ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к электрохимическим устройствам фильтр-прессного типа, в частности к электролизерам с твердо полимерной мембраной.
Известно электрохимическое устройство (ЭУ) фильтр-прессного типа, содержащее концевые плиты, между которыми посредством шпилек зажат пакет электрически последовательно соединенных электрохимических ячеек с биполярными электродами. Электроды разделены щелочной электролитной камерой, образованной прокладкой из щелочестойкого материала. Составляющие ЭУ снабжены каналами для подвода электролита и отвода, образующихся кислорода и водорода (см. патент РФ №2049157 С1, кл. С25В 1/04, 1995).
Недостаток этого известного ЭУ связан с использованием жидкого коррозионно-активного электролита, что усложняет и удорожает конструкцию ЭУ из-за необходимости обеспечения герметичности и выбора соответствующих материалов, стойких в щелочи.
Из известных ЭУ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЭУ фильтр-прессного типа, содержащее набор, по крайней мере, из двух электрически последовательно соединенных электрохимических ячеек, зажатых между концевыми плитами посредством шпилек и отделенных друг от друга разделительной пластиной, при этом каждая из ячеек включает анод и катод с нанесенными на них слоями катализатора, твердо полимерную мембрану, размещенную между анодом и катодом, токоотвод для поджима анода и катода к твердо полимерной мембране, и уплотнительные рамки, в щелевых пазах которой в верхней и нижней части размещены вкладыши из твердого материала с каналами, причем в концевых плитах, разделительной пластине, уплотнительных рамках и в твердо полимерной мембране выполнены
соосные отверстия, образующие каналы для подвода и отвода реагентов к электрохимическим ячейкам (см. патент РФ на полезную модель №36381 U1, кл. С25В 1/04, 2003).
Недостатком этого известного ЭУ является недостаточная каталитическая активность электродов, сложность герметизации и обеспечения электроизоляции электрохимических ячеек.
Техническим результатом полезной модели является повышение каталитической активности электродов и повышение надежности герметизации и электроизоляции электрохимических ячеек в составе ЭУ.
Указанный технический результат достигается тем, что ЭУ фильтр-прессного типа содержит набор, по крайней мере, из двух электрически последовательно соединенных электрохимических ячеек, зажатых между концевыми плитами посредством шпилек и отделенных друг от друга разделительной пластиной, при этом каждая из ячеек включает анод и катод с нанесенными на них слоями катализатора, твердо полимерную мембрану, размещенную между анодом и катодом, токоотвод для поджима анода и катода к твердополимерной мембране, и уплотнительные рамки, в щелевых пазах которой в верхней и нижней части размещены вкладыши из твердого материала с каналами, причем в концевых плитах, разделительной пластине, уплотнительных рамках и в твердо полимерной мембране выполнены соосные отверстия, образующие каналы для подвода и отвода реагентов к электрохимическим ячейкам, при этом, на аноде и катоде в качестве слоя катализатора используется дискретный слой платиновой черни, нанесенный методом магнетронного распыления, концевые плиты выполнены из изоляционного материала, например капролона, а шпильки покрыты электроизоляционным материалом. Нанесение дискретного каталитического слоя из платиновой черни методом магнетронного распыления обеспечивает прочное сцепление каталитического слоя с электродной подложкой и высокую каталитическую активность за счет увеличения удельной активной поверхности электродов.
Целесообразно, чтобы вкладыши из твердого материала с каналами были выполнены, по крайней мере, с одним ребром жесткости и отверстиями с конической фаской, обеспечивающими крепление вкладышей при изготовлении уплотнительных рамок при вулканизации. Наличие ребра жесткости предотвращает передавливание каналов для подачи реагентов при сжатии пакета электрохимических ячеек в составе ЭУ. Наличие отверстий с коническими фасками обеспечивает надежное крепление и фиксацию вставок в щелевых пазах уплотнительных рамок при их изготовлении за счет затекания резиновой массы при вулканизации в отверстия и фаски вставок.
Целесообразно, чтобы электроизоляционное покрытие на болтах было выполнено из термоусадочного материала. Электроизоляция болтов трубками из термоусадочного материала снижает токи утечек, упрощает технологию электроизоляции болтов и сборки пакета ЭУ.
Целесообразно чтобы концевые плиты в зоне подвода и отвода реагентов были снабжены кольцевыми канавками для размещения уплотняющих горообразных прокладок. Наличие кольцевых канавок и использование горообразных прокладок повышает надежность герметизации каналов подачи реагентов и снижает усилие сжатия пакета ЭУ за счет уменьшения площади поверхности сжатия герметизирующих прокладок.
Целесообразно, чтобы вкладыши были выполнены из титана. Титан обладает малым весом, высокой прочностью и стойкостью в кислой среде. Использование титана снижает массу ЭУ и повышает его эксплуатационную надежность.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию ″новизна″.
Сущность полезной модели поясняется чертежами и описанием работы заявленного ЭУ.
На фиг.1а показан общий вид ЭУ сбоку.
На фиг.1б показан общий вид ЭУ снизу.
На фиг.1в показаны составляющие ЭУ.
На фиг.2 показан вкладыш в увеличенном масштабе.
ЭУ включает концевые плиты 4, 5 из изоляционного материала, например капролона, силовые уголки 6, монополярные пластины 10, 18 с токоотводящим ушком и отверстиями, уплотнительные рамки 12 с вкладышами 7 из титана, снабженные каналами 2 с ребром жесткости 3, электроды 13 с катализатором из платиновой черни, токоотводы от электродов из проводящей сетки 8, полимерную мембрану 15, биполярную разделительную пластину 16, уплотнительное горообразное кольцо 23 и крепежные элементы: болт 1, гайки 21, шайбы 22. Вкладыши имеют два отверстия 9 с коническими фасками 11 и кромку 14 в виде части окружности для фиксации вкладыша в пресс форме при изготовлении уплотнительных рамок из резины методом вулканизации. При изготовлении рамок резина затекает в отверстия и фаски вкладыша, обеспечивая его крепление в рамке. Направление потока реагента во вкладыше показано стрелками 19.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное ЭУ может быть реализовано на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. оно соответствует критерию «промышленная применимость».