УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ ВОДЫ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, в частности к конструкциям электролизеров для получения кислородно-водородной смеси - гремучего газа, водорода и кислорода путем электролиза воды.
Известно устройство для разложения воды электролизом содержащее заполненный раствором электролита вращающийся полый корпус с валом, связанным с приводом вращения, электроды, один из которых установлен на валу, а другой образован внутренней поверхностью вращающегося корпуса, каналы подвода и отвода раствора электролита и отвода продуктов электролиза, выполненные в валу (см. описание изобретения к патенту РФ 2174162, заявл. 22.06.1998, опубл. 27.09.2001, по кл. С 25 В 9/00, 1/02).
Признаки: наличие полого корпуса, заполненного электролитом, наличие вала с приводом и электродов, один из которых установлен на валу, являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.
Недостатками известного устройства являются его низкая производительность и нестабильность работы, обусловленные отсутствием контроля за положением границы раздела раствора электролита и газовой среды во вращающейся емкости, в результате чего активные поверхности дисков электрода, установленного на валу, оказываются или в газовой среде или в области раствора электролита с низким электрическим потенциалом, что эквивалентно сокращению активной поверхности электрода и затрудняет процесс электролиза; а также сложность конструктивного исполнения, поскольку подача и отвод теплоносителя для
теплообменника, расположенного внутри вращающейся емкости, через каналы вращающегося вала технически трудно реализуемо.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков (прототипом) является устройство для разложения воды электролизом, содержащее корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода раствора электролита, установленный в верхнем и нижнем подшипниковых узлах вертикальный вал с приводом вращения, электроды, один из которых связан с вертикальным валом, а второй с корпусом, а также каналы отвода продуктов электролиза, причем устройство имеет кольцевую камеру раствора электролита с внутренней поверхностью в форме улитки, установленную на верхнем подшипниковом узле неподвижно, датчик наличия раствора электролита и смеситель раствора электролита, соединенный с линиями подачи электролита и воды и каналом подвода раствора электролита, корпус электролизера выполнен из токопроводящего материала и снабжен нижней и верхней крышками, выполненными из токопроводящего материала, канал отвода раствора электролита снабжен регулируемым клапаном, сообщающимся с кольцевой камерой раствора электролита, внутренняя поверхность корпуса снабжена, по меньшей мере, одной направляющей канавкой, линия подачи воды снабжена устройством регулирования расхода воды, линия отвода продуктов электролиза снабжена устройством для откачивания продуктов электролиза, а датчик наличия раствора электролита соединен с устройством регулирования расхода воды и приводом вращения вала (см. описание изобретения к патенту РФ 2224051, заявл. 17.02.2003, опубл. 20.02.2004, по кл. С 25 В 1/04, С 25 В 9/12).
Общими существенными признаками с заявляемым являются: корпус, имеющий полостную структуру; патрубки подвода и отвода раствора электролита; вертикальный вал, установленный в верхнем и нижнем подшипниковых узлах; привод вращения вала; электроды, один из
которых связан с вертикальным валом, а второй с корпусом, и каналы отвода продуктов электролиза.
Недостатком данного устройства для разложения воды электролизом является то, что оно также имеет сложную конструкцию и низкую производительность, из-за отсутствия условий использования энергии кавитации и резонанса для реакции разложения воды.
Технический результат заключается в повышении производительности и упрощении конструкции устройства при одновременном расширении его функциональных возможностей.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для разложения воды электролизом, содержащее корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода раствора электролита, вертикальный вал с приводом вращения, электроды и токоподводы, один из которых связан с вертикальным валом, а второй с корпусом, а также каналы отвода продуктов электролиза, согласно полезной модели, в полостной структуре корпуса в качестве электродов параллельно размещены ротор и статор, имеющие расположенные по периферии и совмещаемые при вращении ротора каналы для прохода электролита, ротор имеет форму центробежного колеса и закреплен на вертикальном валу, а статор установлен в корпусе с возможностью перемещения относительно оси вала ротора и подпружинен.
Статор выполнен из магнитного материала.
Признаки: наличие в полостной структуре корпуса в качестве электродов ротора и статора, параллельная их установка, наличие расположенных по периферии и совмещаемые при вращении ротора каналов для прохода электролита, выполнение ротора в виде центробежного колеса и установка статора в корпусе с возможностью перемещения относительно оси вала ротора и наличие у статора пружины
являются существенными признаками, отличающими заявляемое устройство от его ближайшего аналога.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Устройство для разложения воды электролизом содержит установленный на опоре 1 корпус 2, имеющий полостную структуру с патрубками подвода 3 и отвода 4 раствора электролита. В полостной структуре корпуса 2 в качестве электродов параллельно размещены ротор 5 и статор 6, имеющие расположенные по периферии и совмещаемые при вращении ротора каналы 7 для прохода электролита. Ротор 5 имеет форму центробежного колеса и жестко связан с вертикальным валом 8. Вертикальный вал 8 закреплен на верхней 9 и нижней 10 подшипниковых опорах. Статор 6 установлен с возможностью перемещения по направляющей 11 корпуса 2 относительно оси 12 вертикального вала 8 ротора 5, а для обеспечения зазора между статором 6 и ротором 5 направляющая 11 имеет упор 13. В корпусе 2 расположена пружина 14, поджимающая статор 6 к упору 13. К ротору 5 и статору 6 подключены соответствующие токоподводы 15 и 16, а корпус 2 имеет канал 17 отвода продуктов электролиза.
Статор 6 может быть выполнен из магнитного материала.
Устройство для разложения воды электролизом работает следующим образом.
На ротор 5 и статор 6, которые являются электродами, через соответствующие токоподводы 15 и 16 подают напряжение. Включают привод вращения вертикального вала 8 ротора 5. Ротор 5 в виде центробежного колеса, выполняющего роль насоса, вращаясь, воздействует лопатками на раствор электролита, отбрасывая его к периферийной части. Далее, жидкость под давлением проходит через каналы 7 ротора 5 и статора 6. За счет разности потенциалов между ротором 5 и статором 6 происходит процесс разложения раствора
электролита. При вращении ротора 5 каналы 7 периодически перекрываются боковыми стенками статора 6 или совмещаются с его каналами. В момент перекрытия каналов 7 ротора 5 боковыми стенками статора 6 происходит резкое повышение давления - прямой гидравлический удар, а в момент совмещения каналов 7 ротора 5 и статора 6 происходит резкое снижение давления и часть энергии жидкости переходит в тепловую энергию, что способствует процессу разложения раствора. Статор 6, установленный в направляющей 11 с возможностью перемещения вдоль оси 12 вертикального вала 8 и подпружиненный относительно корпуса 2, под воздействием жидкости совершает колебательные движения. В момент совмещения каналов 7 жидкость, получившая высокую кинетическую энергию, попадает в зону повышенного давления, расположенную между статором 6 и корпусом 2, где происходит резкое повышение давления и падение скорости жидкости. Это приводит к образованию кавитационного поля с выделением значительного количества тепловой энергии. Колебательные движения статора создают в зоне повышенного давления дополнительные колебания жидкости, способствующие созданию резонанса в этой зоне и дополнительному выделению тепловой энергии, что также повышает эффективность электролиза. Выполнение статора 6 из магнитного материала позволяет повысить активность раствора электролита, что способствует ускорению процесса электролиза. Полученная в процессе электролиза водородно-кислородная смесь через канал 17 отводится из устройства.
Заявляемое устройство для разложения воды электролизом по сравнению с прототипом позволяет повысить производительности и упростить конструкцию при одновременном расширении его функциональных возможностей.