Электролизер для получения водорода и кислорода из воды. Электролиз воды получение водорода
Даёшь дешёвый водород. Найден упрощённый способ электролиза воды / Хабр
Не секрет, что чистый водород — один из наиболее перспективных видов альтернативного топлива. Водород добывают из любого водного раствора, а при сгорании он превращается обратно в воду, что может быть прекраснее?
Проблема только в стоимости добычи водорода. Электролиз воды предполагает, что электроды погружаются в воду, а между ними находится полимерная мембрана. Ток идёт от катода к аноду, а на своём пути он (при помощи катализатора) расщепляет воду на кислород и водород. Полимерная мембрана выполняет важную функцию, разделяя получившиеся газы. На сегодняшний в качестве мембраны с ионной проводимостью практически повсеместно используется нафион или другой тип мембраны. Но все они отличаются дороговизной и ограниченным сроком службы. К тому, мембраны требуют особых условий проведения электролиза. Например, нафион работает в жидкости только с низкой кислотностью и только с определёнными катализаторами.
Изобретение химиков из EPFL под руководством Деметри Псалтиса (Demetri Psaltis) позволяет избавиться от этих ограничений и намного удешевить электролиз воды.
Они провели ряд экспериментов с микроустройством, размещая электроды на разном расстоянии друг от друга и прогоняя между ними воду на разной скорости. Оказалось, что при определённом расстоянии между электродами h3 и O2 сами разлетаются в разные стороны, без всякой мембраны!
Причина такого поведения ионов — эффект Сегре-Зильберберга, когда при движении жидкости находящиеся в ней частицы поток уносит в стороны.
Учёные надеются, что им удастся приспособить прибор для работы с любыми видами жидких электролитов и любыми катализаторами, поскольку больше нет риска повреждения хрупкой мембраны. Исчезнут обязательные требования использовать только благородные металлы вроде платины из-за ограничений на кислотность (pH) жидкости.
Если получится масштабировать микроустройство до промышленного образца, то это кардинально снизит стоимость водорода, получаемого при электролизе воды.
Научная работа “A membrane-less electrolyzer for hydrogen production across the pH scale” опубликована в журнале “Energy & Environmental Science”, DOI: 10.1039/C5EE00083A (зеркало).
habr.com
Как получить водород в домашних условиях | В домашних условиях
» В домашних условиях
Как получить водород?
Производство водорода – одна из главных образующих цепочек водородной энергетики. Водород в чистом виде, практически не встречается в природе, поэтому он должен извлекаться из других химических веществ различными методами и способами.
Как получить водород: методы
- Паровая конверсия метана и природного газа: водяной пар при высокой температуре (700 – 1000 градусов Цельсия) смешивается с метаном под давлением, в присутствии катализирующего вещества.
- Газификация угля: один из старейших способов получения водорода. Без доступа воздуха, при температуре 800 – 1300 градусов Цельсия нагревают уголь вместе с водяным паром, при этом из воды уголь вытесняет кислород. На выходе получается углекислый газ и водород.
- Электролиз воды. очень простой способ получения водорода. В емкость наливается раствор соды, в который помещается 2 электрических элемента, один соответствует минусу – катод, другой плюсу – анод. В данный раствор подается электричество, которое разлаживает воду на составляющие – водород выделяется на катоде, а кислород на аноде.
- Пиролиз: разложение воды на водород и кислород без доступа воздуха и при высокой температуре.
- Частичное окисление: сплав металлов алюминия и галлия формируют в специальные брикеты, которые помещают в емкость с водой, в результате химической реакции образуется водород и окись алюминия. Галлий используется в сплаве для предотвращения окисления алюминия.
- Биотехнологии: еще в 20 веке было обнаружено, что если водорослям хламидомонадам не будет хватать кислорода и серы в процессе жизнедеятельности, то они бурно начнут выделять водород.
- Глубинный газ планеты: в недрах земли водород может находится в чистом газообразном виде, но его выработка оттуда не целесообразна.
Как из воды получить водород
Наиболее простым способом получения водорода из воды является электролиз. Электролиз — химический процесс, при котором раствор электролита, под воздействием электрического тока, разделяется на составные части, то есть в нашем случае вода разделяется на водород и кислород. Для этого используется раствор соды в воде и два элемента – катод и анод, на которых и будут выделятся газы. На элементы подается напряжение, на аноде выделяется кислород, а на катоде водород.
Как получить водород в домашних условиях
Реактивы используются довольно простые – купорос (медный), поваренная соль, алюминий и вода. Алюминий можно взять из под пивных банок, но прежде, его нужно обжечь, чтобы избавится от пластиковой пленки, которая мешает реакции.
Потом отдельно готовится раствор купороса, и раствор соли, раствор купороса голубого цвета, смешивается с раствором соли, в итоге получается раствор зеленого цвета. Затем в этот зеленый раствор бросаем кусочек алюминиевой фольги, вокруг него появляются пузырьки – это водород. Также замечаем, что фольга покрылась красным налетом, это алюминий вытеснил медь из раствора. Для того, чтобы собрать водород для личных целей, используйте бутылку с пробкой, в которую заранее вставлена не широкая трубка, через которую и будет выходить газ.
А теперь, внимание! Меры предосторожности. Поскольку водород взрывоопасный газ, опыты с ним нужно проводить на улице, а во-вторых реакция получения водорода проходит с большим выделением тепла, раствор может разбрызгиваться и вас попросту обжечь.
Как получить перекись водорода
- В лаборатории перекись водорода получают с помощью реакции: ВаО2 + Н2 SО4 = BaSO4 + h3 O2 .
- В промышленных масштабах ее получают с помощью электролиза серной кислоты, в процессе которого образуется надсерная кислота, которую, в итоге, разлаживают на серную кислоту и перекись водорода.
- Как получают водород в лаборатории еще: часто водород в лаборатории получают взаимодействием цинка и соляной кислоты: Zn + 2HCl = h3 + ZnCl2 .
Надеюсь, с этой статьи вы вынесли ту информацию, которая вам была необходима, и еще раз предупреждаю – будьте осторожны с любыми опытами и экспериментами с водородом!
Как быстро и легко получить водород в домашних условиях
- Кое что из школьного курса химии.
- Позвонил знакомый,и попросил меня изготовить или дать реальный рецепт химической реакции,позволяющей легко и безопасно получить водород в домашних условиях.
Не зная истинных целей применения водорода, я придумал,вернее вспомнил из школьного урока химии ,реакцию получения водорода ,достаточного для того, чтобы надуть несколько детских воздушных шариков Заранее хочу предупредить - делать это нужно на открытом воздухе и помнить что водород - очень опасный газ. Даже с несколькими литрами, оказавшимися в резиновой оболочке нужно обращаться очень осторожно. А в помещении с ним возиться не стоит, так как он легче воздуха и, улетев в достаточном количестве, стремится образовать под потолком слой гремучего газа.
Учтя эти меры предосторожности, приступаем. Реактивы самые простые, доступные и относительно безвредные - медный купорос из хозяйственного магазина, поваренная соль, алюминий и вода. Алюминий я взял из использованных пивных банок. Правда, их пришлось обжечь чтобы избавиться от пластиковой плёнки, которая не даёт алюминию реагировать с содержимым банки. Первый эффектный фокус можно посмотреть, если отдельно приготовить раствор медного купороса (голубой) и раствор поваренной соли (бесцветный). Сливаем в одну банку - раствор стал зелёным. Если теперь в него бросить кусочек алюминевой фольги, увидим как раствор вокруг него вспенивается - это выделяется водород, а сам кусочек фольги покрывается красным налётом - алюминий вытеснил из раствора медь. Кроме того, алюминий окислился - появилась белая взвесь. Ещё одно предупреждение - процесс экзотермический. Иначе говоря, идёт с выделением тепла. Т.е. раствор с течением времени разогревается. А если учесть то, что скорость этой реакции увеличивается с ростом температуры, очень легко получить реакцию идущую вразнос . Как у меня и вышло. Первый результат - гейзер, который стоя на улице, плевался бурым кипятком. Но вот концентрация подобрана, подобрана начальная температура и можно видеть результат:
Берете бутылку из под шампанского и закрываете пробкой с заранее вставленой в неё трубкой диаметром 5-8мм.С трубки выходит водород,которым вы можете надуть красивые воздушные шары,а потом ,гуляя с ребенком вместе с ним отпустите их в небо.Поверте:-восторг и смех вашего ребенка стоит этих несложных действий.
Новая дешевая технология получения водорода в домашних условиях
Водородные топливные элементы могут стать еще одной альтернативой традиционным аккумуляторным батареям, используемым в электрических автомобилях. Уже существуют прототипы авто, которые работают на водороде. Но сложность получения этого вещества в домашних условиях пока тормозит развитие этого экологически чистого источника энергии.
Подвинуть прогресс в этом направлении смогли ученые из Стэндфордского университета. Они создали портативный электронный сплиттер, который расщепляет воду на кислород и водород, получая питание всего от одной 1,5-вольтовой батарейки. Сплиттер состоит из никелевого и железного электродов. Он эффективно функционирует даже при комнатной температуре.
Новая технология уникальна тем, что в процессе выработки водорода не участвуют дорогие материалы, как это происходит в промышленных расщепителях воды. К тому же устройство использует крайне мало электрической энергии.
Первые разработки автомобилей на топливных элементах начались еще в 60-х годах прошлого столетия. Но это в основном были лишь прототипы. Однако уже в следующем году такие автопроизводители как Toyota, Honda и Hyundai планируют запустить в производство серийные модели автомобилей на водородных топливных элементах. И разработка ученых из Стэнфорда им как раз на руку.
Источники: http://elhow.ru/ucheba/himija/himicheskie-reakcii/kak-poluchit-vodorod, http://blog.i.ua/user/669719/377589/, http://scsiexplorer.com.ua/index.php/novie-razrabotki/energetika/1589-novaja-deshevaja-tehnologija-poluchenija-vodoroda-v-domashnih-uslovijah.html
Комментариев пока нет!restart24.ru
Электролиз воды
Электролиз воды
Введение
За последние десятилетия созданы сотни установок электролиза воды для получения водорода и кислорода, оборудованных электролизерами, которые работают как при атмосферном, так и при повышенном давлении. В настоящее время только на электростанциях работает около тысячи электролизеров различного типа.
Для удовлетворения нужд народного хозяйства в электролитическом водороде в ближайшие годы дополнительно потребуется значительное количество мощных электролизеров производительностью по 500 - 650 водорода и более мелких электролизеров для выработки небольших количеств водорода.
Во многих странах электролизные установки использовались для получения тяжелой воды в качестве побочного продукта. В последующем были разработаны более эффективные методы её производства, однако побочное получение побочной воды на крупных электролизных установках в ряде случаев целесообразно.
1. Общие сведения о процессе электролиза воды
Как известно, при прохождении электрического тока через растворы электролитов на электродах происходит разряд ионов и протекают связанные с этим химические реакции. Протекания процесса электролиза определяется переносом электрического тока в жидкости и условиями разряда присутствующих в растворе ионов электролита.
Чистую воду нельзя непосредственно подвергать электролизу, так как её электропроводность очень мала. Удельная электропроводность водопроводной воды близка к * очень чистой дистиллированной воды около 4*. Поэтому при электролизе применяют водные растворы электролитов - кислот, щелочей, солей.
Изменяя состав, концентрацию и температуру электролита и подбирая условия, определяющие величину перенапряжения, можно изменять протекания электродных процессов в желательном направлении.
В промышленных процессах электролиза воды в настоящее время применяются только щелочные электролиты - едкое кали и едкий нарт. Если в качестве электролитов используются технический щелочи, в их растворах присутствуют примеси ионов и т.д. Возможно также присутствие в электролите небольших количеств железа и других загрязнений.
При длительной эксплуатации установок электролиза воды в растворе электролита накапливаются посторонние ионы, вносимые с примесями, содержащиеся в питательной воде. Если какая-либо примесь, например ионы , постоянно поступает в раствор электролита, то при достаточной продолжительности процесса электролиза достигается предельная концентрация этой примеси, которая определяется из равенства её прихода и расхода в электролизере за единицу времени.
При питании электролизера дистиллированной водой содержание простых ионов в электролите обычно очень невелико и в сумме не превышает 1 - 5 г/л, исключая карбонаты, содержание которых в 1 л раствора электролита может достигать десятков граммов. В электролизерах с открытым зеркалом электролита, соприкасающимися с воздухом, концентрация карбонатов может быть ещё больше. Для электролизеров некоторых конструкций электролит приготавливают в герметичных баках с азотной подушкой, что предотвращает загрязнение его карбонатами.
При электролизе воды на катоде выделяется водород, аноде - кислород. В зависимости от условий ведения катодного процесса возможны два механизма его протекания. В кислых растворах с высоким содержанием ионов водорода его выделение происходит за счет разряда ионов с образованием атомарного водорода, который адсорбируется на поверхности катода, что может быть описано выражением:
Поскольку ион водорода в растворе гидратирован, стадию его разряда можно представить в виде:
Следующая стадия катодного процесса - рекомбинация атомарного водорода в молекулярный протекающая по каталитическому механизму.
2 (Н - Ме)
В определенных условиях обе стадии катодного процесса - разряд ионов и выделение молекулярного водорода - могут протекать одновременно.
Если в растворе присутствуют другие катионы, имеющие более положительный потенциал выделения по сравнению с водородом, они выделяются на катоде, образуя осадок. Это наблюдается, например, при наличии в электролите примесей соединений свинца, олова, цинка, железа, хрома, молибдена и некоторых других металлов. В случае образования на катоде такого осадка могут изменятся потенциал выделения водорода и условия протекания катодного процесса. В промышленных условиях электролит практически всегда содержит небольшое количество ионов железа из - за постоянной коррозии стальных деталей электролизеров. Поэтому на катодной поверхности обычно образуется осадок в виде металлической (железной) губки.
Выделение на аноде кислорода при электролизе воды происходит в результате разряда гидроксильных ионов или молекул воды. Присутствующие в электролите небольшие количества и других ионов, а также ионы при достаточно высокой концентрации щелочи в растворе (200 - 300 г./л и более) не могут разряжаться, так как для этого в данных условиях необходим более высокий потенциал, чем для разряда ионов или молекул воды. В щелочных растворах при умеренных плотностях тока подвод ионов гидроксила к аноду не является лимитирующим процессом и они разряжаются на аноде по реакции:
В кислых растворах при любых плотностях тока и в щелочных растворах при высоких плотностях тока подвод ионов является лимитирующей стадией и для разряда их предложен второй механизм:
При электролизе в переносе тока принимают участие все находящиеся в электролите ионы. Доля их участия определяется относительной концентрацией и подвижностью ионов. В щелочных электролитах вследствие очень низкой концентрации ионов водорода перенос тока осуществляется почти исключительно ионами .
На катоде разряжаются практически только молекулы воды, на аноде - ионы . При этом на каждую молекулу выделявшегося на катоде водорода распадается две молекулы воды с образованием двух молекул . Ионы и , участвующие в переносе тока к катоду, так же как , и другие анионы, участвующие в переносе тока к аноду, на электродах не разряжаются.
В связи с тем, что в процессе электролиза воды на обоих электродах выделяются газы, прилегающий к электроду слой электролита интенсивно перемешивается. Поэтому на поверхности анода маловероятно образование локальных зон с сильно пониженной концентрацией КОН и соответственно с повышенной концентрацией ионов и др. Однако в глубине узких щелей между электродом и прилегающими к нему деталями или под шламом у поверхности электрода возможно значительное изменение концентрации ионов по ранее рассмотренным причинам. Такие концентрационные изменения, по-видимому, вызывают местную интенсивную электрохимическую коррозию некоторых деталей электролизеров.
Как и в других электрохимических процессах, затраты электрической энергии при электролизе воды велики и часто определяют экономику этого процесса. Поэтому вопросам расхода энергии на электролиз и снижению величины напряжения на электролитической ячейки всегда уделяется большое внимание.
. Электрохимические ячейки
Электрохимическая ячейка обычно состоит из двух полуэлементов, каждый из которых представляет собой электрод, погруженный в свой электролит. Электроды изготавливают из электропроводящего материала (металла или углерода), реже из полупроводника. Носителями заряда в электродах являются электроны, а в электролите - ионы. Являющийся электролитом водный раствор поваренной соли (хлорида натрия NaCl) содержит заряженные частицы: катионы натрия Na+ и анионы хлора Cl- Если поместить такой раствор в электрическое поле, то ионы Na+ будут двигаться к отрицательному полюсу, ионы Cl- - к положительному. Расплавы солей, например NaCl, тоже электролиты. Электролитами могут быть и твердые вещества, например b-глинозем (полиалюминат натрия), содержащий подвижные ионы натрия, или ионообменные полимеры.
Полуэлементы разделяются перегородкой, которая не мешает движению ионов, но предотвращает перемешивание электролитов. Роль такой перегородки может выполнять солевой мостик, трубка с водным раствором, закрытая с обоих концов стекловатой, ионообменная мембрана, пластина из пористого стекла. Оба электрода электролитической ячейки могут быть погружены в один электролит.
Электрохимические ячейки бывают двух типов: гальванические элементы и электролитические ячейки (электролизеры).
В электролитической ячейке протекают те же реакции, что и в промышленных электролизерах для получения хлора и щелочи: превращение рассола (концентрированного водного раствора хлорида натрия) в хлор и гидроксид натрия NaOH:
+
электролиз окисление ион
Хлорид-ионы на графитовом электроде окисляются до газообразного хлора, а вода на железном электроде восстанавливается до водорода и гидроксид-иона. Электролиты остаются электронейтральными благодаря перемещению ионов натрия через перегородку - ионообменную мембрану. Электрод, на котором осуществляется окисление, называется анодом, а электрод, на котором происходит восстановление, - катодом.
Список литературы
1. О.Д. Хвольсон, Курс физики, РСФСР, Госиздат, Берлин, 1923, т. 4.
. А.И. Левин, Теоретические основы электрохимии, Гос. Научно-техн. Издат., Москва, 1963.
. А.П. Соколов, ЖРФХО, т. 28, с. 129, 1896.
. Физ. Энцикл. Слов., изд. «Советская Энциклопедия», Москва, 1960, т. 1, с. 288.
. Л.М. Якименко и др., Электролиз воды, изд. «химия», Москва, 1970.
Теги: Электролиз воды Реферат ХимияПросмотров: 44489Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Электролиз водыdiplomba.ru
Электролизер для получения водорода и кислорода из воды
Изобретение относится к электролизеру для получения водорода и кислорода из воды, состоящему из корпуса с размещенными в нем катодом в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала и анодом в виде трубы из металла, находящегося между ними сепаратора в виде газозапорной мембраны, с образованием катодной газовой полости между внешней стенкой катода и внутренней стенкой корпуса, анодной полости внутри анода, с нанесенными на поверхность анода и поверхность катода катализатором. Электролизер характеризуется тем, что анод выполнен из перфорированного металлического листа с присоединенной по его наружной поверхности металлической сеткой с нанесенным на нее катализатором, катод изготовлен из пористого гидрофобизированного материала с нанесенным на его наружную поверхность со стороны водородной полости катализатором, а с внутренней стороны с присоединенной к нему сеткой с нанесенным на нее катализатором, сепаратор состоит из газозапорной мембраны из пористого гидрофильного материала, окруженной с обеих сторон одним или несколькими слоями сепарационного материала, герметизация полости водорода относительно полости кислорода осуществляется при сборке электролизера как за счет фланцев, выполненных из электроизоляционного материала и имеющих кольцевые канавки с прокладками для создания уплотнения по торцам катода в местах соприкосновения с фланцами, так и за счет обжатия при сборке электролизера верхнего и нижнего концов сепаратора, выступающих за пределы анода и сеток, присоединенных к катоду и аноду, между внешними концевыми конусообразными поверхностями соответствующих фланцев и соответствующими внутренними концевыми конусообразными поверхностями катода. Использование предлагаемого устройства позволяет минимизировать энергетические затраты на собственные нужды и, как следствие, повысить КПД заявляемого электролизера, повысить надежность работы электролизера и чистоту вырабатываемых газов. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к технологии электрохимических производств, а именно к устройствам для получения водорода и кислорода методом электролиза воды.
Известна конструкция электролизера по патенту США на изобретение №7510633 (класс МПК С25В 1/10, дата приоритета 21.02.2003 г.) [1] для получения водорода и кислорода, который состоит из катода трубчатой формы, анода в виде стержня, мембраны, анодной и катодной полостей, водородного и кислородного коллектора, насоса для электролита. Катодная и анодная полости содержат электролит.
Данный электролизер работает следующим образом. Раствор электролита перед началом работы подается в анодную и катодную полости ячейки, между которыми установлена мембрана. Затем на анод и катод электролизера подается постоянный ток. Циркуляция электролита в анодной и катодной полостях осуществляется с помощью насоса. Образовавшиеся на электродах во время работы электролизера газовые пузыри вместе с электролитом через газовые каналы покидают ячейку. Затем в кислородной и водородной емкостях газ отделяется от электролита, поступает в баллоны или в иную емкость, а электролит собирается в одну общую емкость и используется с помощью насоса в системе циркуляции электролита при дальнейшей работе электролизера.
Недостатки данного устройства следующие:
- использование в конструкции электролизера общего электролитного коллектора, заполненного электролитом, снижает производительность установки в целом, так как в этом случае возникают высокие токи утечки;
- наличие расстояния между электродами (за счет анодной и катодной полостей), приводит к росту электрического сопротивления и возникновению излишних энергетических затрат, что увеличивает потребляемую мощность и снижает производительность в целом всего устройства;
- в данной конструкции электролизера необходимо наличие дополнительного устройства для отделения водорода от щелочи;
- в данной конструкции электролизера необходим насос для циркуляции электролита через анодную и катодную полости.
Известен электролизер по патенту РФ на изобретение №2400566 (класс МПК С25В 9/00, дата приоритета 24.08.2009, дата публикации 27.09.2010) [2]. Электролизер содержит герметичный корпус-анод цилиндрической формы, катод, диэлектрическими прокладками с двух сторон закрепленный в полости корпуса-анода. Патрубки для ввода электролита (водного раствора электролита) и вывода газа. При этом катод выполнен в виде перфорированного цилиндра и закреплен в нем диэлектрическими перфорированными прокладками концентрично корпусу-аноду. Патрубок для ввода электролита выполнен в виде диффузора с возможностью постоянно циркулирующей подачи электролита насосом и распыления форсункой из бака в корпус-анод, донная часть которого переливной трубкой с обратным клапаном сообщена с баком. Патрубок для вывода газа снабжен каплеулавливателем.
В патенте РФ на изобретение №2441944 «Электролизер» (класс МПК С25В 9/00, дата приоритета 17.02.2011, дата публикации 10.02.2011) [3] описан электролизер для получения кислорода и водорода.
Работа электролизера осуществляется следующим образом. Бак электролизера заправляют электролитом, а на его электроды - анод и катод, разделенные диафрагмой, подают регулируемый блоком управления постоянный ток. Насосом из электролитного бака электролит через дозирующее устройство в постоянном режиме подается и распыляется через форсунку в патрубок-диффузор. В патрубке-диффузоре за счет того, что он распыляется форсункой в виде тумана от нижней диэлектрической перфорированной вставки распыляется вертикально вверх и поступает в перфорированный цилиндр-катод, что дает возможность контактировать электролиту со всей поверхностью электродов электролизера, при этом присутствующая в электролите вода разлагается на кислород и водород. Диафрагма, проницаемая для ионов, но препятствующая смешиванию кислорода и водорода, отделяет катодную полость электролизера от анодной полости. Полученные в результате электролиза кислород и водород проходят через верхнюю перфорированную вставку, каждый по своей части вставки в каплеотделителе, очищается от капель электролита и через соответствующие патрубки с отсекателями подводятся потребителю. Сконденсировавшийся в донной части полости корпуса-анода электролит по переливной трубке с обратным клапаном сливается в электролитный бак и используется повторно.
Недостатками электролизеров по патентам РФ на изобретения №400566 и 2441944 является то, что в данных конструкциях электролизеров:
- требуется наличие постоянно работающего щелочного насоса для распыления через форсунку электролита в зону электролиза воды, что создает дополнительные энергетические затраты и не обеспечивает равномерность работы электролизного элемента по всей площади, что в свою очередь снижает его КПД всего электролизера;
- использование постоянно работающего механического узла (насоса) снижает надежность электролизной установки;
- применение узла каплеотделения, обоснованное необходимостью получать в результате работы устройства кислород и водород, очищенные от электролита.
Известен электролизер по патенту РФ на изобретение №2501890 «Электролизер для получения водорода и кислорода из воды» (класс МПК С25В 9/10, С25В 1/10, дата приоритета 11.05.2012, дата публикации 20.12.2013) [4], наиболее близкий к предлагаемому техническому решению и потому принятый за прототип.
Данный электролизер состоит из корпуса и размещенных в нем соединенных последовательно между собой ячеек. Анод каждой из ячеек выполнен в виде трубы из сетчатого материала, а катод - в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала. Анод и катод каждой из ячеек размещены вплотную к газозапорной мембране с образованием катодной газовой полости между внешней стороной катодов и корпусом. Катодная газовая полость соединена с емкостью гидрозатвора, емкостью щелочного электролита и устройством для отделения водорода от паров воды и щелочи. Ячейки соединены анодными полостями с теплообменником и с емкостью щелочного электролита, которая, в свою очередь, соединена с устройством для отделения кислорода от паров воды и щелочи и системой подачи воды. На поверхность анода и внутреннюю поверхность катода ячеек нанесены катализаторы. В качестве материала катода ячеек использован пористый гидрофобизированный никель. Анод может быть выполнен из никелевой сетки.
Недостатком электролизера данной конструкции является то, что:
- в конструкции электролизера используется несколько электролизных элементов, что создает необходимость последовательной герметизации газовых полостей электролизной установки;
- наличие в контуре анода теплообменника;
- необходимость использования устройства для отделения газов от паров воды и щелочи;
- наличие насоса для циркуляции электролита в анодной полости.
Задачами предлагаемой конструкции электролизера для получения водорода и кислорода из воды являются минимизация энергетических затрат на собственные нужды и, как следствие, повышение КПД предлагаемого электролизера, повышение надежности работы электролизера и чистоты вырабатываемых газов.
Поставленные задачи решаются за счет того, что в предлагаемом электролизере для получения кислорода и водорода, состоящем из корпуса с размещенными в нем катодом в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала и анодом в виде трубы, вплотную размещенным между ними сепаратором из газозапорной мембраны, с образованием катодной газовой полости между внешней стенкой катода и внутренней стенкой корпуса, анодной полости внутри анода, с нанесенными на поверхность анода и поверхность катода катализаторами, согласно предлагаемому техническому решению анод выполнен из перфорированного металлического листа с присоединенной по всей наружной поверхности трубы металлической сеткой с нанесенным на нее катализатором, катод изготовлен из пористого гидрофобизированного материала с нанесенным на его наружную поверхность со стороны водородной полости катализатором, а с внутренней стороны с присоединенной к нему сеткой с нанесенным на нее катализатором, сепаратор состоит из газозапорной мембраны из пористого гидрофильного материала, окруженного с обеих сторон одним или несколькими слоями сепарационного материала, герметизация полости водорода относительно полости кислорода осуществляется при сборке электролизера как за счет фланцев, выполненных из электроизоляционного материала и имеющих кольцевые канавки с прокладками для создания уплотнения по торцам катода в местах соприкосновения с фланцами, так и за счет обжатия (уплотнения) при сборке электролизера верхнего и нижнего концов сепаратора, выступающих за пределы анода и сеток, присоединенных к катоду и аноду, между концевыми конусообразными поверхностями соответствующих фланцев и соответствующими концевыми конусообразными поверхностями катода.
Конструкция предлагаемого электролизера для получения водорода и кислорода из воды характеризуется фиг. 1 - общий вид электролизера в разрезе, фиг. 2 - увеличенный вид в разрезе кислородной, водородной полостей и корпуса электролизера (вид А), фиг. 3 - увеличенный вид элемента уплотнения между кислородной и водородной полостями (вид Б).
Электролизер для получения водорода и кислорода из воды предлагаемой конструкции, показанный на фиг. 1, состоит из корпуса (1), например цилиндрического, внутри которого находятся полости водорода (2) и кислорода (3). Полость водорода (2) организована между внутренней стенкой корпуса (1) и внешней стенкой катода (4).
Катод (4) представляет собой полый цилиндр из пористого гидрофобизированного материала, например пористого спеченного никеля, с нанесенным на его поверхность с внешней стороны (со стороны водородной полости) катализатором, а к внутренней стороне цилиндра присоединена, например припечена, сетка, например никелевая, с нанесенным на сетку катализатором.
Кислородная полость (3) образована внутри анода (5), выполненного в виде перфорированной металлической трубы, например, в виде цилиндра с присоединенной, например припеченной, к ней с наружной стороны сеткой, например никелевой, с нанесенным на нее катализатором.
По всей площади внутренней поверхности катода (4) и внешней поверхности анода (5), между ними и вплотную к ним, размещен сепаратор (6), состоящий из газозапорной мембраны из пористого гидрофильного материала и прилегающего к газозапорной мембране с двух сторон сепарационного материала, например, в виде одного или более слоев пленки из полимерного микропористого материала.
Внизу корпуса (1) предлагаемого электролизера расположен нижний изоляционный фланец (7) со штуцером подвода водного раствора электролита (8). Штуцер отвода электролита (9), попавшего в водородную полость, и образовавшейся воды находится внизу водородной полости электролизера. Для герметизации изоляционного фланца (7) используются уплотняющие прокладки (10), например кольцевые. Для герметизации штуцера подвода водного раствора электролита (8) используются уплотняющие прокладки (11), например кольцевые.
Сбоку на корпусе (1) электролизера находится штуцер для отвода водорода (12), произведенного в результате работы электролизера, уплотнение которого осуществляется с помощью уплотняющих прокладок (13), например кольцевых.
Кроме этого, например, с боку предлагаемый электролизер имеет токоввод «минус» (14), контактирующий со стенкой катода (4) при помощи токоподводящей пластины (15), например никелевой, которая приварена к катоду. Токоввод «минус» изолирован от корпуса (1) электролизера с помощью втулок (16) из электроизоляционного материала и уплотняющих прокладок (17), например кольцевых.
В верхней части электролизера находится верхний изоляционный фланец (18), уплотненный относительно находящегося поверх него металлического фланца (19) с помощью уплотняющих прокладок (20), например кольцевых. В свою очередь металлический фланец (19) уплотнен относительно внутренней стенки корпуса (1) электролизера при помощи прокладок (21), например кольцевых, и накидной гайки (22).
В верхнем изоляционном фланце (18) расположены штуцер (23) для циркуляции электролита и отвода кислорода, получившегося в результате работы электролизера, который уплотнен с помощью уплотняющих прокладок (24), например кольцевых. Кроме того, в нем расположен токоввод «плюс» (25), контактирующий со стенкой анода с помощью токоподводящей пластины (26), уплотнение которого осуществляется с помощью прокладок (27), например кольцевых.
На виде А (фиг. 2) показан в увеличенном виде фрагмент разреза кислородной, водородной полостей, находящегося между ними сепаратора и корпуса электролизера.
Полость водорода (2) находится между внутренней поверхностью (28) корпуса (1) и внешней стенкой катода (4). Катод (4) состоит из пористого полого цилиндра (29) из гидрофобизированного материала, нанесенного на пористый полый цилиндр (29) со стороны водородной полости слоя катализатора (30) и присоединенной с противоположной поверхности пористого полого цилиндра (29) сетки (31) с нанесенным на нее катализатором.
Кислородная полость (3) образована внутри анода (5), выполненного в виде перфорированной металлической трубы с присоединенной к ее наружной поверхности сеткой с катализатором (32).
Между катодом (4) и анодом (5) по всей площади их поверхностей вплотную к ним размещен сепаратор (6), состоящий из газозапорной мембраны из пористого гидрофильного материала (33) и прилегающего к газозапорной мембране с двух сторон сепарационного материала (34), например, в виде одного или нескольких слоев пленки из полимерного микропористого материала.
На фиг. 3 изображен увеличенный фрагмент уплотнения между водородной полостью (2) и кислородной полостью (3) в предлагаемом электролизере (вид Б).
Уплотнение между водородной (2) и кислородной (3) полостями предлагаемого электролизера, исключающее перетечку кислорода из кислородной полости в водородную полость и наоборот организовано следующим образом.
Нижний изоляционный фланец (7) имеет кольцевую канавку (35), в которой при сборке электролизера размещается кольцевая уплотнительная прокладка (36). Внешняя поверхность (37) на конце нижнего изоляционного фланца (7) выполнена конусообразной, например, под углом от 5° до 20°. Внутренняя поверхность (38) на конце катода (4) выполнена также конусообразной, например, под углом от 5° до 20°. Сепаратор (6) имеет такую длину, что его концы вверху и внизу выступают за пределы анода (5) и сеток (31 и 32).
Герметизация водородной полости относительно кислородной полости в предлагаемой конструкции электролизера при его сборке, например, в нижней части электролизера осуществляется следующим образом:
- во-первых, за счет обжатия нижнего конца (39) сепаратора (6) в зазоре между внешней конусообразной поверхностью (37) нижнего изоляционного фланца (7) и соответствующей внутренней конусообразной поверхностью (38) нижней части катода (4), так как при сборке электролизера нижний конец сепаратора расположен в зазоре между ними и при сборке электролизера сжимается между ними.
- во-вторых, по торцу катода (4) за счет сжатия им при сборке электролизера прокладки (36), находящейся в кольцевой канавке (35) нижнего изоляционного фланца (7).
Аналогично герметизация водородной полости электролизера относительно кислородной полости организована и в верхней части электролизера между верхним изоляционным фланцем (18), верхним концом сепаратора (6) и верхней частью катода (4).
Пример конкретного применения.
Электролизер для получения водорода и кислорода из воды предлагаемой конструкции состоял из металлического корпуса (1) из нержавеющей стали 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72) [5]; катода (4) в виде полого цилиндра из спеченного пористого никеля марки НП2 (ГОСТ 492-73) [6] гидрофобизированного [7] фторопластом марки Ф-4Д (ТУ 6-05-1246-81), на наружную сторону которого нанесен платинородиевый катализатор (30), а к его внутренней стенке припечена сетка (31) из никеля марки НП2 с нанесенным на нее платинородиевым катализатором; анода (5), выполненного из перфорированного никелевого листа, марка материала листа НП2 в виде цилиндра с припеченной к нему сеткой (32) из никеля марки НП2 с нанесенным на нее платинородиевым катализатором; сепаратора (6), состоящего из газозапорной мембраны (33) из пористого гидрофильного материала, а именно асбеста (еК0.023.709 ТУ) [8], и прилегающего к газозапорной мембране (33) с двух сторон сепарационного материала (34), уложенного в два слоя из пленки полипропиленовой микропористой ПОРП-А1-22-114 (ТУ 6-00001-94) [9].
Нижний (7) и верхний (18) изоляционные фланцы выполнены из фторопласта марки 4-С (ГОСТ 10007-80) [10]. Уплотнительные прокладки в виде колец выполнены из смеси резиновой РП-2043 (ТУ 38.005924-2002) [11].
Внешняя поверхность (37) на конце нижнего изоляционного фланца (7) была выполнена конусообразной под углом 10°, аналогично была выполнена внешняя поверхность на конце верхнего изоляционного фланца (18). Внутренняя поверхность (38) на обоих концах катода (4) выполнена также конусообразной под углом от 10°. Изоляция водородной полости (2) от кислородной полости (3) осуществлялась при сборке электролизера описанным выше способом.
Работа предлагаемого электролизера для получения водорода и кислорода из воды осуществляется следующим образом.
На электролизер подается напряжение 2,4 В, при этом сила постоянного тока составляет ≈38 А.
Электролит, водный семи нормальный раствор КОН поступает снизу, через штуцер подвода водного раствора электролита (8) в кислородную (анодную) полость (3) и заполняет ее полностью. При подаче напряжения на токовводы «минус» (14) и «плюс» (25) происходит электролиз воды, находящейся в электролите. В кислородной полости (3) на аноде (5) выделяется кислород, а на внутренней стороне катода (4) - водород, который, проходя через пористый гидрофобизированный полый цилиндр (29) катода (4), попадает в водородную полость (2) и удаляется из нее через штуцер для отвода водорода (12). Поскольку катод (4) гидрофобизирован щелочь практически не проходит в водородную полость. Электролит, который может иногда просачиваться в полость водорода (2) через гидрофобизированный полый пористый цилиндр (29) катода (4), удаляется из нее через штуцер отвода электролита (9).
Выделившийся на аноде кислород через штуцер для циркуляции электролита и отвода кислорода (23) удаляется из электролизера.
Сепаратор (6) обладает газозапорными свойствами, т.е. в замоченном состоянии он не пропускает сквозь себя газы. Газозапорные свойства сепаратора таковы, что он непроходим для газов при давлении до 0,4 МПа и благодаря этим свойствам получающийся кислород не проникает сквозь него в полость водорода (2).
С целью обеспечения безопасности работы электролизера и получения более чистого водорода катод (4) с наружной стороны покрыт катализатором, на котором, в случае проникновения ничтожного количества кислорода через катод, он вступает в реакцию с водородом на поверхности катализатора, образовавшееся при этом вода вместе с избытками щелочи удаляется через штуцер отвода электролита (9).
Использование в предлагаемой конструкции электролизера анода (5), выполненного из листа металла с перфорацией по всей его площади и свернутого в цилиндр при сборке электролизера, позволяет за счет упругих свойств материала цилиндра плотно соединить (прижать) между собой катод (4), сепаратор (6) и анод (5) для снижения омических потерь, что приводит к увеличению КПД электролизера.
В результате работы электролизера предлагаемой конструкции был получен водород с чистотой выше 99,99%.
Использование предлагаемого технического решения позволяет:
- минимизировать энергетические затраты на работу электролизера и, как следствие, повысить КПД установки;
- способ изготовления анода и катода, а также способ их герметизации позволяет получать рабочие газы повышенного давления без применения устройств сжатия газа;
- максимально поднять КПД электролизного элемента за счет изменения конструкции анода и катода.
- повысить безопасность за счет использования сепарационных материалов и применения катализатора на наружной поверхности катода;
- повысить чистоту выделяемых газов.
Источники информации
1. Патент США на изобретение №7510633.
2. Патент РФ на изобретение №2400566 «Электролизер».
3. Патент РФ на изобретение №2441944 «Электролизер».
4. Патент РФ на изобретение №2501890 «Электролизер для получения водорода и кислорода из воды».
5. ГОСТ 5632-72 «Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные».
6. ГОСТ 492-73 «Никель, сплавы никелевые и медно-никелевые, обрабатываемые давлением».
7. ТУ 6-05-1246-81 «Суспензии фторопластовые Ф-4Д, Ф-4ДВ».
8. еК0.023.709 ТУ «Волокно асбестовое».
9. ТУ 6-00001-94.
10. ГОСТ 10007-80 «Фторопласт-4. Технические условия».
11. ТУ 38.005924-2002 «Смеси резиновые специальные».
1. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды, состоящий из корпуса с размещенными в нем катодом в виде полого цилиндра из пористого гидрофобизированного материала и анодом в виде трубы из металла, находящегося между ними сепаратора в виде газозапорной мембраны, с образованием катодной газовой полости между внешней стенкой катода и внутренней стенкой корпуса, анодной полости внутри анода, с нанесенными на поверхность анода и поверхность катода катализатором, отличающийся тем, что анод выполнен из перфорированного металлического листа с присоединенной по его наружной поверхности металлической сеткой с нанесенным на нее катализатором, катод изготовлен из пористого гидрофобизированного материала с нанесенным на его наружную поверхность со стороны водородной полости катализатором, а с внутренней стороны с присоединенной к нему сеткой с нанесенным на нее катализатором, сепаратор состоит из газозапорной мембраны из пористого гидрофильного материала, окруженной с обеих сторон одним или несколькими слоями сепарационного материала, герметизация полости водорода относительно полости кислорода осуществляется при сборке электролизера как за счет фланцев, выполненных из электроизоляционного материала и имеющих кольцевые канавки с прокладками для создания уплотнения по торцам катода в местах соприкосновения с фланцами, так и за счет обжатия при сборке электролизера верхнего и нижнего концов сепаратора, выступающих за пределы анода и сеток, присоединенных к катоду и аноду, между внешними концевыми конусообразными поверхностями соответствующих фланцев и соответствующими внутренними концевыми конусообразными поверхностями катода.
2. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что внешняя поверхность на концах нижнего и верхнего изоляционных фланцев выполнена конусообразной под углом от 5 до 20°.
3. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что внутренние поверхности на обоих концах катода выполнены конусообразными под углом от 5 до 20°.
4. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что корпус и анод выполнены из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т.
5. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что катод выполнен из спеченного пористого никеля марки НП2.
6. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется платинородиевый катализатор.
7. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что используется сетка никелевая марки НП2.
8. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что газозапорная мембрана состоит из асбеста.
9. Электролизер для получения водорода и кислорода из воды по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сепарационного материала используется пленка полипропиленовая микропористая ПОРП-А1-22-114.
www.findpatent.ru
Водород, получение электролизом воды - Справочник химика 21
Процесс получения водорода методом электролиза воды является пожаро- и взрывоопасным. Опасность аварий, взрывов и пожаров может возникнуть при нарушениях технологического режима, утечках электролитических газов — водорода и кислорода, их смешении в коллекторах и внутри аппаратов во взрывоопасных соотношениях при проникновении водорода в кислород и кислорода в водород. Входящие в состав производства помещения электролиза воды, очистки и осушки водорода, наружные установки водорода (мокрые газгольдеры), отделения компрессии, наполнения и склады баллонов водорода по степени пожаро- и взрывоопасности относятся к категории А. [c.61]
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА, КИСЛОРОДА ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ВОДЫ. ПОЛУЧЕНИЕ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ [I, 2] [c.8]Опасности производства ТИБА обусловлены характерными свойствами применяемых и перерабатываемых продуктов, полупродуктов и готового продукта. Особую пожаро- и взрывоопасность представляет процесс получения водорода методом электролиза воды. Опасность аварии, взрывов и пожаров может возникнуть при нарушении технологического режима, утечках электролитических газов — водорода и кислорода, их смешении в коллекторах. и внутри аппаратов до взрывоопасных соотношений. [c.152]
На рис. 289 представлена схема установки для выделения дейтерия из водорода, полученного электролизом воды с колонной однократной ректификации. [c.413]
Производство водорода, необходимого для выработки аммиака, на базе других источников сырья по сравнению с природным и коксовым газом обходится дороже, например себестоимость водорода, вырабатываемого на базе газификации угля и кокса, примерно в 1,5 раза выше, чем водорода из коксового газа. Водород, полученный электролизом воды, по ориентировочным подсчетам на 25—30% дороже, чем получаемый из коксового газа. [c.54]
Устройства для получения водорода путем электролиза воды имеют большие размеры и доро-ги.-Электролизер этого типа представлен на рис. 111-3. Колонна для синтеза аммиака (рис. 111-4), содержащая катализатор, из-за высоких давлений, при которых проходит реакция, имеет толстую стенку, тяжела и дорога. [c.55]
Применение водорода в качестве моторного топлива для автомобильных двигателей в значительной мере определяется возможностью его получения в больших количествах при затратах на единицу энергии, сопоставимых с затратами, имеющими место при получении современных высокооктановых бензинов. В этом направлении в большинстве высокоразвитых стран ведутся интенсивные поиски высокоэффективных способов получения водорода. Ближайшей промышленной перспективой производства водорода будет его получение путем газификации углей. Объясняется это тем, что запасы углей достаточно велики и их использование путем газификации наиболее целесообразно как с экономической, так и с экологической точек зрения. Наиболее распространенным методом газификации углей является процесс Лурги — газификация под давлением в стационарном слое на парокислородном дутье. Перспективным также представляется способ получения водорода из воды в термохимических замкнутых циклах с использованием низкопотенциального тепла ядерных реакторов. Важное место в получении водорода отводится электролизу воды путем использования избыточной мощности электростанций в периоды их минимальной загрузки. Такое комбинирование электроэнергетики с системой производства и аккумулирования водорода позволит использовать электростанции в экономичном [c.6]
Затраты иа производство электролитического водорода в наибольшей степени зависят от стоимости электроэнергии. При получении ее на базе органического топлива в современных условиях себестоимость электролитического водорода примерно в два раза превышает себестоимость его получения газификацией угля и в четыре раза — паровой конверсией природного газа [142]. Поэтому главным фактором снижения стоимости водорода, получаемого электролизом воды, в перспективе может стать получение дешевой электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, особенно в период провальных нагрузок. [c.131]
Физические свойства. Отсутствие у водорода цвета, запаха наблюдается учениками при получении- водорода однако в связи с содержанием в цинке примесей получаемый обычным способом водород имеет неприятный вкус и запах. Поэтому лучше брать водород, полученный электролизом воды или очищенный пропусканием через щелочной раствор перманганата калия. [c.93]
Этот метод обработки воды рекомендуется использовать на предприятиях химической промышленности, располагающих водородом или имеющих установки для получения водорода методом электролиза воды. С помощью десорбционного обескислороживания концентрация кислорода в воде может быть снижена до 0,0—0,1 мг/л [14]. [c.120]
Рассмотрим, например, получение водорода путем электролиза воды. Получаемый этим способом водород используется в основном для синтеза аммиака и гидрогенизации жиров — переработке жидких растительных и животных масел в маргарин. Подсчитано, что на 1 г аммиака расходуется свыше 2000 водорода. Отсюда понятны громадные мощности современных заводов по электролизу воды. Достаточно сказать, что только один завод компании Порск-Гидро в Норвегии потребляет около 25 млн квт-ч электрической энергии в сутки. [c.29]
М/4,2 ГДж перерабатываемой нефти). На рис. 11.9 представлено изменение себестоимости водорода, получаемого термохимическим разложением воды, в зависимости от стоимости используемого тепла атомного реактора для указанных вариаций удельных капитальных вложений в атомно-водородный комплекс. Как видно из рисунка, стоимость водорода, полученного электролизом и при таком варьировании капитальных вложений остается самой высокой. [c.598]
Новые возможности получения водорода методом электролиза воды 303 [c.4]
Кормовой белок таким способом получают из источника, полностью независимого от сельского хозяйства. Микробиологический синтез привлекает исследователей и потому, что он пригоден как метод получения белков для космонавтов при их длительном пребывании в космосе. Водород в этих условиях может быть получен электролизом воды. Кислород будет использован для дыхания космонавтов, а выдыхаемый диоксид углерода фиксироваться водородными бактериями. [c.553]
Водород, образующийся при электролизе воды, характеризуется низким содержанием дейтерия, и при его сжигании образуется вода с более низким содержанием тяжелой воды, чем в обычной воде. Установлено [858], что применение воды с пониженным содержанием ОгО ускоряет прорастание семян зерновых культур, рост ряда растений, повышает их урожайность. Таким образом, водород, полученный электролизом, дает возможность получать весьма ценную для сельского хозяйства воду. [c.563]
Проникновение опасных количеств кислорода в водород или газовую смесь, его содержащую. Это может иметь место, в частности а) на установках получения водорода методом электролиза воды при нарушениях режима давления в катодном и анодном пространствах электролизного агрегата б) в процессах получения водяного газа из газообразного, жидкого или твердого топлива с применением в качестве окислителя кислорода, когда в водяной газ попадает по тем или иным причинам ненрореагировавший кислород в) при пуске агрегатов по производству или очистке водорода без предварительного и полного вытеснения из них воздуха. [c.418]
При монтаже, ремонте и эксплуатации установок по получению водорода методом электролиза воды, помимо строгого соблюдения общих правил техники безопасности и технологического режима, следует придерживаться следующих правил. [c.424]
Процессы получения водорода методом электролиза воды являются пожаровзрывоопасными. При нарушении технологического режима и авариях возникает опасность выделения газов (водорода и кислорода), взрыва, пожара, ожога щелочью, поражений электрическим током. [c.297]
Из образца газообразного кислорода объемом 2 л, полученного электролизом воды, необходимо удалить следы водорода (около 0Д%). Каким способом вы предложили бы сделать это [c.376]
Установки для разделения воздуха и получения чистого азота (99,99% N2) сооружаются на заводах синтеза аммиака, получающих азото-водородную смесь глубоким охлаждением коксового газа или же водород путем электролиза воды. Азот такой же чистоты необходим при очистке конвертированного газа жидким азотом (стр. 170). [c.75]
Экономические расчеты подтверждают также целесообразность использования водорода в авиации. По современным данным, стоимость различных методов ожижения водорода находится в пределах 36—42 долл. за 1 т у. т. Таким образом, жидкий водород, полученный электролизом воды (метод фирмы General Ele tri o. при стоимости 130—143 долл/т у. т., может явиться конкурентоспособным горючим даже для современных углеводородных авиационных горючих, так как их стоимость еще в 1974 г. составляла 142 долл./т у. т. [204, 818]. [c.548]
В табл. 11.34 [405, 900] представлены цены на водород для 1980 и 2000 гг., исходя из указанных предположений. Следует учитывать, что на начало 80-х годов наиболее дешевым является водород, получаемый жонверсией углеводородов водяным паром в 1,5 раза дороже водород, получаемый газификацией угля в 3 раза дороже водород, получаемый электролизом воды [900]. Но предполагается, что к 2000 г. водород, полученный газификацией угля, станет наиболее дешевым. [c.602]
Водород технический в зависимости от метода его получения выпускают трех марок А — водород, получаемый электролизом воды, Б — получаемый железо-паровым способом, и В — получаемый электролизом хлористых солей, конверсией метана и других углеводородов. [c.47]
Современное аммиачное производство представляет собой энерготехнологический комплекс. Потребность в энергии полностью покрывается за счет сбалансированного использования тепловых отходов в процессах производства. Технический прогресс в производстве синтетического аммиака характеризуется следующими показателями суммарный расход энергии на производство тонны синтетического аммиака в агрегате большой единичной мощности (1360 т/сут) с применением в качестве сырья природного газа в 2,5 раза меньше, чем в старых агрегатах меньшей мощности с применением кокса или каменного угля для получения водорода, и в 3 раза меньше, чем с использованием водорода, получаемого электролизом воды (табл. 4). [c.31]
Получение. Для получения фтористого водороща используют установку (рис. 57), основными частями которой являются электролизер 1 и разрядная трубка 5. Водород, полученный электролизом воды в электролизере 1 (ом, стр. 93), освобождается от водяных паров в конденсаторе 3, погруженном в сосуд Дьюара с жидким воздухом, и поступает в разрядную трубку 5, где подвергается действию тихого электрического разряда. Для [c.125]
Разделяемая смесь (водород, полученный электролизом воды), содержащая 0,03—0,035% НВ, сжимается в компрессоре К-1 в количестве примерно 4000 м /чдо 0,3—0,4 МПа. Сжатый газ последовательно проходит через теплообменники //—V и VII, где охлаждается кипящим аммиаком и обратным потоком водорода до 24—26 К, после чего подается в среднюю часть ректификационной (. олонны VIII. В адсорбере VI происходит поглощение примесей азота, содержащегося в водороде в контактном аппарате /, заполненном катализатором, кислород, также содержащийся в ви- [c.246]
В одноэтажных пристройках к многоэтажным зданиям допускается размещать следующие помещения автоклавные отделения, компрессорные водорода, установки получения водорода методом электролиза воды и другие аналогичные производства с сетками колонн 24x12 или 12x6 м и высотой поме- [c.350]
Меры профилактики. Основные гигиенические требования к производственным процессам получения В. изложены в Правилах безопасности при производстве водорода методом электролиза воды (М., Госгортехнадзор СССР, 1973), О мерах безопасности при транспортировке и хранении В., пероксида В. и при получении последнего см. у Дитерихса и Невской. [c.21]
Обычно система длительного хранения жидкого водорода состоит из собственно хранилища и холодильной машины, которая компенсирует теп-лоприток в хранилище. Такая система может быть как стационарной, так и транспортируемой [162, 691—694, 701—704, 706]. При хранении жидкого водорода вместо газообразного следует иметь в виду, что энергия на ожижение, составляет 22 % от энергии, расходуемой на его получение электролизом воды [705]. [c.467]
Водородное горючее особенно привлекательно для бытового использования, когда основная масса горючего расходуется для получения тепла. Расчеты [78, 854]. показывают, что при многих вариантах использования водорода для бытовых целей покрытие бытовых энергетических иужд достигается с меньшими затратами, чем в случае применения электричества, даже если водород получать электролизом воды, В случае снабжения потребителей водородом, полученным из любого вида горючего даже с КПД 60 7о. что уже освоено промышленностью в крупном масштабе, 56 % исходного горючего доводится до потребителя, что в два раза эффективнее, чем при использовании электроэнергии. Применение водорода для бытовых целей в значительной степени технически подготовлено. Водород легко и полностью окисляется при очень низких температурах на поверхности катализаторов. Известны и испытаны различные типы керамических горелок, в которых каталитический элемент состоит из пористой керамической пластины, под которой или внутри которой происходит горение водорода. Регулируя покачу газа иа пластину, можно в широких пределах менять температуру, необходимую для приготовления пищи [449], При этих условиях температура горения настолько низка, что полностью исключает появление оксидов азота. Единственным продуктом сгорания на кухне будет водяной пар. [c.563]
Получение водорода методом электролиза воды. Технологическая схема производства азотоводородной смеси для синтеза аммиака на основе электролитического водорода и азота, полученного разделением воздуха, является наиболее простой, поскольку получающиеся по этой схеме водород и азот не требуют дополнительной очистки. [c.14]
Экспериментальные значения elm, полученные Томсоном, позволили ему сделать вывод, что данные частицы представляют собой особую форму материи. Он доказывал это тем, что проводил сравнение со значениями е/т для водорода и других веществ, полученными электролитическим путем (гл. XIII). Выше уже было показано, что для получения 1 з водорода при электролизе воды необходимо затратить 2,89-IQi эл.ст.ед., откуда следует, что если правильно предпо.ложение Стонея относительно того, что один [c.54]
В 1853 г. Мейдингер констатировал образование перекиси водорода при электролизе воды, сильно подкисленной серной кислотой, что подтверждено Бунзеном в 1854 г. и Гофманом в 1867 г., а также другими авторами. Однако Вертело [26] в 1878 г. показал, что вещество, образовавшееся на аноде, является в действительности пероксодисерной кислотой, которая образует перекись водорода при гидролизе. В настоящее время хорошо известно, что пероксоди-сульфаты можно получать с высокими выходами по току из растворов серной кислоты, а также из кислых или нейтральных растворов сульфатов, причем эти реакции представляют в настоящее время основу наиболее широко применяемых производственных процессов получения перекиси водорода. [c.107]
На практике для получения электролизом воды водорода и одновременно кислорода используют водные растворы едкого кали (350-4СС г/л), производимого электролизом по методу с ртутным катодом. Под действием постоянного электршеско-го тока молекулы воды диссоциируют с образованием гидроксильного иона ОН и иона оксония [c.41]
Газ, полученный электролизом воды. Поризация газобетона разложением воды на водород и кислород с помощью электролиза в щелочной среде гидрата окиси кальция также очень затруднительна. Пока смесь жидкая, газовые поры образуются во всем изделии равномерно, но как только бетонная смесь начинает загустевать, у стенок форм начинают образовываться большие газовые пузыри, которые полностью нарушают структуру бетона. Если мы заставим газ выделяться позднее, чем начинают возникать эти крупные поры, то впоследствии такая вспученная смесь, как правило, не выдерживает своей тяжести и садится вот почему этот прием поризации бетона на практике не используется. [c.241]
Получение водорода методом электролиза воды. Производство азотоводородной смеси для синтеза аммиака на основе электролитического водорода и азота, полученного разделением возду.ха, является наиболее простым. Технологическая схема состоит в этом случае из малого количества стадий (электролиз воды, разделение воздуха и компрессия), так -как при электролизе воды получаются чистые водород и кислород, не требующие дополнительной очистки. [c.10]
chem21.info
