УСТАНОВКА 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.
Известна установка для разложения воды электролизом содержащая 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 известной установки являются ее 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 близкой по совокупности существенных признаков с заявляемой (прототипом) является установка для разложения воды электролизом, содержащая корпус, имеющий герметичную полостную структуру с патрубками подвода и отвода раствора электролита, привод вращения, электроды, а также канал 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 техническим решением являются: корпус, имеющий герметичную полостную структуру; патрубки подвода и отвода раствора электролита; привод вращения; электроды и канал отвода продуктов электролиза.
Недостатком данной установки для разложения воды электролизом является то, что она также имеет сложную конструкцию и низкую производительность, из-за отсутствия условий использования энергии вихревого, кавитационного и магнитного полей для реакции разложения воды.
Технический результат заключается в повышении производительности и упрощении конструкции установки при одновременном расширении ее функциональных возможностей.
Технический результат достигается за счет того, что в установке для разложения воды электролизом, содержащей корпус, имеющий герметичную полостную структуру с патрубками подвода и отвода раствора электролита, привод вращения, электроды, а также канал отвода продуктов электролиза, согласно полезной модели, электроды выполнены в виде установленных в корпусе на независимых валах соосно двух роторов, имеющие форму дисков, перфорированных сквозными отверстиями и расположенных с зазором относительно друг друга, при этом диски роторов снабжены независимыми приводами с возможностью их вращения в противоположном направлении.
Относительные угловые скорости вращения дисков выбраны из соотношения
1
2
ω/ω=1,0-2,0
1
где: ω - угловая скорость вращения одного из дисков;
2
ω - угловая скорость вращения второго диска.
Смежные поверхности дисков роторов выполнены коническими.
Диск одного из роторов выполнен из магнитного материала, а второй диск выполнен ферритовым.
Признаки: размещение в полостной структуре корпуса в качестве электродов двух роторов, имеющие форму дисков, установка дисков соосно на независимых валах, выполнение в дисках перфорации в виде сквозных отверстий, расположение их с зазором относительно друг друга, наличие у дисков независимых приводов с возможностью их вращения в противоположном направлении являются существенными признаками, отличающими заявляемую установку от ее ближайшего аналога.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Установка для разложения воды электролизом содержит корпус 1, имеющий герметичную полостную структуру с патрубками подвода 2 и отвода 3 раствора электролита, а также с каналом 4 отвода продуктов электролиза. В корпусе 1 установлены электроды, выполненные в виде двух роторов, имеющих форму дисков 5 и 6, перфорированных сквозными отверстиями 7 и расположенных с зазором относительно друг друга. Диски 5 и 6 жестко закреплены на соответствующих валах 8, 9 и снабжены независимыми приводами (на чертеже не показаны) с возможностью их вращения в противоположном направлении, при этом один из дисков, например диск 5, может быть выполнен из магнитного материала, а второй диск 6 выполнен ферритовым.
Относительные угловые скорости вращения дисков могут быть выбраны из соотношения
1
2
ω/ω=1,0÷2,0
1
где: ω - угловая скорость вращения одного из дисков;
2
ω - угловая скорость вращения второго диска.
Смежные поверхности дисков 5 и 6 могут быть выполнены коническими.
Установка для разложения воды электролизом работает следующим образом.
На электроды, выполненные в виде дисков 5 и 6, с помощью токоподводов (на чертеже не показаны) подают напряжение. Включают независимые приводы и задают вращение дискам 5, 6 в противоположном направлении. В корпус 1 по патрубкам подвода 2 под давлением подают раствор электролита, который, пройдя через сквозные отверстия 7 дисков 5 и 6, делится на множество струй. За счет деления раствора электролита на множество струй и вращения дисков 5, 6 в противоположном направлении в пространстве между дисками происходит формирование радиальных вихревых потоков электролита, скорость которых возрастает от центра к периферии дисков 5, 6. Выполнение смежных поверхностей дисков 5, 6 коническими позволяет усилить вихревые потоки раствора электролита и
приводит к образованию кавитационного поля. Относительные угловые скорости вращения дисков могут быть выбраны из соотношения
1
2
ω/ω=1,0-2,0
1
где: ω - угловая скорость вращения одного из дисков;
2
ω - угловая скорость вращения второго диска.
1
2
1
2
При равных угловых скоростях дисков 5 и 6 (ω/ω=1,0) вихревые потоки, направленные от центра к периферии не имеют углового перемещения. При относительной угловой скорости больше единицы происходит угловое перемещение вихревых потоков в междисковом пространстве. Увеличивать соотношение угловых скоростей вращения дисков выше указанного верхнего предела (ω/ω>2,0) нецелесообразно, так как сформировать радиальные вихревые потоки в междисковом пространстве не представляется возможным.
За счет разности потенциалов между дисками 5 и 6 происходит процесс разложения раствора электролита. Процесс разложения электролита многократно усиливается за счет создания в междисковом пространстве вихревого и кавитационного полей. Выполнение одного из дисков, например диска 7, из магнитного материала, а второго диска 8 ферритовым создает вихревой магнитный поток, направленный перпендикулярно движению вихревого потока электролита, что также усиливает процесс электролиза. Раствор электролита отводится из установки через отводной 3 патрубок, а продукты электролиза по каналу 4 подают на технологические нужды.
Заявляемая установка для разложения воды электролизом по сравнению с прототипом позволяет повысить производительности и упростить конструкцию при одновременном расширении его функциональных возможностей.