УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ФРАКЦИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области химии, а именно к электролитическому способу получения водорода, и может быть использована для получения водорода из фракций углеводородного сырья, например, бензина, дизтоплива и др.
Известны установки для получения водорода, содержащие корпус и монополярные электроды. В большинстве электролизеров электроды выполнены из стали и расположены вертикально (Якименко Л.М., Модылевская И.Д., Ткачек З.А. Электролиз воды. - М.: Химия, 1970, с.93-99, 106-110, 198-202).
Известен также электролизер, включающий корпус и монополярные электроды (пат. США №3477939,10 кл. 204-268, опубл. 1969).
Недостатком указанных установок является вертикальное расположение электродов, что препятствует эффективному использованию сил плавучести пузырьков газа и затрудняет равномерное распределение процесса электролиза по всей поверхности электродов ввиду неравномерности напряженности электрического поля и плотности тока. Кроме того, при вертикальном распределении электродов практически не применяют источники переменного тока для питания установки, использование которых позволяет существенно уменьшить затраты на получение водорода.
Целью настоящей полезной модели является создание установки для получения водорода из фракций углеводородного сырья, обеспечивающей эффективную работу как на постоянном, так и на переменном токе.
Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения водорода из фракций углеводородного сырья, содержащей корпус и монополярные электроды, последние выполнены из пористого материала с открытыми порами и расположены горизонтально один над другим, при этом по меньшей мере верхний электрод имеет вогнутую нижнюю поверхность.
В дельнейшем полезная модель поясняется примером ее выполнения со ссылкой на чертеж, на котором изображена схема предлагаемой установки.
Установка содержит корпус 1, внутри которого горизонтально друг над другом расположены верхний электрод 2 и нижний электрод 3. Количество электродов может быть больше. Электроды выполнены из пористого материала с открытыми порами, в предлагаемом варианте из бронзы. Нижний электрод может быть монолитным. Верхний электрод 2 имеет вогнутую нижнюю поверхность. В верхней части корпуса 1 расположен патрубок 4 для отвода водорода, а в нижней части корпуса - патрубок 5 для удаления остатка. Для подвода сырья предусмотрен патрубок 6. На патрубке 4 имеется обратный клапан 7 для исключения проникновения воздуха в корпус установки. Патрубок 5 снабжен регулирующим клапаном 8 для предотвращения вытекания неразложившегося сырья. На патрубке 6 для подвода сырья установлен клапан 9 для регулирования уровня сырья в корпусе установки.
Установка работает следующим образом.
Сырье, в данном случае бензин или дизтопливо, подают в корпус установки. Открытием клапана 9 через патрубок 6 устанавливают уровень заполнения корпуса 1 установки, превышающий уровень верхней поверхности электрода 2. При подаче напряжения на электроды 2 и 3 и достижении необходимой напряженности электрического поля между электродами ионы водорода, образующиеся в межэлектродном пространстве, образуют пузырьки, движущиеся к верхнему электроду под действием сил плавучести и электрических сил, которые при наличии отрицательного заряда на верхнем электроде складываются. При этом силы плавучести превышают силы электрического притяжения.
По достижении пузырьками нижней поверхности верхнего электрода 2 происходит рекомбинация ионов водорода. Полученный газ, проникая через поры верхнего электрода 2, заполняет верхнюю часть корпуса 1, откуда через патрубок 4 и обратный клапан 7 поступает в накопитель (не показан). Отвод остатка, преимущественно в виде сажи, осуществляется через патрубок 5 и клапан 8.
При достижении номинальной производительности установки вблизи центральной части вогнутой поверхности верхнего электрода образуется газовая полость, обусловленная скоростью проникновения водорода через пористый
материал электрода и интенсивностью образования пузырьков водорода. Наличие газовой полости приводит к увеличению напряженности электрического поля и повышению плотности тока вблизи периферийной части электродов, что способствует более равномерному распределению процесса электролиза по всей рабочей поверхности электродов.
Применение пористого материала электродов приводит к тому, что на гребнях поверхности, т.е. в промежутках между порами, напряженность электрического поля выше, чем в среднем на поверхности электродов, что позволяет интенсифицировать процесс и уменьшить напряжение источника питания при той же производительности установки по сравнению с монолитными электродами.
Экспериментальные работы, выполненные на предлагаемой установке, показали, что наиболее приемлемым материалом для электродов является бронза, в частности, БрАЖ 9-4, которая обеспечивает минимальное окисление и минимальное загрязнение поверхности. Установка эффективно работает как от источника постоянного тока, так и переменного тока, что в последнем случае существенно уменьшает затраты на получение водорода.