ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА НИЗКОАМПЕРНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА ИЗ ВОДЫ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА НИЗКОАМПЕРНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА ИЗ ВОДЫ


RU (11) 2227817 (13) C1

(51) 7 C25B1/04, C25B9/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2003117806/15 
(22) Дата подачи заявки: 2003.06.16 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.06.16 
(45) Опубликовано: 2004.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2175027 С2, 20.10.2001. RU 2157861 С2, 20.10.2000. RU 2157427 С1, 10.10.2000. US 3969214 А, 13.07.1976. US 3992271 А, 16.11.1976. US 4107008 А, 15.08.1978. 
(72) Автор(ы): Канарёв Ф.М.; Подобедов В.В.; Тлишев А.И. 
(73) Патентообладатель(и): Кубанский государственный аграрный университет 
Адрес для переписки: 350044, г.Краснодар, ул. Калинина, 13, КГАУ, ПИО 

(54) ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА НИЗКОАМПЕРНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА ИЗ ВОДЫ 

Электролитическая ячейка содержит конический корпус, изготовленный из токопроводящего материала и выполняющий роль катода, дополнительные конические электроды, коническую крышку из токопроводящего материала, выполняющую роль анода. Цилиндрические основания корпуса, дополнительных электродов и крышки имеют кольцевые выемки для размещения диэлектрического кольца. Корпус, дополнительные электроды и крышка соединяются болтами, вставленными в отверстия цилиндрических оснований корпуса, дополнительных электродов и крышки. Изоляция между анодом, дополнительными электродами и катодом обеспечивается диэлектрическими кольцами, диэлектрическими шайбами и диэлектрическими втулками. Раствор подается в межэлектродное пространство через канал из емкости. Газы выходят через патрубок. Технический эффект - создание условий для поляризации ионов раствора и молекул воды в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной, в результате чего на аноде появляется положительный, а на катоде - отрицательный потенциалы еще до включения ячейки в электрическую сеть и процесс выделения газов продолжается и после отключения ячейки от сети. За счет этого затраты энергии на процесс разложения воды на водород и кислород значительно уменьшаются. 1 ил., 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к физико-химическим технологиям и технике для получения водорода и кислорода.

Известны технические устройства (Гольштейн А.Б., Серебрянский Ф.З. Эксплуатация электролизных установок для получения водорода и кислорода. - М.: Энергия, 1969) для получения водорода и кислорода.

Известно техническое решение (Патент США № 969214, С 25 В 1/02, 1976), содержащее корпус, патрубок ввода рабочего раствора, межэлектродную камеру, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, катод, соединенный с отрицательным источником питания.

Также известно техническое решение (Патент Англии № 1139614, кл. С 01 В 13/06, 08.01. 1969), содержащее корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, и катод, соединенный с отрицательным полюсом источника питания.

Недостатком указанных и других аналогичных изобретений является то, что для получения водорода и кислорода используется неэкономный высокоамперный процесс электролитической диссоциации молекул воды.

Известно устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода (см. Патент России №2175027, C 02 F 1/46, 2001 - прототип), содержащее корпус с нижним цилиндрическим приливом и нижнюю крышку, изготовленные из диэлектрического материала; камеру для конденсации пара; анод, соединенный с положительным источником питания, и катод, соединенный с отрицательным источником питания, а также патрубок для ввода раствора.

Недостатком указанного изобретения является то, что для получения водорода и кислорода используется труднорегулируемая плазма как источник термической диссоциации молекул воды.

Техническим решением задачи является получение водорода и кислорода путем экономного низкоамперного электролитического разложения воды.

Поставленная цель достигается тем, что в электролитической ячейке для получения водорода и кислорода из воды содержится корпус, катод, подсоединенный к отрицательному полюсу источника питания, анод, подсоединенный к положительному полюсу источника питания, канал для подачи раствора в межэлектродную камеру, патрубок для выхода газов, в качестве катода использован конический корпус с плоским цилиндрическим основанием по наружной поверхности, а в качестве анода использована коническая крышка с плоским цилиндрическим основанием по наружной поверхности, между анодом и катодом установлены дополнительные конические электроды с плоскими цилиндрическими основаниями и осевыми отверстиями в вершинах конусов; при этом основание корпуса имеет канал для подачи раствора в межэлектродные камеры, патрубок для выхода газов расположен в верхней части конуса крышки; корпус, дополнительные электроды и крышка соединены болтами, имеющими диэлектрические шайбы и диэлектрические втулки, а цилиндрические основания корпуса, дополнительных электродов и крышки имеют кольцевые выемки, в которых расположены диэлектрические кольца.

Новизна заявляемого устройства обусловлена тем, что конические поверхности анода, катода и дополнительных электродов создают условия для поляризации ионов раствора и молекул воды в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной. В результате на аноде появляется положительный потенциал до включения ячейки в электрическую сеть, а на катоде - отрицательный. После включения ячейки в электрическую сеть предварительно поляризованные ионы раствора и молекулы воды диссоциируют на водород и кислород при меньшем расходе электронов из электрической сети. Доказательством этого является небольшая сила тока, поэтому такой процесс назван низкоамперным. Потенциал на электродах сохраняется и после отключения ячейки от сети. За счет этого затраты энергии на процесс разложения воды на водород и кислород значительно уменьшаются.

По данным патентно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, при которых значительно уменьшаются затраты энергии на получение водорода и кислорода, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения. Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.

Электролитическая ячейка для получения водорода и кислорода содержит конический корпус 1 с плоским цилиндрическим основанием 2, изготовленный из токопроводящего материала и выполняющий роль катода, дополнительные конические электроды 3, изготовленные из токопроводящего материала, с осевыми отверстиями в вершинах конусов (на фиг.1 показан один электрод) и цилиндрическими основаниями 4, коническую крышку 5 с плоским цилиндрическим основанием 6, изготовленную из токопроводящего материала и выполняющую роль анода. Цилиндрические основания корпуса, дополнительных электродов и крышки имеют кольцевые выемки для размещения диэлектрических колец 7. Корпус 1, электроды 3 и крышка 5 соединяются болтами 8, вставленными в отверстия цилиндрических оснований корпуса, дополнительных электродов и крышки. Изоляция между анодом, внутренними электродами и катодом обеспечивается диэлектрическими кольцами 7, диэлектрическими шайбами 9 и диэлектрическими втулками 10. Раствор подается в межэлектродное пространство через канал 11 из емкости 12. Газы выходят через патрубок 13.

Электролитическая ячейка работает следующим образом. Электролитический раствор заливается в емкость 12 до заданного уровня. Ячейка подключается к сети постоянного тока. Устанавливается напряжение, соответствующее 1,6-2,2 В на пару электродов. Сила тока мало зависит от величины площадей поверхностей анода, катода и дополнительных электродов и оказывается близкой к величине 0,02 А.

Через несколько минут после подключения ячейки к электрической сети начинается активное выделение газов; оно продолжается и после отключения ячейки от электрической сети. Процесс выделения газов при отключенной сети угасает постепенно в течение нескольких часов. Средние результаты многократных измерений приведены в таблице.

Самым надежным способом определения количества газов, выделяющихся при электролизе воды, является метод, учитывающий массу диссоциированной воды. Ниже (см. табл.) приводятся результаты экспериментов, в которых был применен этот метод.

Известно, что грамм-атом численно равен атомной массе вещества, а грамм-молекула - молекулярной массе вещества. Например, грамм-молекула водорода в молекуле воды равна 2 г, а грамм-атом атома кислорода - 16 г. Грамм-молекула воды равна 18 граммам. Так как масса водорода в молекуле воды составляет 2100/18=11,11%, а масса кислорода - 16100/18=88,89%, то это же соотношение водорода и кислорода содержится в одном литре воды. Это означает, что в 1000 г воды содержится 111,11 г водорода и 888,89 г кислорода.

Один литр водорода весит 0,09 г, а один литр кислорода -1,47 г. Это означает, что из одного литра воды можно получить 111,11/0,09=1234,44 л водорода и 888,89/1,47=604,69 л кислорода. Из этого следует, что 1 г воды содержит 1,23 л водорода.

Затраты электроэнергии на получение 1000 л водорода сейчас составляют 4 кВтч, а на один литр - 4 Втч. Поскольку из одного грамма воды можно получить 1,234 л водорода, то на получение водорода из одного грамма воды сейчас расходуется 1,2344=4,94 Втч.

Инструменты и оборудование, использованные при эксперименте

Экспериментальная ячейка низкоамперного электролизера; вольтметр М2004 (класс точности 0,2 ГОСТ 8711-78); амперметр М2015 (класс точности 0,2 ГОСТ 8711-60); электронные весы с ценой деления 0,1 и 0,01 г; секундомер с ценой деления 0,1с.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электролитическая ячейка для получения водорода и кислорода из воды, содержащая корпус, катод, подсоединенный к отрицательному полюсу источника питания, анод, подсоединенный к положительному полюсу источника питания, канал для подачи раствора в межэлектродную камеру, патрубок для выхода газов, отличающаяся тем, что в качестве катода использован конический корпус с плоским цилиндрическим основанием по наружной поверхности, а в качестве анода использована коническая крышка с плоским цилиндрическим основанием по наружной поверхности, между анодом и катодом установлены дополнительные конические электроды с плоскими цилиндрическими основаниями и осевыми отверстиями в вершинах конусов, при этом основание корпуса имеет канал для подачи раствора в межэлектродные камеры, патрубок для выхода газов расположен в верхней части конуса крышки, корпус, дополнительные электроды и крышка соединены болтами, имеющими диэлектрические шайбы и диэлектрические втулки, а цилиндрические основания корпуса, дополнительных электродов и крышки имеют кольцевые выемки, в которых расположены диэлектрические кольца.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы получения, хранения водорода, кислорода и биогаза






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+водород -молекулярный".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "водород" будут найдены слова "водорода", "водородный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("водород!").


Устройства и способы получения кислорода и водорода | Устройства и способы хранения водорода и кислорода | Устройства и способы получения и хранения биогаза


Рейтинг@Mail.ru