RU54044U1

RU54044U1 - PLANT FOR PRODUCING HYDROGEN FROM FRACTIONS OF HYDROCARBON RAW MATERIALS

Info

Publication number: RU54044U1
Application number: RU2006102255/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Петрович Баранников
Original assignee: Михаил Петрович Баранников
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2006-06-10

Abstract

Полезная модель относится к области химии, а именно к электролитическому способу получения водорода, и может быть использована для получения водорода из фракций углеводородного сырья, например, бензина, дизтоплива и др. Цель: создание установки для получения водорода, обеспечивающей эффективную работу как на постоянном, так и на переменном токе. Сущность полезной модели: установка содержит корпус и монополярные электроды. Новым в установке является то, что электроды выполнены из пористого материала с открытыми порами и расположены горизонтально друг над другом.The utility model relates to the field of chemistry, namely to the electrolytic method for producing hydrogen, and can be used to produce hydrogen from fractions of hydrocarbon feedstocks, for example, gasoline, diesel fuel, etc. Purpose: to create a plant for producing hydrogen that ensures efficient operation as a permanent and on alternating current. The essence of the utility model: the installation contains a housing and monopolar electrodes. New in the installation is that the electrodes are made of porous material with open pores and are located horizontally one above the other.

Description

Полезная модель относится к области химии, а именно к электролитическому способу получения водорода, и может быть использована для получения водорода из фракций углеводородного сырья, например, бензина, дизтоплива и др.The utility model relates to the field of chemistry, namely to the electrolytic method for producing hydrogen, and can be used to produce hydrogen from fractions of hydrocarbon raw materials, for example, gasoline, diesel fuel, etc.

Известны установки для получения водорода, содержащие корпус и монополярные электроды. В большинстве электролизеров электроды выполнены из стали и расположены вертикально (Якименко Л.М., Модылевская И.Д., Ткачек З.А. Электролиз воды. - М.: Химия, 1970, с.93-99, 106-110, 198-202).Known installations for producing hydrogen containing a housing and monopolar electrodes. In most electrolytic cells, the electrodes are made of steel and arranged vertically (Yakimenko L.M., Modylevskaya I.D., Tkachek Z.A. Water electrolysis. - M.: Chemistry, 1970, pp. 93-99, 106-110, 198 -202).

Известен также электролизер, включающий корпус и монополярные электроды (пат. США №3477939,10 кл. 204-268, опубл. 1969).An electrolyzer is also known, including a housing and monopolar electrodes (US Pat. No. 3477939.10 class. 204-268, publ. 1969).

Недостатком указанных установок является вертикальное расположение электродов, что препятствует эффективному использованию сил плавучести пузырьков газа и затрудняет равномерное распределение процесса электролиза по всей поверхности электродов ввиду неравномерности напряженности электрического поля и плотности тока. Кроме того, при вертикальном распределении электродов практически не применяют источники переменного тока для питания установки, использование которых позволяет существенно уменьшить затраты на получение водорода.The disadvantage of these installations is the vertical arrangement of the electrodes, which prevents the effective use of the buoyancy forces of gas bubbles and makes it difficult to evenly distribute the electrolysis process over the entire surface of the electrodes due to the uneven electric field strength and current density. In addition, in the vertical distribution of the electrodes, practically no AC sources are used to power the installation, the use of which can significantly reduce the cost of producing hydrogen.

Целью настоящей полезной модели является создание установки для получения водорода из фракций углеводородного сырья, обеспечивающей эффективную работу как на постоянном, так и на переменном токе.The purpose of this utility model is to create a plant for producing hydrogen from fractions of hydrocarbon raw materials, which ensures efficient operation both on direct and alternating current.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения водорода из фракций углеводородного сырья, содержащей корпус и монополярные электроды, последние выполнены из пористого материала с открытыми порами и расположены горизонтально один над другим, при этом по меньшей мере верхний электрод имеет вогнутую нижнюю поверхность.This goal is achieved by the fact that in the installation for producing hydrogen from fractions of hydrocarbon feedstock containing a housing and monopolar electrodes, the latter are made of porous material with open pores and are arranged horizontally one above the other, at least the upper electrode has a concave lower surface.

В дельнейшем полезная модель поясняется примером ее выполнения со ссылкой на чертеж, на котором изображена схема предлагаемой установки.In the following, a useful model is illustrated by an example of its implementation with reference to the drawing, which shows a diagram of the proposed installation.

Установка содержит корпус 1, внутри которого горизонтально друг над другом расположены верхний электрод 2 и нижний электрод 3. Количество электродов может быть больше. Электроды выполнены из пористого материала с открытыми порами, в предлагаемом варианте из бронзы. Нижний электрод может быть монолитным. Верхний электрод 2 имеет вогнутую нижнюю поверхность. В верхней части корпуса 1 расположен патрубок 4 для отвода водорода, а в нижней части корпуса - патрубок 5 для удаления остатка. Для подвода сырья предусмотрен патрубок 6. На патрубке 4 имеется обратный клапан 7 для исключения проникновения воздуха в корпус установки. Патрубок 5 снабжен регулирующим клапаном 8 для предотвращения вытекания неразложившегося сырья. На патрубке 6 для подвода сырья установлен клапан 9 для регулирования уровня сырья в корпусе установки.The installation comprises a housing 1, inside of which the upper electrode 2 and the lower electrode 3 are located horizontally one above the other. The number of electrodes may be larger. The electrodes are made of porous material with open pores, in the proposed embodiment of bronze. The lower electrode may be monolithic. The upper electrode 2 has a concave lower surface. In the upper part of the housing 1 there is a nozzle 4 for the removal of hydrogen, and in the lower part of the housing - a nozzle 5 for removing the residue. A pipe 6 is provided for the supply of raw materials. On the pipe 4 there is a check valve 7 to prevent air from entering the unit body. The pipe 5 is equipped with a control valve 8 to prevent leakage of undecomposed raw materials. A valve 9 is installed on the pipe 6 for supplying raw materials to control the level of raw materials in the installation housing.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Сырье, в данном случае бензин или дизтопливо, подают в корпус установки. Открытием клапана 9 через патрубок 6 устанавливают уровень заполнения корпуса 1 установки, превышающий уровень верхней поверхности электрода 2. При подаче напряжения на электроды 2 и 3 и достижении необходимой напряженности электрического поля между электродами ионы водорода, образующиеся в межэлектродном пространстве, образуют пузырьки, движущиеся к верхнему электроду под действием сил плавучести и электрических сил, которые при наличии отрицательного заряда на верхнем электроде складываются. При этом силы плавучести превышают силы электрического притяжения.Raw materials, in this case gasoline or diesel fuel, are fed into the unit body. By opening the valve 9 through the pipe 6, the filling level of the installation case 1 is established, which exceeds the level of the upper surface of the electrode 2. When voltage is applied to the electrodes 2 and 3 and the required electric field between the electrodes is reached, hydrogen ions formed in the interelectrode space form bubbles moving to the upper the electrode under the action of buoyancy forces and electric forces, which in the presence of a negative charge on the upper electrode add up. In this case, the buoyancy forces exceed the forces of electric attraction.

По достижении пузырьками нижней поверхности верхнего электрода 2 происходит рекомбинация ионов водорода. Полученный газ, проникая через поры верхнего электрода 2, заполняет верхнюю часть корпуса 1, откуда через патрубок 4 и обратный клапан 7 поступает в накопитель (не показан). Отвод остатка, преимущественно в виде сажи, осуществляется через патрубок 5 и клапан 8.When the bubbles reach the lower surface of the upper electrode 2, hydrogen ions recombine. The resulting gas, penetrating the pores of the upper electrode 2, fills the upper part of the housing 1, from where through the pipe 4 and the check valve 7 enters the drive (not shown). The removal of the residue, mainly in the form of soot, is carried out through the pipe 5 and valve 8.

При достижении номинальной производительности установки вблизи центральной части вогнутой поверхности верхнего электрода образуется газовая полость, обусловленная скоростью проникновения водорода через пористый When the nominal capacity of the installation is reached, a gas cavity is formed near the central part of the concave surface of the upper electrode due to the rate of hydrogen penetration through the porous

материал электрода и интенсивностью образования пузырьков водорода. Наличие газовой полости приводит к увеличению напряженности электрического поля и повышению плотности тока вблизи периферийной части электродов, что способствует более равномерному распределению процесса электролиза по всей рабочей поверхности электродов.electrode material and the intensity of the formation of hydrogen bubbles. The presence of a gas cavity leads to an increase in electric field strength and an increase in current density near the peripheral part of the electrodes, which contributes to a more uniform distribution of the electrolysis process over the entire working surface of the electrodes.

Применение пористого материала электродов приводит к тому, что на гребнях поверхности, т.е. в промежутках между порами, напряженность электрического поля выше, чем в среднем на поверхности электродов, что позволяет интенсифицировать процесс и уменьшить напряжение источника питания при той же производительности установки по сравнению с монолитными электродами.The use of the porous material of the electrodes leads to the fact that on the crests of the surface, i.e. in the intervals between the pores, the electric field strength is higher than the average on the surface of the electrodes, which allows to intensify the process and reduce the voltage of the power source at the same installation performance compared to monolithic electrodes.

Экспериментальные работы, выполненные на предлагаемой установке, показали, что наиболее приемлемым материалом для электродов является бронза, в частности, БрАЖ 9-4, которая обеспечивает минимальное окисление и минимальное загрязнение поверхности. Установка эффективно работает как от источника постоянного тока, так и переменного тока, что в последнем случае существенно уменьшает затраты на получение водорода.Experimental work performed on the proposed installation showed that the most acceptable material for the electrodes is bronze, in particular, BrAZh 9-4, which provides minimal oxidation and minimal surface contamination. The installation works efficiently both from a direct current source and an alternating current source, which in the latter case significantly reduces the cost of producing hydrogen.

Claims

1. Installation for producing hydrogen from hydrocarbon fractions, comprising a housing and monopolar electrodes, characterized in that the electrodes are made of porous material with open pores and are located horizontally one under the other, at least the upper electrode has a concave lower surface.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the lower electrode is made monolithic.

3. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that the electrodes are made of bronze.