СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА

Название	СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА
Разработчик (Авторы)	Терещук Валерий Сергеевич, Ковалев Антон Андреевич, Раков Дмитрий Леонидович, Синев Александр Владимирович, Соколовская Татьяна Степановна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2532561
Дата регистрации	20.09.2012
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук
Область применения (класс МПК)	C25B 1/04 (2006.01) C25B 9/00 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области энергетики и экологии, а именно к способам и устройствам получения водорода из воды.

Известен способ получения водорода (патент РФ 2261942, 05.11.2003 г., МПК С25 D 1/04), который включает преобразование электрической энергии в плазмоэлектролитическом процессе, проводимом между анодом и катодом в воде, с удалением из нее газообразных водорода из прикатодной области и кислорода из прианодной области. При этом жидкость подвергают гидродинамической кавитации в вихревом потоке, в котором массивные ионы кислорода центробежной силой перемещают на периферию потока, ионы водорода с малой массой концентрируют в его центре, а электрическое напряжение прикладывают в центре потока к катоду и на периферии потока - к аноду, и плазмоэлектролитический процесс проводят в ионизированной таким образом воде. Выделившиеся в плазмоэлектролитическом процессе водород и (или) кислород подают в воду. Технический эффект - уменьшение электрического напряжения, увеличение тепловой производительности, исключение применения кислот и щелочей.

Известен также способ и устройство получения водорода (патент РФ 2438966, 06.-4.2009 г., МПК С01 ВЗ/00), при котором в качестве электролита используют водопроводную воду, в качестве анода - пластину из меди, а в качестве катода - сплав Д16 - дюралюминий, при напряжении в электролизной ячейке 30-110В, плотности тока 4 мА/см² сплав активируется 20 мин, затем ток отключается на 5-10 мин, после чего активацию при каждом последующем цикле проводят в течение 1-10 мин.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ и устройство получения водорода (патент РФ 2404290, 16.04.2007 г., C25B 1/04), при котором подают энергию от энергоисточника, не использующего углеводороды, в электролизер, из энергоисточника, например ветроустановки, преобразующей энергию ветра в электрическую энергию, а воду в электролизер для осуществления процесса электролиза воды подают насосом из водоема, при этом полученный в результате электролиза воды водород направляют в накопитель водорода, а кислород - в накопитель кислорода, а тепловым насосом забирают тепло, выделяющееся в воде, и посылают его в аккумулятор тепла для использования потребителем в качестве отопления или горячего водоснабжения или направляют для хранения в аккумулятор тепла.

Недостатком известных технических решений является невысокая эффективность получения тепла и водорода при работе электролизера, малая универсальность и большая масса и габариты конструкции электролизера, так как анод и теплообменник выполнены отдельно и катод выполнен пассивным.

Целями заявляемого технического решения являются:

- повышение эффективности получения водорода и тепла при работе

электролизера и экономию электроэнергии,

- снижение веса, уменьшение габаритов,

- повышение простоты и надежности эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения водорода при электролизе, при котором подают энергию от источника энергии на анод и активированный катод в электролизере, а полученный в результате электролиза водород направляют в накопитель водорода и производят отбор тепла, выделяющегося в процессе электролиза в теплообменник, энергию для электролиза поставляют от возобновляемых источников энергии в импульсном режиме, а тепло забирают посредством нагревания и прокачивания теплоносителя в полом теплообменнике-аноде, а активацию катода проводят импульсным П-образным электрическим током непосредственно в электролите электролизера - морской воде с содержанием соли от 3,5 до 40 г на литр.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для получения водорода, содержащем источник электроэнергии, электролизер и хранилище водорода, катод электролизера выполнен из активированного алюминия, а анод электролизера изготовлен в виде полой трубки для циркуляции теплоносителя, при этом подача энергии на анод и катод осуществляется в импульсном режиме, а активация катода производится импульсным электрическим током непосредственно в электролите электролизера, в качестве которого использована морская вода с содержанием соли от 3,5-40 г/литр.

Поставленная цель достигается также тем, что импульсный электрический ток имеет П-образную форму.

Способ и устройство, в котором реализован предлагаемый способ, поясняются общей схемой на фиг.1.

Устройство для получения водорода содержит корпус электролизера 1 (фиг.1) с электролитом 2 и теплообменником-анодом 3, который расположен внутри электролизера 1, при этом катод электролизера 4 выполнен из активированного алюминия. Теплообменник-анод 3 и катод 4 электролизера соединены с энергоисточником 5 посредством электропроводов 6 и 7. При этом катод электролизера 4 соединен с электропроводом 7 посредством шины 8, которая электрически изолирована от корпуса 1. Теплообменник-анод 3 выполнен в виде полой трубки с возможностью протекания теплоносителя и изогнутой в виде спирали для лучшего теплосъема. Энергию для процесса электролиза поставляют от возобновляемых источников энергии в импульсном режиме, а отбор тепла осуществляют посредством циркуляции теплоносителя в полом теплообменнике-аноде, при этом активацию катода проводят импульсным П-образным электрическим током непосредственно в электролите электролизера, в качестве которого использована морская воде с содержанием соли от 3,5 до 40 г/литр.

Катод электролизера 4 выполнен из активированного алюминия. Активация дюралюминия типа Д-16 производится непосредственно в электролите 2. В качестве электролита используют морскую воду с соленостью от 3,5 до 40 г на литр. Катода электролизера 4 выполнен цилиндрической формы. Выделенный водород поступает в хранилище водорода (на фиг.1 не показано). Теплоноситель затем поступает в хранилище тепла, например тепловой насос (на фиг.1 не показан).

Варианты осуществления изобретения.

Электролиз воды осуществляется непосредственно от возобновляемых источников энергии, например морской приливной электростанции, при помощи энергоисточника 5 (фиг.1), формирующего импульсный ток П-образной формы и подающий его по электропроводам 6 и 7 на теплообменник-анод 3 и катод 4, расположенные в электролите 2 электролизера 1. По теплообменнику-аноду 3 прокачивают теплоноситель, например воду. Катод электролизера 4 соединяют с электропроводом 7 посредством шины 8.

При использовании активированного катода 4 тепла выделяется больше, чем при использовании пассивного, т.к. активный катод, взаимодействуя с электролитом, дополнительно за счет химических реакций выделяет водород, что экономит электроэнергию на производство водорода при электролизе.

Также можно отметить, что в зависимости от потребностей и внешних обстоятельств может быть увеличена выработка водорода или тепловой энергии, что приводит к повышению адаптивности работы установки. Использование П-образных импульсов ведет к уменьшению потерь в процессе электролиза, так как процесс электролиза начинается с 2В, и соответственно к повышению эффективности работы энергетической установки.

Формула изобретения

1. Способ получения водорода при электролизе, при котором подают энергию от источника энергии на анод и активированный катод в электролизере, а полученный в результате электролиза водород направляют в накопитель водорода и производят отбор тепла, выделяющегося в процессе электролиза в теплообменник, отличающийся тем, что энергию для электролиза поставляют от возобновляемых источников энергии в импульсном режиме подачи тока, а отбор тепла осуществляют посредством циркуляции теплоносителя в теплообменнике-аноде, выполненном в виде изогнутой по спирали полой трубки, при этом активацию катода проводят импульсным П-образным электрическим током непосредственно в электролите электролизера, в качестве которого использована морская вода с содержанием соли от 3,5 до 40 г/л.

2. Устройство для получения водорода, содержащее источник электроэнергии, электролизер и хранилище водорода, отличающееся тем, что катод электролизера выполнен из активированного алюминия, а анод электролизера изготовлен в виде изогнутой по спирали полой трубки, при этом анод и катод расположены в электролизере, заполненном электролитом, в качестве которого использована морская вода с содержанием соли от 3,5-40 г/л, и подключены к источнику электроэнергии с импульсным режимом подачи электрического тока.

3. Устройство для получения водорода по п.2, отличающееся тем, что импульсный электрический ток имеет П-образную форму.

Изобретение "СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА" (Терещук Валерий Сергеевич, Ковалев Антон Андреевич, Раков Дмитрий Леонидович, Синев Александр Владимирович, Соколовская Татьяна Степановна ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога