Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2006527

СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Имя изобретателя: Дудин В.Н.; Самсонов Н.М. 
Имя патентообладателя: Дудин Василий Никитич
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1991.03.29 

Способ заключается в подводе электролита к электродам, перемешивании электролита в межэлектродном пространстве, разложении воды на кислород и водород под действием постоянного электрического тока и в отводе полученных газов. Перемешивание электролита в межэлектродном пространстве осуществляют пульсацией давления, по крайней мере, одного из получаемых в процессе электролиза воды газов. Установка для электролиза воды, в которой устройство для перемешивания электролита в межэлектродном пространстве выполнено в виде мембранного регулятора с пружиной, снабженного дополнительной пружиной, шарнирно связанной одной стороной со штоком мембраны, а второй стороной - с корпусом регулятора, причем ось нейтрального положения дополнительной пружины перпендикулярна оси основной пружины мембранного регулятора.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области электролизных систем и может быть использовано в установках для электролиза воды, работающих в любом положении по отношению к вектору гравитации.

Известен способ электролиза воды, применяемый в промышленности для получения кислорода и водорода. Способ включает в себя подвод электролита к электродам, разложение воды на кислород и водород под действием постоянного электрического тока, отвод получаемых газов, отвод тепла из зоны электролиза за счет циркуляции электролита и перемешивание электролита в межэлектродном пространстве.

Устройство для осуществления этого способа состоит из электролизера, разделительных колонок, работающих за счет разности плотностей рабочий сред, холодильников, регуляторов давления газов, циркуляционного и подпитывающего насосов.

Недостатком известных способа и устройства является сложность и невозможность их использования в установках, работающих в любом положении по отношению к вектору гравитации.

Целью изобретения является снижение массогабаритных характеристик и увеличение ресурса работы за счет устранения из установки разделителей газожидкостных смесей и постоянно работающего циркуляционного насоса.

Указанная цель достигается за счет следующих технических решений.

В отличие от известного способа проведением перемешивания электролита не за счет его циркуляции, а за счет пульсаций давления по крайней мере одного из газов.

Введением в схему установки мембранного регулятора, обеспечивающего пульсацию давления одного из газов.

На фиг. 1 показана схема установки для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - общий вид ячеек электролизера установки; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Установка для осуществления предлагаемого способа электролиза воды, работающая в любом положении по отношению к вектору гравитации, состоит из электролизера 1, буферной емкости 2, мембранной емкости 3, электромагнитного клапана 4, дросселя 5, мембранного регулятора 6, включающего в себя: полукорпуса 7 и 8, мембрану 9, стяжные болты 10, гайки 11, шток мембраны 12, пружину 13, шток 14, пружину 15 и шток 16. Шток 14 шарнирно связан со штоком 12 мембраны 9 и имеет со стороны шарнира внешний опорный поясок для пружины 15. Второй стороной шток 14 входит по ходовой посадке вовнутрь штока 16, шарнирно связанного с корпусом 8 регулятора и имеющего внешний опорный поясок для противоположной стороны пружины 15.

В зависимости от положения мембраны 9 и ее штока 12 расстояние между опорными поясками штоков 14 и 16 для пружины 15 меняется, что соответствует большему или меньшему сжатию пружины 15. Нейтральным положением пружины 15 является положение, когда ось пружины 15 перпендикулярна оси штока 12 и пружины 13.

По обе стороны оси нейтрального положения пружины 15 усилие этой пружины, умноженное на cos (см. фиг. 1), или складывается с усилием пружины 13 (угол > 90^о), или вычитается из него ( < 90^о).

Работает предлагаемая установка с использованием предлагаемого способа следующим образом.

Исходное состояние установки для осуществления предлагаемого способа электролиза воды: электролизер отключен, выход через сопло мембранного регулятора закрыт клапаном ( > 90^о), электромагнитный клапан 4 закрыт.

Перекрытие прорези сопла клапаном мембранного регулятора гарантированно обеспечивается усилием пружины 13, превышающим на необходимую величину усилие пружины 15 при любом положении мембраны 9. Включается электролизер и начинается разложение воды на кислород и водород. Давление газа, перекрытого мембранным регулятором 6, начинает возрастать, что приведет при определенных значениях давления и ( < 90^о) к открытию клапана регулятора 6 и сбросу газа из установки через дроссель 5. Сброс давления снова приведет к перекрытию прорези сопла клапаном регулятора 6 (см. фиг. 1), и цикл возрастания и падения давления повторяется.

Такая пульсация давления газа (кислорода и водорода) определяется работой регулятора 6, имеющего различные значения перепада давлений по обе стороны мембраны 9 (р) для открытия и закрытия прорези сопла клапаном. Различные р открытия и закрытия прорези сопла клапаном обеспечиваются подбором силовых характеристик пружин 13 и 15 и их положением относительно одна другой, когда становится возможным при определенных положениях мембраны 9 или действие усилий обеих пружин в одну стороны ( > 90^о), или их противодействию одна другой ( < 90^о) (см. фиг. 1). Назначение буферной емкости 2 и дросселя 5 - увеличение времени цикла пульсации давления газа за счет уменьшения скорости его возрастания и падения. Пульсация давления газа (согласно фиг. 1 кислорода) вызывает миграцию электролита в порах анода 18 и соответственно в диафрагме 20 и пористом катоде 21 (см. фиг. 2). Это происходит потому, что увеличение давления кислорода приводит к увеличению перепада давлений между получаемым кислородом и электролитом. Давление электролита поддерживается ниже атмосферного давления за счет установки пружины в мембранной емкости 3 (см. фиг. 1).

Увеличение перепада давлений между кислородом и электролитом выдавливает электролит из пор анода соответствующего размера. Уменьшение перепада давлений, напротив, приводит снова к заполнению этих пор электролитом. Освобождение пор от электролита при росте перепада давлений и заполнение этих же пор электролитом при уменьшении перепада давления будет происходить в соответствии с известным уравнением для определения критического перепада давлений по методу Баруса-Бехгольца.

Таким образом, пульсация давления кислорода приводит к периодическому (согласно циклограммы изменения давления кислорода) перемещению электролита в пористом аноде 18, диафрагме 20 и пористом катоде 21. Это снижает концентрационную поляризацию электролизной ячейки, повышает коррозионную стойкость электродов, особенно анода (за счет повышения концентрации электролита у анода), то есть приводит к некоторому снижению напряжения на электролизной ячейке и увеличению ресурса работы электродов.

Внедрение в промышленность изобретения, обеспечивающего более высокий ресурс работы электродов и некоторое (на 20-50 мВ) снижение напряжения на электролизной ячейке дает заметный экономический эффект. (56) Якименко А. М. и др. Электролиз воды. М. : Химия, 1970, с. 180-186.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ электролиза воды с получением кислорода и водорода, включающий подачу воды в межэлектродное пространство, перемешивание и отвод кислорода и водорода, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, перемешивание осуществляют пульсацией давления кислорода или водорода

2. Установка для электролиза воды, включающая электролизер с электродами и пористыми гидрофильными диафрагмами, патрубками вывода кислорода и водорода, контур электролита с мембранной емкостью и устройство для перемешивания, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, устройство для перемешивания выполнено в виде мембранного регулятора с пружиной, соединенного с патрубком кислорода или водорода, снабженного дополнительной пружиной, соединенной одной стороной шарниром со штоком мембраны, а другой стороной с корпусом регулятора, причем ось нейтрального положения дополнительной пружины перпендикулярна оси основной пружины мембранного регулятора.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что между патрубком кислорода или водорода и регулятором размещена буферная емкость, а на выходе из регулятора установлен дроссель.

Версия для печати
Дата публикации 27.02.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов