Электролизная установка космического назначения и способ ее эксплуатации


 

C25B1/12 - 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 2543048:

Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)

Изобретение относится к электролизной установке космического назначения, включающей электролизный модуль с выходными пневмомагистралями кислорода и водорода, снабженными конденсаторами пара, выполненными из пористого гидрофильного материла и имеющими водоотвод в окружающую среду, резервуар с водой, снабженный датчиком температуры, гидравлически связанный с электролизным модулем и работающий под избыточным давлением, газобаллонную систему хранения кислорода и водорода с пневмомагистралями выдачи этих газов с запорными элементами, имеющую, по крайней мере, по два последовательно связанных друг с другом пневмомагистралями баллона для каждого из газов, с установленными на баллонах датчиками давления, а также систему контроля параметров, подключенную к этим датчикам, датчику внешнего давления и датчику температуры. При этом конденсаторы пара связаны с резервуаром с водой гидромагистралями с запорными элементами, на пневмомагистралях, связывающих баллоны, установлены запорные элементы, при этом внутри баллонов размещены вкладыши из пористого гидрофильного материала для сбора конденсата, а сами баллоны снабжены гидромагистралями для удаления собранного во вкладышах конденсата, причем данные гидромагистрали снабжены запорными элементами и сообщаются с соответствующими конденсаторами пара. Также изобретение относится к способу. Использование настоящего изобретения позволяет снизить влагосодержание продуцируемых газов, повысить энергетическую эффективность и надежность работы устройства. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в космических энергоустановках, например бортовых установках космических аппаратов (КА).

Аналогами данному предложению является большинство наземных электролизных установок (ЭЛУ) (например, патент RU №2046841, МПК: C25B 1/12 (2006.01), 27.10.1995), имеющих традиционный набор элементов, основными из которых являются:

- электролизер воды с блоком питания и системой контроля параметров;

- резервуар для сбора реакционной воды (РСВ);

- пневмогидросхема с пневмомагистралями и арматурой (клапаны и пр.).

Во многих случаях в состав ЭЛУ включаются также баллоны для хранения электролизных газов - кислорода и водорода.

Работают такие установки по принципу «электрохимического компрессора», когда баллоны заполняются газами прямо от электролизера, без использования механических компрессоров, которые снижают ресурс и надежность ЭЛУ, ухудшают ее массогабаритные параметры и усложняют обслуживание.

Общим недостатком ЭЛУ-аналогов является большая влажность генерируемых ими электролизных газов (независимо от типа электролизера). Это затрудняет их использование на борту КА, где применяются чистые газы с очень низкой точкой росы (~ минус 50°C), которые готовятся заранее, в земных условиях. Использование же влажных газов в условиях полета, когда системы КА работают при больших перепадах давления и температуры, неизбежно ведет к конденсации влаги в трубопроводах и элементах арматуры и, как следствие, - к нештатным ситуациям.

Такого недостатка не имеет принятое за прототип устройство для получения водорода и кислорода (патент RU №2032770, МПК: C25B 1/02 (2006.01), 10.04.1995), включающее электролизер и средство для осушки газов, выполненное в виде емкости с гидрофильным газопроницаемым материалом, боковые стенки которой выполнены перфорированными, а гидрофильный газопроницаемый материал выполнен фильтрующим, при этом и емкость снабжена также элементом из гидрофильного материала, непроницаемым для водорода и кислорода, установленным между перфорированными стенками емкости и фильтрующим гидрофильным газопроницаемым материал. В качестве фильтрующего гидрофильного газопроницаемого материала используют войлок, вату, измельченный асбест, в качестве гидрофильного материала, непроницаемого для водорода и кислорода, - асбокартон.

Данное устройство представляет собой маломощную лабораторную ЭЛУ для производства кислорода и водорода, используемых в газоанализаторах. В этом случае влажность газов существенно влияет на результаты анализа, поэтому перед использованием газов необходима их осушка. Это достигается с помощью осушителей (водоотделителей), выполненных на основе пористого гидрофильного материала (ПГФМ), который улавливает в первую очередь капельную влагу, содержащуюся в электролизных газах. Собранная жидкая вода сбрасывается в окружающую среду через боковую поверхность осушителя и ПГФМ, что в свою очередь стимулирует конденсацию паров воды, содержащихся в газах.

Под действием напряжения от источника тока вода в электролизере подвергается разложению с образованием водорода и кислорода. Полученные газы в смеси с водой поступают в соответствующие газожидкостные сепараторы, где отделяются от жидкости и направляются в осушители газов. С помощью гидрофильного газопроницаемого материала, поглощающего капельную влагу, происходит осушка газов. Уловленная материалом влага через гидрофильный материал, непроницаемый для водорода и кислорода, и перфорации в стенках осушителей непрерывно диффундирует в окружающую среду. Таким образом, в процессе работы осушителей устанавливается равновесие между осушаемыми газами и окружающей средой по влагосодержанию, и газы выходят из осушителей с относительной влажностью, практически равной влажности окружающей среды. Выходящие из осушителей газы направляются потребителям. Таким путем происходит постоянное удаление влаги из осушителей, т.е. постоянная саморегенерация влагопоглощающего материала.

Недостатком прототипа устройства и способа его эксплуатации является низкая эффективность осушки газов, так как испарение жидкой воды из осушителей в окружающую среду достаточно слабое и охлаждающий эффект невелик. Соответственно, влажность газов снижается незначительно, удаляется в основном капельная влага. Кроме того, «запустить» такой осушитель можно только при условии его предварительного охлаждения. Если начальная температура осушителя достаточно велика (не меньше температуры газов), конденсации пара не будет, то есть осушитель работать не будет.

Таким образом, для «запуска» такого осушителя его необходимо предварительно охладить. Кроме того, поскольку испарение через полупроницаемую стенку слабое, при больших расходах газа габариты такого осушителя будут слишком велики, поскольку удельная мощность теплоотвода за счет такого испарения без кипения мала.

Задача данного технического предложения - разработка бортовой ЭЛУ, производящей сухие газы без использования других систем КА (например, системы терморегулирования), специальных влагопоглощающих материалов и дополнительных агрегатов, то есть за счет использования физических процессов, происходящих в самой ЭЛУ.

Техническим результатом изобретения является снижение влагосодержания продуцируемых газов, повышение энергетической эффективности и надежности работы ЭЛУ космического назначения.

Технический результат достигается за счет того, что в электролизной установке космического назначения, включающей электролизный модуль с выходными пневмомагистралями кислорода и водорода, снабженными конденсаторами пара, выполненными из пористого гидрофильного материла и имеющими водоотвод в окружающую среду, резервуар с водой, снабженный датчиком температуры, гидравлически связанный с электролизным модулем и работающий под избыточным давлением, газобаллонную систему хранения кислорода и водорода с пневмомагистралями выдачи этих газов с запорными элементами, имеющую, по крайней мере, по два последовательно связанных друг с другом пневмомагистралями баллона для каждого из газов, с установленными на баллонах датчиками давления, а также систему контроля параметров, подключенную к этим датчикам, датчику внешнего давления и датчику температуры, конденсаторы пара связаны с резервуаром с водой гидромагистралями с запорными элементами, на пневмомагистралях, связывающих баллоны, установлены запорные элементы, при этом внутри баллонов размещены вкладыши из пористого гидрофильного материала для сбора конденсата, а сами баллоны снабжены гидромагистралями для удаления собранного во вкладышах конденсата, причем данные гидромагистрали снабжены запорными элементами и сообщаются с соответствующими конденсаторами пара.

Кроме того, пневмомагистрали выдачи кислорода и водорода подключены к баллонам, имеющим только одну соединительную пневмомагистраль.

Технический результат достигается также и тем, что в способе эксплуатации электролизной установки космического назначения, включающем разложение воды в электролизере током с образованием водорода и кислорода, конденсацию паров воды из потоков этих газов путем их охлаждения при сбросе полученного конденсата в окружающую среду, заполнение осушенными газами соответствующих баллонов с последующей выдачей полученных газов потребителям, сброс конденсата в окружающую среду производят при значении давления в ней ниже уровня, при котором происходит кипение воды с данной температурой, а заполнение баллонов соответствующим газом осуществляют последовательно из баллона в баллон при сверхкритическом перепаде давления, при этом выделяющуюся в баллонах капельную влагу собирают в пористом гидрофильном материале внутри баллона, а процесс заполнения баллонов газом периодически прерывают, удаляя собранную воду из баллонов.

Кроме того, перед началом разложения воды проводят предварительное захолаживание конденсаторов пара, направляя в них часть воды из резервуара с водой при давлении в окружающей среде, меньшем давления, при котором происходит кипение воды с данной температурой.

Сущность изобретения заключается в стимулировании конденсации паров из электролизных газов за счет их охлаждения в процессе перетекания их из электролизера в баллонную батарею, а также в процессе их сбора в баллонной батарее ЭЛУ. Охлаждение газов производят в два этапа: сначала перед заполнением первого баллона батареи (ресивера), сообщающегося с электролизным модулем, а затем - в ходе последовательного перепуска газа из ресивера в остальные баллоны батареи.

На первом этапе потоки газа охлаждаются в газожидкостном теплообменнике-сублиматоре (ГЖТС) за счет испарения в них воды (в том числе собранного конденсата) в вакуум.

При запуске ЭЛУ, перед включением электролизера, ГЖТС захолаживается, для чего в них направляется часть воды, предназначенной для разложения на газы. Попадая в гидрополость ГЖТС, где давление ниже уровня, при котором кипит вода с данной температурой, вода сначала закипает, а затем на ее поверхности образуется лед (www.edwardsvacuum.com «Water Phase Changes - Water to ice in 90 sec, using vacuum»). В вакууме этот лед сублимируется с большой удельной теплотой (теплота испарения + теплота плавления), что обеспечивает эффективность работы ГЖТС. При этом быстрое образование льда, обусловленное теплооттоком, сопровождающим кипение воды, обеспечивает малость потерь воды на захолаживание ГЖТС.

На стационарном режиме работы ЭЛУ потери воды на испарение в ГЖТС в целом компенсируются за счет конденсата, собранного из самих электролизных газов (водород и кислород). При этом поскольку теплота конденсации воды примерно равна теплоте ее испарения, количество воды, испарившейся в вакуум, примерно соответствует количеству полученного конденсата (без учета потерь тепла).

На втором этапе охлаждения газов, при перепуске газа из одного баллона в последующий, охлаждение происходит в процессе быстрого адиабатического расширения газа в заполняемом баллоне. Выделяющаяся при этом капельная влага улавливается и периодически удаляется из баллонов (до того момента как снова начнет испаряться в процессе последующего медленного нагревания газа в баллоне при его сжатии).

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором представлена принципиальная схема электролизной установки космического назначения, где обозначено:

1 - электролизный модуль (ЭМ);

2 - выходная водородная пневмомагистраль ЭМ;

3 - водородный конденсатор пара (ГЖТС);

4, 37 - водоотводы в окружающее пространство;

5 - резервуар с водой (РСВ);

6 - выходная гидромагистраль РСВ;

7 - пневмомагистраль выдачи водорода;

8, 18, 19, 23, 24, 31, 32, 39, 40, 41 - запорные элементы (ЗЭ);

9, 10 - баллоны для хранения водорода;

11, 36 - соединительные пневмомагистрали;

12, 13, 33, 34 - датчики давления в баллонах;

14, 15, 27, 28 - вкладыши из пористого гидрофильного материала (ПГФМ);

16, 17 - выходные гидромагистрали водородных баллонов;

20 - гидромагистраль для удаления водородного конденсатора;

21 - кислородный конденсатор пара (ГЖТС);

22 - гидромагистраль для удаления кислородного конденсата;

25, 26 - баллоны для хранения кислорода;

29, 30 - выходные гидромагистрали кислородных баллонов;

35 - выходная кислородная пневмомагистраль ЭМ;

38 - пневмомагистраль выдачи кислорода;

42 - датчик температуры РСВ;

43 - датчик внешнего давления;

44 - система контроля параметров.

Электролизный модуль (ЭМ) (1), который обеспечивается водой от резервуара с водой (РСВ) (5) с датчиком температуры (42) по гидромагистрали (6), своими выходными пневмомагистралями (2) и (35) связан с газобаллонной системой хранения электролизных газов, включающей баллоны для хранения водорода (9), (10), соединенные между собой пневмомагистралями (11) с запорным элементом (41), и баллоны для хранения кислорода (25), (26), соединенные между собой пневмомагистралями (36) с запорным элементом (39). Для выдачи газов потребителю система хранения имеет пневмомагистрали выдачи водорода (7) и кислорода (38) с ЗЭ (8) и (40) соответственно. На выходных магистралях (2) и (35) электролизного модуля (1) установлены конденсаторы пара (3) и (21), представляющие собой газожидкостные теплообменники-сублиматоры (ГЖТС), выполненные на основе пористого гидрофильного материала (ПГФМ) (например, поролона) и имеющие водоотводы (дренажные приспособления) в окружающее пространство (4) и (37).

На баллонах (9), (10), (25), (26) установлены датчики давления (12), (13), (33), (34), подключенные к системе контроля параметров (44), которая соединена также с датчиком температуры воды (42), установленным в РСВ (5), а также датчиком внешнего давления (43), контролирующим давление в окружающей среде (датчик «вакуума»). Внутри каждого баллона размещены вкладыши из ПГФМ-уловители капельной влаги (14), (15), (27), (28). При этом баллоны для хранения водорода (9), (10) имеют выходные гидромагистрали (16), (17) с установленными на них ЗЭ (18), (19), по которым конденсат, собранный во вкладышах (14), (15), удаляется из баллонов (9), (10). Баллоны для хранения кислорода (25), (26) также имеют выходные гидромагистрали (29), (30) с установленными на них ЗЭ (31), (32), по которым конденсат, собранный во вкладышах (27), (28), удаляется из баллонов (25), (26). Выходные гидромагистрали (29), (30) кислородных баллонов соединяются с кислородным конденсатором пара (21), а выходные гидромагистрали (16), (17) водородных баллонов - с водородным конденсатором пара (3). Конденсаторы пара (3) и (21) установлены на соответствующих выходной водородной пневмомагистрали (2) и выходной кислородной пневмомагистрали (35) электролизного модуля (1). Помимо этого конденсаторы пара (3) и (21) соединены также с РСВ (5) гидромагистралями (20) и (22) с ЗЭ (23), (24). В состав установки входит также датчик внешнего давления (43), подключенный к системе контроля параметров (44).

Таким образом, пневмогидросхема ЭЛУ представляет собой два частично открытых в вакуум газожидкостных контура, связанных друг с другом через РСВ (водокислородный и водоводородный контуры).

Работа установки описывается применительно к водоводородному контуру, аналогично работает и водокислородный контур.

При стационарной работе предлагаемой электролизной установки вода под действием избыточного давления из РСВ (5) по гидромагистрали (6) поступает в ЭМ (1), где разлагается на водород и кислород, имеющие влажность 100%. Влажный водород по выходной пневмомагистрали (2) направляется в газобаллонную систему хранения (баллоны для хранения водорода (9), (10)), проходя через водородный конденсатор пара (3). Здесь водород охлаждается за счет испарения воды (или льда) в вакуум через водоотвод (4). При охлаждении влажного водорода происходит выделение капельной влаги, которая вместе с газом поступает в водородный баллон (10) (ресивер). Здесь капли воды улавливаются вкладышем (15).

В процессе заполнения баллона-ресивера (10) и второго водородного баллона (9) периодически открываются ЗЭ (19) и (18) на гидромагистралях (17) и (16) соответственно и ЗЭ (23) на гидромагистрали (20), и собранный конденсат (вода) под действием избыточного давления перепускается в РСВ (5). При этом вода проходит через конденсатор пара (3) и восполняет потери воды (льда), обусловленные испарением в вакуум.

Кроме откачки конденсата из баллона-ресивера (10) в процессе его заполнения водород (уже более холодный и сухой) периодически перепускается в следующий баллон хранения водорода (9). Для этого открывают ЗЭ (41) на пневмомагистрали (11), и водород из баллона-ресивера (10) перетекает в баллон (9) с меньшим давлением. При достаточно большом (сверхкритическом) перепаде давлений между баллонами (это контролируется датчиками давления (12), (13) и системой контроля параметров (44)) расширение газа в заполняемом баллоне происходит адиабатически, с охлаждением и дополнительной конденсацией пара. Так же как и в баллоне (10) капельная влага собирается во вкладыше (14) баллона (9) и периодически удаляется из баллона (9) по гидромагистрали (16) при открывании ЗЭ (18).

Заполнение последующих баллонов (если они необходимы) и удаление из них конденсата проводят аналогичным образом, при этом необходимо отметить следующее:

- перепуск газа из баллона в баллон должен осуществляться при сверхкритическом перепаде давления (≈3 атм) - это обеспечивает независимость параметров газа в «питающем» баллоне от параметров газа в заполняемом баллоне. При этом чем больше перепад давления, тем больше охлаждается газ на начальной стадии процесса (в струе), тем больше воды конденсируется;

- в последующем, при сжатии газа в баллоне он будет нагреваться, а выделившаяся вода, соответственно, снова испаряться. Этот процесс идет гораздо медленнее адиабатического охлаждения, поэтому необходимо своевременно удалять из баллонов собранный во вкладышах конденсат.

Проще всего это делать периодически.

Следует также отметить, что:

а) влажность газа в каждом «последующем» баллоне меньше, чем в «баллоне-источнике», поэтому самый сухой газ будет в последнем заполняемом баллоне, откуда он будет выдаваться по магистралям выдачи водорода (7) с ЗЭ (8) и выдачи кислорода (38) с ЗЭ (40). Отличительной особенностью этого баллона в системе хранения является наличие еще лишь одной (кроме магистрали выдачи) пневматической связи с другими элементами ЭЛУ;

б) при выходе на стационарный режим для запуска рабочего процесса необходимо предварительно обеспечить работоспособность конденсаторов пара (3), (21) на соответствующих выходных пневмомагистралях (2), (35) ЭМ (1). Для этого открывают ЗЭ (23), (24) и по гидромагистралям (20), (22) заполняют конденсаторы пара (3), (21) водой от РСВ (5), находящегося под избыточным давлением. После этого ЗЭ (23), (24) перекрывают и включают питание ЭМ (1). При этом заполнение конденсаторов пара (3), (21) водой начинают при достаточно низком внешнем давлении, ориентируясь на показания датчика температуры (42) РСВ (5) и датчика внешнего давления в окружающей среде (43), с тем чтобы обеспечить вскипание воды.

1. Электролизная установка космического назначения, включающая электролизный модуль с выходными пневмомагистралями кислорода и водорода, снабженными конденсаторами пара, выполненными из пористого гидрофильного материла и имеющими водоотвод в окружающую среду, резервуар с водой, снабженный датчиком температуры, гидравлически связанный с электролизным модулем и работающий под избыточным давлением, газобаллонную систему хранения кислорода и водорода с пневмомагистралями выдачи этих газов с запорными элементами, имеющую, по крайней мере, по два последовательно связанных друг с другом пневмомагистралями баллона для каждого из газов, с установленными на баллонах датчиками давления, а также систему контроля параметров, подключенную к этим датчикам, датчику внешнего давления и датчику температуры, отличающаяся тем, что конденсаторы пара связаны с резервуаром с водой гидромагистралями с запорными элементами, на пневмомагистралях, связывающих баллоны, установлены запорные элементы, при этом внутри баллонов размещены вкладыши из пористого гидрофильного материала для сбора конденсата, а сами баллоны снабжены гидромагистралями для удаления собранного во вкладышах конденсата, причем данные гидромагистрали снабжены запорными элементами и сообщаются с соответствующими конденсаторами пара.

2. Электролизная установка космического назначения по п.1, отличающаяся тем, что пневмомагистрали выдачи кислорода и водорода подключены к баллонам, имеющим только одну соединительную пневмомагистраль.

3. Способ эксплуатации электролизной установки космического назначения, включающий разложение воды в электролизере током с образованием водорода и кислорода, конденсацию паров воды из потоков этих газов путем их охлаждения при сбросе полученного конденсата в окружающую среду и заполнение осушенными газами соответствующих баллонов с последующей выдачей этих газов потребителям, отличающийся тем, что сброс конденсата в окружающую среду производят при значении давления в ней ниже уровня, при котором происходит кипение воды с данной температурой, а заполнение баллонов соответствующим газом осуществляют последовательно, из баллона в баллон, при сверхкритическом перепаде давления, при этом выделяющуюся в баллонах капельную влагу собирают в пористом гидрофильном материале внутри баллона, а процесс заполнения баллонов газом периодически прерывают, удаляя собранную воду из баллонов.

4. Способ эксплуатации электролизной установки космического назначения по п.3, отличающийся тем, что перед началом разложения воды проводят предварительное захолаживание конденсаторов пара, направляя в них часть воды из резервуара с водой при давлении в окружающей среде меньшем давления, при котором происходит кипение воды с данной температурой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электролизно-водному аппарату, содержащему электролизер, блок электропитания, узлы подготовки газовой смеси и инжекционную или равного давления горелку, работающую на смеси водорода с кислородом.

Изобретение относится к способу приготовления индикаторных углеродсодержащих электродов, модифицированных наночастицами металлов Au, Pt, Pd, Ni, Cu. При этом модифицирование проводится путем осаждения наночастиц металлов полученных методом лазерной абляции металлических мишеней в чистых растворителях в отсутствие стабилизаторов, на рабочую поверхность индикаторного электрода при выдерживании (не менее 5 минут) рабочей поверхности в соответствующей дисперсии (с концентрацией не менее 0,05 г/л) с последующим высушиванием на воздухе при комнатной температуре.

Изобретение относится к электроду для применения в алюминиевом электролизере, содержащему: от 0,01 до 0,75 вес.% добавок металлов, причем добавки металлов выбраны из группы, состоящей из Fe, Ni, Co и W, и их комбинаций; остальным являются TiB2 и неизбежные примеси, причем неизбежные примеси составляют менее 2 вес.% электрода.
Изобретение относится к области обработки промышленных и сточных вод. Способ обеззараживания сточных вод включает их обработку растворами гипохлорита, полученными в электролизере из минерализованных промышленных вод.
Изобретение относится к области энергетики, в частности к способу аккумулирования энергии путем производства кислорода и водорода, необходимых для работы топливных элементов, в периоды спада потребности электроэнергии в энергосистеме на территории предприятия - потребителя электроэнергии.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерного порошка гексаборида церия, включающему синтез гексаборида церия из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы N H 4 + , Na+ или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и прокаливание.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения порошка гексаборида кальция, включающему электролиз солевого расплава, содержащего кальций- и борсодержащие компоненты.
Изобретение относится к способу получения высокочистого оксида алюминия электролизом, включающему анодное растворение алюминия высокой чистоты в водном растворе хлорида аммония, отделение гидроксильного осадка, его промывку дистиллированной водой и прокаливание.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки отходящих газов. Сущность изобретения: способ и устройство для производства аммиака, подходящего для использования в качестве восстановителя в системах селективного каталитического восстановления (scr), селективного некаталитического восстановления (sncr) или обработки топочных газов.

Изобретение относится к способу вентилирования электролизера для производства алюминия. Способ включает: отведение газов из внутреннего пространства укрытия электролизера; охлаждение по меньшей мере части упомянутых газов с образованием холодных газов; и осуществление циркуляции по меньшей мере части упомянутых холодных газов во внутреннее пространство через одно или более распределительных устройств. Использование настоящего способа позволяет повысить эффективность в отношении необходимых капиталовложений и текущих производственных расходов за счет использования теплоты рециркулируемых газов. Также изобретение относится к электролизеру. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области выделения частиц заданной дисперсности из суспензии и может быть применено в промышленности при получении нанодисперсных порошков для изготовления высокопрочных изделий с улучшенными свойствами. Устройство для выделения нанодисперсных порошков оксидов металла из суспензии содержит корпус, выполненный в виде двух сообщающихся между собой емкостей из диэлектрического материала, наполненных суспензией, содержащей дистиллированную воду и частицы оксидов металлов, и соединенных между собой трубопроводом с возможностью разделения, при этом одна из емкостей выполнена с возможностью подключения к ней положительного потенциала, а другая - отрицательного потенциала и с возможностью перемещения в нее под действием электрического поля более крупных по размерам частиц из емкости с положительным потенциалом. Техническим результатом изобретения является увеличение производительности за счет сокращения времени выделения частиц и увеличение срока службы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фторированных карбоновых кислот и их солей, состоящему из реакции фторсодержащих спиртов с общей формулой (А):A-CH2-OH, с как минимум одним первым и как минимум одним вторым окислителями для получения фторированной карбоновой кислоты или ее солей с общей формулой (В):A-COO-M+, где M+является катионом и где «A» в формулах (А) и (В) является одинаковым фрагментом, представляющим остаток: Rf-[0]p-CX″Y″-[0]m-CX′Y′-[0]n-CXY-, где Rf является фторированным алкильным остатком, который может содержать, а может не содержать один или несколько катенарных атомов кислорода, p, m и n являются независимыми друг от друга или 1, или 0; X, X′, X″, Y, Y′ и Y″ являются независимыми друг от друга прочими H, F, CF3, или C2F5, при условии, что по меньшей мере одно из значений X и Y представляет собой F, CF3, или C2F5; или A является остатком:R-CFX-, где Х и R являются независимо выбранными из водорода, галогена или остатков алкила, алкенила, циклоалкила или арила, которые могут содержать, а могут не содержать один или несколько атомов фтора и которые могут иметь, а могут и не иметь один или несколько катенарных атомов кислорода; где первый окислитель является соединением, имеющим группы, выбираемые из N-оксилов, P-оксилов-, альфа-галокарбонилов, кетонов, иминов, солей иминимов и их комбинаций; и второй окислитель выбирается из электрического тока гальванического элемента, пероксида, оксидов галогенов, хлора, кислорода, озона, солей азотистой кислоты или их комбинаций. Эффективный способ позволяет использовать легкодоступное сырье. 13 з.п. ф-лы, 22 пр.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для подготовки нефтяного газа к потреблению. Содержащийся в нефтяном газе сероводород удаляют с использованием трех массообменных колонн, работающих по принципу противоточной циркуляции. Нефтяной газ подают в нижнюю часть первой массообменной колонны, а предварительно охлажденную воду подают противотоком в ее верхнюю часть, при этом из верхней части указанной массообменной колонны отводят очищенный нефтяной газ. Предварительно подогретую и насыщенную сероводородом воду подают в верхнюю часть второй массообменной колонны, в нижнюю часть которой противотоком нагнетают воздух, и в процессе массообмена осуществляют вымывание из нее сероводорода, причем очищенную воду из нижней части второй массообменной колонны охлаждают и подают в верхнюю часть первой массообменной колонны с образованием замкнутого циркуляционного контура. Насыщенную сероводородом воздушную смесь нагнетают в нижнюю часть третьей массообменной колонны, в верхнюю часть которой подают электролит, растворяющий содержащийся в воздушной смеси сероводород, затем насыщенный сероводородом электролит из нижней части третьей массообменной колонны подвергают электролизу с разложением растворенного в электролите сероводорода на элементарные серу и водород, после чего водород вместе с остаточными газами возвращают в процесс, а очищенный от сероводорода электролит подают в верхнюю часть третьей массообменной колонны, образуя замкнутый контур циркуляции электролита. Изобретение позволяет производить высокоэффективную очистку нефтяного газа от сероводорода, с степенью очистки до 99,99%. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для частичного или полного замещения углеводородного топлива на различных видах транспорта, в отопительных системах жилых и производственных помещений, в генераторах производства пара и для раздельного получения чистого кислорода и водорода для производственных, медицинских и других нужд. Способ получения водорода и кислорода из пара воды включает пропускание перегретого пара с температурой 500-550°C через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения, при этом перегретый пар одновременно проходит и через гравитационное (инерционное) поле, создаваемое самим паром при его движении в электрической гравитационной водородной ячейке, и сепарирование смеси водорода с кислородом. Для создания гравитационного (инерционного) поля электрическая гравитационная водородная ячейка выполнена в виде набора дисковых пластин с центральным отверстием, выполняющих функции электродов и направляющих для движения пара воды по винтовой траектории, и собранных таким образом, что дисковые пластины образуют двойной шнек, при этом одноименные - четные, нечетные дисковые пластины соединены между собой и электрически изолированы от разноименных. Изобретение позволяет значительно уменьшить габариты и повысить производительность установок. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к получению ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ включает получение порошка оксида никеля из металлических никелевых электродов электролизом в щелочном растворе гидроксида натрия. Процесс осуществляют при температуре 20-30°C при одновременном воздействии на электроды тока частотой 20 Гц. При этом электролиз проводят на асимметричном переменном токе с плотностью тока анодного и катодного полупериода 2,5 А/см2 и 1 А/см2 соответственно и при воздействии на электроды ультразвукового излучения с частотой в диапазоне 150-300 кГц. Техническим результатом является получение ультрамикродисперсного порошка оксида никеля, пригодного для использования в процессе каталитического получения наноуглеродных материалов с максимальным выходом целевого продукта, а также уменьшение затрат электроэнергии. 6 пр.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения циклогексантиола в органических растворителях. Способ включает взаимодействие циклогексена с сероводородом при атмосферном давлении, причем одностадийную реакцию циклогексена с сероводородом проводят в условиях электролиза при потенциале окисления сероводорода в органическом растворителе, в который помещают фоновый электролит, без использования катализатора или специфического реагента при температуре процесса 20-25°С. Использование настоящего способа позволяет получать целевой продукт с высокой селективностью и относительно большим выходом при атмосферном давлении без использования специфического катализатора. 1 пр.

Изобретение может быть использовано в газо- и нефтедобывающей промышленности для попутного извлечения йод-сырца из бедных по его содержанию подземных напорных вод. Для осуществления способа проводят последовательные стадии электрохимического окисления йодид-ионов, сорбции молекулярного йода на угле, электрохимического восстановления йода до йодидов и десорбции. Все стадии осуществляют в одном химическом реакторе, в качестве которого используют сорбционную колонну. В качестве сорбента используют активированный уголь с адсорбционной емкостью по йоду не менее 1000 мг/г. В качестве анода используют графитовый электрод, расположенный в нижней части колонны, в качестве катода - медный катод в форме пластины, расположенный в верхней части колонны. После насыщения угля йодом меняют полярность электродов для десорбции йода с угля в виде йодид-ионов. В качестве сырьевого источника извлечения йода используют подземные напорные воды, в том числе с низким содержанием йода. Способ обеспечивает повышение эффективности добычи йода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к проницаемому для ионов армированному сепаратору. При этом сепаратор содержит по меньшей мере один сепарационный элемент и по существу полый обходной канал, прилегающий к указанному по меньшей мере одному сепарационному элементу, причем указанный по меньшей мере один сепарационный элемент содержит связующее и оксид или гидроксид металла, диспергированный в нем, и указанный сепарационный элемент характеризуется давлением выдавливания первого пузырька по меньшей мере 1 бар и сопротивлением при обратной промывке по меньшей мере 1 бар, причем давление выдавливания первого пузырька определяется с помощью ASTM E128 и ISO 4003. Также изобретение относится к применению сепаратора в электрохимической ячейке, электрохимической ячейке и способу получения водорода. Использование настоящего изобретения позволяет уменьшить перекрестное загрязнение водорода и кислорода. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 4 табл., 11 ил.

Изобретение относится к способу получения водорода низкого давления для последующего сжигания и получения водяного пара с помощью низковольтного электролиза щелочного электролита раствора солей галогенводородных кислот и их смесей постоянным током, с помощью алюминиевых электродов, с дальнейшим извлечением кислорода в отдельный накопитель из образовавшихся алюминиевых комплексов, с поддержанием состава электролита и контролем температуры и давления в электрохимической ячейке. Использование настоящего способа позволяет снизить опасность при проведении процесса за счет того, что кислород, образующийся в результате реакции, связывается в комплексы и может быть затем утилизирован. 3 ил.
Наверх