Электролизер для получения смеси водорода и кислорода

(57) Электролизер для пол дорода и кислорода сод плиты,.между которыми ус роды и диэлектрические и ролизер дополнител обечайкой, образующей с к ми полость, Концевые пли прочности и жесткости ра Ше прочности и жесткости лы, 2 ил. учения смеси воержит концевые ановлены электрокладки. Электьно снабжен онцевыми плитаы выполнены по ными или мень- .бечайки. 1 з.п.ф(21) 4927967/26(73) Е,А,Грачев (56) Авторское свидете М 1023001, кл, С 25 В знецов ьство ССС /04, 1976,. ДЛЯ ПОЛУЧЕНИКИСЛОРОДА 54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕ СМЕСИ ВОДОРОДА ь, причем конце очности и жестко оответственно пр айки.а каждой конце итами полос полнены по п или меньшежесткости об этом толщи вна: выми и плиты в равным ности иПри очой у иты ра а С:и Л 1/сч - 1 В 4 аУ где Ь - толщина плиты;К - .газоваяпостоянная 8,314 Дж(К моль);С. - теплоемкость стехиометрической смеси кислорода и водорода, 33,52 О Дж/К моль;. Ь: - величина постоянного электрическото тора в электролизере, А;, (Оал - термонейтральное напряжение, необходимое для протекания процесса электролиза без подвода тепла извне, 1,48 В;п - число ячеек, штРраб - рабочее давление в электролизере при постоянном расходе кислородно-водородной смеси газов, а;Ч - обьем, занимаемый кислородно-водородной смесью газов над электролитом, з 6 -плиты,а нцевой плиты, м; ад ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР Изобретение относится к области электрохимических генераторов (ЭВГ) и может быть реализовано в качестве.электролизера для получения смеси водорода и кислорода.Известен электролизер для пОлучения смеси кислорода и водорода, включающий концевые плиты, диэлектрические прокладки, электроды, стянутые крепежными деталями.В результате сгорания водородно-кислородной смеси, находящейся над уровнем . электролита, в этом известном электролизере может произойти резкое повышение давления во внутренней полости электролизера. Как следствие, это повлечет за собой разгерметизацию, приводящую к снижению надежности конструкции, или разрушение электролизера, влияющее на его безопасность. Причиной, вызывающей вышеупомянутую ситуацию, могут быть такие явления,как:самовоспламенениесмеси газов, световой или звуковой импульс, радиоволна, обратный удар, проскок искры и т.д,Цель изобретения - повышение надежности конструкции и безопасности процесса.Указанная цель достигается благодаря тому, что электролизер дополнительно. снабжен обечайкой, образующей с концедуль сдвига материала концевой1794107 3 4Ь т- промежуток времени, за который одинаковую энергик, Давление Р, возникаустанавливается рабочеедавление,с; ющее при сгорании кислородно-водороду(Х) - функция степени сжатия в за- ной смеси газов, определяется уравнением:висимости от относительной деФормации, ВОэл и Л 1безразмерная величина.5 Р С у + РрабТаким образом, концевые плиты оказы- где й = 48,314 - газовая постоянная,вают демпфирующее влияние в случае воз- Дж/(К моль);горания в электролизере смеси газов, С = 33,52 - теплоемкость стехиометрипоскольку в них возникаетдеформация, по-ческой смеси водорода ивкислорода,тенциальная,энергия которой поглощает. "0 дж(К моль);значительную часть энергии, выделяемой в 1 - , величина постоянного электрическорезультате сгорания упомянутого газа. го тока, проходящего через электролизер, А;На фиг. 1 изображен электролизер, про- О,л =1,48 - термонейтральное напряжедольный разрез; на фиг, 2 - график зависи- ние, необходимое для протекания процессамости степени сжатия концевой плиты от ее 15 электролиза без подвода тепла извне, В;относительной деформации. и - число ячеек, шт;Электролизеримеет обечайку 1 из.тер- Рр,6 - рабочее давление, установившемопласта, несущую крепежное устройство, еся в электролизере при постоянном расхо-"состоящее из бандажей 2 и шпилек 3,: де смеси газов, Па;На торцах обечайки установлены конце Ч - объем занимаемой, кислородно-вовые плиты 4, выполненнь 1 е из эластичного дородной смесью газовнад электролитом,диэлектрического материала, например, ре- м (полость Б корпуса);зины и образующие совместно с обечайкойЛ 1 - промежуток времени, за которыйполость, которая заполнена электРолитом. устанавливается рабочее давление, с,Каждая из концевых плит выполнена та В концевых плитах расположены электким образом, что ее прочность и жесткость: роды 5 с клеммами 6 и 7. Кольцевые шайбыравны или меньше соответственно прочно расположены с наружной стороны каждойсти ижесткости обечайки 1. При этом обяза- соответствующей ей концевой плиты и потельным условием должно быть, чтобысредствомкрепежныхэлементов(нафиг.не,геометрические характеристики каждой 30 показаны) фиксируются относительно обеконцевой плиты, как-то: радиус и толщина чайки. В одной из концевых плит установленбыли связаны со степенью ее сжатия и дав- Штуцер 9 для. отбора кислородно-водородлением в электролизере следующим обра- ной смеси газов. В обечайке расположеныэлектроды 10, разделенные диэлектриче+ 0 а,. скими прокладками 11,35.+ р )Р( ) В рабочем паложейии электролизер загде 6 - модуль сдвига материала. концевой . полнен электролитом до уровня А, Этот уро-,плиты, Па;вень автоматически поддерживаетсяа - Радиус концевой плиты, м; .постоянной системой контроля (на фиг. неи - толщина концевой плиты, м; показана). Постоянное напряжение подает 40Р(А) - Функциясжатия концевой пли-, . ся на клеммы б и 7. Протекающий черезты в зависимости от относительной дефор- электролизер ток пРиводит к выделению вомации д . задается графическим способо дорода и кислорода, которь 1 е образуют газо(см,фиг.2).вую смесь, находящуюся в полости БВ полости электролизера, где поддер- э ек ролизера над,уровнем А фи 1. В слу 45 лтживается постоянный уровень А (фиг 1) чае возгорания этой газовой смеси произойэлектролита, объем, занимаемый кислород дет.повышение давления, при этом энергияно-водородной смесью газов, находящихся частично преобразуется в потенциальнуюпод Рабочим давлением Р 6 будет неиз энеРГию деформации концевых плит. По 50менным, тогда принимая допущения в том, . следние, выступая как демпферы, гасят этучто ввиду высокой скорости сгорания тепло- сергию, при этом не происходит потеряотвод через обечайку и концевые плиты ра- Работоспособности электролизера, Провеннулю;теплоемкостьСгазовипродуктов . мышленные испытания, проведенные всгорания одинакова, постоянна и не зави году подтверцили целесообразностьсит от температуры; все ячейки потребляют Р Р бо ки такого технического решения,/ы,.посто толщина плигазоваямоль); е 8,314 на Формула изобретения 1. Электролизер для получения.смесй водорода и кислорода, включающий концевые плиты, диэлектрические прокладки, электроды, отличающийся тем,что,с целью повышения надежности конструкции и безопасности процесса, электролизер дополнительно снабжен обечайкой, образующей с концевыми плитами полость, причем концевые плиты выполнены по прочности и жесткости равными или меньше прочности и жесткости обечайки,2, Электролизер поп.1, отлича ющийс я тем, что концевая плита выполнена с толщиной, определяемой по выражению С - теплоемкость стехиометрическойсмеси .кислорода и водорода, 33.52Дж/К моль;- величина постоянного электрическо-.го тора в электролизере, А; .Оэл - термонейтральное напряжение, необходимое для протекания процесса электролиза без подвода тепла извне, 1,48 В;и - число ячеек, шт .Рраб - рабочее давление в электролизере при постоянном расходе кислородно-водородной смеси газов, А;Ч - обьем, занимаемый кислородйо-водородной смесью газов над электролитом;з,6 - модуль сдвига материала концевойплиту, Па;а - радиус концевой плиты, м;Л т - промежуток времени, за котОрыйустанавливается рабочее давление, с;у(А) - функция степени сжатия в зависимости от относительной деформации,безразмерная величина,17941 О 7 фРГл 2 оставитель Г.Петровахред М.Моргентал . Корректор ак КНт С.ССР Производственно тельский комбинат "Патент", г ород, ул, Гагар Заказ 525 Тир В НИИПИ Государственного 113035, МжПодписное омитета по изобретениям и открытиям при осква,Ж, Раушская наб 4/5