RU2660902C1 - Электролизная установка высокого давления - Google Patents
Электролизная установка высокого давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660902C1 RU2660902C1 RU2018114146A RU2018114146A RU2660902C1 RU 2660902 C1 RU2660902 C1 RU 2660902C1 RU 2018114146 A RU2018114146 A RU 2018114146A RU 2018114146 A RU2018114146 A RU 2018114146A RU 2660902 C1 RU2660902 C1 RU 2660902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- pressure
- oxygen
- hydrogen
- electrolysis
- Prior art date
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 40
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/05—Pressure cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды и может быть использовано для получения водорода и кислорода высокого давления. Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик электролизной установки высокого давления, заключающееся в снижении расхода электроэнергии, увеличении ресурса работы и, как следствие, уменьшении стоимости водорода и кислорода. Технический результат достигается тем, внутренняя полость жесткого корпуса через штуцер и жидкостной насос высокого давления с датчиком давления соединена с емкостью для жидкости противодавления, кожух электролизных ячеек выполнен герметичным с выходами коммуникаций для подвода электролита, электропитания, отвода продуктов электролиза и сигналов от датчиков электролизера, контуры циркуляции электролита расположены вне жесткого корпуса и содержат газоотделители водорода и кислорода, сепаратор электролита, охладитель электролита с контуром циркуляции хладагента, щелочной насос высокого давления, краны-регуляторы и датчики уровня и давления и температуры, причем газоотделители водорода и кислорода соединены с сепаратором электролита через дроссельные краны-регуляторы, а сепаратор электролита снабжен кранами газовой продувки и соединен с емкостью с питательной водой через водяной насос, датчики, краны-регуляторы и насосы соединены с блоком управления электрокабелями. 1 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды и может быть использовано для получения водорода и кислорода высокого давления.
Уровень техники
Известны электролизеры для разложения воды на водород и кислород (например, патент РФ №2456378). Одним из недостатков таких электролизеров является то, что циркуляция электролита осуществляется внутри жесткого корпуса, что затрудняет эксплуатацию таких электролизеров из-за сложностей при контроле качества электролита и при ремонтных работах.
В патенте РФ №2258099 (опубл. 10.08.2005, бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №22), принятым за прототип, электролизер высокого давления содержит жесткий корпус, блок электролизных ячеек в кожухе, контуры циркуляции электролита, газоотделители, емкость с питательной водой, охладители электролита. Анолит и католит циркулируют внутри жесткого корпуса независимо друг от друга, и в католит, и в анолит добавляют питательную воду. Эти два фактора приводят к тому, что существенно меняется состав как анолита, так и католита, что приводит к увеличению расхода электроэнергии за счет роста напряжения и уменьшению ресурса работы диафрагм, катодов и анодов за счет отклонения состава электролита от расчетного значения. Следовательно, недостатками прототипа являются увеличенный расход электроэнергии и сниженный ресурс работы диафрагмы, анодов и катодов, что в совокупности приводит к удорожанию целевых продуктов: водорода и кислорода.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик электролизной установки высокого давления, заключающееся в снижении расхода электроэнергии, увеличении ресурса работы и, как следствие, уменьшении стоимости водорода и кислорода.
Технический результат достигается тем, что предложена электролизная установка высокого давления, в которой внутренняя полость жесткого корпуса 1б через штуцер 1ж и жидкостной насос высокого давления 11 с датчиком давления 16 соединена с емкостью для жидкости противодавления 8, кожух блока электролизных ячеек 1а выполнен герметичным с выходами коммуникаций для подвода электролита 1г, электропитания 1е, отвода продуктов электролиза 1д и сигналов от датчиков электролизера 18, контуры циркуляции электролита расположены вне жесткого корпуса 1б и содержат газоотделители водорода 2 и кислорода 3, сепаратор электролита 4, охладитель электролита 6 с контуром циркуляции хладагента 7, щелочной насос высокого давления 12, краны-регуляторы 13 и датчики уровня и давления 15 и температуры 17, причем газоотделители водорода 2 и кислорода 3 соединены с сепаратором электролита 4 через дроссельные краны-регуляторы 13, а сепаратор электролита 4 снабжен кранами газовой продувки 14 и соединен с емкостью с питательной водой 5 через водяной насос 10, датчики 15, 16, 17 и 18, краны-регуляторы 13 и 14 и насосы 10, 11, 12 и насос контура циркуляции хладоагента 7 соединены с блоком управления 9 электрокабелями 19 и 20.
Краткое описание графических материалов
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом фигурой, где показано следующее.
На фигуре приведена блок-схема заявленной электролизной установки высокого давления, где:
1 - электролизер, содержащий:
1а - блок электролизных ячеек в герметичном кожухе,
1б - жесткий корпус;
1ж - штуцер подвода жидкости противодавления;
1в - фланцы с коммуникациями:
1г - подводящими электролит,
1д - отводящими продукты электролиза,
1е - подводящими электропитание и отводящими сигналы от датчиков электролизера;
2 - газоотделитель водорода;
3 - газоотделитель кислорода;
4 - сепаратор электролита;
5 - емкость с питательной водой;
6 - охладитель электролита;
7 - контур циркуляции хладагента;
8 - емкость с жидкостью противодавления;
9 - блок управления;
10 - водяной насос;
11 - жидкостной насос высокого давления;
12 - щелочной насос высокого давления;
13 - краны-регуляторы;
14 - краны газовой продувки;
15 - датчики уровня и давления;
16 - датчик давления;
17- датчик температуры и давления;
18 - датчики электролизера;
19 - электрокабель датчиков;
20 - электрокабель системы управления.
Осуществление изобретения
Электролизная установка высокого давления содержит электролизер 1 с блоком электролизных ячеек 1а в герметичном кожухе, заключенный в жесткий корпус 1б со штуцером 1ж подвода жидкости противодавления через жидкостной насос высокого давления 11 из емкости 8. Корпус 1б снабжен фланцами 1в с коммуникациями, подводящими электролит 1г, отводящими продукты электролиза 1д и подводящими электропитание и отводящими сигналы от датчиков электролизера 18. Вне жесткого корпуса электролизера расположены соединенные с ним коммуникациями 1д газоотделители водорода 2 и кислорода 3 с датчиками уровня и давления 15. Газоотделители водорода 2 и кислорода 3 соединены через краны-регуляторы 13 с сепаратором электролита 4, который снабжен кранами газовой продувки 14 и соединен с одной стороны через кран-регулятор 13 и водяной насос 10 с емкостью с питательной деионизированной водой 5, а с другой через теплообменник 6 - с контуром циркуляции хладагента 7, щелочной насос высокого давления 12 и подводящие электролит коммуникации 1г с электролизером 1. Датчики 15, 16, 17 и 18, насосы 10, 11, 12 и насос контура циркуляции 7, краны 13 и 14 соединены электрокабелями 19 и 20 с блоком управления 9.
Заявленная электролизная установка высокого давления работает следующим образом. К заполненному электролитом блоку электролизных ячеек 1а по коммуникациям, подводящим электропитание 1е подается напряжение постоянного тока, величина которого определяется по показаниям датчиков электролизера 18, идет процесс электролиза воды, при котором на анодах выделяется кислород, а на катодах - водород. Образующиеся газы вместе с частью электролита отводятся по коммуникациям 1д в газоотделители водорода 2 и кислорода 3, где происходит отделение газов от электролита. Газы водород и кислород отводятся потребителям, а электролит через краны-регуляторы 13 дросселируется до давления, близкого к атмосферному, в сепаратор электролита 4, где из него выделяются растворенные водород и кислород, удаляемые через краны газовой продувки 14 нейтральным газом, например азотом или аргоном. Количество дросселируемого электролита определяется величиной, необходимой для поддержания заданного уровня электролита в газоотделителях 2 и 3 с помощью датчиков 15, установленных на них. Для компенсации разложившейся в электролизере 1 воды в сепаратор 4 добавляется вода из емкости 5 с помощью насоса 10 через кран-регулятор 13. Из сепаратора 4 электролит, охлажденный в теплообменнике 6 с помощью контура циркуляции хладагента 7 до рабочей температуры, подается насосом 12 в электролизер 1 к блоку электролизных ячеек 1а на электролиз.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении за счет организации смешения анодного и катодного потоков электролита с его дегазацией, обеспечивающей длительную безопасную эксплуатацию электролизной установки, происходит улучшение эксплуатационных характеристик электролизной установки высокого давления, заключающееся в снижении расхода электроэнергии, увеличении ресурса работы и, как следствие, уменьшении стоимости водорода и кислорода.
Claims (1)
- Электролизная установка высокого давления, содержащая жесткий корпус, блок электролизных ячеек в кожухе, контуры циркуляции электролита, газоотделители водорода и кислорода, емкость с питательной водой, охладители электролита, отличающаяся тем, что внутренняя полость жесткого корпуса 1б через штуцер 1ж и жидкостной насос высокого давления 11 с датчиком давления 16 соединена с емкостью для жидкости противодавления 8, кожух блока электролизных ячеек 1а выполнен герметичным с выходами коммуникаций для подвода электролита 1г, электропитания 1е, отвода продуктов электролиза 1д и сигналов от датчиков электролизера 18, контуры циркуляции электролита расположены вне жесткого корпуса 1б и содержат газоотделители водорода 2 и кислорода 3, сепаратор электролита 4, охладитель электролита 6 с контуром циркуляции хладагента 7, щелочной насос высокого давления 12, краны-регуляторы 13 и датчики уровня и давления 15 и температуры 17, причем газоотделители водорода 2 и кислорода 3 соединены с сепаратором электролита 4 через дроссельные краны-регуляторы 13, а сепаратор электролита 4 снабжен кранами газовой продувки 14 и соединен с емкостью с питательной водой 5 через водяной насос 10, датчики 15, 16, 17 и 18, краны-регуляторы 13 и 14 и насосы 10, 11, 12 и насос контура циркуляции хладагента 7 соединены с блоком управления 9 электрокабелями 19 и 20.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018114146A RU2660902C1 (ru) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Электролизная установка высокого давления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018114146A RU2660902C1 (ru) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Электролизная установка высокого давления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660902C1 true RU2660902C1 (ru) | 2018-07-11 |
Family
ID=62916794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018114146A RU2660902C1 (ru) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Электролизная установка высокого давления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660902C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769324C1 (ru) * | 2021-06-10 | 2022-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Устройство для электролиза воды в арктической зоне |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2046841C1 (ru) * | 1993-10-07 | 1995-10-27 | Анатолий Евгеньевич Аврущенко | Устройство для получения водорода и кислорода под давлением |
| RU2111285C1 (ru) * | 1997-04-29 | 1998-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Творческое производственное объединение "Резерв" | Устройство для получения водорода и кислорода методом электролиза |
| RU90796U1 (ru) * | 2009-11-03 | 2010-01-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Генератор водорода высокого давления |
| WO2011002325A2 (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | S. C. Hellenic Tiler Invest Srl | Installation and procedure for obtaining liquefied fuel gas |
-
2018
- 2018-04-18 RU RU2018114146A patent/RU2660902C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2046841C1 (ru) * | 1993-10-07 | 1995-10-27 | Анатолий Евгеньевич Аврущенко | Устройство для получения водорода и кислорода под давлением |
| RU2111285C1 (ru) * | 1997-04-29 | 1998-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью Творческое производственное объединение "Резерв" | Устройство для получения водорода и кислорода методом электролиза |
| WO2011002325A2 (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | S. C. Hellenic Tiler Invest Srl | Installation and procedure for obtaining liquefied fuel gas |
| RU90796U1 (ru) * | 2009-11-03 | 2010-01-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Генератор водорода высокого давления |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2769324C1 (ru) * | 2021-06-10 | 2022-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Устройство для электролиза воды в арктической зоне |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11505872B2 (en) | Gas production apparatus and gas production method | |
| US7226529B2 (en) | Electrolyzer system to produce gas at high pressure | |
| KR100468541B1 (ko) | 수소및산소발생장치 | |
| JP3037121B2 (ja) | 水素・酸素発生装置 | |
| RU2660902C1 (ru) | Электролизная установка высокого давления | |
| JP2016015282A (ja) | 再生型燃料電池システムとその運転方法 | |
| CN112941545A (zh) | 双闭环电解法制氢气控制方法 | |
| CN109415823B (zh) | 碱金属氢氧化物制造装置和碱金属氢氧化物制造装置的运转方法 | |
| CN112376075B (zh) | 一种电化学氟化外循环柔性电解系统 | |
| JP3766893B2 (ja) | 固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置 | |
| JP2000054175A (ja) | 固体高分子膜型水電解装置 | |
| CN203768467U (zh) | 太阳能氢储能装置 | |
| KR20020071099A (ko) | 수소산소 혼합가스 발생장치 | |
| CN215163189U (zh) | 双闭环电解法制氢气控制系统 | |
| JP2005248246A (ja) | 高圧容器収納型水電解水素発生装置 | |
| AU2021279136B2 (en) | Electrolytic cell, method for operating a cell of this type and electrolyser | |
| CN115821300A (zh) | 一种质子交换膜水电解制氢电解槽装置 | |
| CN214782178U (zh) | 一种碱性制氢电解槽的碱液循环系统 | |
| CN103741161A (zh) | 一种保持电解臭氧发生器性能及延长使用寿命的方法 | |
| JP3631476B2 (ja) | 高圧型水素酸素発生装置 | |
| JP3772260B2 (ja) | 固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置 | |
| CN218880068U (zh) | 一种自动补偿供水的pem纯水制氢系统 | |
| CN220284244U (zh) | 一种电解水制氢控制装置 | |
| CN220132370U (zh) | 能够实现气体压力快速调节及液位平衡控制的集气系统 | |
| CN218880074U (zh) | 一种自循环冷却供水的pem纯水制氢系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201014 Effective date: 20201014 |