Генератор газообразного водорода

Авторы патента:

ГОТЕЙЛ-ЙЕЛЛЕ Скотт (US)

C25B1/04 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2616613:

ХАЙДРОРИПП ЭлЭлСи (US)

Изобретение относится к двум вариантам устройства генерирования водорода, а также способу использования устройства. Устройство по одному из вариантов включает в себя: анод; катод; корпус, имеющий внутреннюю полость и по меньшей мере одно отверстие; цилиндрическую металлическую гильзу, введенную скольжением и размещенную во внутренней полости, металлическая гильза имеет по меньшей мере одно отверстие, выровненное с по меньшей мере одним отверстием корпуса; перфорированную стенку внутри внутренней полости возле ее конца, электрически соединенную с анодом или катодом и отделяющую концевую часть внутренней полости от основной части внутренней полости; и по меньшей мере одну электропроводящую клемму, выступающую наружу из внутренней полости через выровненные отверстия гильзы и корпуса и находящуюся в электрическом контакте с анодом; и воду в корпусе, непрерывно проходящую из основной части внутренней полости через перфорированную стенку в концевую часть внутренней полости. Предлагаемое изобретение позволяет более эффективно производить водород. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.

Приоритет

Данная заявка испрашивает приоритет на основании заявки США № 13/099707, поданной 3 мая 2011 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к генераторам газообразного водорода для производства газообразного водорода.

Описание предшествующего уровня техники

Генераторы водорода производят смесь из газообразного водорода (H₂) и кислорода (O₂) обычно в молярном соотношении 2:1, в таком же соотношении, что и в воде.

Генераторы газообразного водорода включают четыре основных компонента: катод, анод и соль или насыщенный солевой раствор, содержащийся внутри полости, включающей анод и катод. Генератор обычно состоит из металлических пластин из нержавеющей стали, состыкованных с расстоянием между пластинами, позволяющим насыщенному солевому раствору течь между ними. Чередующаяся конфигурация катодной и анодной пластины позволяет току течь через насыщенный солевой раствор, осуществляя химическую реакцию, когда между анодной и катодной пластинами создана разность потенциалов.

Пакет металлических пластин является наиболее распространенной конфигурацией генератора газообразного водорода. Одна из проблем, связанных с состыкованными пластинами, заключается в том, что жидкость между пластинами не легко меняется на свежую жидкостью из других частей генератора, что понижает эффективность генератора.

Раскрытие сущности изобретения

Принимая во внимание проблемы и недостатки известного уровня техники, целью настоящего изобретения с учетом вышесказанного является создание устройства для получения газообразного водорода.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание цилиндрического генератора газообразного водорода, который производит газообразный водород более эффективно, чем генераторы с состыкованными пластинами.

Другие цели и преимущества изобретения отчасти станут очевидны и прояснятся до некоторой степени из описания.

Вышеуказанные и другие цели, которые будут очевидны специалистам в данной области техники, достигаются в настоящем изобретении, которое относится к устройству генерирования водорода, включающему анод, катод, корпус, имеющий внутреннюю полость и перфорированную стенку внутри полости у ее конца, электрически соединенную с анодом или катодом и отделяющую концевую части полости от основной части полости. Устройство содержит воду в корпусе, непрерывно проходящую из основной части полости через перфорированную стенку в концевую часть полости.

Анод или катод, который электрически соединен с перфорированной стенкой, может проходить из основной части полости через перфорированную стенку в концевую часть полости и через корпус. Корпус может иметь два конца и перфорированную стенку внутри полости у каждого конца, отделяющую концевые части полости от основной части полости. Анод или катод проходит через один конец корпуса, через одну перфорированную стенку в основную часть полости, через другую перфорированную стенку в другую концевую часть полости и через другой конец корпуса. Вода в корпусе непрерывно проходит из основной части полости через каждую из перфорированных стенок в концевые части полости.

Перфорированная стенка может быть металлической пластиной, имеющей отверстия, или может быть пенометаллом с открытыми порами. Устройство генерирования водорода может включать цилиндрическую металлическую гильзу, помещенную с возможностью скольжения во внутреннюю полость и имеющую концы, и изоляционную кольцевую прокладку, помещенную между концами металлической гильзы и перфорированной стенкой.

Анод может быть полой металлической трубкой, намотанной по спирали в цилиндрической конфигурации. Анод альтернативно может быть полым металлическим цилиндром, включающим множество анодных отверстий в стенках цилиндра, или анод может быть цилиндрической проволочной сеткой.

Устройство генерирования водорода может включать по меньшей мере одну электропроводящую клемму, выступающую наружу из полости через отверстие в корпусе, в котором по меньшей мере одна клемма электрически соединена с анодом.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к устройству генерирования водорода, включающему корпус, имеющий внутреннюю полость, анод во внутренней полости и катод во внутренней полости. Устройство включает пенометалл с открытыми порами, помещенный во внутренней полости, электрически соединенный с анодом или катодом. Устройство содержит воду в корпусе, непрерывно проходящую через пенометалл. Пена с открытыми порами может быть анодом, имеющим каналы внутри, при этом катод проходит через каналы в пене анода. Анодные каналы могут иметь длину и стенки канала с пространством между катодом и стенками канала, протягивающимся по длине стенок канала, которое в значительной степени заполнено водой.

Пена с открытыми порами может альтернативно быть катодом, имеющим каналы внутри, при этом анод проходит через каналы в пене катода. Устройство генерирования водорода может включать цилиндрическую металлическую гильзу, помещенную с возможностью скольжения во внутренней полости. Металлическая гильза может иметь концы, где между концами металлической гильзы и перфорированной стенкой помещают изоляционную кольцевую прокладку.

Пенометалл может включать покрытие из металлического золота.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу использования устройства генерирования водорода. Способ включает предоставление анода, катода, корпуса, имеющего внутреннюю полость и перфорированную стенку в полости у ее конца, отделяющую концевую часть полости от основной части полости. Анод или катод проходит из основной части полости через перфорированную стенку в концевую часть полости, и через корпус, и вода в корпусе непрерывно проходит из основной части полости через перфорированную стенку в концевую часть полости. Способ включает создание разности потенциалов между анодом и катодом, достаточной для образования газообразного водорода.

Краткое описание чертежей

Отличительные признаки изобретения, считающиеся новыми, и характерные элементы изобретения подробно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Чертежи приводятся только в иллюстративных целях и не являются построенными в масштабе. Само изобретение, однако, в том, что касается организации и способа работы, может быть лучше всего понято со ссылкой на подробное описание, которое следует ниже во взаимосвязи с сопровождающими чертежами, на которых:

На фиг.1 представлен покомпонентный вид в перспективе генератора газообразного водорода согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 представлен вид в поперечном разрезе анодной клеммы и изолятора клеммы согласно настоящему изобретению.

На фиг.3А представлен вид в вертикальном разрезе c торца генератора газообразного водорода фиг.1 при снятой торцевой крышке.

На фиг.3B представлен вид в вертикальном разрезе c торца, иллюстрирующий альтернативную конфигурацию клемм и патрубков, проходящих через корпус генератора газообразного водорода согласно настоящему изобретению.

На фиг.4 представлен вид в перспективе анода генератора газообразного водорода фиг.1.

На фиг.5 представлен вид в перспективе второго варианта осуществления анода согласно настоящему изобретению.

На фиг.6 представлен вид в перспективе третьего варианта осуществления анода согласно настоящему изобретению.

На фиг.7 представлен вид в перспективе четвертого варианта осуществления анода согласно настоящему изобретению.

На фиг.8 представлен вид с частичным разрезом генератора газообразного водорода, включающего анод, показанный на фиг.7.

На фиг.9 представлен вид сбоку в вертикальном разрезе генератора газообразного водорода, показанного на фиг.8.

На фиг.10 представлен вид в поперечном разрезе с торца генератора газообразного водорода, иллюстрирующий соединение анодных клемм с анодом, показанным на фиг.5.

На фиг.11 представлен вид сбоку в вертикальном разрезе генератора газообразного водорода, включающего систему резервуара согласно настоящему изобретению.

На фиг.12 представлена блок-схема системы клапанов для регулирования выхода газа согласно настоящему изобретению.

На фиг.13 представлена блок-схема контроллера генератора газообразного водорода согласно настоящему изобретению.

Вариант(ы) осуществления изобретения

В описании предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения будет сделана ссылка на чертежи фиг.1-13, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым признакам изобретения.

Генератор газообразного водорода 10, показанный на фиг.1, включает цилиндрический керамический корпус 14 с алюминиевым покрытием, имеющий корпусные отверстия 16 и цилиндрическую металлическую гильзу 22, помещенную с возможностью скольжения внутри корпуса 14, при этом металлическая гильза 22 короче по длине, чем корпус 14. Корпус 14 имеет противоположные концы и полость между концами, и перфорированная стенка 30 примыкает к концам металлической гильзы 22 и отстоит от каждого из концов корпуса и находится рядом с ними. Металлическая гильза 22 включает неизолированные отверстия гильзы 26 и изолированные отверстия гильзы 28. Неизолированные отверстия 26 предназначены для введения впускного патрубка 12 и выпускного патрубка 13 для насыщенного солевого раствора, патрубка для выпуска газообразного водорода 80 и патрубка продувочного клапана 82. Изолированные отверстия гильзы 28 предназначены для анодных клемм 11, которые проходят снаружи корпуса 14 к аноду внутри цилиндрической металлической гильзы 22. Изоляторы клеммы 32 помещают между анодной клеммой 11 и изолированными отверстиями гильзы 28 как показано в поперечном разрезе на фиг.2. Концы анодных клемм 11 выступают из изоляторов клеммы 32 так, чтобы могло быть установлено электрическое соединение с анодом 18 внутри полости и с источником питания, внешним по отношению к полости. Отверстия металлической гильзы 22 выравнивают с отверстиями корпуса 16 для того, чтобы клеммы 11 и каждый из выпускного патрубка 13, впускного патрубка 12, патрубка для выпуска газообразного водорода 80 и патрубка продувочного клапана 82 проходили через соответствующие отверстия корпуса 16 и отверстия гильзы 26, 28, герметично контактируя с корпусом 14 и предотвращая вытекание жидкости и газа из полости через корпусные отверстия 16. Анод генератора газообразного водорода может быть любого подходящего типа и конфигурации, но представлен на фиг.1 в виде цилиндрического спирального анода 18. Анод контактирует с клеммами 11, которые поддерживают его внутри и отделяют от гильзы 22 и структур катода внутри устройства.

Множество катодных стержней 20, показанных здесь в виде центрального стержня, окруженного четырьмя отстоящими стержнями, проходит от перфорированной стенки 30 на одном конце корпуса 14 до противоположной перфорированной стенки 30 на другом конце корпуса, при этом каждый катодный стержень 20 создает электрический контакт со стенками. На каждом конце корпуса 14 катодная клемма 24 помещена в центральное отверстие 52 перфорированной стенки 30 и проходит через отверстие 72 в торцевой крышке 70. Катодная клемма 24 может иметь резьбу для того, чтобы гайка клеммы 74 прижимали торцевую крышку 70 к перфорированной стенке 30. Катодная клемма 24 обеспечивает общее соединение катодных стержней 20 посредством контакта с перфорированной стенкой 30.

Генератор газообразного водорода включает изоляционную прокладку 60 у каждого конца корпуса 14, которая прижимается к концам гильзы 22 для того, чтобы перфорированные стенки 30 могли вплотную прилегать к гильзе без создания электрического контакта. Перфорированная стенка включает множество отверстий или перфораций 50, которые проходят через перфорированную стенку. Любое количество отверстий или перфораций может использоваться для обеспечения прохождения через них насыщенного солевого раствора.

Торцевые крышки 70 задвигаются внутрь концов корпуса 14 и контактируют с перфорированной стенкой 30, формируя уплотнение, которое вместе с уплотнениями 60 предотвращает всякий выход газа и жидкости из полости, кроме как через патрубок 80 для выпуска водорода или продувочный клапан 82.

В процессе использования вода, находящаяся внутри полости корпуса, содержит достаточное количество электролита, например соли (Na⁺Cl^-) или другого электролита для проведения электричества, и может называться насыщенным солевым раствором. Когда разность потенциалов подводят к аноду (+) и катоду (--), образующийся в результате ток приводит к электролизу насыщенного солевого раствора и создает водород (Н₂) в виде газа у катода и кислород (О₂) в виде газа у анода. Катодные стенки 30 у каждого конца гильзы 22 образуют небольшие камеры между перфорированными стенками 30 и торцевыми крышками 70 у каждого конца корпуса 14. Хотя точный механизм не известен, полагают, что эти камеры, сохраняющие сообщение насыщенного солевого раствора с основной полостью, значительно помогают в генерировании устройством водорода, пригодного к использованию.

На фиг.3А представлен вид c торца генератора газообразного водорода при снятой торцевой крышке 70. Клеммы 11 и каждый из выпускного патрубка 13, впускного патрубка 12, патрубка для выпуска газообразного водорода 80 и патрубка продувочного клапана 82 выходят из корпуса 14 в радиально противоположном направлении, как показано на фиг.1. На фиг.3B представлена альтернативная конфигурация, где корпусные отверстия не выровнены по прямой на противоположных сторонах корпуса. Конфигурацию можно дополнительно изменять в зависимости от ориентации генератора газообразного водорода или других факторов реализации генератора газообразного водорода.

На фиг.4-6 представлены различные варианты осуществления анода, фиг.4 является вариантом осуществления анода, показанного на фиг.1, где анод 18 является полой металлической трубкой, намотанной по спирали в цилиндрической конфигурации и имеющей закрытые обжатые концы. В другом варианте осуществления анод 18', представленный на фиг.5, является полым металлическим цилиндром, который включает множество анодных отверстий 44 в стенках цилиндра. Анод 18", представленный на фиг.6, является цилиндрической проволочной сеткой. Аноды 18, 18' и 18" поддерживаются внутри полости корпуса 14 за счет контакта с анодными клеммами 11.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, представленном на фиг.7-9, генератор водорода 10' включает цилиндрический анод 86 из пенометалла с открытыми порами, имеющий просверленные отверстия или каналы 88, проходящие по длине анода 86. Катодные стержни 20 помещают через отверстия 88, при этом по меньшей мере один из концов катодных стержней выходит за соответствующий конец цилиндрического анода 86. Возможен и вариант, при котором катод может быть в виде пенометалла с открытыми порами, а анод может быть в виде стержней, проходящих через отверстия в катоде. Просверленные отверстия 88 имеют диаметр достаточного размера, чтобы стержни 20 не контактировали с пенометаллом 86. Открытые поры пенометалла позволяют насыщенному солевому раствору или воде 90 свободно течь через поры от одной стороны анода к другой. Вид с частичным разрезом фиг.8 включает часть А, показывающую корпус 14, часть B с частичным разрезом корпуса, показывающую металлическую гильзу 22, часть C с частичным разрезом металлической гильзы, показывающую внешнюю поверхность пенометалла 86, и часть D с частичным разрезом внешней поверхности пенометалла, показывающую внутреннюю поверхность пенометалла 86' и катодные стержни 20. Пенометалл является предпочтительно алюминиевым пенометаллом и может включать металлическое покрытие золотом для предотвращения коррозии. Алюминиевый пенометалл может быть алюминиевой пеной или может быть пенопластом с алюминиевым покрытием, нанесенным поверх пены. Анод 18, катодные стержни 20 и гильза 22 могут дополнительно иметь металлическое покрытие золотом для предотвращения коррозии. Примером стойкого к морской воде покрытия золотом, которое может наноситься на анод, катод и другие компоненты генератора водорода настоящего изобретения, является покрытие, продаваемое под торговой маркой JET-HOT на основе технологий nCoat LLC, Берлингтон, Северная Каролина. Покрытие может быть нанокерамическим органическим гибридом на основе диоксида кремния, наносимым в виде жидкости на водной основе или на основе растворителя путем распыления, погружения, вальцевания или методом окунания (dip-spin), и отверждаемым при повышенной температуре 120-180°С в течение 10 мин или времени, достаточного для связывания и отверждения покрытия требуемой толщины, например 1-2 мкм. Примером является покрытие NanoMate, имеющееся в Nanmat Technology, Гаосюн, Тайвань.

На фиг.8 и фиг.9 представлен цилиндрический керамический корпус 14 с алюминиевым покрытием, имеющий корпусные отверстия 16 и металлическую гильзу 22, помещенную с возможностью скольжения внутри корпуса 14. Корпус 14 имеет противоположные концы и полость между концами, и перфорированную стенку 30' помещают возле каждого из концов корпуса. Перфорированная стенка 30' представлена в виде пластины из пенометалла с открытыми порами. Изоляторы клеммы 32 помещают между анодной клеммой 11 и металлической гильзой 22. Концы анодных клемм 11 выступают внутрь из изоляторов клеммы 32 для того, чтобы могло быть установлено механическое и электрическое соединение с анодом 18 внутри полости, и наружу для соединения с источником питания, внешним по отношению к полости. Генератор газообразного водорода 10' включает торцевую крышку 70, при этом по меньшей мере часть торцевой крышки помещена с возможностью скольжения внутри конца корпуса 14, и катодная клемма 24 помещена через отверстие 72 в торцевой крышке 70. Катодная клемма 24 электрически соединена с пенометаллической перфорированной стенкой 30' внутри корпуса и источником напряжения вне корпуса.

На фиг.9 представлен собранный генератор газообразного водорода 10', который включает торцевые крышки 70, закрепленные таким образом, что насыщенный солевой раствор или вода 90 может свободно течь внутри полости, но не вытекать наружу. Выпускной патрубок 13 позволяет насыщенному солевому раствору или воде вытекать из полости корпуса, когда патрубок находится в открытом положении, и предотвращает вытекание в закрытом положении. Впускной патрубок 12 позволяет насыщенному солевому раствору или воде поступать внутрь полости корпуса, когда патрубок находится в открытом положении, и предотвращает поступление в закрытом положении.

На фиг.10 представлен анод 18', поддерживаемый внутри полости корпуса анодными клеммами 11 и анодными шайбами 34. Шайбы 34 присоединены к анодным клеммам 11 и контактируют с внешней стенкой анода 18', предотвращая перемещение анода 18' относительно корпуса 14. Анодная клемма 11 прикреплена к корпусу 14 изоляционной кольцевой прокладкой 32'.

На фиг.11 представлен генератор газообразного водорода 10, соединенный с системой резервуара для промывки насыщенного солевого раствора в полости корпуса. Корпус может включать прозрачное окно 46 для визуального контроля работы генератора внутри. Система резервуара включает бак резервуара 58, подающий трубопровод 62 для поступления раствора 59 из бака 58 в генератор через клапан 67. Система также включает возвратный трубопровод 64, возвратный клапан 68 и насос 66 для прокачивания насыщенного солевого раствора 59 через генератор и бак.

На фиг.12 представлены компоненты, которые присоединены к генератору газообразного водорода для регулирования и измерения выхода газа из выпуска генератора 80 (фиг.1). Компоненты включают клапан 124 для регулирования поступления газообразного водорода из выпуска 80 в каустической барботер 38. Выпуск из барботера 38 включает спускной клапан 126, выпускной клапан для водорода 122 и реле Hobbs 128. Реле Hobbs 128 является датчиком реле давления, который включает реле, срабатывающее, когда давление превышает заданное значение. Реле Hobbs может использоваться для замыкания цепи безопасности и отключения работы генератора газообразного водорода, если давление газообразного водорода превышает безопасное значение.

На фиг.13 представлена блок-схема контроллера генератора газообразного водорода. Контроллер включает центральный процессор 100 и входы от генератора газа или от регулирующих компонентов, показанных на фиг.12, включающих вход 102 от реле Hobbs 128 и вход 104 от манометра на корпусе генератора газа. Выходы контроллера включают выход 110, который посылает электрический выходной сигнал для управления выпускным патрубком, выход 112 для регулирования напряжения на анодной и катодной клеммах, выход 116 для управления насосом 66 и выход 118 для управления промывочными клапанами 67, 68. Выходы контроллера также могут включать предохранитель отключения 114 и регулятор газообразного водорода 120 для регулирования клапана 124.

Анод предпочтительно является алюминиевым, хотя могут быть использованы и другие металлы. Катодные стержни предпочтительно изготовлены из нержавеющей стали, хотя могут использоваться и другие металлы. Структуры анода и катода могут быть взаимозаменяемыми и/или переполюсованными в генераторе газообразного водорода настоящего изобретения.

В процессе работы насыщенный солевой раствор или воду 90 закачивают в полость генератора газообразного водорода 10 и между анодом и катодами создают разность потенциалов, разлагая и подвергая электролизу воду внутри цилиндра. Химическая реакция приводит к образованию газообразного водорода и кислорода и может создавать другие побочные продукты, в том числе гидроксиды, хлор и каустическую соду. Образованный газообразный водород может выходить из выпуска 80 для газообразного водорода, тогда как продувочный клапан 82 предназначен для выпуска другого газа или воды из полости корпуса 14.

Генератор газообразного водорода настоящего изобретения преодолевает недостаток известного уровня техники с помощью использования перфорированной стенки, которая в достаточной степени отделяет основную полость корпуса от концевых камер, но дает возможность насыщенному солевому раствору поступать из полости в концевую камеру и из концевой камеры в полость.

Хотя изобретение было подробно описано в связи с конкретным вариантом осуществления, очевидно, что многие альтернативные варианты, модификации и изменения будут ясны специалистам в данной области в свете вышеприведенного описания. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения будет охватывать любые такие альтернативные варианты, модификации и изменения как попадающие в пределы фактического объема и сущности настоящего изобретения.

Таким образом, на основе описания изобретения следует формула изобретения.

1. Устройство генерирования водорода, включающее в себя:

анод;

катод;

корпус, имеющий внутреннюю полость и по меньшей мере одно отверстие;

цилиндрическую металлическую гильзу, введенную скольжением и размещенную во внутренней полости, металлическая гильза имеет по меньшей мере одно отверстие, выровненное с по меньшей мере одним отверстием корпуса;

перфорированную стенку внутри внутренней полости возле ее конца, электрически соединенную с анодом или катодом и отделяющую концевую часть внутренней полости от основной части внутренней полости; и

по меньшей мере одну электропроводящую клемму, выступающую наружу из внутренней полости через выровненные отверстия гильзы и корпуса, и находящуюся в электрическом контакте с анодом; и

воду в корпусе, непрерывно проходящую из основной части внутренней полости через перфорированную стенку в концевую часть внутренней полости.

2. Устройство генерирования водорода по п. 1, в котором анод или катод, электрически соединенные с перфорированной стенкой, проходят из основной части внутренней полости через перфорированную стенку в концевую часть внутренней полости и через корпус.

3. Устройство генерирования водорода по п. 1, дополнительно включающее в себя другую перфорированную стенку, причем корпус имеет два конца; перфорированная стенка и другая перфорированная стенка во внутренней полости у каждого конца, соответственно отделяющие концевые части внутренней полости от основной части внутренней полости, анод или катод, проходящие через один конец корпуса, через перфорированную стенку в основную часть внутренней полости, через другую перфорированную стенку в другую концевую часть внутренней полости и через другой конец корпуса, воду в корпусе, непрерывно проходящую из основной части внутренней полости через каждую из перфорированных стенок и в концевые части внутренней полости.

4. Устройство генерирования водорода по п. 1, в котором перфорированная стенка является металлической пластиной, имеющей отверстия.

5. Устройство генерирования водорода по п. 1, в котором перфорированная стенка является пенометаллом с открытыми порами.

6. Устройство генерирования водорода по п. 1, в котором цилиндрическая металлическая гильза имеет концы и изоляционная кольцевая прокладка помещена между концами цилиндрической металлической гильзы и перфорированной стенкой.

7. Устройство генерирования водорода по п. 1, в котором анод является полой металлической трубкой, намотанной по спирали в цилиндрической конфигурации.

8. Устройство генерирования водорода по п. 1, в котором анод является полым металлическим цилиндром, который включает множество анодных отверстий, проходящих через стенки полого металлического цилиндра.

9. Устройство генерирования водорода по п. 1, в котором анод является цилиндрической проволочной сеткой.

10. Устройство генерирования водорода по п. 1, причем множество отверстий металлической гильзы выровнены с соответствующими отверстиями корпуса так, чтобы электропроводящие клеммы и патрубки, проходящие через соответствующие отверстия корпуса и отверстия гильзы, герметично контактировали с корпусом и предотвращали вытекание жидкости и газа из полости через отверстия корпуса.

11. Устройство генерирования водорода, включающее в себя:

корпус, имеющий внутреннюю полость;

анод во внутренней полости;

катод во внутренней полости;

цилиндрическую металлическую гильзу, введенную скольжением и размещенную во внутренней полости;

пенометалл с открытыми порами, размещенный во внутренней полости, электрически соединенный с одним из анода или катода;

воду в корпусе, непрерывно проходящую через пенометалл с открытыми порами; и

по меньшей мере одну электропроводящую клемму, выступающую наружу из полости через отверстия в корпусе и цилиндрической металлической гильзы и находящуюся в электрическом контакте с другим из анода и катода;

причем упомянутая пена с открытыми порами является анодом или катодом и имеет каналы, и

причем если упомянутая пена с открытыми порами является анодом, то катод проходит через каналы в пенном аноде, или если упомянутая пена с открытыми порами является катодом, то анод проходит через каналы в пенном катоде, каналы имеют длину и включают в себя стенки с пространством между катодом или анодом и стенками канала, проходящим по длине канала, причем пространство по существу заполнено водой.

12. Устройство генерирования водорода по п. 11, в котором пенометалл с открытыми порами является анодом.

13. Устройство генерирования водорода по п. 11, в котором пенометалл с открытыми порами является анодом и имеет каналы внутри и катод проходит через каналы в пенометалле с открытыми порами анода.

14. Устройство генерирования водорода по п. 13, в котором анодные каналы имеют длину и включают стенки канала с пространством между катодом и стенками канала, проходящими по длине стенок канала, при этом пространство в значительной степени заполнено водой.

15. Устройство генерирования водорода по п. 11, в котором пенометалл с открытыми порами является катодом.

16. Устройство генерирования водорода по п. 11, в котором пенометалл с открытыми порами является катодом и имеет каналы внутри и анод проходит через каналы в пенометалле с открытыми порами катода.

17. Устройство генерирования водорода по п. 11, в котором цилиндрическая металлическая гильза имеет концы, и причем изоляционная кольцевая прокладка размещена между каждым из концов цилиндрической металлической гильзы и пенометаллом с открытыми порами.

18. Устройство генерирования водорода по п. 11, в котором пенометалл с открытыми порами имеет покрытие из золота.

19. Способ использования устройства генерирования водорода, включающий:

предоставление анода, катода, корпуса, имеющего внутреннюю полость и по меньшей мере одно отверстие, цилиндрическую металлическую гильзу, введенную скольжением и размещенную во внутренней полости, металлической гильзы, имеющей по меньшей мере одно отверстие, выровненное с по меньшей мере одним отверстием корпуса, перфорированной стенки внутри внутренней полости возле ее конца, отделяющей концевую часть внутренней полости от основной части внутренней полости, при этом анод или катод проходят из основной части внутренней полости через перфорированную стенку в концевую часть внутренней полости и через корпус, по меньшей мере одной электропроводящей клеммы, выступающей наружу из полости через отверстие в корпусе и находящейся в электрическом контакте с анодом, и вода в корпусе непрерывно проходит из основной части внутренней полости через перфорированную стенку в концевую часть внутренней полости; и

создание разности потенциалов между анодом и катодом, достаточной для образования газообразного водорода.

Изобретение относится к способу получения высокодисперсной алюмоциркониевой оксидной системы. Способ включает анодное растворение металлического алюминия в растворе хлорида натрия с концентрацией 29±0,5 г/л в коаксиальном электролизере с отличающимися на два и более порядка площадями электродов при анодной плотности тока 20-160 А/м2 в присутствии ионов циркония в количестве, обеспечивающем содержание оксида циркония в образующемся осадке от 5 до 20 мас.%, выдерживание полученного осадка в маточном растворе в течение не менее 48 часов, фильтрацию и сушку осадка.

Способ получения перфтор-3-метоксипропионилфторида // 2615148

Изобретение относится к способу получения перфтор-3-метоксипропионилфторида, который является исходным продуктом получения перфтор-3-метоксипропилвинилового эфира (мономера М-60МП), обеспечивающего его сополимерам - фторкаучукам повышенную морозостойкость за счет снижения их температуры стеклования.

Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов // 2614450

Изобретение относится к электрохимической модульной ячейке для обработки растворов электролитов, содержащей герметичный корпус, в котором расположены цилиндрические, вертикально установленные, коаксиально расположенные по отношению друг к другу противоэлектроды, отделенные друг от друга посредством коаксиальной им микропористой диафрагмы.

Способ получения угольного пека-связующего для производства анодной массы углеродных электродов // 2614445

Изобретение относится к области углехимии, к технологии извлечения углеводородов из каменного угля и может быть использовано при производстве электродов для электролизного алюминиевого производства.

Устройство для получения гидроксида алюминия // 2608489

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Устройство для получения гидроксида алюминия содержит емкость для электролита.

Электролизёр // 2605751

Изобретение относится к электролизеру, содержащему корпус, в котором установлены титановый катод, выполненный из нескольких перфорированных пластин, вместе образующих круговой цилиндр с вертикальными проемами между смежными пластинами, нерастворимый анод в виде изогнутых пластин, вместе образующих круговой цилиндр, расположенный коаксиально по отношению к титановому катоду, а также пористая керамическая цилиндрическая диафрагма из корунда или стабилизированного диоксида циркония диаметром 350-500 мм, разделяющая катодное и анодное пространства.

Электролизер с неподвижными электродами для электрохимической очистки сточных вод и получения нескольких неорганических перекисных соединений // 2605084

Изобретение относится к электролизеру с неподвижными электродами для электрохимической очистки сточных вод и получения нескольких неорганических перекисных соединений, содержащему коаксиально установленные катод и анод цилиндрической формы, разделенные ионоселективной мембраной.

Очистная и дегазационная колонна для электролитического генератора // 2604616

Изобретение относится к очистителю, который разделяет газы, полученные в электролитическом генераторе из загрязнителей электролита, а также электролитическому генератору, содержащему такой очиститель, и способу газоочистки.

Воздухопроницаемый электрод и способ применения в расщеплении воды // 2603772

Настоящее изобретение относится к ячейке для расщепления воды, имеющей по меньшей мере один электрод, содержащий пористую мембрану, причем пористая мембрана является по меньшей мере частично гидрофобной, и газ, получаемый по меньшей мере на одном электроде, диффундирует из ячейки через пористую мембрану.

Способ получения нитрата церия (iv) // 2603642

Изобретение относится к способу получения нитрата церия (IV) электрохимическим окислением нитрата церия (III) в анодной камере электролизера, содержащей раствор с начальной концентрацией ионов церия (III) 100-130 г/л и начальной концентрацией свободной азотной кислоты в анолите и в католите 8-12 г/л, при плотности тока на платинированном ниобиевом аноде 1-3 А/дм2.

Способ получения электрохимического гипохлорита натрия // 2616622

Изобретение относится к способу получения электрохимического гипохлорита натрия, включающему получение водного раствора хлорида натрия путем смешивания воды с солью в определенной концентрации и электролиз. Способ характеризуется тем, что перед электролизом воду или водо-солевой раствор подвергают электрогидравлическому удару воздействием разрядного импульса высокого напряжения. Использование предлагаемого способа позволяет повысить выход продуктов электролиза и реакционную способность гипохлорита натрия. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Способ утилизации загрязненного шламом белого фосфора // 2616925

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ, в частности к утилизации загрязненного шламом белого фосфора. Способ осуществляется путем окисления белого фосфора кислородом до пятиокиси фосфора с последующей ее гидратацией, причем загрязненный шламом белый фосфор помещают в реакционную камеру трехкамерного электролизера, на электроды подают постоянный электрический ток, образующийся в результате электролиза воды кислород окисляет белый фосфор до пятиокиси фосфора, поглощаемой водой до образования фосфорной кислоты, при этом шлам откладывается в анодной камере электролизера, после полного окисления фосфора электролизер автоматически отключается от электрической сети. Технический результат заключается в утилизации загрязненного шламом фосфора, а также в получении фосфорной кислоты в одном аппарате и предотвращении потерь пятиокиси фосфора с выбросами в атмосферу. 1 ил., 2 пр.

Способ снижения содержания меркаптанов в углеводородах // 2617415

Изобретение относится к способам очистки сырой нефти, содержащей меркаптаны и серосодержащие примеси, включающим контактирование сырой нефти с очищающим раствором, содержащим раствор гипохлорита, в течение 30 с – 2 мин, при которых меркаптановая сера окисляется и превращается по меньшей мере в одну оксокислоту серы или ее соль, образуя на выходе очищенную сырую нефть, содержащую менее 50 ч/млн меркаптановой серы и остаточные хлориды. Очищенная сырая нефть, содержащая остаточные хлориды, приводится в контакт с каустическим раствором с молярным соотношением каустика к хлориду от 0,1:1 до 50:1, образуя облагороженную сырую нефть, содержащую менее 50 ч/млн хлоридов. В одном варианте осуществления отработанный очищающий раствор рециркулируют для образования регенерированного потока гипохлорита для использования в очищающем растворе. Технический результат - понижения концентрации меркаптанов в сырой нефти. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл., 21 пр.

Способ осветления и обесцвечивания природных вод и устройство для его осуществления // 2618076

Изобретения относятся к области осветления и обесцвечивания природных вод и могут быть использованы в процессах водоподготовки для питьевых и технических целей. Осветление и обесцвечивание природных вод осуществляют при помощи водозаборно-очистного устройства. Физическую обработку осуществляют в рабочих закрытых камерах электрокоагуляции 7 путем воздействия на обрабатываемую воду постоянного электрического поля при градиентах потенциала в пределах от 4 В/см до 8 В/см, расстоянии между кольцевыми неполяризующимися электродами 8, расположенными в нижней части каждой камеры, от 1 см до 2 см. Внизу располагают анод, а сверху катод. По сигналу блока управления 1 включают источник постоянного тока 3, который подает на кольцевые неполяризующиеся электроды 8 разность потенциалов с начальным градиентом потенциала 8 В/см. Затем прекращают подачу разности потенциалов. Воду подают в камеры фильтрования 10. Включают погружной электронасос 13 и открывают электрическую задвижку 5 на водоподъемной трубе 14, осуществляя контроль датчиком 4 расхода очищенной воды. По сигналу блока управления 1 производят отбор пробы воды с помощью пробоотборного устройства 22 и определяют дзета-потенциал взвеси, мутность и цветность очищенной воды блоком контроля качества воды 2, соединенным с блоком управления 1. Если какой-либо из указанных показателей не соответствует требованиям технологического регламента, осуществляют постепенное уменьшение градиента потенциала на 0,5 В/см до 4 В/см с одновременным уменьшением расхода путем уменьшения открытия задвижки и подключения незадействованных рабочих камер электрокоагуляции. При улучшении показателей мутности и цветности очищенной воды задвижку постепенно открывают до начальной позиции. Если необходимого результата по мутности и цветности не удается обеспечить, последовательно увеличивают время пребывания обрабатываемой воды в камерах электрокоагуляции за счет подключения резервных камер. Изобретение позволяет повысить надежность процессов очистки воды, обеспечить систему их гибкого управления, безопасность питьевой воды, компактность оборудования и уменьшение строительных и эксплуатационных затрат. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.

Способ получения координационного соединения цинка с никотиновой кислотой // 2618533

Изобретение относится к способу получения никотината цинка гидрата путем электролиза водно-органического раствора никотиновой кислоты с цинковыми электродами при постоянном токе, включающему отделение полученного осадка, промывку осадка и его сушку. При этом массовое соотношение ацетонитрил:этанол:вода:никотиновая кислота:электролит составляет 55,13:19,73:5,00:1,00:0,05, плотность электрического тока - 3-5 мА/см2. Изобретение позволяет упростить способ получения комплексного соединения цинка с никотиновой кислотой (HNic) состава ZnNic2⋅3,7H2O и одновременно уменьшить временные затраты. 3 табл., 1 пр.

Катод для электролиза // 2621029

Изобретение относится к катоду для электролиза, содержащему покрытие из никеля толщиной 300-1000 нм, нанесенное методом магнетронного распыления на матрицу пористого оксида алюминия с размерами пор 40-120 нм и расстоянием между стенками пор 10-20 нм. Техническим результатом является повышение площади контакта материала катода с электролитом и повышение адгезии каталитического покрытия к подложке, иначе, к основе катода. 2 ил.

Электролизер для получения водорода и кислорода из воды // 2623437

Изобретение относится к электролизеру для получения водорода и кислорода из воды, состоящему из корпуса с размещенными в нем катодом в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала и анодом в виде трубы из металла, находящегося между ними сепаратора в виде газозапорной мембраны, с образованием катодной газовой полости между внешней стенкой катода и внутренней стенкой корпуса, анодной полости внутри анода, с нанесенными на поверхность анода и поверхность катода катализатором. Электролизер характеризуется тем, что анод выполнен из перфорированного металлического листа с присоединенной по его наружной поверхности металлической сеткой с нанесенным на нее катализатором, катод изготовлен из пористого гидрофобизированного материала с нанесенным на его наружную поверхность со стороны водородной полости катализатором, а с внутренней стороны с присоединенной к нему сеткой с нанесенным на нее катализатором, сепаратор состоит из газозапорной мембраны из пористого гидрофильного материала, окруженной с обеих сторон одним или несколькими слоями сепарационного материала, герметизация полости водорода относительно полости кислорода осуществляется при сборке электролизера как за счет фланцев, выполненных из электроизоляционного материала и имеющих кольцевые канавки с прокладками для создания уплотнения по торцам катода в местах соприкосновения с фланцами, так и за счет обжатия при сборке электролизера верхнего и нижнего концов сепаратора, выступающих за пределы анода и сеток, присоединенных к катоду и аноду, между внешними концевыми конусообразными поверхностями соответствующих фланцев и соответствующими внутренними концевыми конусообразными поверхностями катода. Использование предлагаемого устройства позволяет минимизировать энергетические затраты на собственные нужды и, как следствие, повысить КПД заявляемого электролизера, повысить надежность работы электролизера и чистоту вырабатываемых газов. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ отслеживания, защиты и безопасного выключения электролитической системы // 2624222

Изобретение относится к способу отслеживания отказных ситуаций, связанных с потоком сырьевого газа и/или очистительным потоком в электролитических элементах, батареях или системах, причем указанный процесс отслеживания сочетают с предупредительными мерами, которые должны быть приняты в случае таких отказных ситуаций. При этом (a) ток и/или напряжение отслеживают и управляют на одиночной батарее, на всех батареях или на одной или более выбранных батареях в электролитической системе, (b) в случае, когда ток, напряжение или отношение напряжения к току пересекают свое заданное пороговое значение, обнаруживается отказной режим и передается сообщение в систему управления и (c) уровни напряжения системы регулируют с обеспечением нахождения внутри безопасных пределов (пределов безопасного режима), при этом для отслеживания как тока, так и напряжения с целью обнаружения сбоев в работе и перехода в случае сбоя к защитным уровням напряжения использован один и тот же блок питания, причем защитное напряжение между 600 и 1500 мВ на элемент подают на каждый элемент батареи, а дополнительную защиту обеспечивают путем осуществления одного или более из следующих действий: (1) продувание потенциально окисляемых электродов свободными от кислорода газами, (2) постепенное охлаждение электролитического элемента батареи либо продуванием газов, либо пассивным выводом тепла из системы и (3) поддерживание электролитического напряжения на каждом элементе множества элементов и батарей по меньшей мере до тех пор, пока их температура не опустится ниже порога окисления электродов электролитического элемента. Предложенное изобретение позволяет эффективно отслеживать отказные операции, связанные с сырьевым или продувочным газовым потоком. 10 з.п. ф-лы, 2 пр., 6 ил.

Углеродистая композиция для электрода суперконденсаторного элемента, электрод, способ его изготовления и содержащий его элемент // 2627699

Изобретение относится к углеродистой композиции, пригодной для изготовления электрода суперконденсатора в контакте с водным ионным электролитом, причем композиция основана на угольном порошке, способном сохранять и высвобождать электроэнергию, и включает гидрофильную связующую систему. Указанная система содержит: согласно массовой доле в композиции от 3% до 10%, по меньшей мере, одного первого сшитого полимера, имеющего среднечисленную молекулярную массу Mn, составляющую более чем 1000 г/моль, и содержащего спиртовые группы, и согласно массовой доле в композиции от 0,3% до 3%, по меньшей мере, одного второго полимера, по меньшей мере, одной кислоты, который имеет рКа от 0 до 6 и среднечисленную молекулярную массу Mn, составляющую более чем 500 г/моль, причем указанный, по меньшей мере, один первый полимер термически сшит в присутствии указанного, по меньшей мере, одного второго полимера. Изобретение также относится к пористому электроду, способу изготовления электрода и суперконденсаторному элементу. Технический результат заключается в обеспечении энергетической эффективности за счет оптимизации емкости и потенциала суперконденсатора. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 табл., 10 пр.

Электролитический способ получения наноразмерных порошков силицидов лантана // 2629184

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерных порошков силицидов лантана, включающему синтез силицидов редкоземельного элемента из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Способ характеризуется тем, что синтез проводят из галогенидного расплава, в качества источника лантана используют безводный хлорид лантана, в качестве источника кремния - фторсиликат натрия, в качестве растворителя - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид лантана 1,0÷4,0, фторсиликат натрия 1,0÷5,0; остальное - эквимольная смесь хлоридов калия и натрия, причем процесс ведут при температуре 700°С и потенциалах электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения от -2,6 до -2,8 В. Техническим результатом является: получение наноразмерных порошков силицидов лантана; получение целевого продукта в чистом виде, за счет хорошей растворимости эквимольного расплава хлорида калия и хлорида натрия в воде и растворимости образующегося фторида лантана фторидом калия. 3 пр., 6 ил.