ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИЙ АЛЛОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

1. Электролизер для высокотемпературного электролиза, способный работать в аллотермическом режиме и включающий корпус, по меньшей мере одну электролизную пластину, содержащую комбинацию анода и катода, и устройств (10) для нагревания активной текучей среды, подлежащей высокотемпературному электролизу, причем корпус выполнен с возможностью обеспечения электролитной ванны под высоким или очень высоким давлением, равным нескольким десяткам бар, а вышеуказанные нагревательные устройства (10) расположены в корпусе и используют текучую среду-теплоноситель, активная текучая среда является газом, нагревательные устройства представляют собой по меньшей мере одну пластину, расположенную параллельно и рядом с электролизной пластиной (8), где нагревательная пластина (10) имеет по существу такой же размер, что и электролизная пластина (8), и включает металлический корпус, в котором расположен теплообменник, содержащий несколько трубопроводов, проходящих от конца (8.1), с которого подается горячая текучая среда-теплоноситель, до конца (8.2), соединенного с трубопроводом для отведения холодной текучей среды-теплоносителя.
2. Высокотемпературный электролизер по п.1, отличающийся тем, что текучая среда-теплоноситель является газом под высоким давлением, например гелием.
3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что текучая среда-теплоноситель является расплавленным металлом, например цинком.
4. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что текучая среда-теплоноситель является расплавленными солями.
5. Высокотемпературный электролизер по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что корпус включает нижнюю камеру (6), среднюю камеру (4) и верхнюю камеру (2).
6. Высокотемпературный электролизер по п.5, отличающийся тем, что электролизная пластина (8) включает центральную часть (8.1), образованную электропроводящим внутренним элементом (40) в форме пластины, которая с обеих лицевых сторон покрыта анодом (42), который, в свою очередь, покрыт электролитом (44), который, в свою очередь, покрыт катодом (46), и электропроводящую раму (8.2), окружающую центральную часть (8.1) и оказывающую сжимающее усилие на слои, образующие центральную часть (8.1).
7. Высокотемпературный электролизер по п.6, отличающийся тем, что к внутреннему элементу (40) присоединен штыревой контакт (50) анода для соединения анода (42) с источником электрического тока, а катод (46) электрически соединен с рамой (8.2), которая содержит штыревой контакт (70) катода, причем штыревой контакт (50) анода и штыревой контакт (70) катода размещены на противоположных сторонах электролизной пластины (8).
8. Высокотемпературный электролизер по п.6, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один канал, выполненный в аноде, и коллекторную концевую деталь (58), соединенную с этим каналом для отведения газа или газов, образующихся на аноде за пределы электролизера, причем давление газа или газов, образующихся на аноде, меньше, чем давление в электролитной ванне на катоде, поэтому анод, электролит и катод прижаты друг к другу.
9. Электролизер по п.8, отличающийся тем, что он содержит каналы, образованные канавками (54), выполненными во внутреннем элементе (40), и резервуары (56.1, 56.2), причем один из резервуаров (56.2) соединен с концевой деталью (58) для сбора газов, соединенной с главным трубопроводом.
10. Высокотемпературный электролизер по п.9, отличающийся тем, что он содержит множество электролизных пластин (8) и множество нагревательных пластин (10), причем каждая нагревательная пластина (10) расположена между двумя электролизными пластинами (8).
11. Высокотемпературный электролизер по п.10, отличающийся тем, что электролизные пластины (8) электрически соединены последовательно, причем соседние электролизные пластины (8) установлены в корпусе так, что штыревой контакт (50) анода одной электролизной пластины (8) проходит через нижнюю камеру (6), а штыревой контакт (50) анода соседней пластины проходит через верхнюю камеру (2).
12. Высокотемпературный электролизер по п.10, отличающийся тем, что электролизные пластины (8) электрически соединены параллельно.
13. Высокотемпературный электролизер по п.10, отличающийся тем, что электролизные пластины (8) распределены на группы, в которых они электрически соединены параллельно, тогда как группы соединены между собой последовательно; электролизные пластины (8) одной группы установлены в корпусе так, что все штыревые контакты (50) анодов этих пластин проходят через одну и ту же нижнюю (6) или верхнюю (2) камеру, а штыревые контакты (50) анодов двух соседних групп не проходят через одну и ту же камеру.
14. Высокотемпературный электролизер по п.10, отличающийся тем, что электролизные пластины (8) установлены в корпусе с помощью направляющих (22) скольжения, предусмотренных в средней камере (6); между пластинами и направляющими (22) предусмотрены электроизолирующие средства; нагревательные пластины (10) также установлены в направляющих (24) скольжения, предусмотренных в средней камере (6).
15. Высокотемпературный электролизер по п.10, отличающийся тем, что верхняя камера (2) и нижняя камера 96) имеют отверстия, через которые проходят концевые детали для проведения текучей среды-теплоносителя и для сбора газа, образующегося на аноде, штыревые контакты анодов и катодов и главный трубопровод для проведения активной текучей среды.
16. Высокотемпературный электролизер по п.15, отличающийся тем, что отверстия (19, 29) для прохождения штыревых контактов (50) анодов и штыревых контактов (70) катодов закрыты трубопроводом (18) для охлаждения электрических соединений.
17. Высокотемпературный электролизер по п.15, отличающийся тем, что отверстия (19, 29) для прохождения штыревых контактов (50) анодов и штыревых контактов (70) катодов выполнены в уступах верхней (2) и нижней (6) камер.
18. Высокотемпературный электролизер по п.15, отличающийся тем, что вокруг штыревых контактов (50) анодов и/или штыревых контактов (70) катодов на верхней камере (2) за ее пределами расположена соединительная пластина (88), а вокруг штыревых контактов (50) анодов и/или штыревых контактов (70) катодов на нижней камере (6) за ее пределами расположена соединительная пластина (98).
19. Установка для получения газа посредством электролиза, включающая:
- по меньшей мере один электролизер по п.10;
- источник электропитания с заданным напряжением;
где электролизные пластины сгруппированы в несколько групп, в пределах одной группы электролизные пластины соединены последовательно, а сами группы соединены параллельно; количество электролизных пластин в каждой группе выбрано таким, что напряжение на каждой группе электролизных пластин примерно равно заданному напряжению источника электропитания.
20. Способ получения молекулярного водорода и молекулярного кислорода из воды посредством ее электролиза с использованием электролизера по любому из пп.1-18, где давление в электролизной ванне по существу равно или превышает давление молекулярного водорода или молекулярного кислорода, используемое при их хранении и транспортировке, например лежит в диапазоне от 30 до 130 бар.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что отношение молярной скорости потока водяного пара и молярной скорости потока полученного молекулярного водорода имеет значения от 2 до 5.