| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2215824
ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ ЕЛЕКТРОЛІЗУ ВОДИ
Ім'я винахідника: Нетеса Ю.Д .; Денікін Е.І .; Коробов М.Л.
Ім'я патентовласника: Денікін Ернст Іванович; Нетеса Юрій Дмитрович
Адреса для листування: 194354, Санкт-Петербург, пр. Енгельса, 115, корп.1, кв.256, Ю.Д.Нетесе
Дата початку дії патенту: 2001.10.18
Винахід відноситься до електрохімії, а точніше до технічних засобів для електролітичного отримання водню і кисню. В електролізері електроди виконані з набору пластин, при цьому пластини катода чергуються з пластинами анода. Один з електродів встановлений з можливістю зворотно-поступального переміщення і включає поршень, в той час як інший електрод нерухомий і його крайня пластина поєднана з днищем корпусу електролізера. Останній розміщений коаксіально з зазором в ємності і пов'язаний з його порожниною системою впускних і випускних клапанів. Пристрій збору газової суміші пов'язане з порожниною ємності. Технічний ефект - спрощення конструкції, підвищення надійності її роботи, універсальність застосування незалежно від типу електрода.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області електрохімії і найбільш ефективно може бути використано в установках отримання воднево-кисневої суміші, використовуваної в газополум'яної технології в ряді галузей промисловості.
У промисловості водень отримують головним чином з природного газу. Цей газ, що складається в основному з метану, змішують з водяною парою і киснем і в реакторі в присутності каталізатора піддають нагріванню до 800-900 o С. У результаті виділяється суміш вуглекислого газу і водню, яку потім розділяють і транспортують до споживачів в сталевих балонах під тиском [1].
Недоліком промислового методу отримання водню є технологічна складність і велика енергоємність і матеріаломісткість технічних засобів.
Для задоволення потреб в водневому паливі в обмеженій кількості на дрібних і середніх підприємствах існують автономні джерела отримання водню - електролізери, які під дією електричного струму розкладають воду на водень і кисень. Прийнята технологія за своєю суттю проста і не вимагає особливо складного устаткування.
Відома установка для електролізу води, яка включає власне електролізер, в корпусі якого розміщені електроди, пов'язані з джерелом постійного електричного струму. В установці змонтовані і пристрої інфраструктури, що включають засоби заливки-зливу і циркуляції електроліту, збору газової суміші і перемішування. Останнє виконано у вигляді мембранного регулятора з пружиною, сполученого з патрубком збору одного з газів, забезпеченого додаткової пружиною, пов'язаної однією стороною шарніром з штоком, а інший - з корпусом регулятора. Для підтримки тиску електроліту нижче атмосферного передбачена спеціальна мембранна ємність, що містить регульовану пружину [2].
Під час проведення електролізу починається розкладання води на водень і кисень. Тиск газу в електролізері, перекритого мембранним регулятором, починає зростати, що призводить при певних значеннях тиску до відкриття клапана регулятора і скидання газу з установки. Скидання тиску знову призведе до перекриття прорізи клапаном регулятора і цикл зростання і падіння тиску повториться. Пульсація тиску газу викликає міграцію електроліту в порах анода і катода, покращуючи умови перемішування.
Недоліком установки є складність і мала надійність пристрою регулювання перепаду тиску. В останньому застосовані кілька пружних елементів, жорсткості яких знаходяться в строгій залежності один від одного. Ця обставина і сприяє стабільній роботі пристрою, тобто забезпечення необхідних величин перепаду тиску в одному з газів. Втомні явища, які є наслідком тривалої роботи, як правило, змінюють номінал встановлених величин жорсткості пружин, що призведе до розбалансування всього механізму регулювання тиску. Знижує надійність роботи установки і наявність в ній мембранної ємності, яка підтримує задану величину тиску в електроліт. Описана конструкція установки має обмежене застосування, тому що поширюється тільки на електролізери з пористими електродами і не може бути використана в разі суцільних електродів.
Таким чином, метою винаходу є спрощення конструкції і підвищення надійності її роботи та універсальність застосування незалежно від типу електродів.
Мета відповідно до винаходу досягається за рахунок того, що в установці для електролізу води, що містить електролізер, виконаний у вигляді корпусу, в якому змонтовані анодні і катодні електроди, пов'язані з джерелом електричного струму, і пристрої циркуляції і перемішування електроліту, а й збору газової суміші, кожен з електродів виконаний з набору пластин, які чергуються з аналогічними пластинами іншого електрода, при цьому крайня пластина одного з електродів утворює днище корпусу, а іншого - поршень, встановлений з можливістю зворотно-поступального переміщення в корпусі і пов'язаний з приводом. Крім того, досягнення поставленої мети сприяє і те, що корпус електролізера коаксиально розміщений в ємності, яка сполучається з порожниною через радіальні отвори в стінці останнього і отвори в нерухомому електроді, що утворює днище корпусу, при цьому всі отвори забезпечені клапанами: радіальні - випускними, а отвори в днищі корпусу - впускними. Для вирішення поставленого завдання пластини електродів виконані з наскрізною перфорацією, які на пластинах різних електродів не збігаються один з одним. При цьому пластини електродів виконані у вигляді дисків, а внутрішня порожнину корпусу - у вигляді циліндра.
Суть винаходу полягає в тому, що при зворотно-поступальному русі поршня в електроліті виникають пульсації тиску у вигляді циклічних напруг, що розтягують, які створюють умови для значного збільшення продуктивності електролізера по газу. Система клапанів в стінці корпусу і його днище в умовах зворотно-поступального руху поршня забезпечує циркуляцію електроліту по всьому об'єму і являє собою насос, поєднаний конструктивно з елементами електролізера, що спрощує конструкцію установки в цілому. Надійність роботи останньої знаходиться на рівні зазвичай високої надійності роботи поршневого насоса.
На доданому до опису кресленні дано схематичне зображення пропонованої установки для електролізу води.
 |
Установка для електролізу води складається з електролізера, основу якого складає циліндричний корпус 1, всередині якого розміщені електроди: 2 - анод, 3 - катод. Кожен з електродів виконаний з набору дискових пластин, що чергуються з аналогічними пластинами іншого електрода. При цьому крайня пластина анода 2 виконана у вигляді поршня 4, який, як і всі пов'язані з ним пластини, встановлений з можливістю зворотно-поступального переміщення завдяки зв'язку з приводом 5. Катод 3 суміщений з днищем 6 корпусу 1 і все віднесені до катода пластини нерухомо закріплені на цьому днище в порядку, що чергується з пластинами анода 2. Корпус 1 електролізера поміщений коаксиально в ємності 7 з утворенням кільцевої порожнини 8 і простору 9 під днищем 6. порожнини корпусу 1 і ємності 7 пов'язані між собою за допомогою випускних клапанів 10, радіально змонтованих в бічній стінці корпусу 1, і впускних клапанів 11, змонтованих в днище 6. Порожнина 8 у верхній частині герметизирована і повідомлена з пристроєм 12 збору газової суміші. Всі дискові пластини електродів виконані з наскрізною перфорацією (не відображено), при цьому перфорації сусідніх пластин, тобто що належать різним електродів, не збігаються один з одним. |
ПРАЦЮЄ УСТАНОВКА наступним чином
Включення в роботу приводу 5, який може бути виконаний у вигляді електромагнітного двигуна, призводить поршень 4 в зворотно-поступальний переміщення, а разом і пов'язані з ним дискові пластини анода 2. При русі поршня 4 вгору відкриваються впускні клапани 11 і електроліт засмоктується в робочу порожнину електролізера, тобто всередину корпусу 1. При русі поршня 4 вниз клапани 11 закриваються, але відкриваються випускні клапани 10 і частина електроліту видавлюється в кільцевий простір 8 ємності 7. Таким чином здійснюється циркуляція електроліту в обсязі електролізера. Слід зазначити, що при засмоктуванні електроліту в порожнину корпусу 1 через клапани 11 останні мають прохідний перетин створює деякий опір всмоктуваному електроліту, причому цей опір погоджено з величиною ходу поршня 4, а точніше - вивільняється їм обсягу. В результаті в робочому обсязі електроліту в межах корпусу 1 створюється знижений тиск, величина якого не перевищує межу міцності електроліту на розтягнення, тобто не викликається кавитация в електроліті. Так як поршень 4 здійснює коливальні рухи, то розтягнення електроліту буде носити циклічний отнулевого характер. При подачі електричного постійного струму на електроди на пластинах почнеться процес газовиділення: на аноді - кисню, а на катоді - водню. Постійна циркуляція електроліту буде сприяти видаленню газової суміші, яка, потрапляючи в простір 8, буде виводитися з нього за допомогою пристрою 12.
Особливості електролізу в умовах пульсуючого тиску в електроліті полягають у наступному. Циклічна розтягуються електроліт пульсація призводить до консолідації і укрупнення бульбашок газу, які зібралися біля електродів, і відповідного збільшення активної поверхні останніх, сприяючи підвищенню продуктивності. Процес консолідації та укрупнення бульбашок призводить до утворення мікропотоків електроліту у поверхні електродів, стимулюючи його перемішування за рахунок турбулізації і інтенсифікуючи відрив утворилися укрупнених бульбашок, полегшуючи їх відведення. Важливою перевагою пропонованої установки є зниження роботи пересичення електроліту розчиненими газами, що відбувається при розтягуванні рідкої фази. Зменшення рівня пересичення веде до зменшення провідникові електроліту, що дозволяє при інших рівних з прототипом технологічних показниках підвищити коефіцієнт корисної дії електролізера. Цьому ж сприяє і те, що під час дії напруг, що розтягують полегшується дисоціація води на іони водню і гідроксильної групи за рахунок ослаблення внутрішніх зв'язків в молекулі води. При цьому рухливість іонів зростає, що еквівалентно зменшенню опору електроліту.
Лабораторні дослідження, проведені в НПП "ДРТ" для перевірки основних технічних положень, закладених у пропонованій установці, підтвердили їх ефективність і дають підстави розраховувати на збільшення коефіцієнта корисної дії електролізера в кілька разів.
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Якименко Л.М. Отримання водню, кисню, хлору і лугів. - М .: Хімія, 1981.
2. Патент РФ 2006527, кл. З 25 В 1/04, виданий 30.01.94 р - прототип.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Установка для електролізу води, що містить електролізер, виконаний у вигляді корпусу, в якому змонтовані анодні і катодні електроди, пов'язані з джерелом електричного струму, і пристрої циркуляції і перемішування електроліту, а й збору газової суміші, яка відрізняється тим, що кожен з електродів виконаний з набору пластин, які чергуються з аналогічними пластинами іншого електрода, при цьому крайня пластина одного з електродів утворює днище корпусу, а іншого - поршень, встановлений з можливістю зворотно-поступального переміщення в корпусі і кінематично пов'язаний з приводом.
2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пластини електродів виконані з наскрізною перфорацією, при цьому перфорації на пластинах різних електродів не збігаються один з одним.
3. Установка по п. 1, яка відрізняється тим, що корпус розміщений коаксіально в ємності, яка сполучається з порожниною корпусу через радіальні отвори в стінці останнього і отвори в нерухомому електроді, що утворює днище корпусу, при цьому всі отвори забезпечені клапанами.
4. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що радіальні отвори забезпечені випускними клапанами, а отвори в днищі корпусу - впускними клапанами.
5. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пристрій збору газової суміші повідомлено з порожниною ємності.
6. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пластини електродів виконані у вигляді дисків, а внутрішня порожнину корпусу - у вигляді циліндра.
Версія для друку
Дата публікації 26.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.