Способ получения кислорода

 

Изобретение относится к получению кислорода электролизом. Сущность предлагаемого изобретения в том, что процесс проводится в электролизере с пористой диафрагмой и никелевыми электродами, а в качестве восстанавливающегося на катоде вещества используется хинон, израсходованное количество которого восполняется реверсированием электрического тока. В катодную камеру наливают насыщенный щелочной раствор хинона, а в анодную - раствор щелочи. На катоде хинон восстанавливается до гидрохинона, на аноде выделяется газообразный кислород. Технический результат состоит в повышении эффективности процесса за счет простоты и доступности технологии и экономии электроэнергии.

Изобретение относится к области электрохимической технологии получения кислорода.

Известен способ получения кислорода электролизом раствора щелочи натрия в электролизере, разделенном на 2 камеры диафрагмой [1].

Образующийся при электролизе кислород освобождается от водяного пара, проходя через фильтр, и используется, а водород сжигается.

При электролизе на катоде выделяется газообразный водород, для очистки которого от водяных паров и сжигания требуются энергозатраты.

Известен также способ получения кислорода электролизом водного раствора, где в электролизере используют восстанавливаемый катод (MnO₂, AgO), на аноде при этом выделяется кислород [2].

Использование известных способов имеет ряд недостатков, а именно: - в ходе электролиза необходимо восполнять израсходованные количества восстанавливаемых катодных соединений оксидов; - при восстановлении оксидов (MnO₂, AgO) образуются металлы, выпадающие в осадок и загрязняющие электролит.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных способов, относится то, что для получения целевого продукта расходуется большое количество электрической энергии, связанное с израсходованием ценных химических соединений и невозможностью восстановления системы после электролиза.

Задача предлагаемого способа - расширение области получения кислорода.

Технический результат - повышение эффективности процесса за счет простоты и доступности технологии и экономии электроэнергии.

Указанный технический результат достигается тем, что процесс проводят в электролизере с пористой диафрагмой и никелевыми электродами, а в качестве восстанавливающегося на катоде вещества используется хинон, израсходованное количество которого восполняется реверсированием электрического тока.

Процесс осуществляется в электролизере, разделенном пористой диафрагмой на 2 камеры с установленными никелевыми электродами. В катодную камеру наливают насыщенный щелочной раствор хинона, в анодную - раствор щелочи.

На катоде хинон восстанавливается до гидрохинона, на аноде выделяется газообразный кислород.

Электролизер работает до полного восстановления хинона до гидрохинона.

Количества образующегося при электролизе кислорода и восстановленного хинона зависят от количества пропущенного электричества.

Изменением направления электрического тока (реверсирование), после полного использования исходной концентрации хинона, система приводится в исходное состояние за счет окисления гидрохинона.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам заявленного изобретения.

Возможность осуществления способа подтверждается примерами.

Пример 1. Электролиз проводится в электролизере, анодная и катодная камеры которого разделены керамической диафрагмой.

В качестве катодного и анодного материала используется металлический никель.

Плотность тока 0,1 A/см². Католит и анолит - 4 М растворы щелочи натрия. Католит содержит 20 г хинона.

При электролизе на катоде хинон восстанавливается до гидрохинона, на аноде выделяется газообразный кислород.

Выход кислорода по току 98%.

Пример 2. Электролиз проводится по условиям примера 1 до полного израсходования хинона, определяемого по выделению пузырьков водорода на катоде. Реверсирование тока приводит к окислению гидрохинона до хинона и систему можно повторно использовать для получения чистого кислорода.

Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ: - процесс получения кислорода в предлагаемом электролизере значительно упрощается за счет многократного использования восстанавливаемого вещества, каким является хинон; - отпадает необходимость в добавлении в католит расходуемых при электролизе ценных компонентов (MnO₂, AgO).

Способ можно реализовать как в лабораторных, так и в промышленных масштабах.

Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Библиографические данные 1. Verfahren und Vorichtung zur Herstellung von chemisch reinem Sauerstoff zur Verwendung fur therapeutische Zwecke. Заявка DE 37/6495 A1, ФРГ, МКИ⁴ C 25 B 1/04, C 25 В 9/00, C 25 15/00/ Bratzler Karl. - N 3716495.3; заявл. 16.05.87; опубл. 24.11.88.

2. Galvanische Zelle zur Entwicklung von Wasserstoff bzw. Sauerstoff Winsel August. Заявка N 3532335, ФРГ. Заявл. 11.09.87, МКИ C 25 B 1/04, Н 0,1 М 8/06.

Формула изобретения

Способ получения кислорода электролизом водного раствора, отличающийся тем, что процесс проводят в электролизере, анодная и катодная камеры которого разделены пористой диафрагмой, и катодная камера содержит восстанавливающийся на катоде хинон, израсходованное количество которого восполняют реверсированием электрического тока.