Генератор водорода

Авторы патента:


Генератор водорода
Генератор водорода
Генератор водорода
Генератор водорода

 

C25B9 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной
C25B1/02 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2473716:

ПРИНТЕР РИББОН ИНКЕРС П.Р.И. ЛИМИТЕД (NZ)

Генератор водорода, который содержит кожух, ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, и первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания, причем вход в каждую ячейку приспособлен для обеспечения втекания электролита в ячейку, и выход из каждой ячейки приспособлен для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки. Протекающая между пластинами реакция гальванизации, сопутствующая электролизу, способствует снижению энергии выхода газообразного водорода, что является техническим результатом изобретения. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в целом, к генератору и, в частности, хотя и не исключительно, к генератору водорода, содержащему множество ячеек.

Предпосылки создания изобретения

Газообразный водород находит применение во многих областях, например, для сжигания в двигателях для того, чтобы приводить в движение транспортные средства. Водород огнеопасен и может быть опасен для хранения и перевозки на транспортных средствах, которые приводятся им в движение. Однако производство водорода на борту транспортного средства может быть неэффективным.

Задачей настоящего изобретения является предложение усовершенствованного генератора водорода или по меньшей мере предложение обществу полезного выбора.

Сущность изобретения

В первом аспекте изобретение заключается в широком смысле в генераторе водорода, который содержит:

кожух;

ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемых для жидкости ячеек, причем пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, при этом первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания;

вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку; и

выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.

Предпочтительно кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.

Предпочтительно кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.

Предпочтительно генератор водорода содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом. Более предпочтительно источник питания является источником постоянного тока.

Предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками. Более предпочтительно генератор водорода содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры. Более предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.

Предпочтительно генератор водорода содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.

Во втором аспекте изобретение состоит в широком смысле из морского судна, содержащего генератор водорода согласно первому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.

Генератор водорода морского судна по второму аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.

Предпочтительно морское судно содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита к генератору водорода.

В третьем аспекте изобретение состоит в широком смысле из силового генератора, содержащего генератор водорода согласно первому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.

Генератор водорода силового генератора согласно третьему аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.

В четвертом аспекте изобретение состоит в широком смысле из способа генерирования водорода, включающего:

(а) подачу электролита через вход в кожухе в непроницаемые для жидкости ячейки, образованные из рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, где первая стенка каждой ячейки выполнена из более благородного материала, чем вторая стенка этой ячейки, и где первая пластина рядов приспособлена служить анодом, а последняя пластина рядов приспособлена служит катодом;

(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите в каждой ячейке для генерирования водорода; и

с) отбор водорода через выпускное отверстие в кожухе.

Предпочтительно способ выработки водорода содержит подачу электроэнергии от источника питания постоянного тока.

В пятом аспекте изобретение состоит в широком смысле из генератора водорода, который содержит:

кожух;

ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха, и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, причем пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из более благородного материала, чем пластина, образующая вторую стенку этой ячейки, при этом первая пластина в рядах является анодом, приспособленным для соединения с источником питания, а последняя пластина в рядах является катодом, приспособленным для соединения с источником питания.

Предпочтительно генератор водорода содержит вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку.

Предпочтительно генератор водорода содержит выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.

Предпочтительно кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.

Предпочтительно кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.

Предпочтительно генератор водорода содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом. Более предпочтительно источник питания является источником постоянного тока.

Предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками. Более предпочтительно генератор водорода содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры. Даже более предпочтительно генератор водорода содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.

Предпочтительно генератор водорода содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.

В шестом аспекте изобретение состоит в широком смысле из морского судна, содержащего генератор водорода согласно пятому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.

Генератор водорода морского судна по шестому аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.

Предпочтительно морское судно содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита для генератора водорода.

В седьмом аспекте изобретение состоит в широком смысле из силового генератора, содержащего генератор водорода согласно пятому аспекту изобретения, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.

Генератор водорода силового генератора согласно седьмому аспекту изобретения может иметь любой из предпочтительных признаков, упомянутых в отношении первого аспекта изобретения.

В восьмом аспекте изобретение состоит в широком смысле из способа генерирования водорода, включающего:

(а) подачу электролита в непроницаемые для жидкости ячейки в кожухе, образованные из рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, где первая стенка каждой ячейки выполнена из более благородного материала, чем вторая стенка этой ячейки, и где первая пластина рядов приспособлена служить анодом, а последняя пластина рядов приспособлена служить катодом;

(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите в каждой ячейке для генерирования водорода; и

с) отбор водорода из ячеек.

Предпочтительно способ выработки водорода содержит подачу электроэнергии от источника питания постоянного тока.

Термины «более благородный» и «менее благородный», которые применяются в этом описании и в формуле изобретения, означают различие между двумя металлами, один из которых более способен вступать в реакцию с электролитом, чем другой, или что один в большей степени устойчив к коррозии, чем другой, когда они оба открыты воздействию электролита, и «благородный», «более благородный» имеют соответствующее значение.

Термин «содержащий», применяемый в этом описании и формуле изобретения, означает «состоящий по меньшей мере частично». При интерпретации каждого утверждения в этом описании и в формуле изобретения, которое включает в себя термин «содержащий», могут также присутствовать признаки, иные, чем представленные этим термином. Связанные с ним термины, такие как «содержат» или «содержит», должны интерпретироваться таким же образом.

Изобретение состоит из вышеизложенного и предусматривает также конструкции, из которых далее приводятся только примеры.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные варианты реализации изобретения будут описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых:

на фиг.1 показан с частичным вырезом перспективный вид генератора водорода согласно изобретению;

на фиг.2 показан вид в поперечном разрезе по линии АА' генератора водорода согласно фиг.1;

на фиг.3 показан вид в вертикальной проекции двух ячеек генератора водорода согласно фиг.1; и

на фиг.4 показан схематический вид системы генерирования водорода.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

В целом изобретение относится к генератору водорода, применяемому для выработки газообразного водорода. Генератор водорода имеет кожух и анод и катод. В кожухе между анодом и катодом предусмотрена одна или более пластин. Электролит помещают между пластинами таким образом, что во время пропускания тока между анодом и катодом происходит гальваническая или окислительно-восстановительная реакция, вызывая образование газообразного водорода.

Как показано на фиг.1, 2 и 3, генератор 2 водорода содержит кожух 4. Предпочтительно кожух 4 выполнен из пластика, такого как поликарбонат, или композитного материала, такого как микарта, или любой другой подходящий материал. Кожух 4 может включать в себя крышку 5, которую можно снять для того, чтобы получить доступ внутрь генератора 2 водорода. Генератора водорода содержит также анод 6 и катод 8, которые обозначаются вместе как электроды. Анод 6 и катод 8 содержат металлические пластины. Предпочтительно анод 6 и катод 8 выполнены из одного материала. Предпочтительно анод 6 и катод 8 выполнены из относительно нереакционноспособного или благородного металла, такого, например, как нержавеющая сталь. Однако может использоваться любой подходящий металл или материал. Предпочтительно анод 6 и катод 8 расположены друг против друга на противоположных концах кожуха 4. Анод 6 и катод 8 оба приспособлены для соединения с источником питания посредством одного или больше электрических соединений. Каждое электрическое соединение может быть образовано, например, путем соединения провода 12 с электродом с последующим соединением провода с источником питания. С другой стороны, провод 12 может быть, например, закреплен болтами на электроде, и может включать в себя пружинное соединение или любое другое подходящее соединение. Более чем одно электрическое соединение может быть образовано между каждым электродом и источником питания для создания резервирования в случае повреждения соединения. Предпочтительно источником питания является источник питания постоянного тока, или импульсный источник питания постоянного тока, хотя может использоваться любой подходящий источник питания, и катод 8 будет соединен с отрицательным выводом источника питания.

Генератор 2 водорода содержит также по меньшей мере одну пластину 14, помещенную в кожухе 2 между анодом 6 и катодом 8. Предпочтительно множество пластин 14 помещаются в кожухе 2 между анодом 6 и катодом 8. Например, может помещаться двадцать, сорок, шестьдесят или восемьдесят пластин 14, однако может использоваться любое подходящее число. В целом применение большего числа металлических пластин 14 может привести к получению большего количества газообразного водорода. Пластины 14 могут иметь любой подходящий размер, такой как 30 см × 30 см, и предпочтительно все имеют одинаковые размеры, и также такие же размеры, как анод 6 и катод 8. Обычно пластины с большей площадью поверхности могут обеспечить получение большего количества газообразного водорода. Пластины 14 предпочтительно изготовлены из относительно благородного материала, такого как благородный металл, благородный полуметалл, благородный композит или любой другой подходящий материал. Как показано только на фиг.2 и 3, прилегающие пластины выполнены из более благородного или менее благородного материала, чем их соседние. Например, каждая четная пластина 14а в рядах пластин 14 выполнена из более благородного материала, чем нечетные пластины 14b. И наоборот, нечетные пластины 14b являются менее благородными, чем четные пластины 14а. Предпочтительно все четные пластины 14а изготовлены из одного определенного материала, и все нечетные пластины 14b изготовлены из иного определенного материала, обладающего меньшим благородством. Например, четные пластины 14а могут быть выполнены из нержавеющей стали и нечетные пластины 14b могут быть выполнены из алюминия. С другой стороны, четные пластины 14а могут быть менее благородными, чем нечетные пластины 14b. Предпочтительно анод 6 и катод 8 являются первой и последней пластинами 14 в ряду пластин 14. Предпочтительно анод 6 и катод 8 являются более благородными, чем пластины 14, прилегающие к ним. С другой стороны, анод 6 и катод 8 являются менее благородными, чем пластины 14, прилегающие к ним. Ряды пластин 14 чередуются между более благородными пластинами и менее благородными пластинами.

Как показано также на фиг.1, 2 и 3, предпочтительно пластины 14 помещаются в кожухе 2, будучи разделенными промежутками и по существу параллельно электродам и по существу параллельно друг другу, однако они могут иметь любую подходящую ориентацию. Предпочтительно кожух 2 имеет ряд нижних опорных элементов 16 и ряд верхних опорных элементов 18, применяемых для поддержки электродов 6, 8 и пластин 14. Более предпочтительно опорные элементы 16, 18 выполнены из одного и того же материала и образуют одно целое с кожухом 2, однако опорные элементы 16, 18 могут быть выполнены из любого подходящего непроводящего материала. Верхние опорные элементы 18 могут быть прикреплены к крышке 5 и могут быть извлечены из генератора 2 водорода при извлечении крышки 5. Соединения между опорными элементами 16, 18 и кожухом непроницаемы для жидкости. Предпочтительно каждый из электродов 6, 8 и пластины 14 опираются своими нижними краями на нижний опорный элемент 16, и своими верхними краями на верхний опорный элемент 18. Любые соединения между опорными элементами 16, 18 и электродами 6, 8 или пластинами непроницаемы для жидкости. Любые соединения между кожухом 2 и электродами 6, 8 или пластинами 14 непроницаемы для жидкости. В предпочтительном варианте реализации возможен ряд пазов, выполненных на внутренних стенках кожуха 2 и приспособленных для поддержки пластин 14. Паз может идти вертикально между нижним опорным элементом 16 и соответствующим ему верхним опорным элементом 18. Пластины 14 могут быть вставлены в эти пазы и сдвинуты вниз до тех пор, пока нижний край не войдет в контакт с нижним опорным элементом 16. Нижний опорный элемент 16 может иметь паз по всей своей длине, способствующий поддержке нижнего края пластины 14. Когда пластины 14 и электрод помещены в кожух 4, крышка 5 и верхние опорные элементы 18 могут быть поставлены на место. Верхние опорные элементы 18 могут иметь пазы, идущие по их длине и предназначенные для поддержки верхних краев пластин 14. Эти пазы могут создавать непроницаемые для жидкости соединения между пластинами 14 и кожухом 4 и опорными элементами 16, 18. В этом варианте реализации может оказаться возможным легко заменить пластины 14 и электроды, например, в случае, если они достигли конца срока их расходуемой службы, связанного с их гальваническим расходом, коррозией, потребностью в очистке или любой другой причиной. Крышка 5 и верхние опорные элементы 18 могут быть сняты путем их выдвижения из пазов с последующей заменой путем ввода новых пластин 14 и электродов в пазы. Затем могут быть заменены крышка 5 и верхние опорные элементы 18. С другой стороны, в других вариантах реализации постоянные непроницаемые для жидкости соединения могут быть выполнены с адгезивом или связующим средством, или путем совместной плавки двух материалов, или любым другим подходящим способом.

Такое чередование благородности электродов и пластин 14 создает ряд ячеек 20. Каждая ячейка 20 содержит первый элемент из относительно более благородной пластины 14 и второй элемент из относительно менее благородной пластины 14. Прилегающие пластины 20 делят пластину 14. Электролит не может протекать через или вокруг пластин 14 или опорных элементов 16, 18 - каждая ячейка 20 непроницаема для жидкости относительно всех других ячеек 20. Эта конфигурация пластин 14 для формирования ячеек может вызвать гальваническую или окислительно-восстановительную реакцию, когда электролит поступает в ячейку 20.

Каждая ячейка 20 имеет соответствующий вход 22 и выход 24. Входом и выходом могут быть отверстия в кожухе, прилегающем к каждой ячейке. Предпочтительно входное отверстие 22 помещается возле дна ячейки 20 на поверхности кожуха 4. Более предпочтительно входное отверстие помещается ниже пластин 14 и между нижними опорными элементами 16, если они предусмотрены. Предпочтительно выпускное отверстие 24 помещается возле верха ячейки 20 на поверхности кожуха 4. Более предпочтительно выпускное отверстие помещается выше пластин 14 и между верхними опорными элементами 18, если они предусмотрены. Например, как показано на фиг.4, выпускное отверстие 24 может быть помещено возле верха кожуха 4 и возле его центра по длине. С другой стороны, выпускное отверстие 24 может быть помещено возле верха кожуха 4 и на противоположной поверхности относительно входного отверстия 22. Выпускное отверстие 24 может быть помещено на крышке 5. Отверстия 22, 24 могут быть помещены в любом подходящем положении и иметь любой подходящий размер. Входное отверстие 22 может образовать вход для поступления электролита в ячейку 20, и выпускное отверстие 24 может образовать выход для электролита и водорода, выходящих из ячейки 20. Расположение входного отверстия 22 ниже выпускного отверстия 24 может способствовать подаче свежего электролита в ячейку 20 и сливу прореагировавшего электролита из ячейки 20.

Как показано также на фиг.1, 2 и 3, перед использованием генератора 2 водорода в каждую ячейку 20 помещают электролит (не показан). Предпочтительно электролитом является соленая вода, однако возможно использование любого подходящего электролита. Предпочтительно поверхности пластин 14 полностью окружаются электролитом для того, чтобы избежать окисления или коррозии пластин 14. Наличие опорных элементов 16, 18 может гарантировать, что поверхности пластин 14 постоянно и полностью окружаются электролитом при использовании генератора 2 водорода. Верхние опорные элементы 18 могут действовать в качестве балласта, так что уровень электролита не опустится ниже верха пластин 14 в случае опрокидывания или качения генератора 2 водорода.

На анод 6 и катод 8 может подаваться питание, так что в электролите в каждой ячейке может быть индуцирован поток электронов. В общем в электролите имеет место реакция электролита, что ведет к образованию газообразного водорода (Н2). Могут быть получены побочные продукты, такие как газообразный кислород (О2) и частицы гидроксида (ОН-). В каждой ячейке 20 между пластинами 14 может иметь место сопутствующая реакция гальванизации, при которой электроны перетекают от пластины из менее благородного металла к пластине из более благородного металла. Реакция гальванизации усиливает реакцию электролиза, так что для разложения электролита и получения газообразного водорода требуется меньше энергии.

При использовании генератора водорода газообразный водород может подниматься в верхнюю часть ячеек 20. Другие побочные продукты, такие как газообразный кислород, могут также подниматься в верхнюю часть ячеек 20. Некоторые побочные продукты, такие как частицы гидроксида, могут опускаться на дно ячеек 20. Нижние опорные элементы 16 могут содержать между собой накопления такого побочного продукта и не допускать его контакта с пластинами 14. Если побочные продукты накопятся в количестве, достаточном для осаждения непосредственно против пластины 14 или создания перемычки между пластинами, они могут плавиться и прилипать к пластине 14, оказывая отрицательное влияние на показатели работы генератора 2 водорода. Побочный продукт может накапливаться в разгрузочной системе 26, которая может быть образована ниже ячеек 20. Как показано только на фиг.3, разгрузочная система 26 может содержать разгрузочный порт 28 под каждой ячейкой 20, который может иметь цилиндрическую, кубическую, конусную или любую другую подходящую форму и может проходить по всей длине ячейки 20. С другой стороны, разгрузочные порты 28 могут быть помещены дискретно по длине ячейки 20. Разгрузочные порты 28 могут быть выполнены как отверстия в основании кожуха 4. Каждый разгрузочный порт 28 может иметь соответствующий ему разгрузочный затвор 30, который обычно может быть закрыт, но может быть открыт для сброса из генератора 2 водорода накопленного побочного продукта. Разгрузочные затворы 30 могут иметь соответствующий им исполнительный механизм 31, предназначенный для открывания и закрывания разгрузочных затворов 30. Исполнительный механизм может быть пневматическим, гидравлическим или электрическим устройством, или любым другим исполнительным механизмом подходящего типа. С другой стороны, возможен вариант, при котором разгрузочные порты отсутствуют и побочные продукты могут собираться непосредственно на разгрузочных затворах 30. Исполнительный механизм 31 может открыть разгрузочные затворы 30 для того, чтобы смыть побочные продукты из ячеек 20 в сливную или разгрузочную камеру, находящуюся внизу.

Как показано на фиг.4, система выработки водорода включает в себя генератор 2 водорода. Электролит может подаваться в теплообменник 32, такой как кожухотрубный теплообменник, через вход 33. Предпочтительно теплообменник 32 имеет размеры и форму, подходящие для того, чтобы удалять из электролита любой воздух и другие газы перед тем, как он поступит в генератор 2 водорода. Ввод этих газов является нежелательным, поскольку они могут вызвать окисление пластин 14. Электролитом предпочтительно является соленая вода. Электролит предпочтительно нагревают до температуры 30-50°С или выше. Нагрев электролита может способствовать улучшению производительности по газообразному водороду, поскольку обычно более горячий электролит разлагается быстрее, чем более холодный электролит.

Электролит может доставляться во впускной коллектор 34 посредством, например, насосно-клапанной системы. Впускной коллектор 34 предпочтительно имеет одну впускную трубу и нескольку выпускных труб 35, количество которых равно количеству ячеек 20 в генераторе 2 водорода. Каждая выпускная труба 35 может быть соединена со входным отверстием 22 генератора 2 водорода для того, чтобы подавать электролит в ячейки 20. Электролит может непрерывно подаваться в каждую ячейку, так что существует непрерывный поток свежего электролита, который не подвергается окислительно-восстановительной реакции.

При циркуляции электролита в ячейке 20 он может подвергаться окислительно-восстановительной реакции, при которой образуется газообразный водород и другие побочные продукты. Водород и прореагировавший электролит могут выводиться из ячейки 20 через выпускное отверстие 24. Каждая ячейка 20 и выпускное отверстие 24 могут иметь соответствующую трубу 37, которая может передавать электролит и водород в выпускной коллектор 36. Выпускной коллектор 36 может иметь соответствующий пламегаситель, предназначенный для предупреждения возгорания водорода, однако пламегасители могут помещаться в системе в любой подходящей точке. Предпочтительно отводящие трубы 37 входного коллектора и отводящие трубы 37 выпускного коллектора имеют достаточную длину для получения достаточного электролитического сопротивления между ячейками 20. Он может быть таким, чтобы вызвать перенос электронов между ячейками 20 непосредственно через пластины 14, а не через электролитический контур в коллекторах 34, 36.

Водород и электролит могут проходить через выпускную трубу выпускного коллектора 36 в сепаратор 38. Водород может быть отделен от электролита и затем храниться и передаваться для сжигания. Электролит может быть рециркулирован обратно в систему, например в теплообменник 32, но предпочтительно его сливают. Водород может быть выпущен через клапан 39, и электролит может быть слит через выход 41. Если побочный продукт окислительно-восстановительной реакции, такой как кислород, загрязняет водород, он может быть отделен в любой точке и любым подходящим способом, например, путем использования мембраны или с использованием способов сорбции или криогенной дистилляции.

Предпочтительно система имеет один или больше процессоров 40. Процессоры 40 могут контролировать источник питания 42, который подает энергию на анод 6 и катод 8. Предпочтительно источник питания 42 является источником питания постоянного тока. Источник питания 42 может иметь положительный вывод, который может быть соединен с анодом 6, и отрицательный вывод 45, который может быть соединен с катодом 8. Процессоры 40 могут также быть соединены с одним или более датчиками 46. Датчики 46 и процессор 40 могут, например, отслеживать температуру в нужных точках системы, таких как на выходе теплообменника 32, напряжение и силу тока, которые потребляет генератор водорода, объем полученного водорода и любые другие нужные характеристики, характерные для системы. Процессор 40 может накапливать данные для последующего анализа или может быть приспособлен для выключения системы в случае обнаружения неблагоприятных условий. Процессоры 40 могут управлять исполнительными механизмами 31 разгрузочных затворов для того, чтобы открывать их и закрывать. Разгрузочные затворы 28 могут открываться и закрываться периодически и по требованию. Когда разгрузочные затворы 28 открываются, нежелательные продукты сливаются из дна ячеек 20 через слив 44. Это может также вызвать слив электролита, когда разгрузочные затворы 28 открыты. Процессоры 40 могут включить насосы для усиления расхода электролита в системе, в то время как разгрузочные затворы 28 открыты, для того, чтобы свести к минимуму время, в течение которого электролит не полностью покрывает поверхности пластин 14. С другой стороны, для увеличения расхода электролита могут быть применены один или больше подпиточных насосов.

Генератор 2 водорода или система, которая включает в себя генератор 2 водорода, могут использоваться для снабжения энергией транспортного средства, в частности морского судна, такого как корабль. При использовании в морском судне электролитом может быть морская вода, которая может быть получена из моря, по которому плывет судно, например, через вход в погруженной части корпуса корабля. Морская вода может поступать в теплообменник 32, который может нагревать морскую воду путем использования тепла, поступающего из системы охлаждения двигателя. Выработанный водород может быть затем использован для питания двигателя морского судна, такого как внутренний или наружный мотор. Двигатель может приводить в действие генератор переменного тока, который может подавать питание на анод 6 и катод 8 непосредственно или через преобразователь мощности.

Приведенное выше описание изобретения включает в себя его предпочтительные формы. В него могут быть внесены изменения без отклонения от объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

1. Генератор водорода, который содержит:
кожух для содержания водного электролита; анод и катод в кожухе и электрические соединения к аноду и катоду для прохождения электрического тока через электролит, чтобы вызвать электролитическую реакцию для того, чтобы происходило разложение электролита и чтобы получить газообразный водород, и средство для вывода газообразного водорода из кожуха,
отличающийся тем, что он содержит ряды разделенных промежутками пластин, содержащихся внутри кожуха и образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, между анодом и катодом, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно более благородного материала, и пластина, образующая вторую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно менее благородного материала так, что будет происходить сопутствующая реакция гальванизации между пластинами для усиления реакции электролиза, так, что меньше энергии требуется для разложения электролита и получения газообразного водорода.

2. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит вход в каждую ячейку, приспособленный для обеспечения втекания электролита в ячейку.

3. Генератор водорода по п.2, отличающийся тем, что он содержит выход из каждой ячейки, приспособленный для обеспечения вытекания электролита и газообразного водорода из ячейки.

4. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что кожух содержит ряды нижних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы удерживать или поддерживать нижние края пластин.

5. Генератор водорода по п.4, отличающийся тем, что кожух содержит ряды верхних опорных элементов, приспособленных для того, чтобы держать или поддерживать верхние края пластин.

6. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит источник питания, соединенный с анодом и катодом.

7. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит разгрузочную камеру, помещенную под ячейками.

8. Генератор водорода по п.7, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один разгрузочный канал от каждой ячейки до разгрузочной камеры.

9. Генератор водорода по п.8, отличающийся тем, что он содержит разгрузочный затвор, связанный с каждым разгрузочным каналом.

10. Генератор водорода по п.1, отличающийся тем, что он содержит связанную с ним систему подачи текучей среды, приспособленную для непрерывного или полунепрерывного пропуска жидкого электролита через ячейки.

11. Морское судно, содержащее генератор водорода по п.1, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива к двигателю судна.

12. Морское судно по п.11, которое содержит вход для соленой воды в корпусе судна или связанный с ним, и трубопровод, приспособленный для подачи соленой воды от входа к генератору водорода в качестве электролита для генератора водорода.

13. Силовой генератор, содержащий генератор водорода по любому из пп.1-10, приспособленный для подачи водорода в качестве топлива на вырабатывающую электроэнергию турбину.

14. Способ генерирования водорода, включающий:
(a) подачу водного электролита в кожух, содержащий анод и катод;
(b) подачу электроэнергии на анод и катод для того, чтобы вызвать прохождение тока в электролите, чтобы вызвать электролитическую реакцию так, чтобы происходило разложение электролита для генерирования водорода; и
с) отбор водорода,
отличающийся тем, что он включает обеспечение рядов разделенных промежутками пластин внутри кожуха, образующих между ними непроницаемые для жидкости ячейки, между анодом и катодом, при этом пластина, образующая первую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно более благородного материала, и пластина, образующая вторую стенку каждой ячейки, выполнена из сравнительно менее благородного материала, так, что происходит сопутствующая реакция гальванизации между пластинами одновременно с указанным разложением электролита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области дезинфецирующих композиций, а именно к высокостабильному кислотному водному раствору, способу и устройству его получения. .

Изобретение относится к области промышленного получения хлора, водорода и едкого натра путем электрохимического разложения раствора хлорида натрия и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства и в первую очередь на станциях обеззараживания воды.

Изобретение относится к электрокаталитическому способу получения углеводородов, в частности диенов, олефинов, алканов и спиртов, путем гальваностатического электролиза смеси 10-ундециленовой и уксусной кислот, которые частично нейтрализованы и находятся в виде соли.

Изобретение относится к способу получения раствора ионного серебра. .

Изобретение относится к «водородной» энергетике и может быть использовано на станциях заправки водородом перспективного автотранспорта на топливных элементах.

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к технологии изготовления нерастворимого титанового анода для электрохимических процессов, и может быть использовано для изготовления анодных заземлителей цилиндрической формы.

Изобретение относится к области дезинфецирующих композиций, а именно к высокостабильному кислотному водному раствору, способу и устройству его получения. .

Изобретение относится к области промышленного получения хлора, водорода и едкого натра путем электрохимического разложения раствора хлорида натрия и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства и в первую очередь на станциях обеззараживания воды.

Изобретение относится к электрокаталитическому способу получения углеводородов, в частности диенов, олефинов, алканов и спиртов, путем гальваностатического электролиза смеси 10-ундециленовой и уксусной кислот, которые частично нейтрализованы и находятся в виде соли.

Изобретение относится к способу получения раствора ионного серебра. .

Изобретение относится к «водородной» энергетике и может быть использовано на станциях заправки водородом перспективного автотранспорта на топливных элементах.

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к технологии изготовления нерастворимого титанового анода для электрохимических процессов, и может быть использовано для изготовления анодных заземлителей цилиндрической формы.

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов водородно-кислородным пламенем, когда водородно-кислородную смесь (гремучий газ) получают электролизом воды в электролизно-водном генераторе (термин «электролизно-водных генератор» - по ГОСТ 2601-84, термин 160)
Наверх