Фильтр-прессный электролизер для получения водорода и кислорода

 

Изобретение относится к получению водорода и кислорода электролитическим разложением воды и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности. С целью снижения энергозатрат в электролизере, вклочающем электролизные ячейки, содержащие электроды, гофрированные закладные сетки, рамы, электроды и гофрированные закладные сетки выполнены пористыми, ячейки выполнеИы расширяющимися вверх^ и доля свободного сечения электродов и сеток определяется в соответствии с формулой у = 50 Ц)/Ь, где V - доля свободного сечения,^; L - высота ячейки, м; Ly - высота расположения се- 'чения, м. ^ ил., 1 табл.- Изобретение относится к получению водорода и кислорода электролитичес- • КИМ разложением воды и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности.Цель изобретения - снижение энергозатрат.На фиг.1 изображен реактор для получения водорода и кислорода электролизом; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - то же, без поз^7.Реактор содержит электролизные ячей^ки, кащая из которых состоит из электрода 1, рамы 2, прокладок 3, каналов подвода электролита k и отвода газов 5, диафрагмы 6, закладных сеток 7. Проходное сечение элементов ячейки (гофрированных сеток 7, электродов 1 и рам 2) выполнено увеличивающимся по высоте ячейки. При этом доля свободного сечения элементов ячейки определяется в соответствие с формулойV=50 tif,где 4^ - доля свободного сечения, %; La, — высота расположения сеченияэлемента ячейки, м; L - высота ячейки, м. Принцип работы электролизера следующий.Газ, получаемый электролизером на электродах 1 в виде пузырьков на .тыльной стороне электрода, барботирует, проходя через проходные сечения элементов ячейки; электродов, рам, гофрированных сеток. Электролит, через который барботирует газ, посту-оо со оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РШЪБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ п0 изОБРетениям и ОткРытиям

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

yl)s С 25 В 1/02

+-- 50

Ly

L (21) 4618466/26 (22) 20. 10.88 (46) 30.01 ° 92. Бюл. К 4 (75) С.М. Симонов, И.В. Егоров, M.À. Егорушкина и Ю.В. Шелковников (53) 621.3.035 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

4" 439307, кл. С 25 В 1/02, 1972 (5") ФИЛЬТР-ПРЕССНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА (57) Изобретение относится к получению водорода и кислорода электролитическим разложением воды и может быть использовано в химической, энергетиИзобретение относится к получению

l водорода и кислорода электролитическим разложением воды и может быть использовано в химической, энергетической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — снижение энергозатрат.

На Фиг.1 изображен реактор для получения водорода и кислорода электролизом; на Фиг.2 - то же, вид сбоку; на Фиг.3 — разрез А-А на фиг.2; на

Фиг.4 - то же, без поз.7.

Реактор содержит электролизные ячейки, каждая из которых состоит из электрода 1, рамы 2, прокладок 3, каналов подвода электролита 4 и отво— да газов 5, диафрагмы 6, закладных сеток 7. Проходное сечение элементов ячейки (гофрированных сеток 7, электродов 1 и рам 2) выполнено увеличиваÄSUÄÄ 1708 31 А 1

2 ческой и других отраслях промышленности. С целью снижения энергозатрат в электролизере, включающем электролизные ячейки, содержащие электроды, гофрированные закладные сетки, рамы, электроды и гофрированные закладные сетки выполнены пористыми, ячейки выполнены расширяющимися вверх, и доля свободного сечения электродов и сеток определяется в соответствии с формулой = 50 +/L, где 9 — доля свободного сечения,3; L — высота ячейки, м; L - высота расположения се" чения, и. 4 ил., 1 табл.

1 ющимся по высоте ячейки. При этом доля свободного сечения элементов ячейки определяется в соответствие с формулой где - доля свободного. сечения, Ф;

L+ — высота расположения сечения элемента ячейки, м;

L — высота ячейки, и.

Принцип работы электролизера следующий.

Газ, получаемый электролизером на электродах 1 в виде пузырьков на, тыльной стороне электрода, барботирует, проходя через проходные сечения элементов ячейки: электродов, рам, гофрированных сеток. Электролит, через который барботирует газ, посту1708931

Доля свободного сечения элементов ячейки

Удельные энерго. затраты, кВтч/мз

Удельная 15 производительность мз кВтч

L

50% -> =17-20

0,19

0,19 пает в ячейку через подводы 4. В электролизере, где элементы выполнены с переменным проходным сечением, соответствующим изменению газосодер5 жания жидкоср по высоте ячейки, на" копление и возвратное перемешивание газа существенно уменьшается, Это приводит к снижениб энергозатрат вследствие уменьшения газонаполне- 10 ния электролита (см. данные, приведенные в таблице).

При Ь+ = —, %: .4,8-4,9 0,21-0,20

L !

0,5 ° 50 - =8,5-10 5,3

2 ° 50 - =. 33-40 5 3

Э

Известен электролизер, который содержит ячейки, выполненные в Форме многоугольника, в верхней и нижней частях рамы которого размещены пат- 40 рубки для отвода газа и подвода электролита, и снабженные закладными гофрированными сетками с гоФрами перпендикулярными направлению потока газожидкостной смеси, электроды. 4

Газ, выделяясь на тыльной стороне электрода, барботирует через поток электролита,,который также двигается вверх, но с гораздо меньшей скорость

При этом газ постепенно накапливается в верхней части ячейки в виде подушки и перемешивается с жидкостью, что является результатом несоответст-. вия проходного сечения элементов ячейки газосодержанию электролита. !

Это существенно повышает энергозатраты на проведение процесса.

Данное изобретение.позволяет установить соответствие между пропускной: (no газу) способностью элементов проточного тракта ячейки.и количеством проходящего через них газа в каждом сечении ячейки. Это приводит к существенному уменьшению возвратного перемешивания газа с жидкостью и вероятности возникновения газовой подушки. Примером конкретного выполнения устройства является лабораторный реактор с размерами катодного пространства ячейки: длина у ширина х высота

= 30М5х200, ширина нижней трети 05 мм, средней 5-10 мм, верхней - 1.015 мм.

При использовании предложенного реактора для получения водорода элект" ролизом удельные энергозатраты снижаются примерно на 1 кВт ч на 1 мз водорода.

Формула изобретения

Фильтр-прессный электролизер для получения водорода и кислорода электролизом воды, включающий электролизные ячейки, содержащие электроды, гбФрированные закладные сетки, рамы, о т л и. ч à ю шийся тем, что, с целью..снижения энергозатрат, электроды и гоФрированные закладные сетки выполнены пористыми, ячейки расширяющимися вверх, и доля ф, Ф, свободного сечения электродов и сеток . определяется в соответствии с ФормуLå лой $ 50 -, где L - высота ячейки, м; L - высота расположения сечения, м»

170893l

Ж кй ли

Фиг.г

1 708931

Составитель Л. Васильева

Техред N.äèäûê Корректор A. Обручар

Редактор А, Маковская

Заказ 407 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю» Ю ° Ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101