Биполярный электрод

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 172656 С 25 В 1/04, 11/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рси(21) 4798659/26(71) Кубанский государственный унитет(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1495392, кл, С 25 В 9/00, 1986. Изобретение относится к электролизерам и предназначено для получения разложением водных растворов щелочей кислорода и водорода, используемых в различных производствах в качестве технологических сред, а также для выполнения кварцедувных работ, резки, сварки и пайки металлов,Известен биполярный электрод электролизеров фильтр-прессного типа для получения кислорода и водорода, выполненный в виде пластины с отверстием в верхней части для отвода газов и отверстием для подвода воды в нижней части,Цель изобретения - снижение удельных энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что, биполярный электрод электролизеров фильтр-прессного типа для получения кислорода и водорода разложением водных растворов щелочей, включающий плоскую пластину с отверстием в верхней части для отвода газов и отверстием в нижней части для подвода воды, пластина имеетдополни-. тельное отверстие, дополнительное отвер(54) БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОД(57) Изоб ретение относится к конструкциям электролизеров и позволяет снизить удельные энергозатраты. Биполярный электрод выполнен в виде пластины с отверстием в верхней части для отвода газов и отверсти ем для подвода воды в нижней части, причем в пластине выполнено дополнительное отверстие, снабженное диэлектрической трубкой. 4 ил,стие и отверстие для подвода воды снабжены диэлектрическими трубками.За счет наличия двух отверстий, расположенных на разной высоте, происходит выравнивание состава электролита между ячейками конвекцией в результате разной плотности электролита разной концентрации. Это ведет к снижению потерь электроэнергии на нагрев электролита. Отрезки диэлектрических трубок в отверстиях ниже 4 уровня электролита повышают сопротивле Я ние шунтирования Злектролизера, что до полнительно снижает удельные энерго- (Д затраты. сНа фиг. 1 показан биполярный электрод а и электролизера филэтр.прессного типа: на фиг, 2 - селение А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - биполлрныи электрод при использовании в электролизере для получения кислорода и водорода, разрез; на фиг, 4 - биполярный электрод при использовании в электролизере для получения гремучего газа, разрез.Биполярный электрод (фиг. 1) содержит пластину 1 с отверстиями 2 для стягивающих деталей, отверстие 3 для отвода газов6562 3 172или отверстия 4 и 5 для отвода кислорода иводорода и отверстия с отрезками диэлектрических трубок 6 и 7. Положение рамки иуровня электролита показано пунктирнымилиниями.Положение отрезка диэлектрическойтрубки 6 в отверстии пластины 1 показанона фиг. 2. Наклон трубок 6 и 7 определяется. их длиной и межэлектродным расстоянием,П р и м е р 1 (по фиг. 3). Между пластинами 1 биполярных электродов установлены диэлектрические рамки 8 и 9, междукоторыми зажата перфорированная мембрана 10, Отверстия 4 и 5 пластин совпадаютс продольными отверстиями рамок 8 и 9,которые образуют каналы для отвода кислорода и водорода, Один из каналов соединенс катодными, а другой - с анодными частямиэлектролизных ячеек отверстиями 11 и 12.Благодаря наличию перфораций в мембране 10 происходит конвективное перемешивание электролита в каждой ячейке, аотверстия с трубками 6 и 7 в пластинах 1обеспечивают конвективное перемешивание электролита между ячейками. Это позволяет осуществлять подпитку водойтолько одной ячейки, что упрощает конструкцию. Стягивающие детали на фиг, 3 непоказаны.П р и м е р 2 (по фиг, 4). Между пластинами 1 биполярных электродов зажаты рамки 13. Электролизные ячейки соединеныодна с другой отверстиями 3 для проходагремучего газа и отверстиями с диэлектрическими трубками 6 и 7, что обеспечиваетвыравнивание состава электролита междуячейками, позволяет осуществлять подпитку водой только одной из ячеек и увеличивает сопротивление шунтирования, Стягивающие детали на фиг. 4 не показаны,Относительную эффективность исполь-.зования предлагаемых биполярных электродов можно оценить по результатампроведенных экспериментов. Электролизер содержал М = 100 ячеек с внутреннимдиаметром рамки 120 мм (позиция 13 нафиг. 4) и междуэлектродным расстоянием 3мм. Толщина пластин 1 составляет 0,7 мм.Концентрация электролита на основе КОН25, его количество 3 л. Отверстие в электродах для подачи воды в сравнении с известным электродом, уменьшено до 5,5 мм. Формула изобретения Биполярный электрод электролизеровфильтр-прессного типа для получения кислорода и водорода, выполненный в виде 45 пластины с отверстием в верхней части дляотвода газов и отверстием для подвода воды в нижней части, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения удельных затрат электроэнергии, в пластине выполнено до полнительное отверстие, дополнительноеотверстие и отверстие для подвода воды снабжены диэлектрическими трубками. 1Камеру для заправки электролитов и доливаводы и штуцер для отвода гремучего газарасполагали в средней части электролизера. После работы электролизера в течение5 1,5 ч притоке=10 Аи напряжении О 0=175В осуществляли долив 0,5 л. При этом жетоке напряжение на электролизере возросло до О = 180 В. ЭДС поляризации, определенная по вольтамперной характеристике,10 составила Оп -165 В, Тепловые потери насопротивлении электролита Рэ = (О - Оп) 1==(180- 165) 10 = 150 Вт, а при однородномэлектролите были Рэ,0 = (О 0 - Оп)- (175165) 10 = 100 Вт. Потери на шунтирующем15 сопротивлении Рш = 300 Ом составили Рш =- 165: 100)2; 300- 100 Вт. Замена периодической подпитки водой на непрерывную20 введением поплавкового регулятора уровняэлектролита снизила потери Рэ до 125 Вт иРш до 103 Вт.Использование биполярных электродовс дополнительным отверстием диаметром25 5,5 мм полностью исключило неоднородности электролита, но увеличило потери Рш до200 Вт. В связи с этим в отверстия быливведены диэлектрические трубки 6 и 7 сечением 0,05 см и длиной 4 см. Это позволило30 увеличить сопротивление шунтирования Ршдо 7600 Ом и снизить Рш до 4 Вт. Напряжение на электролизере осталось 175 В притоке 10 А.Наличие дополнительного отверстия35 выравнивает состав электролита и снижаеттепловые потери на электролите на 15-17,а введение диэлектрических трубок снижаеттепловые потери шунтирования в десяткираз.40рректор О,Кравцова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Редактор А.ОгарЗаказ 1251ВНИИПИ Го Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5