и помогают удерживать микробы и биопленку на месте вместе с требуемыми пленочными веществами, образовавшимися в процессе брожения.
[00077] Не ограничиваясь никакой теорией, полагаем, что специфические особенности электрода и/или сепаратора, такие как топографическая обработка или усовершенствование, способствуют турбулизации, в том числе кавитации или суперкавитации, электролита в требуемом месте, которая в свою очередь способствует зародышеобразованию в этом месте. И наоборот, специфическая конфигурация электрода и/или сепаратора может подавлять турбулентность, в том числе кавитацию или суперкавитацию, в требуемом месте, например в точке переноса электронов, что в свою очередь может замедлять зародышеобразование в этом месте. Полагают, что элементы, в том числе и эти особенности, могут быть осуществлены в любом месте электролитической ячейки, в котором желательно зародышеобразование. Более того, те же самые особенности и принципы можно применять к газосборнику, находящемуся в жидкостной связи с электролитической ячейкой, или жидкостной связи с каналами или клапанами между ними.
[00078] Подходящими волокнами и/или усами являются металлы или легированные полупроводники, такие как углеродные, кремниевые волокна или нановолокна углерода или нитрида бора, предназначенные для увеличения площади поверхности, уменьшения переноса ионов и омических потерь, увеличения продуктивности микробов и активации более эффективного зародышеобразования, чтобы обеспечить более эффективное выделение двуокиси углерода. Подобные волокна могут также использоваться для закрепления графитовых гранул, которые еще более увеличивают продуктивность микробов, повышают эффективность использования энзима и катализатора и благоприятствуют соответствующим процессам образования ионов водорода. Аналогичным образом, на том электроде, на котором ионы водорода получают электроны, превращаясь в атомы водорода и образуя зародыши пузырьков двухатомного водорода, волокна и усы могут использоваться для увеличения активной зоны и уменьшения напряжения, необходимого для всего процесса в целом.
[00079] Кроме усов углерода, оказались пригодными волокна, выращенные из металлов, таких как олово, цинк, никель, и тугоплавких металлов, осажденных из пара или выращенных из покрытия на подходящем субстрате, таком как электроды из сплавов железа, чтобы можно было уменьшать электрическое сопротивление и увеличивать эффективность процесса. Подобные волокна и усы можно сделать более пригодными в качестве опоры для биопленки и для интенсификации процесса путем добавления подходящих поверхностно-активных веществ и/или поверхностного покрытия с подходящими веществами, такими как углерод, нитрид бора или карбид кремния, осажденные путем напыления или разложения вещества, такого как донор углерода, из характерных предшественников, таких как ацетилен, бензол или парафиновые газы, в том числе метан, этан, пропан и бутан.
[00080] Вариант осуществления на фиг.4 и его модификации могут обеспечить успешное разделение газообразных производных с низкой плотностью, полученных путем диссоциации текучих сред, в том числе отделение водорода от органических жидкостей, как показано в уравнениях 1-6, с целью его подачи или отделения обогащенных водородом смесей в патрубок 116, тогда как двуокись углерода или обогащенные двуокисью углерода смеси, в том числе и соединения фиксированного азота, подаются в патрубок 118. В некоторых вариантах осуществления может потребоваться смесить полярность этих электродов, чтобы сменить выпускные отверстия для разделенных газов. Подобное обращение может быть продолжительным по времени или перемежающимся выполнением разных процедур. В зависимости выбранного шага спирали электродов 110 и 114 и резонансной или индуцированной частоты колебаний каждого электрода и относительной скорости текучей среды на каждом электроде, водород может подаваться в патрубок 116, но система может работать с образованием метана и двуокиси углерода. Однако двуокись углерода, поступающая в патрубок 118, может содержать метан и другие газы с большей плотностью, чем у водорода. В тех случаях, когда желательно создать высокоприемистые смеси водорода и метана, чтобы обеспечить качественное управление мощностью двигателей внутреннего сгорания, различными горелками, топками или топливными элементами, вариант осуществления на фиг.4, работающий с гидравлической и электрической системой управления, обеспечиваемой, например, насосом 36 и контроллером 52, способствует получению и отделению требуемой топливной смеси с регулируемым соотношением водорода и метана, выпускаемой через патрубок 116.
[00081] Неожиданно особенно подходящим для производства активных анаэробных колоний микробов, которые обеспечивают требуемое превращение органического сырья в водород и/или метан, оказалось устройство, созданное путем добавления таких сред, как коллоидный углерод, углеродные волокна, в том числе и нановолокна, отщепленные кристаллы углерода, графеновые пластинки, активированный уголь, цеолиты, керамика и/или гранулированный нитрид бора, к электрохимической ячейке. Подобные среды можно легировать или смешивать с разными агентами, чтобы обеспечить повышенную каталитическую продуктивность. Показательно, что требуемую функциональность можно обеспечить путем легирования выбранными агентами, имеющими электронную структуру, более или менее сходную со структурой у бора, азота, марганца, серы, мышьяка, селена, кремния, теллура и/или фосфора. Циркуляция, создаваемая выделяющимися в процессе электролиза газами, может способствовать сортировке подобных сред по благоприятным местам расположения и плотности, чтобы обеспечить более эффективное использование тока.
[00082] Не ограничиваясь никакой теорией, предполагают, что подобный синергизм обусловлен увеличением площади поверхности в наиболее ответственных местах и образованием строчечных включений, участков или волокон, которые усиливают процессы зародышеобразования и/или проводят электроны или ионы водорода наряду с благоприятной адсорбцией энзимов, водорода, метана или двуокиси углерода в биопленке и образовавшихся реакционных зонах. Показательно, что микробы подвергаются инкубации путем циркуляции в эффективно используемые места при проведении операций и по протокам, образованным в разных вариантах осуществления, описанных здесь.
[00083] Помимо усов и волокон, таких как углерод, графит, разные карбиды металлов, карбида кремния других неорганических веществ и частиц, которые каталитически увеличивают производительность, можно с успехом использовать активированные вещества и частицы, которые предоставляют питательные вещества или катализаторы, требуемые для поддержания микробных процессов. Например, пористые и/или расслоенные субстраты полимеров, керамика или активированный уголь могут поглощать проводящие органические катализаторы, такие как ко-тетраметоксифенилпорфирин (СоТрМРР) или поли(3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), и/или успешно ориентировать и представлять другие каталитические вещества, в том числе энзимы и графт-полимеры, которые могут также использоваться для введения и представления каталитических веществ, в том числе и дополнительных энзимов.
[00084] Подходящими веществами или графт-полимерами могут являться те обычные дендримеры, изоляционные материалы «файберформ» и другие органические функциональные материалы, способные уменьшать количество или полностью заменять платину и другие дорогостоящие катализаторы и проводники. Подобная замена и использование подобных веществ охватывает смеси и определенные места в отношении циркуляции текучей среды, вытекающей из некоторых рассмотренных здесь вариантов осуществления. Различные специализированные проводящие и/или каталитические структуры включают игольчатые осадки и волокна, которые могут расти или примыкать к электродам 3, 8, 110 и 114 и/или ложиться на углеродные сваляные или переплетенные структуры или диспергироваться в образующихся биопленках. Например, проводящие и/или каталитические функциональные свойства могут обеспечиваться волокнами, которые удерживают и предоставляют гидрогеназу и другие энзимы, СоТМРР и/или другие катализаторы, такие как поли(3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), являясь волокнами, синтезированными из водных растворов поверхностно-активного вещества в виде самоорганизованных нановолокон с отношением длины к диаметру более 100 и имеющих низкое сопротивление зарядной проводимости. Синтез в водных растворах, содержащих анионогенный поверхностно-активный додецилсульфат натрия (ДСН), может быть приспособлен для производства различных конфигураций путем изменения концентрации ДСН и добавления FeCl3 для того, чтобы получать полимеризованные структуры. (Вариант такой процедуры описан в Moon Gyu Han et al., Facile Synthesis of Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) Nanofibers from an Aqueous Surfactant Solution, Small 2, No.10, 1164-69 (2006), включенной сюда путем ссылки на нее.) Другими вариантами являются функциональные катализаторы и микропроводники в виде нанокомпозитов, полученных из целлюлозных нановолокон и полупроводниковых сопряженных полимеров, в том числе полианилина (PANI) и производного поли(p-фениленэтинилена) (РРЕ) с четвертичным аммонием в боковых цепях. Целлюлозу, углерод или керамические усы с анионными поверхностными зарядами можно комбинировать с положительно заряженными сопряженными полимерами, чтобы получать стойкие суспензии, которые можно лить из раствора в полярных растворителях, таких как муравьиная кислота.
[00085] Препараты содержат графт-полимеры и концевые органометаллические алкоксиды, алкилы металлов и используют каталитические преимущества уксусной кислоты и полимерного катализатора, содержащего концевую СООН-группу. Можно выбрать особые функциональные и бифункциональные группы вместе со смесью концевых групп, чтобы создать многофункциональные характеристики, в том числе каталитические функции, стабилизаторы реакционной способности, прививающие агенты и активаторы дисперсионной полимеризации. Аналогичным образом, специализированная активация углерода или других субстратов водородом и/или энзимами, образованными анаэробными микроорганизмами, создает локально обогащенную водородом среду, позволяющую усиливать или подавлять образование метана и усиливать дополнительное образование водорода из разных органических веществ.
[00086] Согласно фиг.1-3 по необходимости можно создать один или несколько добавочных валяных или плетеных экранов из углеродных волокон на внутренней и наружной поверхности цилиндрических компонентов 8, 10, 11, 110 и/или 114. Подобные добавочные валяные или плетеные экраны могут соразмерно собирать или распределять электроны по электродам 4, 8, 110 и/или 114 и/или сепараторам 10 или 11 и помогают закреплять или локализовать гранулы, волокна и/или другие структуры, чтобы уменьшить потери давления или более равномерно распределять потоки жидкости, и усиливают микробные функции при проведении требуемого превращения энергии.
[00087] В число побочных и конкурирующих реакций и процессов, обеспечивающих получение водорода и двуокиси углерода, входят разные стадии, сведенные в обобщенное уравнение 8.
Figure 00000007
[00088] Углерод расходуется согласно уравнению 8, в том числе и углерод, который может поступать в виде составных компонентов или углеродистого вещества, смешанного с жидкостью из анаэробного сбраживателя или электролизера, или в виде различных промышленных продуктов. Например, углерод может содержаться в ломе шлифования, механической обработки, электроэрозионного шлифования и различных термохимических операций, проводимых для производства электродов, нанесения покрытия на электрод, в том числе футеровки, или частиц, или волокон, или флокулянтов, или выбранных карбидов, путем термической диссоциации и реакционных процессов, в том числе коллоидных или иных суспензий в качестве продуктов разной степени дегидрогенизации органических веществ.
[00089] Подобное углеродное и/или углеродсодержащее сырье может быть возобновляемым бактериями, фитопланктоном или более крупными водорослями, которые получают двуокись углерода и другие питательные вещества из подаваемой жидкости, или путем циркуляции двуокиси углерода к гидропонным и/или наземным растениям. Лучше использовать подобные формы углерода с большим отношением поверхности к объему и прикладывать градиент напряжения к тем зонам, куда они подаются с целью проведения указанной реакции и подачи ионов водорода на поверхность электрода, в том числе дополнительные проводящие среды, такие как волокна, и проводящие фильтрующие вещества для производства, зародышеобразования и выпуска пузырьков водорода, чтобы можно было увеличить общую скорость производства водорода.
[00090] Подходящими средствами увеличения активной поверхности и/или флокулянтов являются средства с органическими составляющими, такие как бактерии, протеины, простые и сложные сахара, целлюлоза, термически диссоциированная целлюлоза, живой или диссоциированный фитопланктон совместно с разными формами коллоидного углерода, активированного угля и карбидами. Например, фитопланктон и/или более крупные водоросли можно выращивать, сушить, смешивать со связующим, таким как кукурузный сироп, подвергать термическому разложению в разной степени и размалывать, чтобы получить тонкоизмельченный флокулянт. Или же активированный уголь можно измельчать, чтобы получить тонкоизмельченные частицы, которые используют в качестве носителя энзима или флокулянта, или же его можно использовать совместно с ранее указанными веществами, чтобы достичь требуемой продуктивности или эффективности энзима, обеспечить инкубацию требуемых микроорганизмов или увеличить производство водорода или метана и/или расход углерода, чтобы получать ионы водорода для электролиза, показанного уравнением 8.
[00091] В случае необходимости случайное использование морской воды или добавление небольшого количества соли в водный электролит может привести к образованию хлора, чтобы можно было провести дезинфекцию или предотвратить вредное загрязнение электролизной системы. Использование некоторых вариантов осуществления, например, показанного на фиг.5, позволяет получить систему, не склонную к вредному загрязнению даже при использовании таким электролитов, как сточная вода, техническая вода, зольная вода, морская вода, канальная и дренажная вода или жидкость из анаэробных сбраживателей. Далее, подобные системы в случае необходимости легко подвергаются очистке путем пропускания в обратном направлении электролита или чистой воды из патрубка 118 в патрубок 138, чтобы вымыть частицы, которые могли проникнуть к электродам.
[00092] Использование некоторых вариантов осуществления простирается от крупномасштабной обработки бытовых сточных вод до наноэлектролизеров, в том числе обеспечивает совершенствование обычных сбраживателей, из которых растворы или «жидкость», содержащая органические вещества, направляется на производство водорода и/или метана и двуокиси углерода и других питательных веществ для растений. При такой вместимости некоторые варианты осуществления могут обеспечивать быстрое и эффективное превращение полупродуктов анаэробного сбраживания и превращать ионы водорода в водород и предотвращать кислотное снижение производительности метанового производства. Во время работы жидкость из анаэробного сбраживателя используется для производства водорода и двуокиси углерода, восстанавливающего и/или поддерживающего pH около 7,0 вместо кислотной среды, которая могла тормозить производство метана. Благодаря этому удается повысить общий кпд превращения энергии, исключив дорогостоящее добавление химических агентов с целью регулирования pH в сбраживателе. При подобном среднемасштабном и крупномасштабном применении важно спроектировать мультифункциональные компоненты системы, в том числе электронораспределительные цепи, которые способны также обеспечивать требуемое удержание гранул, таких как углерод, нитрид бора, цеолиты, полимеры и керамика, в том числе и подобные вещества в активированном в разной степени состоянии с целью повышения производительности.
[00093] Еще в одном отношении электролизер, описанный выше, можно использовать для быстрого превращения кислот, которые обычно образуются при анаэробном сбраживании, в том числе при сбраживании бытовых сточных вод и мусора на свалках наряду с отходами, образующимися на скотобойнях, маслобойнях, птицефабриках и других животноводческих центрах. Производство метана сдерживается или тормозится, если кислоты, образующиеся в анаэробных условиях, вызывают понижение pH ниже 7. Подобные кислоты могут образоваться, если скорость подачи органического материала превышает вместимость метангенетической колонии микроорганизмов. Путем удаления водорода из подобных кислот можно увеличить скорость обработки органического материала путем анаэробного сбраживания. Сочетание метана и водорода обеспечивает гораздо большее производство полезной энергии в пересчете на тонну отходов, и отходы обрабатываются быстрее, что увеличивает производительность процесса.
[00094] Особенно полезным является применение некоторых вариантов осуществления для превращения отходов в энергию, при котором органические вещества, такие как нечистоты, используются вместе с гидролизованными отбросами, отходами сельскохозяйственного производства и отходами при лесозаготовках в анаэробном электросбраживающем процессе, изображенном с помощью уравнений 1-6, для производства водорода при минимальном производстве кислорода или совсем без него. Надежная конфигурация и рециркуляционные операции обеспечивают большую устойчивость к суспендированным твердым веществам и частицам при анаэробном сбраживании жидкостей, используемых в качестве электролитов. Производство водорода без соразмерного выделения кислорода, как при электролизе воды, обеспечивает большую эффективность и безопасность при использовании полученного из отходов водорода в качестве хладагента в электрическом оборудовании, таком как электрогенератор.
[00095] В еще одном использовании рассмотренных здесь некоторых вариантов осуществления электролизная система 900, показанная на фиг.7, предназначена для разрушения тканей и/или клеток биомассы под энзимным, механическим, термическим, акустическим, электрическим и/или химическим действием в кондиционеров 950, обеспечивающем более быструю и более полную обработку, сбраживание и/или обеспечение инкубации. Текучая среда, содержащая такие разрушенные клетки, из кондиционеры 950 и соответствующее сырье, которое образуется в преобразователе 902, поступают в электролизер 914 через кольцевой распределитель 922 основания 910, как показано на фигуре. Анаэробные микроорганизмы обитают в средах 940 и 942 и получают жидкость, циркулирующую из сепаратора водорода 904 по трубе 910, и жидкость, циркулирующую из сепаратора двуокиси углерода 906 по трубе 908, как показано на фигуре. Электрод 918 и/или среда 942 выделяют водород, а электрод 916 и/или среда 940 выделяют двуокись углерода. На электродах 916 и 918 по цепи 926 источником 924 создается электродвижущее смещение, которое может составлять от 0,1 до 3 В постоянного тока в зависимости от требований к диссоциации соединений и случайной потребности в увеличении напряжения при создании изолирующих пленок. Водород поступает на участок скопления и поступает в сепаратор 904, перемещаясь вдоль более или менее конической поверхности 925, которая может являться проводящей поверхностью в зависимости от требуемого последовательного/параллельного переключения или наличия изолятора 930, как показано на фигуре.
[00096] В рабочем режиме жидкости смешиваются в распределительном кольце 922 и поднимаются вверх, доставляя реагенты и питательные вещества микроорганизмам, обитающим в ткани и/или гранулах активированного угля 940 и 942 и/или на проводящем войлоке, который вмещает и удерживает такие гранулы вблизи от электрода 916 и/или 918. Можно добавлять более мелкие частицы и волокна на инфильтрационных участках через электролизную систему, чтобы увеличить электрозарядную проводимость, энзимную и каталитическую функции, в том числе и описанные выше функции. Сепаратор 902 может представлять собой обратноосмотическую мембрану или катионо- или анионообменную мембрану или он может иметь конструкцию согласно вариантам осуществления, показанным на фиг.2, 3, 4 или 5, а в некоторых случаях подобные сепараторы могут использоваться совместно друг с другом, что может потребоваться, чтобы создавать разные циркуляционные каналы жидкости и/или производить водород и двуокись углерода под разными давлениями или создавать разность давлений между водородом и двуокисью углерода.
[00097] Аналогичным образом, доступно множество вариантов циркуляции, если электрод 916 вместе с прилегающим войлоком или средой 940 служит в качестве источника электронов, чтобы получать водород из ионов, поступающих из жидкости, циркулирующей под действием всплывающего газа, конвекционных потоков или подачи насосом, как показано на фигуре. В этой модификации двуокись углерода выделяется, когда ионы водорода образуются из кислот, поступающих из 902 и 950, или образуются микроорганизмами, обитающими в волокнистой или гранулированной среде 942 или связанного с ней войлочных материалов, которые электрически смещены электродом 918, чтобы противостоять электроду 916, как показано на фигуре. Другая модификация получается, если электроны подаются электродом 918 для образования водорода, который скапливается изолятором 930 для подачи в газосборник 904, как показано на фигуре. В этом случае электрод 916 и электрически связанная с ним среда являются коллекторами электронов, когда выделяется двуокись углерода за изолятором 930 в сборник 906, как показано на фигуре.
[00098] Согласно фиг.7 систему 900 можно использовать для превращения органического сырья, такого как сырье, образовавшееся при фотосинтезе и/или микроорганизмами, в метан, водород и/или двуокись углерода. В зависимости от обитающих микроорганизмов жидкости, которые обычно содержат кислоты, такие как уксусная кислота и масляная кислота, вместе с такими соединениями как мочевина, подвергаются в электролизере 914 диссоциации. Электролизер 914 подает ток под достаточно высоким напряжением, чтобы производить водород из таких соединений и кислот, и может служить в качестве сбраживателя и электролизера или может использоваться в анаэробном сбраживателе (не показан) или может использовать жидкости, образовавшиеся в анаэробном сбраживателе 914, как показано на фигуре. Подобная операция особенно пригодна для превращения бытовых и/или промышленных органических отходов с целью снабжения населения топливом, а промышленности - сырьем для производства усиленных углеродом товаров длительного пользования.
[00099] Хотя данное изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, сведущим в данной области понятно, можно вносить изменения и дополнения без отклонения от сущности и объема данного изобретения. Соответственно, объем данного изобретения ограничивается лишь приведенной ниже формулой.

Claims (20)

1. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
зону отделения газа; и
сепаратор, причем сепаратор имеет, по существу, сплошную спиральную конфигурацию с двумя наклонными поверхностями, расположенными относительно друг друга в виде буквы "V";
при этом сепаратор направляет поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода, и при этом сепаратор дополнительно выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду.
2. Электролитическая ячейка по п.1, при этом сепаратор содержит первый электрод.
3. Электролитическая ячейка по п.2, при этом сепаратор дополнительно содержит диэлектрический материал.
4. Электролитическая ячейка по п.3, дополнительно содержащая микроорганизм, при этом сепаратор, по существу, удерживает микроорганизм в требуемом месте.
5. Электролитическая ячейка по п.1, при этом первый электрод и второй электрод выполнены с возможностью менять полярность первого электрода и второго электрода на обратную.
6. Электролитическая ячейка по п.1, при этом сепаратор содержит первый электрод, а первый электрод содержит первый проводящий материал, расположенный ближе к источнику электрического тока, и диэлектрический материал, расположенный дальше от источника постоянного тока.
7. Электролитическая ячейка по п.6, при этом первый электрод дополнительно содержит второй проводящий материал, расположенный ближе к диэлектрическому материалу и дальше от источника электрического тока.
8. Электролитическая ячейка по п.1, при этом первый электрод содержит пружинящую структуру для вибрации, чтобы облегчать отделение образовавшегося газа от электродов.
9. Электролитическая ячейка по п.1, при этом первый электрод выполнен с возможностью вибрировать с частотой, усиливающей циркуляцию электролита.
10. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
зону отделения газа; и
сепаратор, причем сепаратор имеет две наклонные поверхности, расположенные относительно друг друга в виде буквы "V", и при этом сепаратор содержит первый электрод, при этом сепаратор направляет поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода, и при этом сепаратор дополнительно выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду.
11. Электролитическая ячейка по п.10, при этом сепаратор дополнительно содержит диэлектрический материал.
12. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
зону отделения газа; и
сепаратор, причем сепаратор имеет две наклонные поверхности, расположенные относительно друг друга в виде буквы "V", и при этом сепаратор имеет, по существу, сплошную многоходовую спиральную конфигурацию,
при этом сепаратор направляет поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода, и при этом сепаратор дополнительно выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду.
13. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
зону отделения газа; и
сепаратор, причем сепаратор имеет две наклонные поверхности, расположенные относительно друг друга в виде буквы "V", и при этом сепаратор содержит первый электрод, а первый электрод содержит первый проводящий материал, расположенный ближе к источнику электрического тока, и диэлектрический материал, расположенный дальше от источника электрического тока, при этом сепаратор направляет поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода, и при этом сепаратор дополнительно выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду.
14. Электролитическая ячейка по п.13, при этом первый электрод дополнительно содержит второй проводящий материал, расположенный ближе к диэлектрическому материалу и дальше от источника электрического тока.
15. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
сепаратор, причем сепаратор содержит первый электрод; и
зону отделения газа, причем сепаратор выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду,
при этом сепаратор имеет наклонную поверхность, чтобы направлять поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода.
16. Электролитическая ячейка по п.15, при этом сепаратор дополнительно содержит диэлектрический материал.
17. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
сепаратор, причем сепаратор имеет две наклонные поверхности, расположенные относительно друг друга в виде буквы "V", при этом сепаратор имеет, по существу, сплошную спиральную конфигурацию с наклонной поверхностью; и
зону отделения газа, причем сепаратор выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду,
при этом сепаратор имеет наклонную поверхность, чтобы направлять поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода.
18. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
сепаратор, причем сепаратор имеет две наклонные поверхности, расположенные относительно друг друга в виде буквы "V", при этом сепаратор имеет, по существу, сплошную многоходовую спиральную конфигурацию с наклонной поверхностью; и
зону отделения газа, причем сепаратор выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду,
при этом сепаратор имеет наклонную поверхность, чтобы направлять поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода.
19. Электролитическая ячейка, содержащая:
герметизирующую оболочку;
первый электрод;
второй электрод;
источник электрического тока в электрическом сообщении с первым электродом и вторым электродом;
электролит в жидкостном сообщении с первым электродом и вторым электродом;
газ, причем этот газ образуется во время электролиза на первом электроде или возле него;
сепаратор, причем сепаратор содержит первый электрод, а первый электрод содержит первый проводящий материал, расположенный ближе к источнику электрического тока, и диэлектрический материал, расположенный дальше от источника электрического тока; и
зону отделения газа, причем сепаратор выполнен с возможностью усиливать циркуляцию электролита между первым электродом, зоной отделения газа и вторым электродом, чтобы обеспечить доступ свежего электролита к первому электроду и второму электроду,
при этом сепаратор имеет наклонную поверхность, чтобы направлять поток электролита и газа за счет разности между плотностью электролита и суммарной плотностью электролита и газа таким образом, чтобы газ, по существу, протекал в направлении вдаль от второго электрода.
20. Электролитическая ячейка по п.19, при этом первый электрод дополнительно содержит второй проводящий материал, расположенный ближе к диэлектрическому материалу и дальше от источника электрического тока.
RU2011138198/07A 2009-02-17 2010-02-17 Электролитическая ячейка и способ ее применения RU2484182C2 (ru)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15325309P 2009-02-17 2009-02-17
US61/153,253 2009-02-17
US23747609P 2009-08-27 2009-08-27
US61/237,476 2009-08-27
US30440310P 2010-02-13 2010-02-13
US61/304,403 2010-02-13
PCT/US2010/024497 WO2010096503A1 (en) 2009-02-17 2010-02-17 Electrolytic cell and method of use thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011138198A RU2011138198A (ru) 2013-03-27
RU2484182C2 true RU2484182C2 (ru) 2013-06-10

Family

ID=48043028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011138198/07A RU2484182C2 (ru) 2009-02-17 2010-02-17 Электролитическая ячейка и способ ее применения

Country Status (16)

Country Link
US (4) US8075748B2 (ru)
EP (1) EP2398937B1 (ru)
JP (1) JP5411299B2 (ru)
KR (1) KR101263585B1 (ru)
CN (1) CN102395710B (ru)
AU (1) AU2010216050B2 (ru)
BR (1) BRPI1008696A2 (ru)
CA (1) CA2752825C (ru)
EG (1) EG26164A (ru)
IL (1) IL214691A (ru)
MX (1) MX2011008710A (ru)
NZ (1) NZ595213A (ru)
RU (1) RU2484182C2 (ru)
SG (1) SG173718A1 (ru)
WO (1) WO2010096503A1 (ru)
ZA (1) ZA201106168B (ru)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2007349730B2 (en) * 2007-03-16 2011-08-25 Selfrag Ag Sample holder and assembly for the electrodynamic fragmentation of samples
US8623107B2 (en) 2009-02-17 2014-01-07 Mcalister Technologies, Llc Gas hydrate conversion system for harvesting hydrocarbon hydrate deposits
US8147599B2 (en) 2009-02-17 2012-04-03 Mcalister Technologies, Llc Apparatuses and methods for storing and/or filtering a substance
CA2752707C (en) 2009-02-17 2014-01-07 Mcalister Technologies, Llc Apparatus and method for controlling nucleation during electrolysis
US9040012B2 (en) 2009-02-17 2015-05-26 Mcalister Technologies, Llc System and method for renewable resource production, for example, hydrogen production by microbial electrolysis, fermentation, and/or photosynthesis
RU2487195C2 (ru) 2009-02-17 2013-07-10 МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Устройство и способ улавливания газа во время электролиза
US8075750B2 (en) 2009-02-17 2011-12-13 Mcalister Technologies, Llc Electrolytic cell and method of use thereof
JP5411299B2 (ja) 2009-02-17 2014-02-12 マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー 電解セルおよびその使用方法
US20110297753A1 (en) 2010-12-06 2011-12-08 Mcalister Roy E Integrated fuel injector igniters configured to inject multiple fuels and/or coolants and associated methods of use and manufacture
US20110233069A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Rasirc Method and system for electrochemical hydrogen generation
WO2012050131A1 (ja) * 2010-10-13 2012-04-19 株式会社朋インターナショナル 水電解処理装置
JP5437968B2 (ja) * 2010-10-14 2014-03-12 本田技研工業株式会社 水電解システム
US10277095B2 (en) * 2010-12-27 2019-04-30 Audi Ag Cooling arrangement using an electrochemical cell
US20120216759A1 (en) * 2011-02-25 2012-08-30 Wallace Taylor Irvin Hydroxy booster system
US9027342B2 (en) * 2011-04-21 2015-05-12 Nicholas Frederick Foy Supplementary intercooler for internal combustion engines
JP2013209735A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Equos Research Co Ltd 太陽光利用システム
MX2014015168A (es) 2012-06-12 2015-08-14 Univ Monash Estructura de electrodo respirable y metodo y sistema para su uso en division de agua.
BR112015001790B1 (pt) * 2012-07-27 2021-08-17 Ffgf Limited Método para produzir metano a partir de dióxido de carbono, hidrogênio e metanogênicos de archaea anaeróbica e aparelho para produzir metano a partir de dióxido de carbono, hidrogênio e metanogênicos de archaea anaeróbica
US20160093904A1 (en) * 2013-02-21 2016-03-31 Robert Bosch Gmbh Secondary battery recuperator system
US9127244B2 (en) 2013-03-14 2015-09-08 Mcalister Technologies, Llc Digester assembly for providing renewable resources and associated systems, apparatuses, and methods
WO2014145882A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Mcalister Technologies, Llc Methods of manufacture of engineered materials and devices
JP2016531391A (ja) 2013-07-31 2016-10-06 アクアハイドレックス プロプライエタリー リミテッドAquahydrex Pty Ltd モジュール式電気化学セル
FR3025055B1 (fr) * 2014-08-19 2016-08-26 Jomi Leman Dispositif electrochimique pour le stockage de l'energie electrique et la production d'hydrogene, et procede de production d'hydrogene
TWI564244B (zh) 2014-12-25 2017-01-01 國立臺灣師範大學 Equipment for making graphene and its making method
US12037703B2 (en) * 2015-02-06 2024-07-16 Ecotricity Group Limited Method of producing a synthetic diamond
WO2016205750A1 (en) * 2015-06-18 2016-12-22 Kevin Kremeyer Directed energy deposition to facilitate high speed applications
FR3038456B1 (fr) * 2015-06-30 2019-10-18 Jomi Leman Dispositif electrochimique pour le stockage de l’energie electrique.
CN105423570B (zh) * 2015-12-08 2017-11-28 珠海格力电器股份有限公司 制热设备控制方法和装置
TWI582269B (zh) * 2015-12-10 2017-05-11 pei-zhi Yao Production of graphene and its manufacturing method
AU2017229114B2 (en) * 2016-03-07 2023-01-12 HyTech Power, Inc. A method of generating and distributing a second fuel for an internal combustion engine
CN105800545B (zh) * 2016-03-18 2019-01-18 北京化工大学 一种剥离制备二维材料的方法
CN106472379B (zh) * 2016-11-22 2022-03-08 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种等压控制的浮沉式养殖网箱及控制方法
CN106684915A (zh) * 2017-01-12 2017-05-17 国家电网公司 一种风氢耦合发电系统的优化方法及装置
CN108862964B (zh) * 2017-05-08 2024-01-30 喀什大学 一种利用纳米碳纤维材料提高污泥消化率的电消化装置
KR102038910B1 (ko) 2018-04-02 2019-11-26 강병환 나뭇잎의 태양전지 셀을 이용한 발전기능과 나뭇잎의 흔들림에 의해 작동하는 압전장치를 이용한 발전기능을 겸용하는 하이브리드 타입 발전시스템
CN108823623A (zh) * 2018-08-31 2018-11-16 江苏宏力环境工程科技有限公司 一种用于螺栓生产用滚镀装置
CN109095568B (zh) * 2018-09-25 2021-05-04 云南龙镁环境科技有限公司 一种电解催化氧化污水处理装置
US20220081328A1 (en) * 2018-11-30 2022-03-17 Graforce Gmbh Method And Device For A Plasma-Induced Water Purification
CN109482026A (zh) * 2018-12-18 2019-03-19 王亚威 一种工业有害有机烟尘处理工艺
JP2022519575A (ja) 2019-02-01 2022-03-24 アクアハイドレックス, インコーポレイテッド 閉じ込められた電解質を有する電気化学システム
CN109806750B (zh) * 2019-03-01 2020-05-19 江苏星亚迪环境科技有限公司 硫磺装车尾气收集系统及方法
US11862983B1 (en) * 2019-03-28 2024-01-02 Roger W. Graham Earth energy systems and devices
EP3987268A4 (en) * 2019-06-20 2023-07-19 President And Fellows Of Harvard College ISOLATION OF LIVE CELLS AFTER LONG-TERM HIGH-THROUGHPUT VIDEOMICROSCOPY
CN110980891B (zh) * 2019-12-17 2021-08-03 昆明理工大学 一种塔式电絮凝水处理装置
CN112320882B (zh) * 2020-10-30 2022-03-25 深圳先进技术研究院 一种污水处理装置
US12116679B2 (en) * 2021-01-11 2024-10-15 Vivek Pathak Device and method for large scale harvesting of solar energy through hydrogen production
CN113020798B (zh) * 2021-03-19 2022-06-14 哈尔滨工业大学 一种飞秒激光增减材加工系统及加工方法
CN113319521A (zh) * 2021-07-08 2021-08-31 林文宇 自动焊接设备
CN113653599A (zh) * 2021-09-17 2021-11-16 广东海洋大学 一种风力发电调峰系统
CN114396282B (zh) * 2022-01-19 2024-08-09 西南石油大学 利用温差能实现海底多资源联合开采的系统及实现方法
EP4299794A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-03 Daes Sa Electrolysis device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1519679A (en) * 1976-12-09 1978-08-02 Spirig Ernst Water decomposing apparatus
US4377455A (en) * 1981-07-22 1983-03-22 Olin Corporation V-Shaped sandwich-type cell with reticulate electodes
US4548693A (en) * 1981-02-25 1985-10-22 Olin Corporation Reticulate electrode for electrolytic cells
US4574037A (en) * 1983-04-12 1986-03-04 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Vertical type electrolytic cell and electrolytic process using the same
SU1665878A3 (ru) * 1979-08-03 1991-07-23 Оронцио Де Нора Импианти Элеттрохимиче, С.П.А. (Фирма) Электролизер
JPH0474879A (ja) * 1990-07-16 1992-03-10 Permelec Electrode Ltd 次亜塩素酸塩製造用電解装置
RU2303085C2 (ru) * 2001-11-12 2007-07-20 Уденора Текнолоджиз С.Р.Л. Электролизная ячейка с газодиффузионным электродом
RU2330124C2 (ru) * 2003-03-24 2008-07-27 Элтек Систимс Копэрейшн Способ электролиза водных хлорно-щелочных растворов, электрод для электролиза хлорно-щелочного раствора и способ изготовления электролитного электрода

Family Cites Families (158)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1771091A (en) * 1924-09-01 1930-07-22 Firm Lawaczeck Gmbh Electrolytic cell
US3410770A (en) * 1966-02-18 1968-11-12 Allis Chalmers Mfg Co Electrolytic method for producing oxygen and hydrogen
FR2126928B1 (ru) * 1971-01-26 1973-11-30 Commissariat Energie Atomique
US3855386A (en) * 1971-11-23 1974-12-17 Battelle Memorial Institute Catalytic fused salt extraction process for removal of sulfur oxides from flue or other gases
FR2286891A1 (fr) 1974-10-02 1976-04-30 Imberteche Rene Jean Centrale de production d'hydrogene et d'oxygene sous pression par electrolyse de l'eau a grande profondeur puis de transformation en energie par propulsion des deux gaz et combustion de leur melange
US4053576A (en) 1975-05-19 1977-10-11 The Regents Of The University Of Minnesota System for obtaining hydrogen and oxygen from water using solar energy
HU177576B (en) 1975-06-02 1981-11-28 Chinoin Gyogyszer Es Vegyeszet Process for preparing 2-amino-cyclohexane carboxylic acid,its amides and similar compounds
US4019868A (en) 1976-03-24 1977-04-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Solar hydrogen generator
DE2649649C2 (de) * 1976-10-29 1982-03-25 Hans Einhell Gmbh, 8380 Landau Elektrolysezelle für die Behandlung von wässrigen Lösungen
US4142950A (en) * 1977-11-10 1979-03-06 Basf Wyandotte Corporation Apparatus and process for electrolysis using a cation-permselective membrane and turbulence inducing means
US4343770A (en) * 1977-12-19 1982-08-10 Billings Energy Corporation Self-regenerating system of removing oxygen and water impurities from hydrogen gas
DE2833138A1 (de) 1978-07-28 1980-02-07 Bayer Ag Methylolierte mono- und oligosaccharide
US4243503A (en) 1978-08-29 1981-01-06 Diamond Shamrock Corporation Method and electrode with admixed fillers
DE2905206A1 (de) 1979-02-12 1980-08-21 Interatom Anlage zur thermochemischen wasserspaltung mit sonnenenergie
US4200505A (en) * 1979-04-03 1980-04-29 Day Donald L Electrochemical conversion of organic material
DE2920527A1 (de) 1979-05-21 1981-02-05 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von polyurethankunststoffen
US4282187A (en) * 1979-09-21 1981-08-04 Grumman Aerospace Corporation Production of synthetic hydrocarbons from air, water and low cost electrical power
US4339547A (en) * 1979-09-21 1982-07-13 Grumman Aerospace Corporation Production of synthetic hydrocarbons from air, water and low cost electrical power
IN154740B (ru) * 1980-04-15 1984-12-15 Asahi Chemical Ind
US4395316A (en) * 1981-02-17 1983-07-26 Institute Of Gas Technology Hydrogen production by biomass product depolarized water electrolysis
US4341608A (en) * 1981-02-17 1982-07-27 Institute Of Gas Technology Hydrogen production by biomass product depolarized water electrolysis
US4374014A (en) * 1981-03-20 1983-02-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High pressure electrolytic oxygen generator
US4448663A (en) * 1982-07-06 1984-05-15 The Dow Chemical Company Double L-shaped electrode for brine electrolysis cell
US4519342A (en) 1982-09-03 1985-05-28 Conco Inc. Alcohol dissociation reactor for motor vehicles
US4568522A (en) * 1982-09-13 1986-02-04 Grumman Aerospace Corporation Synfuel production ship
US4528270A (en) * 1982-11-02 1985-07-09 Kabushiki Kaisya Advance Kaihatsu Kenkyujo Electrochemical method for detection and classification of microbial cell
US4645594A (en) 1984-01-27 1987-02-24 Lingo Sr William J Converter for biodegradable material
JPS63182893A (ja) 1987-01-24 1988-07-28 株式会社ケンウッド 厚膜ハイブリツド印刷装置のワ−ク・ステ−ジ構造
IT1219222B (it) * 1988-04-19 1990-05-03 Ginatta Spa Procedimento per la produzione elettrolitica di un metallo polivalente ed apparecchiatura per l'attuazione del procedimento
JPH0293088A (ja) 1988-09-29 1990-04-03 Permelec Electrode Ltd 水電解方法及び装置
US4896507A (en) * 1988-11-28 1990-01-30 Sundstrand Corporation Solar power system
US5003726A (en) 1989-02-21 1991-04-02 T-Systems Corp. Method for protecting drip irrigation hoses and other structures from root intrusion
US20030012985A1 (en) * 1998-08-03 2003-01-16 Mcalister Roy E. Pressure energy conversion systems
US6446597B1 (en) * 2000-11-20 2002-09-10 Mcalister Roy E. Fuel delivery and ignition system for operation of energy conversion systems
US5141360A (en) 1989-09-18 1992-08-25 David Zeman Irrigation tubing
JPH06104230B2 (ja) 1992-06-01 1994-12-21 正和 黒田 生体触媒固定化電極及び同電極を用いた水処理方法
EP0680524B1 (en) 1993-01-21 1996-12-18 The Dow Chemical Company Membrane-electrode structure for electrochemical cells
DE4306889C1 (de) * 1993-03-05 1994-08-18 Heraeus Elektrochemie Elektrodenanordnung für gasbildende elektrolytische Prozesse in Membran-Zellen und deren Verwendung
EP0698131A4 (en) 1993-03-15 1996-04-17 Rhyddings Pty Ltd ELECTROLYSIS APPARATUS
US5389400A (en) * 1993-04-07 1995-02-14 Applied Sciences, Inc. Method for making a diamond/carbon/carbon composite useful as an integral dielectric heat sink
US5811095A (en) 1993-04-30 1998-09-22 Alternative Methods, Inc. Basal and chitinase broth compositions for enhancing anti-fungal activity of a chemical fungicide and methods for preparing and using same
AU692220B2 (en) 1993-12-20 1998-06-04 Biopolymerix, Inc. Non-leachable antimicrobial material and articles comprising same
EP0780122B1 (en) 1994-09-09 2006-11-22 Shozo Koyama Depressant of functions developed by molecule
JP3318578B2 (ja) 1995-05-26 2002-08-26 サーモディックス,インコーポレイティド 内皮化を促進するための方法及び移植用製品
JPH09122461A (ja) * 1995-10-31 1997-05-13 Nitto Denko Corp ポリイミド系半透膜
US7138046B2 (en) * 1996-06-06 2006-11-21 World Hydrogen Energy Llc Process for production of hydrogen from anaerobically decomposed organic materials
US6090266A (en) * 1996-06-06 2000-07-18 Roychowdhury; Sukomal Process for production of hydrogen from anaerobically decomposed organic materials
US5845485A (en) * 1996-07-16 1998-12-08 Lynntech, Inc. Method and apparatus for injecting hydrogen into a catalytic converter
WO1998017589A1 (en) * 1996-10-23 1998-04-30 Knieper Louis H Electrochemical treatment of effluent water
US5779866A (en) * 1996-11-26 1998-07-14 Florida Scientific Laboratories Inc. Electrolyzer
US5904821A (en) * 1997-07-25 1999-05-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fused chloride salt electrolysis cell
US6015065A (en) * 1997-08-29 2000-01-18 Mcalister; Roy E. Compact fluid storage system
US6164244A (en) 1998-03-20 2000-12-26 Pharmacognetics, Inc. Method for treating aquatic pests
CN1243669A (zh) 1998-06-10 2000-02-09 黄国洋 高效杀虫剂
US6495023B1 (en) 1998-07-09 2002-12-17 Michigan State University Electrochemical methods for generation of a biological proton motive force and pyridine nucleotide cofactor regeneration
US6328863B1 (en) * 1998-08-11 2001-12-11 Robert L. Wilhelm Spiral feed and discharge manifold for electrolytic cells
CA2345111A1 (en) 1998-09-23 2000-03-30 Phycogen, Inc. Antifouling agents
US7560274B1 (en) 1999-05-28 2009-07-14 Cellon S.A. Culture chamber
US20080311589A1 (en) 1999-07-27 2008-12-18 Stockwell Brent R Method of high-throughput screening of molecules and compounds for their effects on biological and chemical processes
EP1118371B1 (en) * 2000-01-19 2007-04-11 Ube Industries, Ltd. Gas separation membrane and its use
US6471873B1 (en) * 2000-01-26 2002-10-29 Bernard Greenberg Electrolytic process and apparatus for purifying contaminated aqueous solutions and method for using same to remediate soil
AU2005248951A1 (en) 2000-02-01 2006-02-02 Roy Edward Mcalister Process for production of hydrogen from anaerobically decomposed organic material
CN1243669C (zh) 2000-02-01 2006-03-01 苏科马尔·罗伊乔德赫里 从厌氧分解的有机物中制氢的方法
MXPA02008019A (es) 2000-02-17 2004-09-06 Garnett Inc Metodo para controlar el crecimiento de plantas acuaticas y zoologicas.
US20060003894A1 (en) 2001-12-06 2006-01-05 Cutler Horace G Method of controlling zoological and aquatic plant growth
US6525263B2 (en) * 2000-04-12 2003-02-25 Mueller Hermann-Frank Awning
WO2002010750A2 (en) 2000-07-31 2002-02-07 Maxygen, Inc. Biosensors, reagents and diagnostic applications of directed evolution
US6395252B1 (en) 2000-09-29 2002-05-28 Ut-Battelle, Llc Method for the continuous production of hydrogen
AU2001296777B2 (en) 2000-10-10 2006-01-12 Auburn University An azide method and composition for controlling deleterious organisms
US6932985B2 (en) 2000-10-10 2005-08-23 Auburn University Azide method and composition for controlling deleterious organisms
US6852341B2 (en) 2000-10-10 2005-02-08 Auburn University Azide method and composition for controlling deleterious organisms and for stimulating beneficial organisms
FR2816318B1 (fr) 2000-11-03 2005-01-07 Oreal Production de metabolites d'interet par co-culture de cellules vegetales et de cellules non vegetales
US6669919B1 (en) 2000-11-16 2003-12-30 Advanced Energy Technology Inc. Intercalated graphite flakes exhibiting improved expansion characteristics and process therefor
JP2002193858A (ja) 2000-12-28 2002-07-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バイオマス原料によるメタノール製造方法及びその装置
MXPA01000035A (es) * 2001-01-08 2002-07-10 Jose Luis Bonilla Gris Mejoras en proceso de obtencion de hidrogeno.
US20020110522A1 (en) 2001-02-09 2002-08-15 Chin Douglas F. Single site wind turbine electrical power conversion into hydrogen and oxygen
GB0106358D0 (en) 2001-03-13 2001-05-02 Printable Field Emitters Ltd Field emission materials and devices
US20030198858A1 (en) * 2001-04-13 2003-10-23 Sun Hoi-Cheong Steve Enzymatic fuel cell with membrane bound redox enzyme
US7250288B2 (en) * 2001-05-31 2007-07-31 Board Of Trustees Of Michigan State University Electrode compositions and configurations for electrochemical bioreactor systems
US7141147B2 (en) * 2001-06-15 2006-11-28 Akzo Nobel N.V. Electrolytic cell
US6984305B2 (en) * 2001-10-01 2006-01-10 Mcalister Roy E Method and apparatus for sustainable energy and materials
US6821928B2 (en) 2001-11-06 2004-11-23 Rodney Ruskin Method to reduce the rate of diffusion of slow-release materials through polymers and process for making drip irrigation devices with long-term control of root growth
DE60237643D1 (de) * 2001-12-03 2010-10-21 Japan Techno Co Ltd Wasserstoff-sauerstoff-gasgenerator und verfahren zur erzeugung von wasserstoff-sauerstoff-gas mit dem generator
US7507490B2 (en) * 2001-12-07 2009-03-24 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Metal separator for fuel cell and its production method
JP2003193280A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Sankyo:Kk 混合ガス発生装置
US6780306B2 (en) * 2002-02-12 2004-08-24 Bioelectromagnetics, Inc. Electroionic water disinfection apparatus
US7097748B2 (en) * 2002-04-23 2006-08-29 University Of Massachusetts Electrolyzer pressure equalization system
US6802956B2 (en) * 2002-06-05 2004-10-12 Aquatic Technologies Electrolytic treatment of aqueous media
CA2491591A1 (en) 2002-07-09 2004-01-15 Pfizer Inc. Pin1 peptidyl-prolyl isomerase polypeptides, their crystal structures, and use thereof for drug design
CA2400775C (en) * 2002-08-28 2010-12-07 Fatpower Inc. Electrolyzer
JP3457306B1 (ja) 2002-12-13 2003-10-14 スガ試験機株式会社 水安定同位体比測定用水電解装置及び水安定同位体比質量分析方法
CN1751139B (zh) 2003-02-21 2010-12-08 阿维伦斯有限责任公司 电解器设备和制氢方法
JP2004307878A (ja) * 2003-04-02 2004-11-04 Hanshin Gijutsu Kenkyusho:Kk 水素酸素発生装置
US20040265061A1 (en) 2003-04-16 2004-12-30 Chaffee Kevin R. Subsurface wastewater infiltration system
WO2004094601A2 (en) 2003-04-17 2004-11-04 Pintex Pharmaceuticals, Inc. Methods of treating pin1 associated disorders by covalent modification of active site residues
KR101218952B1 (ko) 2003-11-28 2013-01-14 프란즈 로이너 하나 이상의 가스 생산 방법 및 장치
US7510640B2 (en) * 2004-02-18 2009-03-31 General Motors Corporation Method and apparatus for hydrogen generation
US20050183962A1 (en) 2004-02-24 2005-08-25 Oakes Thomas W. System and method for generating hydrogen gas using renewable energy
US7674538B2 (en) * 2004-03-04 2010-03-09 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for high efficiency operation of a high temperature fuel cell system
US7224080B2 (en) * 2004-07-09 2007-05-29 Schlumberger Technology Corporation Subsea power supply
US8962165B2 (en) 2006-05-02 2015-02-24 The Penn State Research Foundation Materials and configurations for scalable microbial fuel cells
US7922878B2 (en) * 2004-07-14 2011-04-12 The Penn State Research Foundation Electrohydrogenic reactor for hydrogen gas production
US20080292912A1 (en) * 2006-05-02 2008-11-27 The Penn State Research Foundation Electrodes and methods for microbial fuel cells
US7491453B2 (en) 2004-07-14 2009-02-17 The Penn State Research Foundation Bio-electrochemically assisted microbial reactor that generates hydrogen gas and methods of generating hydrogen gas
US8277984B2 (en) 2006-05-02 2012-10-02 The Penn State Research Foundation Substrate-enhanced microbial fuel cells
US8258099B2 (en) 2004-07-15 2012-09-04 Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. Pin1-modulating compounds and methods of use thereof
WO2006020417A2 (en) 2004-08-04 2006-02-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Alkene mimics
US7393587B2 (en) * 2004-09-17 2008-07-01 Graftech International Holdings Inc. Sandwiched finstock
US7893315B2 (en) 2004-11-04 2011-02-22 Advanced Cell Technology, Inc. Derivation of embryonic stem cells and embryo-derived cells
EP1814575A4 (en) 2004-11-24 2010-07-07 Neopro Labs Llc METHODS AND COMPOSITIONS FOR TREATING DISORDERS
WO2006069376A2 (en) 2004-12-22 2006-06-29 University Of Cincinnati Improved superprimer
WO2006072112A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Washington University Upflow microbial fuel cell (umfc)
WO2006086474A2 (en) 2005-02-08 2006-08-17 Cornell Research Foundation, Inc. A bioherbicide from festuca spp
WO2006105648A1 (en) * 2005-04-05 2006-10-12 Cropley Holdings Ltd. Household appliances which utilize an electrolyzer and electrolyzer that may be used therein
WO2006119252A2 (en) * 2005-04-29 2006-11-09 University Of Rochester Ultrathin nanoscale membranes, methods of making, and uses thereof
US20090280153A1 (en) 2005-05-10 2009-11-12 Angiotech International Ag electrical devices, anti-scarring agents, and therapeutic compositions
WO2006124494A1 (en) 2005-05-13 2006-11-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. TRANSITION-STATE INHIBITORS OF PIN1, α-KETOAMIDE-CONTAINING PEPTIDOMIMETICS, AND SYNTHESES THEREOF
AU2006248728B2 (en) 2005-05-20 2011-12-01 Bp Chemicals Limited Process for the conversion of synthesis gas to oxygenates
US20060272956A1 (en) * 2005-05-31 2006-12-07 Felder Mitchell S Dual hydrogen production apparatus
US20060272955A1 (en) * 2005-05-31 2006-12-07 Felder Mitchell S Dual method of hydrogen production
CA2810285C (en) * 2005-06-10 2016-11-29 Process Solutions, Inc. Electrolytic cell and system for treating water
JP4410155B2 (ja) 2005-06-16 2010-02-03 ペルメレック電極株式会社 電解水噴出装置
ATE440811T1 (de) 2005-07-06 2009-09-15 Bp Chem Int Ltd Verfahren zur umwandlung von synthesegas in c2+- alkohole enthaltende oxygenate
WO2007037261A1 (ja) 2005-09-28 2007-04-05 Ebara Corporation 生物発電装置及び該生物発電装置を利用する有機性固形汚濁物質含有廃棄物の処理方法、有機性高分子物質含有廃液の処理方法、有機性物質含有廃液の処理方法並びにこれらの処理方法を行う装置
ES2322880B1 (es) 2005-09-30 2010-04-23 Consejo Superior Investig. Cientificas Electrodo biologico con la enzima hidrogenasa, procedimiento de obtencion y sus aplicaciones.
US7658901B2 (en) 2005-10-14 2010-02-09 The Trustees Of Princeton University Thermally exfoliated graphite oxide
US7501179B2 (en) 2005-12-21 2009-03-10 Boston Scientific Scimed, Inc. Block copolymer particles
US20070170113A1 (en) 2006-01-20 2007-07-26 Lenger Markus J Insitu Grease/Biosolid Bioremediation Apparatus and Method
US7648085B2 (en) 2006-02-22 2010-01-19 Rain Bird Corporation Drip emitter
KR20060096413A (ko) 2006-02-28 2006-09-11 카네카 코포레이션 필름 형상 그라파이트와 그 제조 방법
US7448214B2 (en) 2006-03-24 2008-11-11 Erik Monostory Geothermal hydrogen production facility and method
CA2647835A1 (en) 2006-03-28 2007-10-04 Neopro Labs, Llc Methods and compositions for treating conditions
CN101485029A (zh) 2006-05-02 2009-07-15 宾夕法尼亚州研究基金会 用于可放大的微生物燃料电池的材料和构型
US20070274905A1 (en) 2006-05-24 2007-11-29 Water To Gas Lp Thermal disassociation of water
US20080047502A1 (en) 2006-08-23 2008-02-28 Michael Russo Hybrid Cycle Electrolysis Power System with Hydrogen & Oxygen Energy Storage
US20100119879A1 (en) 2006-09-20 2010-05-13 President And Fellows Of Harvard College Methods and apparatus for stimulating and managing power from microbial fuel cells
US7744675B2 (en) 2006-11-08 2010-06-29 Shell Oil Company Gas separation membrane comprising a substrate with a layer of coated inorganic oxide particles and an overlayer of a gas-selective material, and its manufacture and use
EP2132362A4 (en) * 2006-12-26 2013-01-02 World Hydrogen Energy Llc METHODS AND APPARATUS FOR PRODUCING HYDROGEN FROM SEWAGE SLUDGE
US20090007484A1 (en) 2007-02-23 2009-01-08 Smith David G Apparatus and process for converting biomass feed materials into reusable carbonaceous and hydrocarbon products
US7645930B2 (en) * 2007-03-27 2010-01-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Thermal optimization of a solar photovoltaic powered electrolyzer system
US7645931B2 (en) * 2007-03-27 2010-01-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Apparatus to reduce the cost of renewable hydrogen fuel generation by electrolysis using combined solar and grid power
CN101981744A (zh) 2007-04-03 2011-02-23 新空能量公司 用于产生可再生氢并截留二氧化碳的电化学系统、装置和方法
US20080311022A1 (en) 2007-06-14 2008-12-18 Battelle Energy Alliance, Llc Methods and apparatuses for ammonia production
WO2009003006A1 (en) 2007-06-25 2008-12-31 The Penn State Research Foundation Electrohydrogenic reactor for hydrogen gas production
US7762495B2 (en) * 2007-07-25 2010-07-27 The Boeing Company Solar powered aerial vehicle
US20100003184A1 (en) 2008-02-22 2010-01-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for storing solar thermal energy
US20090242492A1 (en) 2008-04-01 2009-10-01 Rodney Ruskin Subsurface wastewater disposal system
WO2009129411A2 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Moriarty Donald E Partially self-refueling zero emissions system
US8459213B2 (en) * 2008-04-16 2013-06-11 Donald E. Moriarty Partially self-refueling low emissions vehicle and stationary power system
US20090139856A1 (en) * 2008-05-06 2009-06-04 Chiarini Jr Edward Louis Multiple electrode stack and structure for the electrolysis of water
EP2318308A2 (en) 2008-07-29 2011-05-11 Yeda Research And Development Company Ltd. System and method for chemical potential energy production
AU2009335012A1 (en) * 2008-12-30 2011-08-18 The Penn State Research Foundation Cathodes for microbial electrolysis cells and microbial fuel cells
CA2752707C (en) * 2009-02-17 2014-01-07 Mcalister Technologies, Llc Apparatus and method for controlling nucleation during electrolysis
US9040012B2 (en) 2009-02-17 2015-05-26 Mcalister Technologies, Llc System and method for renewable resource production, for example, hydrogen production by microbial electrolysis, fermentation, and/or photosynthesis
US8075750B2 (en) * 2009-02-17 2011-12-13 Mcalister Technologies, Llc Electrolytic cell and method of use thereof
RU2487195C2 (ru) * 2009-02-17 2013-07-10 МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Устройство и способ улавливания газа во время электролиза
JP5411299B2 (ja) 2009-02-17 2014-02-12 マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー 電解セルおよびその使用方法
CA2784198C (en) 2009-12-14 2018-06-26 Ch-Four Biogas Inc. Anaerobic treatment system and device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1519679A (en) * 1976-12-09 1978-08-02 Spirig Ernst Water decomposing apparatus
SU1665878A3 (ru) * 1979-08-03 1991-07-23 Оронцио Де Нора Импианти Элеттрохимиче, С.П.А. (Фирма) Электролизер
US4548693A (en) * 1981-02-25 1985-10-22 Olin Corporation Reticulate electrode for electrolytic cells
US4377455A (en) * 1981-07-22 1983-03-22 Olin Corporation V-Shaped sandwich-type cell with reticulate electodes
US4574037A (en) * 1983-04-12 1986-03-04 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Vertical type electrolytic cell and electrolytic process using the same
JPH0474879A (ja) * 1990-07-16 1992-03-10 Permelec Electrode Ltd 次亜塩素酸塩製造用電解装置
RU2303085C2 (ru) * 2001-11-12 2007-07-20 Уденора Текнолоджиз С.Р.Л. Электролизная ячейка с газодиффузионным электродом
RU2330124C2 (ru) * 2003-03-24 2008-07-27 Элтек Систимс Копэрейшн Способ электролиза водных хлорно-щелочных растворов, электрод для электролиза хлорно-щелочного раствора и способ изготовления электролитного электрода

Also Published As

Publication number Publication date
EP2398937A1 (en) 2011-12-28
SG173718A1 (en) 2011-09-29
US9683299B2 (en) 2017-06-20
CA2752825C (en) 2014-01-14
JP5411299B2 (ja) 2014-02-12
MX2011008710A (es) 2011-11-04
US20110076445A1 (en) 2011-03-31
US9133552B2 (en) 2015-09-15
CN102395710B (zh) 2015-02-11
IL214691A0 (en) 2011-12-01
US8608915B2 (en) 2013-12-17
US20140061060A1 (en) 2014-03-06
EP2398937A4 (en) 2012-11-28
US8075748B2 (en) 2011-12-13
CN102395710A (zh) 2012-03-28
US20110253526A1 (en) 2011-10-20
RU2011138198A (ru) 2013-03-27
NZ595213A (en) 2014-03-28
IL214691A (en) 2014-12-31
JP2012518093A (ja) 2012-08-09
EP2398937B1 (en) 2016-01-06
ZA201106168B (en) 2012-12-27
EG26164A (en) 2013-04-01
WO2010096503A1 (en) 2010-08-26
KR20120006009A (ko) 2012-01-17
KR101263585B1 (ko) 2013-05-13
CA2752825A1 (en) 2010-08-26
AU2010216050B2 (en) 2013-07-18
AU2010216050A1 (en) 2011-09-08
US20100213052A1 (en) 2010-08-26
BRPI1008696A2 (pt) 2016-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2484182C2 (ru) Электролитическая ячейка и способ ее применения
RU2487195C2 (ru) Устройство и способ улавливания газа во время электролиза
RU2489523C2 (ru) Устройство и способ регулирования зародышеобразования во время электролиза
US8668814B2 (en) Electrolytic cell and method of use thereof
US9416457B2 (en) System and method for renewable resource production, for example, hydrogen production by microbial, electrolysis, fermentation, and/or photosynthesis
WO2011053341A2 (en) Electrolytic cell and method of use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170218