устройство для получения водорода и кислорода методом электролиза

Формула изобретения

1. Устройство для получения водорода и кислорода методом электролиза, включающее биполярный электролизер, соединенный с блоком питания, водородные и кислородные емкости, снабженные трубопроводами вывода соответственно водорода и кислорода с размещенными на них средствами поддержания давления, и клапаны аварийного сброса, отличающееся тем, что устройство снабжено герметичным корпусом, заполненным рабочей жидкостью, в котором установлен электролизер, емкости для водорода и кислорода, а также клапаны аварийного сброса давления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено насосом высокого давления, подключенным к герметичному корпусу.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком дисбаланса давления, установленным внутри герметичного корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрохимической технологии, в частности к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды, и может быть использовано в химической и других областях промышленности, а также для получения водорода и кислорода для бытовых и других целей.

Известно устройство для получения газов методом электролиза, например водорода и кислорода, включающее биполярный электролизер, соединенный с блоком питания, водородные и кислородные емкости, снабженные трубопроводами вывода соответственно водорода и кислорода, с размещенными на них средствами поддержания давления и клапаны аварийного сброса (RU, патент 2038422, кл. C 25 B 1/02, 1995).

Недостатком известного устройства является его низкая надежность, большие эксплуатационные затраты, а также в известном устройстве не обеспечена безопасность эксплуатации.

Технической задачей изобретения является обеспечение безопасности эксплуатации, повышение надежности и снижение эксплуатационных затрат.

Задача решается тем, что устройство снабжено герметичным корпусом, заполненным рабочей жидкостью, в котором установлены электролизер, емкости для водорода и кислорода, а также клапаны аварийного сброса давления, энергетически работающие на разности давлений внутри корпуса и окружающей среды.

Кроме того, устройство снабжено насосом высокого давления, подключенным к герметичному корпусу, позволяющим за счет закачки рабочей жидкости накапливать в емкостях для сбора и хранения газы под высоким давлением.

Кроме того, с целью исключения дисбаланса давлений в емкостях сбора газов устройство снабжено датчиком дисбаланса давления, установленным внутри герметичного корпуса, работающим энергетически на разности давлений внутри емкостей, по команде которого принимаются меры для восстановления баланса.

Помещение электролизера вместе с емкостями для хранения газов, аварийных клапанов сброса давления и датчика баланса давления газов в рабочую жидкость позволяет использовать бескорпусный электролизер для получения газов высокого давления, емкостей для хранения газов без требований к давлению и тем самым позволяет обеспечить безопасность установки.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство.

Устройство для получения газов методом электролиза включает биполярный электролизер 1, соединенный с блоком 2 питания, емкости 3 и 4 для сбора водорода и кислорода соответственно, снабженные трубопроводами 5 и 6 вывода соответственно водорода и кислорода с размещенными на них средствами поддержания давления, выполненными в виде редукторов с вентилями 7 и 8 вывода соответственно водорода и кислорода. Клапаны 18 аварийного сброса давления, электролизер 1, емкости 3 и 4 для сбора водорода и кислорода, а также датчик 9 баланса давлений газов установлены в герметичном корпусе 10 высокого давления, который заполнен рабочей жидкостью, данном случае водой, предназначенной для электролиза.

Устройство также снабжено датчиками 11 и 12 уровня рабочей жидкости и блоком 13 управления. К герметичному корпусу 10 подключен насос 14 высокого давления, который закачивает в него рабочую жидкость и позволяет накапливать в емкостях для сбора и хранения газы под высоким давлением.

Под действием тока, приложенного к пластинам биполярного электролизера 1 от блока 2 питания, в колоколах собираются водород и кислород, которые вытесняют жидкость из колоколов электролизера. При достижении жидкостью нижнего датчика 12 уровня блок 13 управления отключает напряжение на электродах электролизера 1 и включает насос 14 высокого давления. При помощи насоса 14 высокого давления происходит закачка воды или другой рабочей жидкости внутрь герметичного корпуса 10 высокого давления. При этом происходит сжатие газа в колоколах электролизера и перемещение его в емкости 3 и 4 для сбора газов. При достижении рабочей жидкостью верхнего датчика 11 уровня, блок 13 управления отключает насос 14 высокого давления и подает напряжение на пластины электролизера 1 для продолжения процесса электролиза. Такими циклическими включениями в емкостях 3 и 4 для сбора газов накапливается газ до достижения необходимого давления. При помощи установленных на герметичном корпусе 10 редукторов и вентилей 7 и 8 происходит снижение давления газов и подача его к потребителю. В случае аварийной разгерметизации корпуса 10 высокого давления срабатывают клапаны 18 аварийного сброса газов в систему внешнего аварийного трубопровода, работающие на разности давлений внутри герметичного корпуса высокого давления и в емкостях для сбора газов, что предотвращает спонтанный выброс газа в рабочее помещение. При неодновременном использовании наработанных газов срабатывает датчик 9 баланса давлений газов, который кинематически через блок 13 управления связан с редуктором 7 и 8 и принимает меры по восстановлению баланса.

Таким образом, описываемое устройство позволяет вести процесс электролиза с накоплением и хранением газов при высоких давлениях в емкостях внутри герметичного корпуса, использовать простые технические решения в конструкциях бескорпусных электролизеров и получать стабильные по давлению газы на выходе устройства.

Следует отметить, что за счет того, что давление внутри емкостей для хранения газов уравновешено давлением окружающей ее жидкости, конструкция емкостей для хранения не требует мер для обеспечения высокой прочности, контрольно-командная аппаратура обеспечена энергией за счет давления воды в корпусе. В результате обеспечена безопасность эксплуатации описываемой установки.