электролизер для получения водорода и кислорода

Формула изобретения

Электролизер для получения водорода и кислорода, содержащий корпус с электролитом, например водным раствором гидроксида натрия, а также рабочие электроды, участвующие в непосредственном процессе электролиза, отличающийся тем, что электролизная ячейка дополнительно содержит поляризующие раствор электроды, электрически изолированные от электролита при помощи изолятора и расположенные с боков межэлектродного пространства.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к области электрохимии и предназначено для получения газообразного водорода и газообразного кислорода.

Известны электролизеры, содержащие камеру с электролитом и электроды [1, 2], а также ближайший аналог заявляемого изобретения GB 1139614 А, из которого известен электролизер для получения водорода и кислорода, содержащий корпус с электролитом, например водным раствором гидроксида натрия, а также рабочие электроды, участвующие в непосредственном процессе электролиза. В качестве электролита используются водные растворы неорганических веществ, например гидроксид натрия (NaOH), а в качестве электродов такие металлы, которые не разлагаются водным раствором, например платина.

К недостатку известных электролизеров следует отнести пониженную эффективность производства водорода и кислорода, обусловленную необходимостью расхода большого количества электроэнергии для разложения воды на известных электродах. Известной причиной, препятствующей получению технического результата, который обеспечивается изобретением, является то обстоятельство, что между расходящимися к противоположным рабочим электродам положительными и отрицательными ионами возникает дополнительное напряжение, направленное противоположно к прикладываемому к рабочим электродам напряжению, в результате чего ток через электролизер возникает только при напряжении на рабочих электродах выше 1.48 вольта.

Цель - повысить эффективность разложения воды и, таким образом, уменьшить затраты электроэнергии на производство водорода и кислорода.

Цель достигается тем, что в электролизной ячейке электролизера используются специальные электроды, поляризующие раствор гидроксида натрия или любого другого вещества, способствующего более легкому разложению воды на водород и кислород, чем в его отсутствие, причем расположены они с боков межэлектродного пространства рабочих электродов, что приводит к снижению напряжения поляризации рабочих электродов электролизной ячейки с 1.48 Вольта до 0.3-0.1 Вольта, что позволяет более эффективно проводить процесс электролиза, а это значит более эффективно осуществлять разложение воды и тем самым уменьшить затраты на производство водорода и кислорода.

На чертеже представлены электролизные ячейки двух вариантов. Они содержат корпус 1 с электролитом 2, поляризующими электродами 3, расположенными с боков межэлектродного пространства рабочих электродов 4, и рабочими электродами 4, причем поляризующие электроды 3 электрически заизолированы от электролита 2 и рабочих электродов 4 изолятором 5. В качестве электролита 2 использован водный раствор гидроксида натрия или любого другого вещества, способствующего более легкому разложению воды на водород и кислород, чем в его отсутствие.

Работа электролизера осуществляется следующим образом.

На электроды 3 подается специальное принудительное электрическое напряжение порядка 12 киловольт, как с кинескопа телевизора «Юность», питающегося от автомобильного аккумулятора, достаточное для эффективной поляризации электролита, а на электроды 4 подается электрическое напряжение порядка 0.1-0.3 вольта, меньше обычного напряжения их поляризации, 1.48 вольта, которое для каждого конкретного электролита может быть определено экспериментально, необходимое для разложения воды на водород и кислород, что позволяет вести электролиз при большом токе и низком напряжении на рабочих электродах, при этом на отрицательном рабочем электроде выделяется водород, а на положительном - кислород.

Литература

1. А.А.Жуховицкий, Л.А.Шварцман. Физическая химия. - М.: Металлургия, 1976, с.193-200.

2. Электрохимия. Прошедшие тридцать лет и будущие тридцать лет. Пер. с англ. - М.: Химия, с.328-334.