RU43880U1

RU43880U1 - HYDROGEN PRODUCTION PLANT (OPTIONS)

Info

Publication number: RU43880U1
Application number: RU2004130175/22U
Authority: RU
Inventors: В.Г. Браилко
Original assignee: Браилко Валентин Григорьевич; Кошель Владимир Лукич; Таракановский Александр Николаевич; Чемлекчиев Владимир Иванович; Грузин Михаил Владимирович
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2005-02-10

Abstract

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано при создании установок для преобразования одного вида энергии в другой путем, например, электролиза, и для получения, например, водорода. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание установки, которая позволила бы совершать параллельное преобразование механической энергии и тепловой энергии в электрическую и химическую энергии с целью получения водорода и кислорода или водородно-кислородной смеси для дальнейшего использования в двигателях внутреннего сгорания или в водородных топливных элементах для получения электроэнергии, для получения тепловой энергии, для обогащения водородом в процессе утилизации отходов, при получении синтетических веществ и т.д. Технический результат заключается в повышении эффективности электролиза по сравнению с имеющимися аналогами. Установка для получения водорода (вариант 1), содержит станину, электропривод, технологические линии подвода раствора электролита, воды, и отвода продуктов электролиза, насосы, сепараторы, статор и полый ротор, установленный на приводном валу 26 с электродами, выполненными в виде двух групп колец: первая группа колец-электродов 24 электрически связаны между собой и жестко закреплены на в полости статора 8 коаксиально снаружи, а электроды противоположной полярности - вторая группа колец - электродов 25 электрически связаны между собой и жестко закреплены на валу 26 с поперечным межэлектродным зазором 27 относительно колец - электродов 24 первой группы, при этом каждое кольцо -электрод выполнено из электрически связанных и соединенных между собой в радиальном направлении секторов из электропроводящего магнитного материала, в теле каждого из которых выполнено множество открытых и сквозных каналов различной объемно пространственной конфигурации поверхности и связанных между собой, в свою очередь, на оппозитных поверхностях оппозитных секторов первой и второй группы колец- электродов выполнены сквозные и открытые каналы в совокупности образующие в каждом кольце - электроде каждой группы поперечный и кольцевой канал для обработки раствора электролита. 2 н.з.п.ф-лы.4 з.п.19 ил.The utility model relates to power engineering and can be used to create installations for converting one type of energy into another by, for example, electrolysis, and to obtain, for example, hydrogen. The problem the utility model aims to solve is to create a facility that would allow the parallel conversion of mechanical energy and thermal energy into electrical and chemical energy in order to produce hydrogen and oxygen or a hydrogen-oxygen mixture for further use in internal combustion engines or in hydrogen fuel cells for generating electricity, for generating thermal energy, for hydrogen enrichment in the process of waste disposal, in obtaining synthetic substances, etc. The technical result consists in increasing the efficiency of electrolysis in comparison with existing analogues. Installation for producing hydrogen (option 1), contains a bed, an electric drive, technological lines for supplying an electrolyte solution, water, and removal of electrolysis products, pumps, separators, a stator and a hollow rotor mounted on a drive shaft 26 with electrodes made in the form of two groups of rings : the first group of rings-electrodes 24 are electrically connected to each other and rigidly fixed to the stator cavity 8 coaxially from the outside, and the electrodes of opposite polarity are the second group of rings-electrodes 25 are electrically connected and rigidly mounted on a shaft 26 with a transverse interelectrode gap 27 relative to the rings - electrodes 24 of the first group, with each ring-electrode made of electrically conductive and radially interconnected sectors of electrically conductive magnetic material, in the body of each of which there are many open and through channels of various volumetric and spatial surface configurations and interconnected, in turn, on the opposite surfaces of the opposite sectors of the first and second groups of ring-electro odov made through and open channels collectively forming in each ring - electrode group cross each annular channel and for processing the electrolyte solution. 2 n.z.p.f.-ly. 4 z.p.19 ill.

Description

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано при создании установок для преобразования одного вида энергии в другой путем, например, электролиза, и для получения, например, водорода.The utility model relates to power engineering and can be used to create installations for converting one type of energy into another by, for example, electrolysis, and to obtain, for example, hydrogen.

Из патентной литературы известен центробежный электролизер, содержащий вал, на котором установлена полая емкость, выполненная в виде тела вращения тороидальной формы, служащая инерционным маховиком накопителя энергии, который состоит из кольцеобразных пористых пластин, служащих анодами и катодами. Вал имеет канал для подачи воды и каналы для отвода продуктов электролиза и кинематически связан с приводом вращения, например с двигателем внутреннего сгорания и генератором электрического тока. Известное устройство, обеспечивающее питание водородным топливом двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, предназначено для электролиза воды. Известное устройство обеспечивает последовательное преобразование механической энергии привода в электрическую, а затем в химическую энергию полученных из воды водорода и кислорода. Такое преобразование энергии определяет низкий КПД устройства, т.к. компенсация эндотермического эффекта реакции разложения воды производится за счет использования выработанной энергии. При этом не обеспечивается возможность полезного использования энергии на внешней нагрузке без резкого снижения выхода водорода и кислорода (см. патент РФ №2015395, 1990).A centrifugal electrolyzer containing a shaft on which a hollow tank made in the form of a toroidal body of revolution is mounted, which serves as an inertial flywheel of an energy storage device that consists of annular porous plates serving as anodes and cathodes, is known from patent literature. The shaft has a channel for supplying water and channels for the removal of electrolysis products and is kinematically connected with a rotation drive, for example, with an internal combustion engine and an electric current generator. A known device for supplying hydrogen fuel to internal combustion engines of vehicles is intended for electrolysis of water. The known device provides a sequential conversion of the mechanical energy of the drive into electrical, and then into the chemical energy of hydrogen and oxygen obtained from water. This energy conversion determines the low efficiency of the device, because Compensation of the endothermic effect of the decomposition of water is carried out by using the generated energy. At the same time, the possibility of the useful use of energy on an external load is not provided without a sharp decrease in the yield of hydrogen and oxygen (see RF patent No. 2015395, 1990).

Наиболее близким к настоящей полезной модели является устройство для преобразования энергии путем электролиза (прототип), содержащий технологические линии подачи воды, электролита и отвода продуктов электролиза, вращаемую емкость с валом, связанную с приводом вращения, один из которых установлен на валу, а другой является внутренней поверхностью вращаемой емкости, каналы подвода и отвода электролита, и отвода продуктов электролиза, выполненные в теле вала, а также теплообменник, который установлен внутри емкости и сепаратор. Электрод, установленный на валу, выполнен из набора дисков. Угловая скорость вращения емкости определяется из математической зависимости и обеспечивает необходимую эффективность осуществления электролиза. В известном устройстве так же, как и в описанных выше устройствах происходит параллельное преобразование механической и тепловой энергии в электрическую и химическую энергии. Исполнение устройства Closest to this utility model is a device for converting energy by electrolysis (prototype), containing technological lines for supplying water, electrolyte and removal of electrolysis products, a rotatable tank with a shaft, connected to a rotation drive, one of which is mounted on the shaft, and the other is internal the surface of the rotatable tank, the channels of supply and removal of electrolyte, and removal of electrolysis products made in the shaft body, as well as a heat exchanger that is installed inside the tank and the separator. The electrode mounted on the shaft is made of a set of discs. The angular velocity of rotation of the tank is determined from the mathematical dependence and provides the necessary efficiency of electrolysis. In the known device, as well as in the devices described above, the parallel conversion of mechanical and thermal energy into electrical and chemical energy occurs. Device version

горизонтальное (см. патент РФ №2174162, 1998). Недостатки известного устройства являются его низкая производительность, но более высокая чем в устройстве по патенту РФ №2015395 и нестабильность работы, обусловленные отсутствием контроля за положением границы раздела раствора электролита и газовой среды во вращаемой емкости, в результате чего активные поверхности дисков электрода, установленного на валу, оказываются или в газовой среде или в жидкой среде раствора электролита с низким электрическим потенциалом, что эквивалентно сокращению активной поверхности электрода и затрудняет процесс электролиза. К недостаткам описанного устройства также можно отнести сложное конструктивное выполнение, т.к. подача и отвод теплоносителя для расположенного внутри вращающейся емкости теплообменника через каналы во вращаемом валу технически трудно реализовать, что снижает возможность в объеме разложения воды на составляющие (на водород и кислород). Кроме того, токопроводящие поверхности теплообменника препятствуют возникновению разности потенциалов в растворе электролита, что снижает эффективность происходящих процессов разложения воды.horizontal (see RF patent No. 2174162, 1998). The disadvantages of the known device are its low productivity, but higher than that of the device according to the patent of the Russian Federation No. 2015395 and instability due to the lack of control over the position of the interface of the electrolyte solution and the gas medium in the rotatable tank, resulting in active surfaces of the disks of the electrode mounted on the shaft are either in a gas medium or in a liquid medium of an electrolyte solution with a low electric potential, which is equivalent to a reduction in the active surface of the electrode and makes it difficult electrolysis process. The disadvantages of the described device can also be attributed to a complex design, because it is technically difficult to realize the supply and removal of the heat carrier for the heat exchanger located inside the rotary tank through the channels in the rotatable shaft, which reduces the possibility of the decomposition of water into components (hydrogen and oxygen). In addition, the conductive surfaces of the heat exchanger prevent the occurrence of potential differences in the electrolyte solution, which reduces the efficiency of the processes of water decomposition.

Известна установка для разложения воды электролизом (патент РФ №2224051, 2003), содержащая электролизер, аналогичный как в патенте РФ №2174162, включающий корпус, вертикально установленный на соединенном с приводом вращения валу с каналами подвода электролита и отвода продуктов электролиза, канал отвода раствора электролита, короткозамкнутые электроды, один из которых расположен на валу, а другой является внутренней поверхностью корпуса, и теплообменник. Конструкция создана таким образом, что устранен главный недостаток: одновременная работа электродов в зоне электролита и газовой среде и одновременно контролируется подача воды и электролита, что увеличивает процесс электролиза, (этот недостаток в предложенной конструкции отсутствует за счет секторной структуры электродов).A known installation for the decomposition of water by electrolysis (RF patent No. 2224051, 2003), containing an electrolytic cell similar to that in RF patent No. 2174162, including a housing vertically mounted on a shaft connected to a rotation drive with channels for supplying electrolyte and removal of electrolysis products, channel for removal of electrolyte solution short-circuited electrodes, one of which is located on the shaft, and the other is the inner surface of the housing, and a heat exchanger. The design was created in such a way that the main drawback was eliminated: simultaneous operation of the electrodes in the electrolyte zone and the gas medium and the supply of water and electrolyte is simultaneously controlled, which increases the electrolysis process (this drawback is absent due to the sector structure of the electrodes).

Известен способ получения водорода гравитационным методом, включающий следующие этапы: вращение водного раствора электролита в роторе гравитационного электролизера при заданной частоте вращения, создавая тем самым центробежную силу, которая создает искусственное гравитационное поле, обеспечивающее отделение ионов согласно их весу, которые затем перемещаются к соответствующим электродам, и осуществление осаждения протонов на катоде для выделения водорода. Конструкции реализующие этот способ не отличаются от конструкций устройств предложенных в указанных выше патентах (заявка РСТ WO 00/49205, 2000).A known method of producing hydrogen by the gravitational method, which includes the following steps: rotation of an aqueous electrolyte solution in the rotor of a gravitational electrolyzer at a given rotation frequency, thereby creating a centrifugal force that creates an artificial gravitational field that separates ions according to their weight, which then move to the corresponding electrodes, and the implementation of the deposition of protons at the cathode for hydrogen evolution. Designs implementing this method do not differ from device designs proposed in the above patents (PCT application WO 00/49205, 2000).

Недостатками установок по патентам РФ №2174162, №2224051 и заявке РСТ №WO 00/49205 по отношению к установке, описанной в патенте РФ №2015395, является: не использование пористого электрода, который обладает более активной поверхностью и позволяет получать чистый водород и кислород; на использование электрической энергии, которая увеличивает концентрацию энергии для электролиза исходного продукта.The disadvantages of the installations according to the patents of the Russian Federation No. 2174162, No. 2224051 and PCT application No. WO 00/49205 with respect to the installation described in the patent of the Russian Federation No. 2015395, are: not using a porous electrode, which has a more active surface and allows you to get pure hydrogen and oxygen; on the use of electrical energy, which increases the concentration of energy for electrolysis of the original product.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание установки, которая позволила бы совершать параллельное преобразование механической энергии и тепловой энергии в электрическую и химическую энергии с целью получения водорода и кислорода или водородно-кислородной смеси для дальнейшего использования в двигателях внутреннего сгорания или в водородных топливных элементах для получения электроэнергии, для получения тепловой энергии, для обогащения водородом в процессе утилизации отходов, при получении синтетических веществ и т.д. Технический результат заключается в повышении эффективности электролиза по сравнению с имеющимися аналогами.The problem the utility model aims to solve is to create a facility that would allow the parallel conversion of mechanical energy and thermal energy into electrical and chemical energy in order to produce hydrogen and oxygen or a hydrogen-oxygen mixture for further use in internal combustion engines or in hydrogen fuel cells for generating electricity, for generating thermal energy, for hydrogen enrichment in the process of waste disposal, in obtaining synthetic substances, etc. The technical result consists in increasing the efficiency of electrolysis in comparison with existing analogues.

Установка состоит из тела вращения, внутри которого закрепляют электроды, в зону взаимодействия подают исходные продукты, вращают ротор со скоростью обеспечивающей процесс электролиза для преобразования механической и тепловой энергии На каждом электроде, который создают в форме сектора из электропроводящего магнитного материала, в материале электрода создают объемнопространственную структурированную поверхность различной конфигурации, которую формируют из множества открытых и сквозных каналов различной объемнопространственной конфигурации, которые связаны между собой, осуществляют взаимодействие исходных продуктов с объемнопространственной поверхностью для увеличения внутренней энергии поступающих продуктов и преобразование их в целевые продукты, а именно: в водород и кислород или водородно-кислородную смесь.The installation consists of a rotation body, inside which the electrodes are fixed, the initial products are fed into the interaction zone, the rotor is rotated at a speed that provides an electrolysis process for converting mechanical and thermal energy. On each electrode, which is created in the form of a sector from an electrically conductive magnetic material, a spatial a structured surface of various configurations, which is formed from many open and through channels of different spatial configurations that are interconnected carry out the interaction of the starting products with the spatial surface to increase the internal energy of the incoming products and converting them into target products, namely, hydrogen and oxygen or a hydrogen-oxygen mixture.

Благодаря тому, что в установке преобразование энергии происходит в зоне обработки, в которой электроды имеют развитую объемнопространственную структурированную поверхность, обеспечивающую образование вихревых потоков исходных продуктов, достигается максимальная эффективность в преобразовании не взаимосвязанных различных видов энергии в единице объема.Due to the fact that in the installation, energy conversion occurs in the processing zone, in which the electrodes have a developed volumetric-spatial structured surface, which ensures the formation of vortex flows of the starting products, maximum efficiency is achieved in the conversion of unrelated different types of energy per unit volume.

Поставленная задача решается тем, что установка по преобразованию энергии, например механической и тепловой энергии, содержит технологические линии подвода и отвода продуктов, полый статор с каналами для прохода продуктов, в котором на The problem is solved in that the installation for the conversion of energy, for example mechanical and thermal energy, contains technological lines for supplying and removing products, a hollow stator with channels for passage of products, in which

соединенном с приводом вращения валу закреплен полый ротор, имеющий каналы для прохода продуктов и электроды, представляющие собой две группы колец, электрически связанных между собой и жестко закрепленных коаксиально относительно друг друга с поперечным межэлектродным зазором на валу ротора, образуя при этом электрически связанные электродные пары, каждая из которых выполнена в форме кольца, а каждое кольцо выполнено из электрически связанных и соединенных между собой в радиальном направлении секторов, на поверхностях каждого из которых выполнено множество открытых и сквозных каналов различной объемнопространственной конфигурации. Описанное выше конструктивное выполнение электродов в виде группы колец, имеющих развитую объемнопространственную поверхность с множеством открытых и сквозных каналов, которые сообщаются между собой, способствует созданию вихревых потоков, что в значительной степени позволяет более эффективно осуществлять преобразование энергии. Выполнение электродов в виде колец, электрически соединенных между собой и разделенных на радиальные секторы, не требует в случае проведения процесса электролиза контроля за положением раздела между газовой средой и раствором, что интесифицирует происходящие процессы. Функцию теплообменника в данной установке выполняет объемнопространственная поверхность.a hollow rotor is fixed to the shaft connected to the rotation drive, having channels for the passage of products and electrodes, which are two groups of rings electrically connected to each other and rigidly fixed coaxially relative to each other with a transverse interelectrode gap on the rotor shaft, forming electrically connected electrode pairs, each of which is made in the form of a ring, and each ring is made of electrically connected and radially connected sectors on the surfaces of each cat Many open and through channels of various spatial and spatial configurations have been made. The above-described constructive design of electrodes in the form of a group of rings having a developed volumetric-spatial surface with many open and through channels that communicate with each other, contributes to the creation of vortex flows, which to a large extent allows more efficient energy conversion. The implementation of the electrodes in the form of rings, electrically interconnected and divided into radial sectors, does not require, in the case of an electrolysis process, to control the position of the interface between the gas medium and the solution, which intensifies the processes taking place. The function of the heat exchanger in this installation is performed by a three-dimensional surface.

Каждое кольцо первой и второй групп выполнено из четного количества секторов, по меньшей мере равного четырем, и каждый сектор выполнен из магнитного токопроводящего материала. Количество секторов, на которые поделены кольца, определяется скоростью вращения ротора. Целесообразно, чтобы на оппозитных поверхностях оппозитных секторов первой и второй групп колец выполнены канавки, в совокупности образующие в каждом кольце каждой группы поперечный кольцевой канал для обработки исходного продукта, а каждый поперечный кольцевой канал в поперечном сечении имеет круговую форму.Each ring of the first and second groups is made of an even number of sectors of at least four, and each sector is made of magnetic conductive material. The number of sectors into which the rings are divided is determined by the rotor speed. It is advisable that grooves are made on the opposite surfaces of the opposed sectors of the first and second groups of rings, which together form in each ring of each group a transverse annular channel for processing the initial product, and each transverse annular channel in the cross section has a circular shape.

Кроме того, на поверхностях, образующих сквозные осевые каналы, выполнено множество открытых и сквозных каналов различной объемнопространственной конфигурации, по меньшей мере часть которых сообщена между собой. В полости статора на валу соосно первому валу был установлен полый вал, содержащий привод вращения в направлении, противоположном направлению вращения первого вала, и закрепленный снаружи первого полого ротора, при этом вторая группа колец жестко закреплена на втором валу посредством крепежных элементов, в которых выполнены сквозные каналы для прохода исходных и целевых продуктов.In addition, on the surfaces forming the through axial channels, a plurality of open and through channels of various spatial and spatial configurations are made, at least some of which are interconnected. In the stator cavity on the shaft coaxially with the first shaft, a hollow shaft was installed, containing a rotation drive in a direction opposite to the direction of rotation of the first shaft, and fixed outside the first hollow rotor, while the second group of rings is rigidly fixed to the second shaft by means of fasteners in which through channels for the passage of source and target products.

В таком случае достигается более высокая эффективность в преобразовании не взаимосвязанных различных видов энергии, сокращается время для вывода установки на рабочий режим, например, режим электролиза, При этом заданные показатели (выход водорода и кислорода) могут быть получены при более низких скоростях оборота роторов. Для изменения числа оборотов приводы вращения первого и второго роторов имеют блоки управления скоростью вращения.In this case, higher efficiency is achieved in the conversion of various types of energy that are not interconnected, the time for putting the unit into operation, for example, electrolysis, is reduced. At the same time, the specified parameters (hydrogen and oxygen output) can be obtained at lower rotor speeds. To change the speed, the rotation drives of the first and second rotors have speed control units.

Множество открытых и сквозных каналов, выполненных на поверхностях и сами поверхности каждого сектора каждой группы колец, образовано стенками множества объемнорадиальных выступов и углублений, сформированных на этих поверхностях, а каждый объемнорадиальный выступ или углубление имеет форму, выбранную из группы: конус, полусфера, элипсоид, профилированное тело, взятую в отдельности или в комбинации.The set of open and through channels made on the surfaces and the surfaces of each sector of each group of rings are formed by the walls of many body-radial protrusions and recesses formed on these surfaces, and each body-radial protrusion or recess has a shape selected from the group: cone, hemisphere, ellipsoid, profiled body, taken individually or in combination.

Полезная модель поясняется чертежами, где на:The utility model is illustrated by drawings, where:

Фиг.1 - общий вид установки для получения водорода - вертикальное исполнение (вариант 1);Figure 1 - General view of the installation for producing hydrogen - vertical design (option 1);

Фиг.2 - то же в разрезе (вариант 1);Figure 2 is the same in section (option 1);

Фиг.3 - общий вид установки для получения водорода в разрезе - вертикальное исполнение (вариант 2);Figure 3 - General view of the installation for the production of hydrogen in the context of a vertical version (option 2);

Фиг.4-19 примеры вариантов покрытия поверхностей канальных групп и внутренних поверхностей электродов;Figure 4-19 examples of coating options for the surfaces of channel groups and the inner surfaces of the electrodes;

Сущность полезной модели. Установка для получения водорода (вариант 1), содержит станину, электропривод, технологические линии подвода раствора электролита, воды, и отвода продуктов электролиза, насосы, сепараторы, статор и полый ротор, установленный на приводном валу 26 с электродами, выполненными в виде двух групп колец: первая группа колец-электродов 24 электрически связаны между собой и жестко закреплены на в полости статора 8 коаксиально снаружи, а электроды противоположной полярности - вторая группа колец - электродов 25 электрически связаны между собой и жестко закреплены на валу 26 с поперечным межэлектродным зазором 27 относительно колец - электродов 24 первой группы, при этом каждое кольцо -электрод выполнено из электрически связанных и соединенных между собой в радиальном направлении секторов из электропроводящего магнитного материала, в теле каждого из которых выполнено множество открытых и сквозных каналов различной объемно пространственной конфигурации поверхности и связанных между The essence of the utility model. Installation for producing hydrogen (option 1), contains a bed, an electric drive, technological lines for supplying an electrolyte solution, water, and removal of electrolysis products, pumps, separators, a stator and a hollow rotor mounted on a drive shaft 26 with electrodes made in the form of two groups of rings : the first group of rings-electrodes 24 are electrically connected to each other and rigidly fixed to the stator cavity 8 coaxially from the outside, and the electrodes of opposite polarity are the second group of rings-electrodes 25 are electrically connected and rigidly mounted on a shaft 26 with a transverse interelectrode gap 27 relative to the rings - electrodes 24 of the first group, with each ring-electrode made of electrically conductive and radially interconnected sectors of electrically conductive magnetic material, in the body of each of which there are many open and through channels of various volumetric-spatial surface configurations and related

собой, в свою очередь, на оппозитных поверхностях оппозитных секторов первой и второй группы колец - электродов выполнены сквозные и открытые каналы в совокупности образующие в каждом кольце - электроде каждой группы поперечный и кольцевой канал для обработки раствора электролита.In turn, through and open channels are made on the opposite surfaces of the opposed sectors of the first and second groups of rings - electrodes, which together form in each ring - the electrode of each group, a transverse and annular channel for processing the electrolyte solution.

Установка отличается тем, что объемно пространственная поверхность сектора является сепаратором продуктов электролиза.The installation is characterized in that the volumetric spatial surface of the sector is a separator of electrolysis products.

Установка отличается тем, что объемно-радиальные поверхности секторов выполнены конусными, и/или полусферическими, и/или эллипсоидным и/или профилированными для создания направленного вихревого потока электролита.The installation is characterized in that the body-radial surfaces of the sectors are conical, and / or hemispherical, and / or ellipsoidal and / or profiled to create a directed vortex electrolyte flow.

Установка для получения водорода (вариант 2) содержит станину, электропривод, технологические линии подвода раствора электролита, воды, и отвода продуктов электролиза, насосы, сепараторы, статор и полый ротор, снабжена вторым электроприводом 36 с валом 43 вращения в противоположном направлении вращению первого вала 26 электропривода 3 и установленным с ним соосно с помощью центрирующей цапфы 33, причем полый ротор установленный на приводном валу 43 с электродами выполненными в виде двух групп колец: первая группа колец -электродов 24 электрически связаны между собой и жестко закреплены в полости статора 8 коаксиально снаружи, а электроды противоположной полярности - вторая группа колец - электродов 25 электрически связаны между собой и жестко закреплены на валу 43 выполненным с каналами для отвода получаемого водорода, и с поперечным межэлектродным зазором 27 относительно колец - электродов 24 первой группы, при этом каждое кольцо - электрод выполнено из электрически связанных и соединенных между собой в радиальном направлении секторов из электропроводящего магнитного материала, в теле каждого из которых выполнено множество открытых и сквозных каналов различной объемно пространственной конфигурации поверхности и связанных между собой, в свою очередь, на оппозитных поверхностях оппозитных секторов первой и второй группы колец - электродов выполнены сквозные и открытые каналы в совокупности образующие в каждом кольце - электроде каждой группы поперечный и кольцевой канал для обработки раствора электролита.The installation for producing hydrogen (option 2) contains a bed, an electric drive, technological lines for supplying an electrolyte solution, water, and removal of electrolysis products, pumps, separators, a stator and a hollow rotor, equipped with a second electric drive 36 with a rotation shaft 43 in the opposite direction to the rotation of the first shaft 26 of the electric drive 3 and mounted coaxially with it using the centering pin 33, the hollow rotor mounted on the drive shaft 43 with electrodes made in the form of two groups of rings: the first group of rings-electrodes 24 the ki are interconnected and rigidly fixed in the cavity of the stator 8 coaxially from the outside, and the electrodes of opposite polarity — the second group of rings — electrodes 25 are electrically interconnected and rigidly fixed on the shaft 43 made with channels for removal of the produced hydrogen, and with a transverse interelectrode gap 27 relative to rings - electrodes 24 of the first group, wherein each ring - electrode is made of electrically conductive magnetic material electrically connected and radially interconnected sectors, the body of each of which there are many open and through channels of various volumetric and spatial configuration of the surface and interconnected, in turn, on the opposite surfaces of the opposite sectors of the first and second groups of rings - electrodes are made through and open channels in the aggregate forming in each ring - the electrode of each groups transverse and annular channel for processing electrolyte solution.

Установка отличается тем, что объемно-радиальные поверхности секторов выполнены конусными и/или полусферическими, и/или эллипсоидным и/или профилированными для создания направленного вихревого потока электролита.The installation is characterized in that the body-radial surfaces of the sectors are conical and / or hemispherical, and / or ellipsoidal and / or profiled to create a directed vortex electrolyte flow.

Установка для получения водорода содержит (см. Фиг.2 вариант 1):Installation for producing hydrogen contains (see Figure 2 option 1):

1 - станину; 2 - хомут; электропривод; 4 - корпус; 5 - вал электропривода 3; 6 -муфту; 7 - патрубок; 8 - статор полый; 9 - ротор; 10 - съемный элемент корпуса 4; 11 -переходную муфту; 12 - канал для передачи водорода потребителю; 13 - опору с подшипниковыми узлами; 14 - корпусные диски ротора 9; 15 - объемно-радиальные поверхности статора; 16 - канал для кислорода; 17 - сквозные каналы корпусных дисков; 18 - патрубок; 19 - емкость; 20 - резервуар для воды; 21 - разъем для подсоединения электропитания к электроприводу; 22, 23 - соединительные муфты подачи и отвода воды для охлаждения электропривода; 24 - первая группа колец-электродов, выполненная из четного количества секторов, по меньшей мере, равного четырем; 25 - вторая группа колец-электродов; 26 - вал; 27 - поперечный межэлектродный зазор между кольцами-электродами 24 и 25; 28 - насос, например, вакуумный; 29, 30 - сепараторы; 31, 32 - насосы, например, вакуумные.1 - bed; 2 - a collar; electric drive; 4 - case; 5 - electric drive shaft 3; 6 coupling; 7 - pipe; 8 - the stator is hollow; 9 - rotor; 10 - removable housing element 4; 11-adapter sleeve; 12 - channel for the transfer of hydrogen to the consumer; 13 - support with bearing assemblies; 14 - housing disks of the rotor 9; 15 - volume-radial surface of the stator; 16 - channel for oxygen; 17 - through channels of case disks; 18 - pipe; 19 - capacity; 20 - a tank for water; 21 - connector for connecting power to the drive; 22, 23 - connecting couplings for supplying and discharging water for cooling the electric drive; 24 - the first group of ring electrodes made of an even number of sectors of at least four; 25 - the second group of ring electrodes; 26 - shaft; 27 - transverse interelectrode gap between the rings-electrodes 24 and 25; 28 - pump, for example, a vacuum; 29, 30 - separators; 31, 32 - pumps, for example, vacuum.

Вариант 2 (см. Фиг.3): 33 - центрирующая цапфа; 34 - станина; 35 - хомут; 36 -электропривод; 37 - корпус; 38 - вал электродвигателя 36; 39 - муфта; 40 - разъем для подсоединения электропитания к электроприводу; 41 и 42 - соединительный муфты; подачи и отвода воды для охлаждения электропривода; 43 - вал; 44 - канал вывода агрессивной среды из пространства между статором и ротором с помощью насоса 28 (например, вакуумного).Option 2 (see Figure 3): 33 - centering pin; 34 - bed; 35 - a collar; 36-electric drive; 37 - case; 38 - the shaft of the electric motor 36; 39 - coupling; 40 - connector for connecting power to the drive; 41 and 42 - connecting couplings; water supply and drain for cooling the electric drive; 43 - shaft; 44 - channel output aggressive environment from the space between the stator and the rotor using a pump 28 (for example, vacuum).

Установка работает следующим образом. Электролит из емкости 19 электролита по технологической линии подачи электролита подают в установку через патрубок 18. Включают электропривод 3, который приводит во вращение ротор 8 установки, разгоняя его до начала процесса электролиза. В процессе вращения под действием центробежной силы в роторе создается поле искусственной силы тяжести, под воздействием которого катионы и анионы в виде гидратов, имеющих существенно разную собственную массу, разделяются. Более тяжелые ионы, например анионы, образуют около внутренней поверхности в прианодной части ротора отрицательный пространственный электрический заряд, который индуцирует в аноде, выполненном из токопроводящего материала, адекватный заряд из электронов проводимости. Легкие ионы сконцентрируются в области между анодом и катодом(кольцевое пространство вала),образуя свой пространственный положительный заряд, при этом если величина его потенциала окажется достаточной для создания электрического поля, способного деформировать гидратные оболочки легких ионов, возникшее равновесие будет нарушено на катоде. Легкие ионы приблизятся к поверхности катода и разредятся.Installation works as follows. The electrolyte from the electrolyte tank 19 is supplied to the installation through the branch pipe 18. The electric drive 3 is turned on, which drives the installation rotor 8, accelerating it before the start of the electrolysis process. In the process of rotation, under the action of centrifugal force, a field of artificial gravity is created in the rotor, under the influence of which cations and anions in the form of hydrates with substantially different own masses are separated. Heavier ions, for example anions, form a negative spatial electric charge near the inner surface in the anode part of the rotor, which induces an adequate charge of conduction electrons in the anode made of conductive material. Light ions will concentrate in the region between the anode and cathode (the annular space of the shaft), forming their own positive spatial charge, and if its potential value is sufficient to create an electric field capable of deforming the hydration shells of light ions, the resulting equilibrium will be disturbed at the cathode. Light ions will approach the cathode surface and become thinner.

Тяжелые ионы также отдадут свой заряд аноду, и между электродами потечет ток, так как они выполнены из токопроводящего материала и накоротко замкнуты между собой.Heavy ions will also give their charge to the anode, and current will flow between the electrodes, as they are made of conductive material and are short-circuited.

Ионы электролита восстановятся, образуя водород и кислород, а промежуточные продукты электролиза вступят с водой во вторичные реакции. Восстановленные водород и кислород всплывают к центру ротора и в виде кислородно-водородной смеси через канал отвода продуктов электролиза устройством для откачивания продуктов электролиза, например вакуумным насосом, и линию отвода продуктов электролиза отводят потребителю. Для разделения кислородно-водородной смеси на водород и кислород в установке может быть предусмотрен сепаратор, из которого разделенные газы направляют к потребителям водородного топлива и кислорода. Вода по технологической линии из резервуара 20 поступает в установку через патрубок 7. Установка состоит из станины 1, на котором крепится электропривод и все основные узлы установки. В установке предусмотрен хомут 2 для центровки вала электроприводе 5 с ротором.Electrolyte ions will recover, forming hydrogen and oxygen, and the intermediate products of electrolysis will enter into secondary reactions with water. The reduced hydrogen and oxygen float to the center of the rotor and in the form of an oxygen-hydrogen mixture through the channel for the removal of electrolysis products by a device for pumping the products of electrolysis, for example a vacuum pump, and the line for the removal of electrolysis products is diverted to the consumer. To separate the oxygen-hydrogen mixture into hydrogen and oxygen, a separator may be provided in the installation, from which the separated gases are sent to consumers of hydrogen fuel and oxygen. Water through the processing line from the reservoir 20 enters the installation through the pipe 7. The installation consists of a bed 1, on which the electric drive and all the main units of the installation are mounted. The installation provides a clamp 2 for centering the shaft of the electric drive 5 with a rotor.

Внутри полого статора (корпус установки), который закреплен с общим корпусом 4 установки, крепится ротор, вал которого соединен с валом электроприводом 3 с помощью муфты 6. Ротор включает в себя электроды противоположной полярности. Электроды представляют собой первую группу колец-электродов 24, жестко закрепленных в полом статоре 8 коаксильно снаружи, а электроды противоположной полярности предоставляют собой вторую группу колец-электродов 25, электрически связанных между собой и закрепленных жестко на валу 26 с поперечным межэлектродным зазором 27 относительно колец-электродов 24 первой группы. В совокупности кольца-электроды 24 и 25 образуют множество электродных пар, выполненных из электрически связанных между собой и соединенных между собой в радиальном направлении секторов, на поверхностях которых выполнено множество открытых и сквозных каналов, частично соединенных между собой, различной конфигурации. Каждый из секторов выполнен из магнитного токопроводящего материала. Между собой одноименные секторы жестко соединены, например с помощью клеевого соединения. Каждое кольцо-электрод 24, 25 выполнено из четного количества секторов, по меньшей мере равного четырем, и выбирается в зависимости от скорости вращения ротора. При этом каждая кольцевая полость в поперечном сечении имеет П-образную форму.Inside the hollow stator (installation case), which is fixed with the common case 4 of the installation, a rotor is mounted, the shaft of which is connected to the shaft by an electric drive 3 by means of a coupling 6. The rotor includes electrodes of opposite polarity. The electrodes are the first group of ring electrodes 24 rigidly fixed in the hollow stator 8 coaxially outside, and the electrodes of opposite polarity represent the second group of ring electrodes 25, electrically connected to each other and fixed rigidly on the shaft 26 with a transverse interelectrode gap 27 relative to the rings electrodes 24 of the first group. Together, the electrode rings 24 and 25 form a plurality of electrode pairs made of sectors electrically interconnected and interconnected in the radial direction, on the surfaces of which there are many open and through channels, partially interconnected, of various configurations. Each of the sectors is made of magnetic conductive material. The sectors of the same name are rigidly connected, for example, by means of an adhesive joint. Each electrode ring 24, 25 is made of an even number of sectors of at least four, and is selected depending on the speed of rotation of the rotor. Moreover, each annular cavity in the cross section has a U-shape.

На оппозитных поверхностях оппозитных секторов первой и второй группы колец-электродов выполнены сквозные и открытые каналы, в совокупности Through and open channels are made on the opposed surfaces of the opposed sectors of the first and second groups of ring electrodes, in total

образующие в каждом кольце каждой группы поперечный и кольцевой канал для обработки исходного продукта, а каждый поперечный и кольцевой канал в поперечном сечении имеет круговую форму. Для получения чистого кислорода и водорода поверхностные канальные группы обеспечивают возможность проведения катализа по водороду и кислороду. Можно отдельно применять для очистки кислорода на выходном сквозном канале мембрану.forming in each ring of each group a transverse and annular channel for processing the initial product, and each transverse and annular channel in the cross section has a circular shape. To obtain pure oxygen and hydrogen, surface channel groups provide the possibility of catalysis through hydrogen and oxygen. It can be separately used for oxygen purification at the outlet through channel membrane.

Установка имеет переходную муфту 11 и канал 12 для передачи продуктов электролиза потребителю. В установке имеется опора 13, в которую входят подшипниковые узлы и корпусные диски 14 ротора, в которых имеются сквозные каналы подачи исходного продукта и вывода продуктов электролиза.The installation has an adapter sleeve 11 and a channel 12 for transferring electrolysis products to the consumer. The installation has a support 13, which includes bearing assemblies and rotor housing disks 14, in which there are through channels for supplying the initial product and the output of electrolysis products.

Образовавшиеся пространственные заряды размещены в каналах электродной поверхности. За счет вращения ротора в его каналах происходит образование вихревых потоков и вихревых токов, энергия которых зависит от скорости вращения ротора, размеров канала, их количества и пространственной поверхности (см. Фиг.4-19).The resulting space charges are placed in the channels of the electrode surface. Due to the rotation of the rotor in its channels, the formation of eddy flows and eddy currents, the energy of which depends on the speed of rotation of the rotor, the size of the channel, their number and spatial surface (see Figure 4-19).

Claims

1. The installation for producing hydrogen contains a bed, an electric drive, technological lines for supplying an electrolyte solution, water, and removal of electrolysis products, pumps, separators, a stator and a hollow rotor mounted on a drive shaft 26 with electrodes made in the form of two groups of rings: the first group the ring electrodes 24 are electrically connected to each other and rigidly mounted on the stator cavity 8 coaxially from the outside, and the electrodes of opposite polarity are the second group of ring electrodes 25 are electrically connected and rigidly fixed on the shaft 26 with a transverse interelectrode gap 27 relative to the ring electrodes 24 of the first group, each ring electrode made of electrically conductive and radially interconnected sectors of electrically conductive magnetic material, in the body of each of which there are many open and through channels different volumetric-spatial surface configuration and interconnected, in turn, on the opposite surfaces of the opposite sectors of the first and second groups of ring electrodes us and through open channels collectively forming in each ring electrode group cross each annular channel and for processing the electrolyte solution.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the volumetric spatial surface of the sector is a separator of electrolysis products.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the radial body surfaces of the sectors are either conical, or hemispherical, or ellipsoidal, or shaped to create a directed vortex electrolyte flow.

4. The installation for producing hydrogen contains a bed, an electric drive, technological lines for supplying an electrolyte solution, water, and removal of electrolysis products, pumps, separators, a stator and a hollow rotor, equipped with a second electric drive 36 with a rotation shaft 43 in the opposite direction to the rotation of the first shaft 26 of the electric drive 3 and mounted coaxially with it using a centering pin 33, the hollow rotor mounted on the drive shaft 43 with electrodes made in the form of two groups of rings: the first group of ring electrodes 24 is electrically connected They are interconnected and rigidly fixed in the cavity of the stator 8 coaxially from the outside, and electrodes of opposite polarity — the second group of ring electrodes 25 — are electrically connected to each other and rigidly fixed to the drive shaft 43, made with channels for the removal of hydrogen produced, and with a transverse interelectrode gap 27 relative to the ring electrodes 24 of the first group, each ring electrode is made of electrically conductive and radially interconnected sectors of electrically conductive magnetic material, the body of each of which has many open and through channels of various volumetric and spatial configuration of the surface and interconnected, in turn, on the opposite surfaces of the opposite sectors of the first and second groups of ring electrodes, through and open channels are made in the aggregate forming in each ring electrode each groups transverse and annular channel for processing electrolyte solution.

5. Installation according to claim 4, characterized in that the volumetric spatial surface of the sector is a separator of electrolysis products.

6. Installation according to claims 4 or 5, characterized in that the space-radial surfaces of the sectors are either conical, or hemispherical, or ellipsoidal, or shaped to create a directed vortex flow of electrolyte.