Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов



Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов
Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов
Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов
Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов

 

C25B9/08 - 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 2581054:

Общество с ограниченной ответственностью "Рэслинн" (RU)

Изобретение относится к электрохимической модульной ячейке для обработки растворов электролитов. Ячейка содержит герметичный корпус с верхней и нижней крышками, цилиндрические, вертикально установленные, коаксиально расположенные по отношению друг к другу наружный и внутренний полый электроды и расположенную между электродами микропористую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, образующую с внутренним электродом герметичную камеру. При этом электроды и диафрагма помещены в герметичный диэлектрический корпус, и наружный электрод образует с диафрагмой негерметичную камеру. Изобретение направлено на повышение эффективности использования площади коаксиально расположенных электродов, позволяющее повысить производительность с единицы объема реактора, повышение надежности ячейки за счет размещения рабочего электрода вне зоны накопления электролизных газов, а также упрощение возможности объединения электрохимических ячеек в реактор с большей производительностью. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к устройствам для электрохимической обработки растворов электролитов, и может быть использовано в процессах, связанных с электрохимическим регулированием кислотно-основных, окислительно-восстановительных свойств и каталитической активности воды и/или водных растворов, а также в процессах получения различных химических продуктов, в частности, в процессе получения хлора при электролизе водного раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов. Полученный хлор может быть использован в процессах очистки и обеззараживания воды.

В настоящее время для производства продуктов, получаемых при электролизе, широкое развитие получили модульные установки, которые достигают требуемой производительности путем соединения необходимого числа модулей и дают возможность организовать электролиз на месте потребления продуктов электролиза. Использование модульного принципа позволяет сократить затраты на проектирование и производство электролизеров фиксированной производительности, унифицировать детали и узлы, сократить время монтажа и ремонта таких электролизеров.

Так, известна, например, модульная установка для получения продуктов анодного окисления растворов хлорида щелочного металла [1]. Установка содержит как минимум одну ячейку, содержащую коаксиально размещенные цилиндрические наружный и внутренний полые электроды, а также коаксиально установленную между ними ультрафильтрационную диафрагму из керамики на основе оксидов циркония, алюминия и иттрия.

Известна также установка для получения продуктов анодного окисления раствора хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов [2]. Установка содержит как минимум один электрохимический реактор, выполненный из одной или более проточных электрохимических модульных ячеек. Каждая из ячеек содержит вертикальные основной электрод и противоэлектрод, керамическую диафрагму, установленную коаксиально основному электроду и разделяющую межэлектродное пространство на герметичные анодную и катодную камеры

Недостатки вышеописанных установок связаны с тем, что каждая модульная ячейка имеет фиксированную производительность и является гидравлически самостоятельной единицей. Для повышения производительности, при объединении ячеек в электрохимический реактор большой мощности, возникают трудности с обеспечением равномерного распределения потока раствора электролита в электродные камеры ячеек реактора. Это обусловлено влиянием капиллярных сил и различиями гидравлического сопротивления электродных камер ячеек при интенсивном газовыделении на электродах. Эксплуатация установок с такими ячейками требует повышенных расходов энергии. Решение проблемы гидравлического распределения потока раствора электролита при повышении производительности предложено в установке [3]. Данная установка для получения продуктов анодного окисления растворов хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов содержит электрохимический реактор, выполненный из проточных электрохимических снабженных корпусом модульных ячеек. Каждая ячейка содержит цилиндрический основной электрод, установленный вертикально, цилиндрический противоэлектрод, также установленный вертикально, керамическую диафрагму, размещенную коаксиально основному электроду и разделяющую межэлектродное пространство на герметичные анодную и катодную камеры. Ячейка содержит один или несколько основных вертикальных электродов и более одного противоэлектрода и снабжена герметичным корпусом.

Электроды установлены в вершинах и центре одного или нескольких правильных плотноупакованных многоугольников, вписанных в плоскость поперечного сечения корпуса, причем основные электроды являются катодами, а противоэлектроды - анодами, и в центре каждого правильного многоугольника установлен катод с диафрагмой, а в вершинах многоугольника - аноды. Расположение основных электродов и противоэлектродов в едином корпусе позволило увеличить производительность ячейки и обеспечить равномерное распределение раствора электролита, однако уход от коаксиального расположения цилиндрических электродов по отношению друг к другу и к диафрагме приводит к следующему.

При работе противоэлектродов наибольший ток будет протекать по наименьшему расстоянию между ними. В случае параллельно расположенных цилиндрических поверхностей точки, находящиеся на наименьшем расстоянии друг против друга, располагаются на линиях образующих, а остальные точки цилиндрических плоскостей будут равномерно друг от друга удалены. В этом случае поверхности электродов будут работать с различной плотностью по току, причем наиболее высокая плотность тока будет на поверхностях, находящихся на наименьшем расстоянии друг от друга, а обратная сторона электрода вообще не будет участвовать в электрохимическом процессе. При таком расположении электродов площадь их рабочей поверхности сокращается, вследствие чего увеличивается токовая нагрузка на работающие поверхности, что снижает надежность работы ячейки, а также срок службы активного покрытия электрода.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является электрохимическая модульная ячейка для обработки водных растворов [2]. Известная ячейка содержит цилиндрические вертикально установленные, коаксиально расположенные по отношению друг к другу наружный и внутренний полые электроды и расположенную между электродами микропористую диафрагму, образующую как с внутренним, так и с наружным электродами герметичные электродные камеры. При этом наружный электрод является корпусом ячейки. Ячейка работает при фиксированном подключении электродов.

Применение фиксированного подключения электродов, а именно внутренний электрод, расположенный внутри диафрагмы, является анодом, а наружный - катодом и одновременно корпусом ячейки, оправдано тем, что катодные электролизные продукты менее агрессивны, чем анодные, и опасности разгерметизации ячейки из-за коррозии нет, однако использование наружного электрода только в качестве катода ограничивает возможность повышения производительности ячейки исходя из следующего.

Как известно, количество выделяемого продукта при электролизе по закону Фарадея [4] прямо пропорционально величине тока, протекающего через электроды. Также, чтобы не допустить разрушения анодов при электролизе растворов электролитов ограничивают предельно допустимую плотностью анодного тока [5]. Отсюда следует, что наружный электрод, обладающий большей рабочей поверхностью, допускает пропускание тока большей величины, чем внутренний электрод, т.к. плотность тока - это величина, равная отношению тока, проходящего через электрод к площади его рабочей поверхности. Поэтому неиспользование наружного электрода в качестве анода снижает производительность ячейки по анодным продуктам электролиза. Кроме того, анод в известной электрохимической ячейке работает в замкнутой герметичной камере, поэтому при работе этой ячейки часть анода находится в зоне накопления электролизных газов, что снижает рабочую площадь и надежность анода. Это проявляется наиболее сильно, когда для более полной конверсии хлоридов в процессе получения хлора на выходе из ячейки будут отбираться только анодные электролизные газы. Смесь электролизных газов представляет собой очень агрессивную среду и практика показывает, что основное разрушение анодов независимо от качества защитного покрытия происходит в газовой зоне (см. фото на фиг. 3). При качественном покрытии части анода, находящиеся в зоне раствора, не разрушаются и не имеют видимых следов коррозии, покрытие расходуется равномерно. По мере расхода покрытия эти аноды можно перепокрывать для дальнейшего использования, тем самым сохраняя ценный металл титан, т.к. применяемые для получения хлора аноды изготавливаются из титана с покрытием. Это, например, широко известные аноды ОРТА (Оксид Рутений Титановые Аноды).

Кроме того, при объединении таких ячеек в блок (реактор) к каждой ячейке требуется подвести раствор на обработку и отвести продукты обработки. Это значительно усложняет гидравлическую схему, т.к. требует согласованности ячеек по производительности, а также снижает надежность работы реактора, т.к. количество соединений возрастает пропорционально количеству ячеек.

Задачей изобретения является повышение производительности электрохимической ячейки по заданным продуктам, повышение надежности электрохимической ячейки при производстве агрессивных газообразных электролизных продуктов, например, хлорсодержащих продуктов, упрощение возможности объединения электрохимических ячеек в реактор с большей производительностью, а также расширение ее функциональных возможностей получением не только анодных продуктов.

Предложена электрохимическая модульная ячейка для обработки водных растворов, содержащая герметичный корпус с верхней и нижней крышками, цилиндрические вертикально установленные, коаксиально расположенные по отношению друг к другу наружный и внутренний полый электроды и расположенную между электродами микропористую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, образующую с внутренним электродом герметичную камеру, отличающаяся тем, что электроды и диафрагма помещены в герметичный диэлектрический корпус, при этом наружный электрод образует с диафрагмой негерметичную камеру.

В частном случае исполнения ячейки негерметичная камера между наружным электродом и диафрагмой образована за счет того, что верхняя и нижняя части наружного электрода не имеют герметичного контакта с верхней и нижней крышками корпуса.

В частном случае исполнения ячейки внутренний электрод ячейки является катодом, а наружный - анодом, а герметичная камера, расположенная между внутренним электродом и диафрагмой, является катодной, а негерметичная камера, образованная между диафрагмой и наружным электродом ,- анодной.

В отличие от прототипа, где при фиксированном расположении электродов анодом является только внутренний электрод, заявленная конструкция, герметичный корпус которой выполнен из диэлектрического материала и не является катодом, допускает исполнения ячейки, в котором наружный электрод является анодом, что позволяет эффективно использовать большую по площади поверхность наружного электрода и, не увеличивая металлоемкость, повышать производительность ячейки.

При использовании заявленной ячейки в электролизе с выделением электролизных газов из обрабатываемых растворов в камере наружного электрода, наличие негерметичной камеры, образованной наружным электродом и диафрагмой, позволяет вести процесс таким образом, чтобы наружный электрод полностью находился в растворе, а электролизные газы скапливались между поверхностью раствора, внутренней стенкой корпуса и верхней крышкой корпуса с закрепленной в ней диафрагмой.

Кроме того, в отличие от прототипа, в котором часть анода, находящаяся в газовой зоне, не участвует в процессе электролиза раствора, снижая эффективность использования поверхности электрода, в заявленной ячейке вся поверхность наружного электрода погружена в раствор, при этом все точки его внутренней поверхности равноудалены от поверхности внутреннего электрода, в результате вся поверхность наружного электрода участвует в процессе электролиза. То, что заявленная конструкция ячейки допускает использовать внутренний электрод в качестве анода, а наружного - катода, и наоборот, расширяет функциональные возможности ячейки получением не только анодных продуктов.

Преимуществом предложенной конструкции модульной ячейки является и то, что для повышения производительности группа электрохимических ячеек может объединяться в блок (реактор) в едином герметичном корпусе, имеющем общий входной патрубок для поступления и обработки раствора в камерах наружного электрода и один общий патрубок для отвода продуктов электролиза. Это упрощает возможность объединения электрохимических ячеек в реактор с большей производительностью.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении эффективности использования площади коаксиально расположенных электродов, позволяющем повысить производительность с единицы объема реактора, в повышении надежности ячейки за счет размещения рабочего электрода вне зоны накопления электролизных газов, упрощении возможности объединения электрохимических ячеек в реактор с большей производительностью.

Для сравнения расчетных характеристик предлагаемой ячейки и ячейки- прототипа были взяты следующие исходные данные.

Допустимая плотность тока - 0,20 А/см2

Наружный диаметр внутреннего электрода - 16 мм

Длина рабочей части внутреннего электрода - 300 мм

Площадь поверхности внутреннего электрода - 150,7 см2

Внутренний диаметр наружного электрода - 36 мм

Длина рабочей части наружного электрода - 300 мм

Площадь поверхности наружного электрода - 339,1 см2

Межэлектродное расстояние - 10 мм

Толщина стенки диафрагмы - 2 мм

При исполнении ячейки-прототипа, когда внутренний электрод является анодом, допустимый ток будет определяться площадью анода и составит 0,2 А/см2 × 150,7 см2 = 30,14 А. При исполнении по заявленному изобретению, когда наружный электрод является анодом, допустимый ток, также будет определяться площадью анода и составит 0,2 А/см2 × 339,1 см2 = 67,82 А. Таким образом при равных геометрических параметрах и одинаковом межэлектродном расстоянии заявленное изобретение допускает возможность работы ячейки с большой токовой нагрузкой, а значит с большей производительностью.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид ячейки; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг. 3 представлено фото анода ячейки-прототипа до и после работы.

Электрохимическая ячейка для обработки растворов электролитов содержит герметичный выполненный из диэлектрического материала, корпус 1 со съемным входным патрубком 2 для подачи обрабатываемой среды, верхнюю крышку 3 со съемным выходным патрубком 4 для отвода продуктов электролиза и нижнюю крышку 5. Внутри корпуса расположены цилиндрические внутренний полый электрод 6, закрепленный патрубком 7 на верхней крышке 3 и патрубком 8 - в нижней крышке 5, наружный электрод 9, закрепленный с помощью токоподводов 10 в нижней крышке 5. Коаксиально внутреннему электроду 6 размещена микропористая диафрагма 11, разделяющая межэлектродное пространство, герметично закрепленная в верхней 3 и нижней 5 крышках и образующая с внутренним электродом 6 герметичную камеру 12. Наружный электрод 9 выполнен таким образом, что его верхняя и нижняя части не имеют герметичного контакта с верхней и нижней крышками корпуса. За счет этого между наружным электродом и диафрагмой образована негерметичная камера 13.

Патрубки 7 и 8, закрепленные в верхней и нижней крышках соответственно, служат для закрепления внутреннего электрода, подачи и отвода обрабатываемой среды в герметичную камеру 12, установлены на торцах электрода 6, могут быть соединены с электродом 6 резьбовым и/или сварным соединением. Электрод 6 имеет перфорационные отверстия 14 для подачи и отвода обрабатываемого раствора в камеру внутреннего электрода, поступающего через патрубки 7 и 8.

Работа ячейки иллюстрируется примером получения газообразных продуктов электролиза, внутренний электрод 6 является катодом, а цилиндрический наружный 9 - анодом, расположенным коаксиально диафрагме 11 и катоду 6.

Ячейка работает следующим образом.

Через входной патрубок 2 обрабатываемый раствор электролита поступает внутрь герметичного корпуса ячейки и заполняет камеру 13. Через патрубок 8 раствор поступает в полость катода 6. Через нижние перфорационные отверстия 14 раствор поступает в пространство между диафрагмой 11 и наружной поверхностью катода 6 и заполняет герметичную камеру 12. Через верхние перфорационные отверстия 14 раствор выводится во внутреннюю полость катода 6 и через патрубок 7 удаляется из ячейки. Циркуляция раствора электролита в герметичной камере 12 организуется через внешний циркуляционный контур.

После подачи напряжения к электродам на внутренней поверхности анода 9 начинается выделение электролизных газов, и газовые пузырьки увлекают электролит вверх. Так как на наружной поверхности анода электролиз не идет, то электролит, находящийся между внутренней стенкой корпуса и наружной стенкой анода менее насыщен газовыми пузырьками, и имеет большую кажущуюся плотность, что приводит к организации внутренней циркуляции электролита внутри корпуса ячейки. При работе ячейки в проточном режиме обработанный раствор с продуктами электролиза будет удаляться через патрубок 4. При работе в режиме получения газообразных продуктов из корпуса через патрубок 4 удаляется только электролизный газ.

Для проверки работоспособности изобретения была собрана ячейка с одной электродной парой, в которой анод (наружный электрод) и катод (внутренний электрод) установлены с межэлектродным расстоянием - МЭР=11 мм. Наружный электрод был изготовлен из титановой трубы марки ВТ1-0, внутренний диаметр трубы d составлял 60 мм, высота анода равнялась 240 мм. Внутренний электрод был изготовлен из нержавеющей трубы марки 12Х18Н10Т, наружный диаметр катода D был равен 38 мм, высота катода равнялась 240 мм. Трубчатая диафрагма была изготовлена из корундоциркониевой керамики, толщина стенок диафрагмы равнялась 2 мм. На поверхности внутреннего электрода (катод) в верхней и нижней части было равномерно расположено 12 отверстий. На внутреннею поверхность титанового наружного электрода (анод) было нанесено покрытие ОРТА, корпус и крышки корпуса, а также патрубки в корпусе и в верхней крышке были изготовлены из ПХПВ, уплотнения диафрагмы были выполнены из фторопласта марки Ф4. Уплотнительные кольца, герметизирующие корпус в местах соединения с верхними и нижними крышками, а также в местах выхода патрубков внутреннего электрода (катода) и выхода токоподводов внешнего электрода были изготовлены из кислотощелочестойкой резины марки ИРП-1314. В качестве стенда для испытаний была использована установка - АКВАХЛОР-500, серийно производимая ООО «ХК ЛЭТ» г. Москва, в которой 16 модульных ячеек были заменены на предлагаемую электрохимическую ячейку при сохранении коммуникаций по подаче растворов и отведению продуктов электролиза. Дополнительно для снижения подаваемого напряжения была изменена система подачи энергии. Исследовался процесс получения газообразной смеси оксидантов, в основном хлора, электролизом водного раствора хлорида натрия. В установку, которая содержала ячейку, выполненную согласно настоящему изобретению, подавался раствор хлорида натрия концентрацией 280 г/л. Напряжение на электродах ячейки было подано 3,1 В, ток составил 130 А. Производительность по хлору 167 г в час. Испытания проводили в течение 350 часов на станции обеззараживания МУП « БалаковоВодоканал». В течение испытаний напряжение на клеммах электрохимической ячейки не изменилось, а ток изменял свои показатели в пределах нормы 128-131 А. Средняя производительность по хлору составила 167 г в час. После испытания ячейка была извлечена из корпуса и осмотрена, никаких видимых следов коррозии и разрушения электродов обнаружено не было.

Заявленная конструкция позволяет повысить производительность электрохимической ячейки по заданным продуктам, повысить надежность электрохимической ячейки при производстве агрессивных газообразных электролизных продуктов, например хлорсодержащих продуктов, упростить возможность объединения электрохимических ячеек в реактор с большей производительностью, а также расширить функциональные возможности ячейки получением целевых продуктов в виде смеси газов или в виде раствора.

Литература

1. RU 2088693, С25В 9/00, опубл. 27.08.1997.

2. RU 2176989, С25В 1/46, опубл. 20.12.2001.

3. RU 2516150, С25В 1/46, опубл. 20.05.2014.

4. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Мингулина Э.И., Филиппов Э.Л. Курс общей химии. - М: Высшая школа, 1990. - С. 215.

5. Якименко Л.М. Электродные материалы в прикладной химии. М.: Издательство ХИМИЯ, 1977 г/ - С. 267.

1. Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролитов, содержащая герметичный корпус с верхней и нижней крышками, цилиндрические, вертикально установленные, коаксиально расположенные по отношению друг к другу наружный и внутренний полый электроды и расположенную между электродами микропористую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, образующую с внутренним электродом герметичную камеру, отличающаяся тем, что электроды и диафрагма помещены в герметичный диэлектрический корпус, при этом наружный электрод образует с диафрагмой негерметичную камеру.

2. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что негерметичная камера между наружным электродом и диафрагмой образована за счет того, что верхняя и нижняя части наружного электрода не имеют герметичного контакта с верхней и нижней крышками корпуса.

3. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что внутренний электрод ячейки является катодом, а наружный - анодом.

4. Электрохимическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что герметичная камера, расположенная между внутренним электродом и диафрагмой, является катодной, а негерметичная камера, образованная между диафрагмой и наружным электродом, - анодной.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрохимическому способу получения сложных гибридных каталитических систем на основе модифицированного углерода, содержащих на поверхности оксидные вольфрамовые бронзы, в котором каталитические системы получают из расплава 30 мол.% K2WO4, 25 мол.% Li2WO4 и 45 мол.% WO3 в импульсном потенциостатическом режиме при перенапряжении не выше 300 мВ с использованием платинового анода, притом что электроосаждение ведут на угольную подложку.
Изобретение относится к способу получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия(III) в анодной камере электролизера, содержащей раствор с начальной концентрацией нитрата церия(III) 100-130 г/л и начальной концентрацией свободной азотной кислоты в анолите и в католите 8-12 г/л, при плотности тока на платинированном ниобиевом аноде 1-3 А/дм2.

Изобретение относится к способу защиты от окисления биполярных пластин топливных элементов и коллекторов тока электролизеров с твердым полимерным электролитом (ТПЭ), заключающемуся в предварительной обработке металлической подложки, нанесении на обработанную металлическую подложку электропроводного покрытия благородных металлов методом магнетронно-ионного напыления.

Изобретение относится к аноду для выделения кислорода при высоком анодном потенциале, содержащему основу из титана или его сплавов, первый промежуточный слой диоксида марганца, нанесенный на основу, второй промежуточный слой оксидов олова и сурьмы, нанесенный на первый промежуточный слой, и внешний слой, состоящий из диоксида свинца.

Изобретение относится к электрохимическому способу получения трис(2-хлорэтил)фосфата из красного фосфора. Способ характеризуется тем, что процесс электролиза проводят в непрерывном режиме путем постоянной подачи порошкообразного красного фосфора и смеси этиленхлоргидрина, воды и электропроводящей добавки в циркуляционный контур проточного бездиафрагменного электролизера фильтр-прессного типа, где суспензию подвергают электролизу, с отводом части электролизуемой смеси из циркуляционного контура через фильтр, после которого из отфильтрованного раствора выделяют трис(2-хлорэтил)фосфат отгонкой электролита, который вместе с отфильтрованным красным фосфором возвращают на электролиз.
Изобретение относится к технологиям получения композиционных материалов на основе оксидов металлов и неметаллических веществ - терморасширенного графита, и может быть использовано в производстве токосъемных элементов электроподвижного состава, скользящих щеток в электродвигателях малой мощности, электродов для электрохимического производства и анодных заземлителей и др.

Изобретение относится к электроду электролизной ячейки для электрохимических процессов с выделением газа, включающему множество горизонтальных ламельных элементов, которые в конструктивном исполнении плоского С-образного профиля состоят из плоской спинки и одной или более полок, а между плоской спинкой и упомянутыми одной или более полками расположены одна или более переходных областей произвольной формы, причем ламельные элементы имеют множество сквозных отверстий.

Изобретение относится к области органической химии и электрохимии, конкретно к способу стереоселективного α-гидроксиалкилирования глицина путем введения его в виде основания Шиффа в координационную сферу комплекса Ni(II) с хиральным лигандом ((S)-2N-(N′-бензилпролил)аминобензофеноном), после чего осуществляют взаимодействие с реагентом.

Изобретение относится к электролизной ячейке, содержащей: анодную камеру; катодную камеру; разделительную перегородку, отделяющую анодную камеру от катодной камеры; анод, установленный в анодной камере; катод, установленный в катодной камере; и поглощающее обратный ток тело, имеющее основу и сформированный на основе поглощающий обратный ток слой и установленное в катодной камере.

Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего средства, включает преобразование пресноводного раствора NaCl в анолит в анодной камере диафрагменного электролизера и в католит в катодной камере, протекание потоков в анодной и катодной камерах в одном направлении снизу вверх, получение дезинфицирующего средства с рН 2,5-5,5 из раствора NaCl, поступившего в анодную камеру непосредственно из смесителя концентрата NaCl с пресной водой, получение дезинфицирующего средства с рН 5,5-8,5 из раствора NaCl, поступившего в анодную камеру после обработки его в катодной камере, изменение рН дезинфицирующего средства в диапазонах 2,5-5,5 и 5,5-8,5 изменением соотношения между величинами потоков в электродных камерах за счет изменения величины потока католита во внешнюю среду, выведение из электролизера дезинфицирующего средства с требуемой концентрацией активного хлора.

Изобретение относится к области химической технологии и, более конкретно, к электролизу воды, и предлагает способ получения потока газа путем прохождения потока воздуха по ионной поверхности, применимый при производстве электроэнергии. Способ получения потока газа, содержащего аммиак, водород и углеводород, при котором поток влажного воздуха приводят в контакт с поверхностью слоя твердого катализатора и ионной водной поверхностью, образованной под воздействием металлических электродов, активизированных электрическим током; после прохождения через полупроницаемый барьер, где указанный поток взаимодействует с ильменитом, содержащимся на поверхности барьера, при температуре в диапазоне от 12 до 80°С и давлении окружающей среды или в вакууме, с получением потока газа. Устройство для получения газового потока содержит цилиндрическую трубку (1), горизонтально расположенную, с двумя противоположными отверстиями (2) и (3) меньшего диаметра; анод из проволоки (4), подсоединенный к положительному полюсу источника питания с помощью соединительного провода; катод (5), состоящий из обмотки вокруг анода, подсоединенный к отрицательному полюсу источника питания, при этом анод и катод погружены в электролит, расположенный в нижней части трубки и покрывающий электроды; и пористый керамический барьер (6) вблизи отверстия (2). Изобретение позволяет получить водородсодержащий газ непосредственно на месте, а также усовершенствовать технологию и уменьшить вредное воздействие на окружающую среду. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 10 пр.

Изобретение относится к способу получения озона, заключающемуся в электролизе водного раствора кислого фтористого аммония с концентрацией 30-40% NH4HF2, осуществляемом в диафрагменном электролизере с анодом из стеклоуглерода при анодной плотности тока ниже 1,8 А/см2 в условиях охлаждения системы электролит - электроды в диапазоне температуры 0-30°С. Способ характеризуется тем, что процесс ведут при анодной плотности тока 0,05-0,3 А/см2, а анод охлаждают до температуры +10±5°С. В результате получают одновременно два окислителя: озон и дополнительно - дифторид кислорода, что на практике значительно влияет на эффективность процессов, например, водоочистки или водоподготовки. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способу непроницаемой для газа и жидкостей установки одного или нескольких граничащих друг с другом расходующих кислород электродов в электрохимическую полуячейку. Способ характеризуется тем, что возникающие при размещении расходующих кислород электродов на раме газового компартмента ячейки участки сгиба, и/или участки трещин на расходующих кислород электродах, и/или участки стыков, и/или участки перекрывания соседствующих расходующих кислород электродов и покрывают дополнительной пленкой, которая имеет одинаковый с расходующими кислород электродами состав и тоньше, чем слой расходующего кислород электрода, и что пленка содержит тот же обладающий каталитической активностью материал, что и расходующий кислород электрод. При этом расходующие кислород электроды основаны на фторированном полимере, и что в качестве дополнительного несущего элемента в расходующих кислород электродах и/или в пленке предусмотрена электропроводящая гибкая тканевая конструкция. Также изобретение относится к электрохимической ячейке и ее применению для электролиза NaCl. Использование настоящего изобретения позволяет уменьшить механические нагрузки, которые могут возникнуть при установке расходующих кислород электродов в электрохимическую полуячейку. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

Изобретение относится к устройствам для электрохимической обработки растворов. Электрохимический реактор выполнен из одной или более помещенных в корпус 1 проточных электрохимических модульных ячеек, каждая из которых содержит вертикально расположенные катод 6, установленный в центре корпуса, смонтированную вокруг него керамическую диафрагму 7, равноудаленные от катода противоэлектроды - аноды 5, расположенные вокруг катода с диафрагмой с образованием электродных пар типа «катод-анод». Катод имеет в сечении равносторонний многогранник с количеством сторон от 3 до 12, при этом противоэлектроды выполнены в виде тел, каждое из которых имеет плоскость, параллельную той грани катода, которая образует с этой плоскостью электродную пару типа «катод-анод». Противоэлектроды могут быть выполнены в виде пластин или в виде тел, имеющих в сечении многогранник. Образованные таким образом электродные пары обеспечивают максимальную плотность тока, в результате рабочий ток, получаемый в реакторе, будет иметь большую величину. Технический результат - повышение производительности реактора при одновременном повышении его надежности, снижение расхода энергии на проведение процесса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способе получения водного раствора гипохлорита натрия, включающему электролиз водного раствора хлорида натрия в проточном электролизере с неразделенными анодным и катодным пространствами, при этом осуществляют электролиз исходного водного раствора хлорида натрия, после чего проводят электролиз полученного электролита при разбавлении его водой и отбирают в качестве целевого продукта полученный в ходе электролиза водный раствор гипохлорита натрия. Способ характеризуется тем, что процесс электролиза при разбавлении электролита водой осуществляют, контролируя величину его рН, отслеживают изменение рН электролита и осуществляют отбор водного раствора гипохлорита натрия с заданным значением рН после того, как в ходе контроля рН электролита выявляют тенденцию к снижению его величины. Использование предлагаемого способа дает возможность получения водных растворов гипохлорита натрия с различными заданными значениями pH при обеспечении высокой степени конверсии исходной соли и высокого выхода гипохлорита натрия.
Изобретение относится к космическим двигательным системам и может использоваться при создании в будущем орбитального заправочного комплекса (ОЗК) или лунной базы. Способ включает доставку на ОЗК воды и получение из неё электролизом водорода и кислорода. Эти газы предварительно охлаждают при контакте с холодной поверхностью ОЗК, затем компримируют и повторно охлаждают, сжижают дросселированием и собирают в виде жидких компонентов топлива. Процессы электролиза воды и компримирования осуществляют поочередно, пневматически изолируя электролизер от получаемых газов. При компримировании сначала сжимают водород электрохимическим способом, а затем этим водородом сжимают кислород. После сжижения кислорода использованный для его компримирования водород перед дросселированием охлаждают полученным жидким кислородом до температуры ниже температуры инверсии при данном давлении. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности производства жидкого ракетного топлива, увеличение срока его хранения на ОЗК с повышением надежности и ресурса ОЗК в целом.
Изобретение относится к космическим двигательным системам и может использоваться при создании в будущем орбитального заправочного комплекса (ОЗК). Способ включает доставку на ОЗК воды и получение из неё электролизом водорода и кислорода. Эти газы предварительно охлаждают при контакте с холодной поверхностью ОЗК, затем компримируют и повторно охлаждают, сжижают дросселированием и собирают в виде жидких компонентов топлива. Процессы электролиза воды и компримирования осуществляют поочередно, пневматически изолируя электролизер от получаемых газов. При компримировании сначала сжимают водород электрохимическим способом, а затем этим водородом изотермически сжимают кислород. После сжижения кислорода использованный для его компримирования водород перед дросселированием охлаждают полученным жидким кислородом до температуры ниже температуры инверсии при данном давлении. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности производства жидкого ракетного топлива, увеличение срока его хранения на ОЗК, с повышением надежности и ресурса ОЗК в целом.

Изобретение относится к однокамерной ячейке для электрохимических систем, содержащей корпус, крышку, герметизирующее кольцо, металлический поршень с металлической пружиной, разнополярные электроды с выводами для подключения к электрическим приборам и средства крепления. Ячейка характеризуется тем, что указанный корпус выполнен из электроизоляционного материала, указанная крышка, также выполненная из электроизоляционного материала, содержит металлическую вставку, и тем, что дополнительно содержит металлическую основу, размещенную между указанной крышкой с металлической вставкой и указанным корпусом так, что указанное герметизирующее кольцо помещается между указанными корпусом, крышкой и вставкой, и тем, что дополнительно содержит вторую крышку, выполненную из металла, с цилиндрическим выступом, на который плотно надет стакан с перфорированным дном, на цилиндрической поверхности которого размещена пружина, несущая на другом конце поршень, и второе герметизирующее кольцо, размещенное между указанным корпусом и указанной второй крышкой. Использование предлагаемой ячейки позволяет существенно увеличить точность измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрохимического получения активных форм наночастиц оксидов металлов. Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида никеля (II) включает окисление анода в ионной жидкости в атмосфере воздуха. Причем используют никелевые анод и катод. Окисление проводят при температуре 20-25°C в течение 2-20 минут, при плотности постоянного тока 5-10 мА/см2 или при постоянном потенциале 2.3-5 В. Предпочтительно используют ионную жидкость с добавкой дистиллированной воды или пропиленгликоля. Изобретение обеспечивает получение высокоупорядоченных наноразмерных структур. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 пр.
Наверх