BE902271A - Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water. - Google Patents
Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water. Download PDFInfo
- Publication number
- BE902271A BE902271A BE2/60672A BE2060672A BE902271A BE 902271 A BE902271 A BE 902271A BE 2/60672 A BE2/60672 A BE 2/60672A BE 2060672 A BE2060672 A BE 2060672A BE 902271 A BE902271 A BE 902271A
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- gas separator
- cell
- electrolyser
- electrodes
- electrolyser according
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 75
- XLYOFNOQVPJJNP-PWCQTSIFSA-N Tritiated water Chemical compound [3H]O[3H] XLYOFNOQVPJJNP-PWCQTSIFSA-N 0.000 claims description 19
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 abstract description 4
- 229910001872 inorganic gas Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 15
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 12
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005592 electrolytic dissociation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910001293 incoloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
De in een kader 6 gemonteerde gasseparator 5 met een porositeit tussen 30 en 70 % en een poriendiameter tussen 10 en 100 um deelt het celhuis 1-4 in twee compartimenten 7 en 8 wordt door via kanalen 9 en 10 in het kader aangevoerde vloeistof door capillariteit bevochtigd. In elk compartiment 7 en 8 zijn een poreuse foelie 14, een elektrode 12 of 13, een pre-elektrode 15, een metalen plaat 16 en een isolerende plaat 17 gemonteerd. Op het celhuis 1-4 zijn thermo-elektrische warmtepompen 21 voor het koelen gemonteerd en het geheel is omgeven door een buitenbehuizing 22.
Description
<Desc/Clms Page number 1> BESCHRIJVING behorende bij een UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van "Studiecentrum voor Kernenergie","S. C. K." voor : "Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water". Uitvinders : André RAHIER René D. W. CORNELISSEN Aimé BRUGGEMAN <Desc/Clms Page number 2> De uitvinding heeft betrekking op een elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water, welke elektrolyseur een cel bevat die een hermetisch gesloten celhuis bezit, een anorganische poreuze gasseparator die het celhuis in twee compartimenten deelt, twee elektroden die respectievelijk in de twee compartimenten zijn gemonteerd, stroomtoevoerleidingen die op de elektroden aansluiten, twee gasafvoeren die respectievelijk op de twee compartimenten aansluiten en ten minste een vloeistoftoevoer die op de binnenkant van het celhuis uitgeeft. Dergelijke elektrolyseurs worden gebruikt om uit het getritieerde water, dat in een deuterium-tritium fusiereactor op verschillende plaatsen en vooral bij de extractie van tritium uit het kweekmateriaal en bij de zuivering van de plasma-uitlaatgassen, wordt gevormd, tritium te recupereren als DT-gasdat opnieuw in de brandstofcyclus kan worden gebruikt. De ontbinding van getritieerd water door elektrolytische dissociatie wordt als een van de beste werkwijzen ter recuperatie van het tritium beschouwd omdat ze toelaat de hoeveelheid vaste getritieerde afval te beperken en de permeatie van tritium bij hoge temperatuur te vermijden. Een elektrolyseur gebruik makend van bestaande SPE (Solid Polymer Electrolyte)-cellen ontwikkeld door General Electric Company is niet geschikt voor de elektrolyse van hoogactief-getritieerd water. De levensduur zou slechts tien uur bedragen daar waar een elektrolyseur voor tritium bij voorkeur een levensduur van 104 uur bezit. De van organisch materiaal vervaardigde gasseparator is blijkbaar niet bestand tegen de hoge straling. Daarenboven bevindt zich bij de elektrolyse-met deze elektrolyseur een hoog gehalte aan getritieerd water in de gasleidingen. De levensduur van de elektrolyseur wordt merkelijk verbeterd door gebruik te maken van een anorganische poreuze <Desc/Clms Page number 3> gasseparator zoals in de elektrolyseur van het hier gedoelde type. In een eerste bekende elektrolyseur van deze soort, is de anorganische poreuze gasseparator van asbest vervaardigd. Deze vlakke gasseparator wordt verticaal opgesteld en bevochtigd door 6M-NaOH en continu wordt ! ? Na OH op deze separator gesproeid. Deze elektrolyseur bezit evenwel een grote vloeistofinhoud en in het bijzonder een grote elektrolytinhoud. De noodzaak om de gasseparator te besproeien met lM NaOH vereist een circulatie van de elektrolyt door middel van een buiten de eigenlijke elektrolysecel gemonteerde pomp. Deze circulatie vormt een nadeel. Daarenboven ontstaat door het sproeien met elektrolyt op de gasseparator een ongewenste elektrolytmist in de zuurstofgasstroom zodat EMI3.1 "demisters"nodig zijn om deze mist te verwijderen. Het systeem om de elektrolyt op de gasseparator te sproeien, bezit ook een beperkte duurzaamheid. Een tweede bekende elektrolyseur met een anorganische poreuze gasseparator bezit een keramische gasseparator van gestabiliseerd Zirconium met 8 % CaO. In deze elektrolyseur wordt geen vloeibaar elektrolyt gebruikt. Deze elektrolyseur werkt dan ook bij zeer hoge temperaturen, hetgeen een nadelige invloed heeft wat betreft de corrosie en de tritiumpermeabiliteit en een metaalverbrossing tot gevolg heeft. In het tritiumgas bevindt zich ook een zeer hoog gehalte aan getritieerd water. Deze bekende elektrolyseur bezit een geringe tritiumherwinningscapaciteit. De uitvinding heeft tot doel deze nadelen te verhelpen en een elektrolyseur van het hogergenoemde type met een anorganische poreuze gasseparator te verschaffen, die met een kleine elektrolytinhoud kan werken, een hoge betrouwbaarheid, lange levensduur en hoge bestendigheid tegen straling bezit en weinig onderhoud vergt. <Desc/Clms Page number 4> Tot dit doel bezit de poreuze gasseparator een porositeit tussen 30 en 70 % en een poriëndiameter tussen 10 en 100 pm en is hij doordrenkt met vloeistof ondoordringbaar voor gassen, geeft de vloeistoftoevoer op de gasseparator uit zodat deze laatste door capillariteit met de door de vloeistoftoevoer toegevoerde vloeistof bevochtigd wordt en zijn de twee elektroden in bevochtigend contact met de gasseparator opgesteld zodat ze wanneer deze laatste bevochtigd wordt, ook bevochtigd worden. In een bijzondere'uitvoeringsvorm van de uitvinding sluiten de elektroden elk onder tussenkomst van een poreuze foelie tegen de gasseparator aan. In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de cel twee van openingen voorziene pre-elektroden die in respectievelijk de twee compartimenten aan de van de gasseparator afgekeerde zijde tegen de elektrode in het betreffende compartiment aansluiten, en staat de gasafvoer die op het betreffende compartiment aansluit in verbinding met de ruimte gecreëerd door de in dit compartiment gelegen pre-elektrode. Een geschikte anode is een geperforeerde anode van platina of van een metaal van de platina-groep terwijl een geschikte kathode een geperforeerde kathode is bekleed met een edel metaal. In een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de cel een metalen kader dat in het celhuis is gemonteerd en met zijn omtrek tegen de binnenomtrek van het celhuis aansluit, is de gasseparator met zijn randen aan dit kader gehecht en is de vloeistoftoevoer met ten minste een gedeelte in dit kader langs de rand van de gasseparator gelegen. De vloeistoftoevoer vormt bij voorkeur zowel de toevoer voor vloeibaar elektrolyt als de toevoer voor het getritieerde water. <Desc/Clms Page number 5> In een andere bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat de elektrolyseur koelmiddelen die, tegenover de elektroden, op de buitenkant van het celhuis zijn gemonteerd. Bij de hogergenoemde bekende elektrolyseur met keramische gasseparator op basis van Zirconium zijn geen koelmiddelen aanwezig. Bij voorkeur bevatten de koelmiddelen tegenover elke elektrode ten minste een thermo-elektrische pomp, Bij de hogergenoemde elektrolyseurs op basis van SPE-cellen en bij de hogergenoemde elektrolyseur met asbestgasseparator geschiedt het koelen door een uitwendige circulatie van koelfluidum. Niet alleen bieden dergelijke koelmiddelen het gevaar van lekken maar ze laten geen evengoede koeling van de cel toe als kan worden verkregen door middel van thermo-elektrische pompen. Doelmatig bezitten de koelmiddelen een dergelijke koelcapaciteit dat ze de cel tijdens de elektrolyse kunnen afkoelen tot een temperatuur gelegen tussen-5 en 200C. Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hier volgende beschrijving van een elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen. Figuur 1 is een verticale doorsnede van een elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water volgens de uitvinding. Figuur 2 is een horizontale doorsnede van een gedeelte van de elektrolyseur uit figuur 1 maar op grotere schaal getekend. In de twee figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde elementen. De elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water volgens de figuren bevat een cel die begrensd is door een <Desc/Clms Page number 6> hermetisch gesloten metalen celhuis 1-4. Het celhuis 1-4 bestaat uit twee langse opstaande zijwanden 1, twee dwarse opstaande zijwanden 2, een bovenste deksel 3 en een onderste deksel 4. De twee langse opstaande zijwanden 1 verwijderen zich van elkaar op een kleine afstand van de bovenkant. Boven en onder deze plaats strekken de opstaande zijwanden 1 zich evenwijdig aan elkaar uit. De bovenste en onderste randen van de zijwanden 1 zijn naar buiten omgeplooid en deze randen bezitten zulkdanige breedte dat de totale breedte in de dwarsrichting van het celhuis 1-4 bovenaan en onderaan dezelfde is. De twee dwarse opstaande zijwanden bezitten over gans hun hoogte de hogergenoemde breedte en zijn aan de randen n de zijwanden 1 gelast. De deksels 3 en 4 zijn respectievelijk onderaan en bovenaan tegen de omgeplooide randen van de langse opstaande zijwanden 1 en tegen de bovenste en onderste randen van de dwarse opstaande zijwanden 2 gelast. Een verticale vlakke, anorganische poreuze gasseparator 5 die zich in de langsrichting uitstrekt en die met zijn omtrek gevat is in een metalen kader 6, deelt het celhuis 1-4 in twee compartimenten 7 en 8. Het kader 6 is met zijn buitenomtrek tegen de binnenwand van de zijwanden 2 en de deksels 3 en 4 bevestigd en bestaat om constructieve redenen uit twee EMI6.1 deelkaders 6'en 6"die aan elkaar bevestigd zijn. Het aan elkaar bevestigen van de deelkaders 6'en en het bevestigen van deze deelkaders aan het celhuis 1-4 geschiedt bij voorkeur door lassen. De anorganische gasseparator 5 wordt aan het kader 6 vastgehecht, bij voorbeeld door kleven. De gasseparator 5 bezit een porositeit van 30 tot 70 % en een poriëndiameter van 10 tot 100 pm. Indien de gasseparator bevochtigd is met vloeistof, is hij ondoorlaatbaar voor gassen. <Desc/Clms Page number 7> De gasseparator kan van verschillende anorganische materialen worden vervaardigd maar de voorkeur wordt gegeven aan gefritteerd kwartsglas (vitreus silica) of poreuze keramische materialen zoals Al o--ZrO-. In het op het onderste deksel 4 vastgemaakte gedeelte van het kader 6 is juist langs de onderste rand van de gasseparator 5 een vloeistofkanaal 9 uitgespaard. Ook in het aan het bovenste deksel 3 bevestigde gedeelte van het kader 6 is, langs de bovenste rand van de gasseparator 5 een vloeistoftoevoerkanaal 10 uitgespaard. De twee kanalen 9 en 10 geven elk met één einde uit op een toevoerleiding 11. Deze toevoerleidingen 11 strekken zich doorheen een dwarse opstaande zijwand 2 tot buiten het celhuis 1-4 uit. In het compartiment 7 is een vlakke anode 12 onder tussenkomst van een foelie 14 tegen de vlakke gasseparator 5 aangebracht. Op analoge manier is in het compartiment 8 een vlakke kathode 13 onder tussenkomst van een foelie 14 tegen de vlakke gasseparator 5 aangebracht. De anode is een geperforeerde platina-anode en de kathode is een geperforeerde vergulde kathode die bij voorbeeld van verguld nikkel is vervaardigd. Wanneer met een alkalisch elektrolyt wordt gewerkt kan het vergulden eventueel achterwege worden gelaten. De poreuze foelie 14 is van metaal of keramisch materiaal vervaardigd en zorgt voor een egale contactoppervlakte tussen de elektroden 12 en 13 en de gasseparator 5 en voor de nodige flexibiliteit tussen deze elementen. Wanneer de gasseparator 5 wordt bevochtigd, worden onder tussenkomst van de foelies 14 ook de twee elektroden 12 en 13 bevochtigd. De noodzakelijke ruimten voor het afvoeren van het gas dat. tijdens de elektrolyse ter plaatse van de elektroden 12 en 13 wordt gevormd, worden gevormd door pre-elektroden 15 van geëxpandeerd metaal of gevormd door zogenoemde <Desc/Clms Page number 8> "studs", welke pre-elektroden tegen de van de gasseparator 5 afgekeerde zijde van de anode 12, respectievelijk van de kathode 13 zijn aangebracht. In elk van de compartimenten 7 en 8 is aan de van de gasseparator 5 afgekeerde zijde van de pre-elektrode 15 een metalen plaat 16 aangebracht om de warmte die tijdens de elektrolyse ontstaat te verspreiden. Tussen elke vlakke metalen plaat 16 en de ertegenover gelegen langse opstaande zijwand 2 is een keramische elektrisch isolerende plaat 17 aangebracht. Het hiervoor beschreven geheel gevormd door de gasseparator 5, de elektroden 12 en 13, de foelies 14, de pre-elektroden 15, de metalen platen 16 en de isolatorplaten 17 zit geklemd tussen de twee langse opstaande zijwanden 1 van het celhuis 1-4. Met uitzondering van de gasseparator 5 reiken al de elementen van dit geheel tot op een afstand van het metalen kader 6. Op deze manier kunnen de gassen uit de pre-elektroden 15 ontsnappen in de compartimenten 7 en 8. Uit elk van deze compartimenten 7 en 8 worden de gassen afgevoerd door een gasafvoerleiding 18 die bevestigd is aan een op het bovenste deksel 3 gemonteerde en op het desbetreffende compartiment uitgevende doorgang 19. Voor en achter deze twee gasafvoerleidingen 18 strekken zich vier stroomtoevoerleidingen 20 uit (twee voor en twee achter de gasafvoerleidingen). Twee ervan zijn aan de anode 12 en twee ervan zijn aan de kathode 13 vastgemaakt. Op de buitenzijde van de zijwanden 1 van het celhuis 1-4 zijn tegenover de anode 12 respectievelijk de kathode 13 een aantal thermo-elektrische warmtepompen 21 geplaatst. Deze thermo-elektrische warmtepompen zijn van een op zichzelf bekende constructie en zijn met het oog op andere toepassingen dan in elektrolyseurs in de handel. Het aantal warmtepompen 21 wordt zo gekozen dat de temperatuur in het celhuis 1-4 tijdens de elektrolyse tussen-5 en 20 en bij voorkeur tussen 00 en 50 kan worden <Desc/Clms Page number 9> gehouden. Deze lage elektrolysetemperatuur vermindert de corrosie, vermindert de tritiumpermeabiliteit en verlaagt de partiële druk van getritieerd water in de gassen. Rond dit celhuis 1-4 en de erop gemonteerde warmtepompen 21 is een hermetisch gesloten metalen buitenbehuizing 22 aangebracht. De verschillende delen van deze behuizing 22 zijn aan elkaar gelast. Deze buitenbehuizing 2 doet dienst als tweede afscherming en vormt de steun voor de thermo-elektrische warmtepompen 21. De langse opstaande zijwanden van de buitenbehuizing 22 springen daarom tegenover de warmtepompen 21 in. Uiteraard is de buitenbehuizing 22 van openingen EMI9.1 voorzien voor de doorgang van de twee vloeistoftoevoerleidingen ll, van de twee gasafvoerleidingen 18 en van de vier elektrische stroomtoevoerleidingen 20. Deze openingen zijn rond deze leidingen afgedicht. De leidingen 11 zijn bij voorbeeld van metaal en ter plaatse van de openingen afgedicht doordat ze aan de buitenbehuizing 22 zijn gelast. De elektrolyt wordt voor de elektrolyse in het onderste. vloeistofkanaal 9 aangebracht. Deze elektrolyt verdeelt zich door capillariteit in de gasseparator 5. Zowel een zuur als een basisch elektrolyt kan worden gebruikt. Als zuur elektrolyt kan gebruik gemaakt worden van 30-60 gew. % zwavelzuur. In dit geval is de gasseparator 5 bij voorkeur van gefritteerd kwartsglas en-zijn de hogergenoemde metalen delen zoals onder meer het celhuis 1-4 van Incoloy 825 of 20 Alloy. Als basisch elektrolyt kan 5-45 gew. % kaliumhydroxide worden gebruikt. In dit geval is de gasseparator 5 bij voorkeur van keramisch materiaal en zijn de metalen delen zoals het celhuis 1-4 bij voorbeeld van roestvast staal 316. Zoals reeds vermeld kan de anode van zuiver nikkel zijn dat niet moet bekleed worden met een edel metaal-deklaag. <Desc/Clms Page number 10> Een uitwendige circulatie van de elektrolyt is niet noodzakelijk daar er noch anolyt noch katholyt is. De elektrolyseur bevat een zeer lage elektrolytinhoud, namelijk slechts 10 ml. Het te elektrolyseren getritieerde water wordt via een van de vloeistoftoevoerkanalen 9 of 10 toegevoerd. Voor de vakman voor de hand liggende middelen zijn voorzien om de watertoevoer afwisselend via het onderste kanaal 9 en het bovenste kanaal 10 te laten geschieden en bij voorkeur viermaal langer via het onderste kanaal 9 dan via het bovenste kanaal 10. Het in een van de kanalen 9 of 10 toegevoerde water verspreidt zich door capillariteit over de gasseparator 5. Het afwisselend onderaan en bovenaan toevoeren van het water is noodzakelijk om concentratieverschillen die inde gasseparator 5 ontstaan, te elimineren. Tijdens de elektrolyse wordt via de stroomtoevoerleidingen 20 een stroom aan de elektroden 12 en 13 toege- EMI10.1 voerd zodat de stroomdensiteit van de elektroden gelegen is - 2 tussen 5 en 40 A dm wat toelaat 32 tot 250 normale liter tritium per dag te produceren. De elektrolyseur heeft een lage vloeistofinhoud aangezien alleen vloeistof aanwezig is in de gasseparator 5 en in de toevoerkanalen 9 en 10. De elektrolyseur bevat geen mechanische dichtingen zodat hij volkomen lekvrij is. Daarenboven is de actieve zone van de elektrolyseur door twee behuizingen omringd, namelijk het celhuis 1-4 en de buitenbehuizing 22. Al de gebruikte materialen zijn bestand tegen chemische of elektrochemische invloeden en stralingsinvloeden zodat de elektrolyseur een zeer grote levensduur bezit. Er vindt geen uitwendige circulatie of terugvoer plaats van radio-actieve fluida. De enige radio-actieve fluida die in of uit de elektrolyseur stromen zijn het getritieerde water en de gassen T2 en 02. <Desc/Clms Page number 11> De elektrolyse vindt plaats bij lage temperatuur waardoor de dampspanning van getritieerd water in de geproduceerde gassen wordt verminderd, de corrosie wordt verminderd, de tritiumpermeabiliteit afneemt en metaalverbrossing uitgesloten wordt. De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm, en binnen het raam van de octrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvorm vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantal van de onderdelen die voor het verwezenlijken van de uitvinding worden gebruikt. In het bijzonder moet het celhuis of de buitenbehuizing niet noodzakelijk van metaal vervaardigd zijn. Het celhuis of de buitenbehuizing kan bij voorbeeld ook van keramisch materiaal vervaardigd zijn. De gasseparator moet niet noodzakelijk van de beschreven materialen vervaardigd zijn. Hij kan ook van andere anorganische materialen vervaardigd zijn in zoverre de opgegeven porositeit wordt verkregen en deze materialen voldoende bestand zijn tegen de radio-actieve straling en de gebruikte elektrolyt.
Claims (18)
- CONCLUSIES 1. Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water, welke elektrolyseur een cel bevat die een hermetisch gesloten celhuis (1-4) bezit, een anorganische poreuze gasseparator (5) die het celhuis (1-4) in twee compartimenten (7 en 8) deelt, twee elektroden (12 en 13) die respectievelijk in de twee compartimenten (7 en 8) zijn gemonteerd, stroomtoevoerleidingen (20) die op de elektroden (12 en 13) aansluiten, twee gasafvoeren (18) die respectievelijk op de twee compartimenten (7 en 8) aansluiten en ten minste een vloeistoftoevoer (9,10, 11) die op de binnenkant van het celhuis (1-4) uitgeeft, met het kenmerk dat de poreuze gasseparator (5) een porositeit tussen 30 en 70 % en een poriëndiameter tussen 10 en 100 pm bezit en hij doordrenkt met vloeistof ondoordringbaar voor gassen is, de vloeistoftoevoer (9,10, 11) op de gasseparator (5)uitgeeft zodat deze laatste door capillariteit met de door de vloeistoftoevoer (9,10, 11) toegevoerde vloeistof bevochtigd wordt en de twee elektroden (12 en 13) in bevochtigend contact met de gasseparator (5) opgesteld zijn zodat ze wanneer deze laatste bevochtigd wordt, ook bevochtigd worden.
- 2. Elektrolyseur volgens de conclusie 1, met het kenmerk dat de elektroden (12 en 13) elk onder tussenkomst van een poreuze foelie (14) tegen de gasseparator (5) aansluiten.
- 3. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 en 2, met het kenmerk dat de cel twee van openingen voorziene pre-elektroden (15) bevat die in respectievelijk de twee compartimenten (7 en 8) aan de van de gasseparator (5) afgekeerde zijde tegen de elektrode (12 of 13) in het betreffende compartiment (7 of 8) aansluiten, en de gasafvoer (18) die op het betreffende compartiment (7 of 8) aansluit in verbinding staat met de ruimte gecreëerd door <Desc/Clms Page number 13> de in dit compartiment (7 of 8) gelegen pre-elektrode (15).
- 4. Elektrolyseur volgens de conclusie 3, met het kenmerk dat de cel (2) metalen warmtespreidingsplaten (16) bevat die respectievelijk in de twee compartimenten (7 en 8) tegen de van de gasseparator (5) afgekeerde zijde van de pre-elektroden (15) aansluiten.
- 5. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 tot 4, met het kenmerk dat de cel isolatoren (17) bevat die in elk compartiment (7 en 8) tegen de binnenzijde van het celhuis (1-4) opgesteld zijn en de elektroden (12 en 13) van het celhuis (1-4) isoleren.
- 6. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 tot 5, met het kenmerk dat de anode (12) een geperforeerde anode is van platina of van een metaal van de platina-groep.
- 7. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 tot 6, met het kenmerk dat de kathode (13) een geperforeerde kathode is bekleed met een edel metaal.
- 8. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 tot 7, met het kenmerk dat de cel een metalen kader (6) bevat dat in het celhuis (1-4) is gemonteerd en met zijn omtrek tegen de binnenomtrek van het celhuis (1-4) aansluit, de gasseparator (5) met zijn randen aan dit kader (6) gehecht is en de vloeistoftoevoer (9,10, 11) met ten minste een gedeelte (9,10, 11) in dit kader (6) langs de rand van de gasseparator (5) gelegen is.
- 9. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 tot 8, met het kenmerk dat de vloeistoftoevoer (9,10, 11) zowel de toevoer voor vloeibaar elektrolyt als de toevoer voor het getritieerde water vormt.
- 10. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 tot 9, met het kenmerk dat de gasseparator (5) verticaal is opgesteld en de vloeistoftoevoer (9,10, 11) twee vloeistoftoevoerkanalen (9 en 10) bevat die respectievelijk op de <Desc/Clms Page number 14> bovenkant en op de onderkant van de gasseparator (5) uitmonden.
- 11. Elektrolyseur volgens de conclusies 8 en lo, met het kenmerk dat de twee vloeistoftoevoerkanalen (9 en 10) respectievelijk in het bovenste gedeelte van het verticale kader (6) langs de bovenste rand van de gasseparator (5) en in het onderste gedeelte van het kader (6) langs de onderste rand van de gasseparator (5) zijn gelegen.
- 12. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 10 en 11, met het kenmerk dat hij middelen bevat om het toevoeren van het getritieerd water doorheen de watertoevoerkanalen (9 en 10) om te wisselen.
- 13. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 1 tot 12, met het kenmerk dat hij koelmiddelen (21) bevat die, tegenover de elektroden, (12 en 13), op de buitenkant van het celhuis (1-4) zijn gemonteerd.
- 14. Elektrolyseur volgens de conclusie 13, met het kenmerk dat de koelmiddelen (21) tegenover elke elektrode (12 en 13) ten minste een thermo-elektrische pomp (21) bevatten.
- 15. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 13 en 14, met het kenmerk dat de koelmiddelen (21) een dergelijke koelcapaciteit bezitten dat ze de cel tijdens de elektrolyse kunnen afkoelen tot een temperatuur gelegen tussen-5 en 20 C.
- 16. Elektrolyseur volgens de conclusie 15, met het kenmerk dat de koelmiddelen (21) een dergelijke koelcapaciteit bezitten dat ze de cel tijdens de elektrolyse kunnen afkoelen tot een temperatuur gelegen tussen 0 en 5 C.
- 17. Elektrolyseur volgens een van de conclusies 13 tot 16, met het kenmerk dat hij een buitenbehuizing (22) bevat die het geheel, gevormd door de cel met het celhuis (1-4) en de koelmiddelen (21), omringt. <Desc/Clms Page number 15>
- 18. Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water zoals hiervoor beschreven of in de hieraan toegevoegde tekeningen voorgesteld.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2/60672A BE902271A (nl) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water. |
| CA000506628A CA1280087C (en) | 1985-04-25 | 1986-04-14 | Electrolyser for highly-active tritiated water |
| US06/853,604 US4714533A (en) | 1985-04-25 | 1986-04-18 | Electrolyser for highly-active tritiated water |
| AT86200701T ATE44773T1 (de) | 1985-04-25 | 1986-04-23 | Elektrolyseur fuer hochaktiv tritiumhaltiges wasser. |
| EP86200701A EP0202699B1 (en) | 1985-04-25 | 1986-04-23 | Electrolyser for highly-active tritiated water |
| DE8686200701T DE3664491D1 (en) | 1985-04-25 | 1986-04-23 | Electrolyser for highly-active tritiated water |
| JP61096594A JPS61259198A (ja) | 1985-04-25 | 1986-04-25 | 高活性トリチウム化水のための電解槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2/60672A BE902271A (nl) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE902271A true BE902271A (nl) | 1985-08-16 |
Family
ID=3865742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE2/60672A BE902271A (nl) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4714533A (nl) |
| EP (1) | EP0202699B1 (nl) |
| JP (1) | JPS61259198A (nl) |
| AT (1) | ATE44773T1 (nl) |
| BE (1) | BE902271A (nl) |
| CA (1) | CA1280087C (nl) |
| DE (1) | DE3664491D1 (nl) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU86876A1 (fr) * | 1987-05-13 | 1988-06-13 | Euratom | Film separateur pour un electrolyseur de l'eau acide moyennement tritriee et procede pour sa fabrication |
| LU87526A1 (fr) * | 1989-05-19 | 1990-12-11 | Euratom | Separateur pour un electrolyseur acide de l'eau tritiee et procede de fabrication d'un tel separateur |
| US5628887A (en) * | 1996-04-15 | 1997-05-13 | Patterson; James A. | Electrolytic system and cell |
| US20060236608A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-10-26 | Amjad Khan | System for dispensing hydrogen to a vehicle |
| US8404099B2 (en) * | 2008-09-19 | 2013-03-26 | David E. Fowler | Electrolysis of spent fuel pool water for hydrogen generation |
| CN113430550A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-09-24 | 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 | 一种采用不锈钢毛细管排气的电解池 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3446725A (en) * | 1966-02-25 | 1969-05-27 | Allis Chalmers Mfg Co | Electrolysis cell |
| GB1490650A (en) * | 1974-12-31 | 1977-11-02 | Commissariat Energie Atomique | Cell for the electrolysis of steam at high temperature |
| US4054496A (en) * | 1976-11-01 | 1977-10-18 | Raymond Arrathoon | Process for the production of high purity deuterium |
| DE2927566C2 (de) * | 1979-07-07 | 1986-08-21 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Diaphragma für alkalische Elektrolyse, Verfahren zur Herstellung desselben und dessen Verwendung |
| FR2517663B1 (fr) * | 1981-12-09 | 1985-08-09 | Commissariat Energie Atomique | Procede et dispositif de traitement d'effluents aqueux contenant de l'eau tritiee, electrode utilisable dans un tel dispositif et son procede de preparation |
| JPS59174503A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-10-03 | Japan Atom Energy Res Inst | トリチウム水からのトリチウム回収法 |
-
1985
- 1985-04-25 BE BE2/60672A patent/BE902271A/nl not_active IP Right Cessation
-
1986
- 1986-04-14 CA CA000506628A patent/CA1280087C/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-18 US US06/853,604 patent/US4714533A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-04-23 EP EP86200701A patent/EP0202699B1/en not_active Expired
- 1986-04-23 DE DE8686200701T patent/DE3664491D1/de not_active Expired
- 1986-04-23 AT AT86200701T patent/ATE44773T1/de active
- 1986-04-25 JP JP61096594A patent/JPS61259198A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0202699A1 (en) | 1986-11-26 |
| US4714533A (en) | 1987-12-22 |
| EP0202699B1 (en) | 1989-07-19 |
| JPS61259198A (ja) | 1986-11-17 |
| CA1280087C (en) | 1991-02-12 |
| DE3664491D1 (en) | 1989-08-24 |
| ATE44773T1 (de) | 1989-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1033419B1 (en) | Soda electrolytic cell provided with gas diffusion electrode | |
| FI61323C (fi) | Membranelektrolyscell med koncentriska elektroder | |
| Tilak et al. | Electrolytic production of hydrogen | |
| JPS6315354B2 (nl) | ||
| JP2005535783A (ja) | 電解方法及び装置 | |
| WO2013191140A1 (ja) | 複極式アルカリ水電解ユニット、及び電解槽 | |
| US4089770A (en) | Electrolytic cell | |
| JP6013448B2 (ja) | 電気化学セル、及び電気化学セルの使用 | |
| JP6001646B2 (ja) | 電解液が縁部に浸出することを防止する封止材の代替物としてのガスケットフレームを備える電気化学セル | |
| US20030106805A1 (en) | Method of producing alkali alcoholates | |
| CA1243630A (en) | Monopolar or bipolar electrochemical terminal unit having a novel electric current transmission element | |
| JP2004337843A (ja) | 水素同位体水の濃縮方法及び装置 | |
| BE902271A (nl) | Elektrolyseur voor hoogactief-getritieerd water. | |
| JPWO2012120835A1 (ja) | エネルギーシステム | |
| US4203819A (en) | Electrolytic cell with flow detection means | |
| JPH0153355B2 (nl) | ||
| JPS5845388A (ja) | 電解槽 | |
| US5192411A (en) | Electrode for electrochemical reactors | |
| US5266176A (en) | Bipolar electrode for an electrolyzer | |
| AU634666B2 (en) | Electrolyser comprising at least two elementary electrolysis cells coupled in electrical series along a common vertical wall | |
| KR960009108Y1 (ko) | 수소 및 산소가스 분리발생장치 | |
| RU110750U1 (ru) | Электролизер для получения неорганических перекисных соединений | |
| JP3827647B2 (ja) | ガス拡散電極を備えたイオン交換膜電解槽 | |
| NZ245265A (en) | Electrolytic cell electrode structure and positioning, particularly for ozone production | |
| Rahier et al. | Design of an electrolysis cell for highly tritiated water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RE | Patent lapsed |
Owner name: STUDIECENTRUM VOOR KERNENERGIE S.C.K. Effective date: 19950430 |