Пристрій для одержання водню високого тиску

Пристрій для одержання водню високого тиску, що містить корпус з підвідним та відвідним пат 3 Крім того, використання дорогих матеріалів для виробництва мембран, високі масогабаритні показники і питомі енерговитрати роблять пристрій неефективним у використанні. В основу корисної моделі поставлено задачу створення пристрою для одержання водню високого тиску шляхом зв'язування речовиною активного електрода атомарного кисню, що виділяється в процесі реакції, при одночасному виділенні на пасивному електроді водню високого тиску, за рахунок чого досягнуте зниження енерговитрат, підвищення стабільності, експлуатаційної надійності і продуктивності пристрою. Поставлена задача досягається тим, що у пристрої для одержання водню високого тиску, який містить корпус з підвідним та відвідним патрубками, виконаний у вигляді заповненої електролітом судини високого тиску, із встановленим у ньому пакетом електродів з катодних і анодних пластин, згідно з винаходом, пакет електродів виконаний у вигляді набору почергово встановлених різнополярних струмопровідних пластин, з яких анодні містять на поверхні по обидва боки шари пористої активної маси, здатної зв'язувати кисень у процесі електролізу, при цьому зазор між різнополюсними пластинами фіксований пружними ізолюючими вставками. Пакет електродів виконаний у вигляді набору почергово встановлених різнополярних струмопровідних пластин, з яких анодні містять на поверхні по обидва боки шари пористої активної маси, що дозволяє збільшити поверхню реагування тобто продуктивність пристрою, підвищити експлуатаційну надійність у випадку виходу з ладу частини електродів і знизити масогабаритні показники. Зазор між різнополюсними пластинами, фіксований пружними ізолюючими вставками, для ізоляції різнополярних електродів з можливістю регулювання зазору між пластинами дозволяє створити умови вільного проникнення електроліту усередину активної маси анода і до катода із встановленням оптимального режиму для максимального виходу водню, тобто реалізувати пристрій високої продуктивності. Анодні пластини включають додаткові шари дрібнодисперсної активної маси, що хімічно з'єднує кисень, для створення можливості хімічного зв'язування кисню, який виділяється в процесі реакції кисню в об'ємі активної речовини і виділення водню високого тиску на пасивному електроді, що дозволяє підвищити експлуатаційну надійність пристрою за рахунок відмовлення від роздільних мембран і одержання без домішок чистого водню при заданих високих рівнях тиску в умовах, що виключають вибухонебезпечність. Внутрішній об'єм, заповнений електролітом, дозволяє створити умови для вільного іонного обміну і протікання електрохімічних процесів розкладання води з одержанням водню. Таким чином, усі відмінні ознаки пристрою є загальними необхідними і достатніми для досягнення технічного результату й у сукупності з ознаками обмежувальної частини приводять до вирішення поставленої задачі. На фігурі подано загальний вигляд пристрою. 18579 4 Пристрій для одержання водню містить виконаний у вигляді заповненої електролітом товстостінної судини високого тиску корпус 1 з підвідним 2 та відвідним 3 патрубками. У корпусі 1 розміщений пакет електродів у вигляді паралельно встановлених із зазором різнополярних, струмопровідних, що чергуються між собою, катодних 4 і анодних 5 пластин. Катодні 4 і анодні 5 пластини розділені діелектричними пружними на стиск ізолюючими вставками 6, наприклад, з поліхлорвінілу, регульованої товщини. Анодні пластини 4 містять установлені по обидва боки на поверхні шари 7 з пористої активної маси, здатної в процесі електролізу хімічно зв'язувати кисень. Для забезпечення підвищеної провідності і збільшення поверхні реагування як активна маса може бути використаний дрібнодисперсний склад пористого заліза. Весь внутрішній об'єм корпусу 1 заповнений електролітом, наприклад 10% розчином NaOH, що проникає до всіх поверхонь і структур, встановлених у корпусі 1 елементів. Пристрій працює у такий спосіб. При подачі на електроди електричного струму між електролітом і речовиною шарів 7 активної маси анодних пластин 5 виникає спрямований іонний обмін з інтенсивним проникненням у пори активної маси і розкладанням електроліту по реакції: 2ОН--е=+Н2О, у ході якої атомарний кисень, який виділяється, окиснює пористе залізо, що міститься в активній речовині по реакції: 2Fe+2О=2FeО. Сумарна реакція може бути записана у вигляді: Fe+Н2О=2FeО+Н2. Водень, що виділився, надходить у внутрішню порожнину корпусу 1 судини високого тиску, накопичується в ній і під заданим тиском через патрубок 3 надходить споживачу. Кількість отриманого водню залежить від кількості активної речовини на анодних пластинах 5 і концентрації електроліту в об'ємі корпусу 1. Приклад конкретного виконання. У судині високого тиску об'ємом 0,7л з об'ємом внутрішньої порожнини 0,3л установлювали пакет електродів з набору почергово встановлених струмопровідних катодних і анодних пластин, які утримують на поверхні по обидва боки шари пористої активної маси із суміші пористого заліза дисперсністю 30-50мк, здатної зв'язувати кисень у процесі електролізу. Зазор між різнополюсними пластинами фіксований пружними ізолюючими вставками з поліхлорвінілу регульованої товщини. Як електроліт використовували 10% розчин їдкого натру NaOH. Кількість заліза в активній масі складала 350г. Густина струму в електроліті досягала 0,15-0,3г/см2 і вище при зміні напруги на електродах від 1,95 до 1,95В. При вступанні в реакцію 70% заліза виділялося 100л водню, вихідний тиск якого складав 52МПа. Для одержання більш високих вихідних тисків водню, наприклад 75МПа, кількість заліза в активній масі збільшували відповідно до 700г. При повторній експлуатації пристрою можлива регенерація активної маси шляхом електрохімічного відновлення окису заліза (FeO) до заліза без розбирання пристрою. У залежності від необхідних об'ємів споживання за допомогою регулювання величини міжелектродного зазору можливе пере 5 18579 настроювання пристрою на задану швидкість виходу водню і продуктивність пристрою. Пристрій стабільний у роботі при проведенні процесу одержання вихідного водню з заданими параметрами тиску і швидкості виходу, оскільки швидкість виділення водню однозначно прямо пропорційно залежить від величини електричного струму, що пропускається в пристрої. Використання активного електрода дозволяє розділити в часі і просторі реакції виділення водню і поглинання кисню, що забезпечує внутрішнє компримуровання газу, тобто дозволяє одержувати Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 водень безпосередньо в зоні реакції в стиснутому вигляді у залежності від умов проведення процесу під необхідним споживачу високим тиском, що дозволяє знизити енерговитрати. Відсутність у пропонованому пристрої клапанів, мембран, іншої запірної і регулюючої апаратури дозволяє максимально спростити його конструкцію, підвищити експлуатаційну надійність шляхом одержання без домішок чистого водню при заданих високих рівнях тиску в умовах, що виключають вибухонебезпечність. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601