Пристрій для насичення води воднем

1 Пристрій (1) для насичення газом воднем (Нг) води (W), що подається у підсистемі (2) технічної установки, який відрізняється тим, що до підсистеми (2) під'єднаний електролізний блок (3) для розкладання часткової КІЛЬКОСТІ ВОДИ (W), що в нього подається, на водень (ЬЬ) і кисень (Ог), причому до електролізного блока (3) підключена система відведення кисню (Ог) 2 Пристрій для насичення газом за п 1, який відрізняється тим, що електролізний блок (3) містить ряд мембранних електролізних комірок (10) 3 Пристрій для насичення газом за п 1 або 2, який відрізняється тим, що після електролізного блока (3) під'єднаний блок перемішування (28), через який протікає вода (W) підсистеми 4 Пристрій для насичення газом за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що після електролізного блока (3) розташована регулююча система для встановлення попередньо заданого тиску води 5 Пристрій для насичення газом за будь-яким з пп 1 -4, який відрізняється тим, що перед електролізним блоком (3) розташований юнообмінник (9) як фільтр О Винахід стосується пристрою для насичення воднем води, яка подається у підсистемі технічної установки У ряді технічних установок, наприклад у ХІМІЧНИХ виробничих установках або в енергетичних установках, які працюють на ядерному або копальному паливі, передбачені підсистеми, в яких подається вода У випадку подібної підсистеми може йти мова, наприклад, про контур охолодження або також про циркуляційний контур для робочого засобу Для води, що подається в такій підсистемі, з різних причин може вимагатися насичення и воднем або киснем Наприклад, з одного боку, висока концентрація кисню у воді, що подається в такій підсистемі, приводить до корозії вмонтованих деталей або труб підсистеми Це можна запобігти за рахунок насичення води воднем, причому підведений до води водень зв'язується з надлишковим киснем і в такий спосіб концентрація кисню у воді зменшується Також для першого контуру охолодження як підсистеми реактора атомної електростанції, який охолоджується водою під тиском, звичайно передбачене насичення воднем води, що подається охолоджувальне середовище У цьому випадку за рахунок цього повинно запобігатися радюлітичне розкладання середовища, що тече в контурі охолодження З іншого боку, однак, може вимагатися насичення води, що подається в підсистемі технічної установки, киснем Ця вимога виникає, наприклад, у випадку установки для очищення стічних вод, в якій кисень підводять до води для цілей очищення Для насичення воднем або киснем води, яка подається в такій підсистемі, звичайно передбачена система подачі газу При цьому до підлягаючої постачанню воднем або киснем підсистеми звичайно через систему труб підключена резервна ємність газу, в якій міститься запас водню або, ВІДПОВІДНО, кисню Подібна система подачі газу, однак, містить звичайно ряд компонентів, як наприклад, ємності для збереження, трубопроводи або захисні пристрої, і, таким чином, є складною і ненадійною Подібна система подачі водню пови 00 1 ю 57728 нна, крім того, внаслідок можливого утворення вибухонебезпечних газових сумішей у випадку виходу водню із системи подачі безупинно контролюватися на витоки В основі винаходу лежить задача показати пристрій для насичення газом вище названого виду, яким забезпечене швидке і точне регулювання вмісту водню або, ВІДПОВІДНО, КИСНЮ особливо простим і надійним способом і з малими витратами на технічне обслуговування Ця задача згідно з винаходом вирішується за рахунок того, що у підсистему під'єднаний електролізний блок для розкладання часткової КІЛЬКОСТІ води, яка там подається, на водень і кисень, причому до електролізного пристрою підключена система відводу для кисню Винахід при цьому виходить з точки зору, що шляхи передачі для водню або, ВІДПОВІДНО, КИСНЮ ПОВИННІ виконуватися особливо короткими Необхідне скорочення шляхів передачі є таким, що досягається за рахунок відмовлення від централізованого збереження газу і водень або, ВІДПОВІДНО, кисень виробляють безпосередньо в тому МІСЦІ, в якому передбачене насичення газом підсистеми Це є таким, що досягається особливо ефективним способом за рахунок того, що часткову КІЛЬКІСТЬ самої води, яка подається в підсистемі, залучають для виробництва водню або, ВІДПОВІДНО, КИСНЮ Це може бути досягнуте за рахунок ВІДПОВІДНОГО розкладання цієї часткової КІЛЬКОСТІ на водень і кисень, причому вироблений при цьому водень або вироблений при цьому кисень уводять у не розкладену воду, що подається в підсистемі За рахунок системи відведення газ, що виникає при розкладанні часткової КІЛЬКОСТІ води і води, що не потребує насичення її газом, особливо простим способом відводять, а також підводять для іншого застосування Переважно електролізний блок містить ряд мембранних електролізних комірок У випадку такої мембранної електролізної комірки інвертують принцип функціонування паливного елемента, який відомий, наприклад, із статті К Strazer "Паливні елементи для електротяги", VDI-Benchte, Nr 912(1992), С 125 і т д Для цього до розташованої між анодом і катодом мембрани підводять воду За рахунок прикладання напруги живлення між анодом і катодом воду електролітичне розкладають на водень і кисень Подібна мембранна електролізна комірка відрізняється особливо компактною конструкцією так, що електролізний блок із рядом мембранних електролізних комірок може бути розміщений в особливо малому просторі Тому подібний електролізний блок може бути виконаний особливо гнучким і може бути під'єднаний у підсистему узгоджено зі специфічними вимогами підсистеми Для забезпечення особливо ефективного розчинення введеного у воду водню або, ВІДПОВІДНО, кисню, після електролізного блоку переважно під'єднаний блок перемішування, через який протікає вода підсистеми Альтернативно або додатково для особливо хорошого розчинення у воді газу, що вводиться, після електролізного блоку розташована регулююча система для встановлення заданого тиску води Залежність розчинності водню або кисню у воді від тиску води є, таким чином, особливо простим способом використовуваною для системи насичення газом Далі перед електролізним блоком доцільно розташований юнообмінник як фільтр Переваги, що досягаються винаходом, полягають, зокрема, в тому, що за рахунок під'єднання в підсистему пристрою насичення газом є можливим виробництво необхідного для насичення води газом воднем або киснем за рахунок розкладання часткової КІЛЬКОСТІ самої води, що подається в частковому контурі Таким чином не потрібно ніяких технологічних периферійних установок для насичення підсистеми воднем або киснем Зокрема, не потрібно ніякої складної системи запасу газу з ВІДПОВІДНИМИ трубопроводами, регулюючими пристроями і газовідділювачами Не потрібно складного збереження і ненадійного транспортування водню або, ВІДПОВІДНО, КИСНЮ на великі відстані так, що обумовлені цим роботи з технічного обслуговування зведені до мінімуму До того ж децентральне розташування ряду пристроїв насичення газом на підсистемі є можливим дуже простим способом внаслідок компактної конструкції електролізного блоку так, що виробництво водню або, ВІДПОВІДНО, КИСНЮ може особливо гнучко погоджуватися з актуальними вимогами Приклад виконання винаходу пояснюється більш докладно за допомогою креслення При цьому фігура показує пристрій для насичення газом для підсистеми технічної установки Пристрій 1 для насичення газом згідно з фігурою передбачений для насичення воднем Нг води W, що подається в поданій у вигляді розрізу підсистемі 2 технічної установки Підсистема 2 може бути при цьому контуром охолодної води хімічної виробничої установки, пароводяним контуром установки атомної електростанції або також першим або другим контуром установки атомної електростанції Мова може йти також про будь-яку іншу підсистему 2 технічної установки, в якій подається вода W Пристрій 1 для насичення газом містить електролізний блок 3, який розташований у відрізку труби 4 Відрізок труби 4 під'єднаний через фланці 6 у систему трубопроводів 8 підсистеми 2 Зокрема, для випадку, коли підсистема 2 є першим або другим контуром установки атомної електростанції, при цьому система трубопроводів 8 переважно є такою, що замикається через (не показані вентилі) байпасний трубопровід Для забезпечення чистоти води, достатньої для працездатності електролізного блоку 3, перед ним розташований блок юнообмінника 9 як фільтруючий елемент Електролізний блок 3 містить ряд мембранних електролізних комірок 10 У кожній мембранній електролізній комірці 10 між анодом 14 і катодом 16 розташована мембрана 12 із полімерного електроліту Для особливо високої СТІЙКОСТІ проти корозії анод 14 і катод 16 переважно виконані з платини або сплаву платини Однак, можуть бути передбачені також і ІНШІ матеріали Анод 14 і катод 16 з'єднані не поданим більш 57728 докладно способом із джерелом напруги Для керування виробництвом водню або кисню мембранних електролізних комірок 10 джерело напруги є регульованим у залежності від виміряного значення концентрації газу у воді W 1С Для кожної мембранної електролізної комірки 10 її мембрана 12 із розташованими на ній анодом 14 і катодом 16 оточена корпусом 18 Корпус 18 кожної мембранної електролізної комірки 10 має ряд впускних отворів 20 для води W, а також ряд випускних отворів 22 для водню ЬІ2 На також передбаченому в корпусі 18 кожної мембранної електролізної комірки 10 випускному отворі 24 для кисню О2 підключена система відведення 26, яка проходить через відрізок труби 4 Після електролізного блоку 3 розташований блок перемішування 28 Додатково або альтернативно після електролізного блоку може бути розташована також регулююча система для встановлення заданого тиску води При роботі пристрою 1 для насичення газом під'єднаний у систему трубопроводів 8 відрізок труби 4 о б т а є т ь с я водою W, що подається в підсистемі 2 Символізований стрілками Т частковий потік води W потрапляє при цьому через впускні отвори 20 у мембранні електролізні комірки 10 За рахунок прикладення напруги до аноду 14 і катоду 16 кожної мембранної електролізної комірки 10 підведена до кожної мембранної електролізної комірки 10 вода W розкладається на водень ЬЬ і Комп'ютерна верстка Н Кураєва кисень Ог Водень ЬІ2 потрапляє через випускний отвір 22 у воду W , що подається в підсистемі 2, і розчиняється в ній Щоб сприяти цьому розчиненню, водень ЬІ2 і воду W перемішують у блоці перемішування 28 Альтернативно або додатково через регулюючу систему в залежності від заданої концентрації водню може встановлюватися заданий тиск води у воді W Вироблений при розкладанні часткової КІЛЬКОСТІ води W кисень Ог відводять через систему відведення 26 У прикладі виконання пристрій 1 для насичення газом розраховано для насичення води W воднем ЬІ2 Альтернативно пристрій 1 для насичення газом може бути розрахований для насичення води W киснем Ог У цьому випадку випускний отвір 24 для генерованого кисню O-z є не закритим так, що кисень Ог може проникати безпосередньо у воду W Випускний отвір 22 для генерованого водню ЬІ2 підключений в цьому випадку до системи відведення 26 Внаслідок компактної конструкції мембранних електролізних комірок 10 пристрій для насичення газом 1 є особливо економічним із точки зору простору і, таким чином, може особливо гнучко включатися в підсистему 2 технічної установки Таким чином, виробництво водню або кисню також за рахунок перемінного розташування ряду пристроїв 1 для насичення газом у підсистемі 2 може особливо гнучко пристосовуватися до вимог виробництва водню або кисню Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна