УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВ

Полезная модель относится к электрохимии, в частности к получению химических веществ, распределенных в воде и водных растворах.
Известно техническое устройство для осуществления цепной реакции распада тяжелых ядер – ядерный реактор, в принципиальную схему которого входят: замедлители скорости цепной реакции, стержни регулирования и аварийной защиты, отражатель нейтронов, канал для протока теплоносителя, емкости для исходного вещества ядерного горючего (см. Рымкевич П.А. Курс физики. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебн. пособие для педагогических институтов. – М.: Высшая школа, 1975. – 464 с.).
Основными недостатками ядерных реакторов являют большая стоимость и радиоактивная опасность в случае аварии.
Известно устройство для получения элементов (патент РФ № 2096846 МПК G21G 1/00, Н05Н 1/24, 1997 г.), содержащее, цилиндрический корпус, систему подачи исходного вещества, систему выдачи веществ, средства для генерации плазмы, выполненные в виде двух цилиндрических заостренных электродов генерации импульсного разряда, двух трубчатых электродов и электромагнитной катушки для стабилизации плазмы.
Недостатками названного устройства являются его не высокая производительность и эффективность при получении химических элементов связанные с тем, что процесс преобразования элементов происходит в небольшом объеме (несколько кубических миллиметров), где через электрическую дугу между электродами протекает струя жидкости. Кроме того из-за используемой при его работе высокотемпературной электрической дуги создаваемой в протекающей водной среде это устройство обладает повышенной опасностью поражения электрическим током обслуживающего персонала.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является техническое устройство (прототип) (патент РФ № 2530892 МПК C02F 1/461, C25B 9/00, C25B 1/06, 2014 г.), включающее корпус с электродами из нержавеющей стали в виде плоских пластин разделенных диэлектрической прокладкой, элементы для ввода рабочего раствора и вывода газов, электроды расположены секциями, при этом катод 1-й секции является общим для 2-й секции, а анод 2-й секции является общим для 3-й секции и т.д.
Недостатком известного устройства является не высокая рентабельности его работы связанная с тем, что процесс активного преобразования химических элементов в данном устройстве происходит только вблизи поверхности электродов подключённых к электрическому питанию. Не подключенные к питанию электроды работают в неэффективном пассивном режиме. Применение для электродов только нержавеющей стали резко сужает возможности протекания электрохимических реакций при изготовлении анода и катода из других электропроводящих материалов и имеющих другие конструкции и материалы на их поверхности. Кроме того известное устройство не имеет системы непрерывного вывода полученных веществ, что требует периодической его остановки для их выгрузки и очистки устройства.
Задача, на решении которой направлена полезная модель, заключается в повышении рентабельности получения веществ в результате действия электрохимических реакций, их непрерывного вывода и сбора для дальнейшего использования. Подбор оптимальных электропроводящих материалов для электродов позволяет повысить эффективность электрохимических процессов и рентабельность получения веществ. Применение электродов в виде перфорированных трубок обеспечивает свободное проникновение рабочего раствора через отверстия в материале электродов внутрь пакета, что улучшает условия протекания электрохимических реакций. Подключение всех электродов к электрическому питанию с чередованием катода и анода создает возможность протекания электрохимических процессов одновременно на внутренней и внешней поверхностях электродов расположенных внутри пакета, что повышает количество полученных веществ. Увеличение площади поверхности электродов за счет их гофрирования повышает выход продуктов электрохимических реакций. Изменяя материал поверхности электродов, с помощью наноструктурированных покрытий позволяет воздействовать на перенапряжение на электродах и оказывать существенное влияние на результаты протекания электрохимических процессов, изменяя состав и увеличивая количество образующихся частиц. Включение в состав устройства системы отвода водного раствора с полученными частичками, системы его очистки и сбора веществ соединенной с системой подачи водного раствора позволяет непрерывно собирать полученные вещества, эффективно использовать повторно очищенный водный раствор, что повышает рентабельность работы устройства. Применение ультразвукового генератора электромагнитного поля активизирует электрохимические процессы в водном растворе, улучшает его перемешивание и предотвращает осаждение получаемых веществ на электродах. Воздействие СВЧ генератора электромагнитного поля повышает температуру водного раствора, что увеличивает скорость диффузии и понижает его вязкость, уменьшая сопротивление движению ионов через водный раствор, что так же улучшает условия протекания электрохимических процессов.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого устройства, достигается за счет использования электродов выполненных из различных электропроводящих материалов в виде пакета цилиндрических перфорированных трубок расположенных соосно одна внутри другой, в центре пакета расположен электрод, выполненный в виде цилиндрического стержня, электроды разделены диэлектрическими прокладками, расположенными в нижней и верхней частях пакета электродов и имеющими сквозные отверстия, электрическое питание подключено ко всем электродам, при этом катод и анод в пакете электродов чередуются друг с другом. Включение в состав устройства системы отвода водного раствора с полученными частичками, системы очистки раствора и сбора веществ соединенной с системой его подачи существенно сокращает расход водного рабочего раствора. Для увеличения выхода веществ и повышения эффективности работы устройство может иметь электроды с гофрированной поверхностью, на поверхность электродов могут быть нанесены наноструктурированные покрытия, оно может содержать ультразвуковой и СВЧ генераторы электромагнитного поля. Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить рентабельность получения химических веществ.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства.
Устройство для получения веществ содержит емкость 1, систему подачи 2 в нее водного раствора, пакет электродов, выполненных из различных электропроводящих материалов в виде цилиндрических перфорированных трубок 4, расположенных соосно одна внутри другой, в центре пакета расположен электрод 5 в виде цилиндрического стержня, электроды разделены диэлектрическими прокладками 6 и 7, расположенными в нижней и верхней частях пакета электродов соответственно и имеют сквозные отверстия 8, при этом катод и анод в пакете электродов чередуются друг с другом. Устройство содержит систему отвода водного раствора 3, систему очистки водного раствора и сбора полученных веществ 9 соединенную с системой подачи водного раствора 2. Устройство может содержать электроды с гофрированной поверхностью и на поверхность электродов могут быть нанесены наноструктурированные покрытия, оно может иметь ультразвуковой 10 и СВЧ 11 генераторы электромагнитного поля.
Работа устройства для получения веществ заключается в следующем. В емкость 1 при помощи циркуляционной системы 2 подается водный раствор. Электроды 4 и 5 в пакете электродов подключены к источнику постоянного тока, при этом анод и катод в пакете электродов чередуются друг с другом. В результате действия электрического тока проходящего через водный раствор на поверхности электродов происходят электрохимические реакции с образованием газов и химических веществ, газы выходят через отверстия 8 в диэлектрических прокладках 7 в верхней части пакета электродов, а химические вещества выводятся вместе с водным раствором через отверстия 8 в диэлектрических прокладках 6 в нижней части пакета электродов и поступают на дно емкости 1, где системой отвода 3 направляются в систему очистки водного раствора и сбора полученных веществ 9, очищенный водный раствор возвращается в систему его подачи 2, где он пополняется необходимым количеством исходного водного раствора и направляется опять в емкость 1. Интенсификации электрохимических процессов и увеличению выхода химических веществ в предложенном устройстве, способствуют использование электродов, имеющих гофрированную поверхность и с нанесенными на нее наноструктурированными электропроводящими покрытиями, а так же применение ультразвукового 10 и СВЧ 11 генераторов электромагнитного поля.
Проведенный патентно-информационный поиск не обнаружил аналогичных технических решений, а также решений с указанной совокупностью отличительных признаков.
Таким образом, представленная полезная модель устройства обеспечивает повышение рентабельности получения веществ в результате действия электрохимических реакций их вывод и сбор для дальнейшего использования.