FI90884B - Electrolysis apparatus for producing hydrogen - Google Patents
Electrolysis apparatus for producing hydrogen Download PDFInfo
- Publication number
- FI90884B FI90884B FI925966A FI925966A FI90884B FI 90884 B FI90884 B FI 90884B FI 925966 A FI925966 A FI 925966A FI 925966 A FI925966 A FI 925966A FI 90884 B FI90884 B FI 90884B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- pressure
- gas
- electrolysis
- hydrogen
- oxygen
- Prior art date
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920004511 Dow Corning® 200 Fluid Polymers 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
5 908845 90884
Elektrolyysilaitteisto vedyn tuottamiseksi Elektrolysapparat för framställning av väteElectrolysis equipment for hydrogen production Elektrolysapparat för framställning av väte
Keksintö koskee elektrolyysilaitteistoa vedyn tuottamiseksi hajottamalla vettä sähkövirran avulla vedyksi ja hapeksi.The invention relates to an electrolysis apparatus for producing hydrogen by decomposing water into hydrogen and oxygen by means of an electric current.
On tunnettua suorittaa veden hajottaminen vedyksi ja hapeksi elektrolyysikennoissa, jotka 10 toimivat paineenalaisina ja tuottavat siten vetyä suoraan paineellisena eikä erillistä komprimointia tarvita. Elektrolyysikennon paineistuksen haittapuolena on kuitenkin vuotojen lisääntyminen.It is known to carry out the decomposition of water into hydrogen and oxygen in electrolytic cells which operate under pressure and thus produce hydrogen directly under pressure and no separate compression is required. However, the disadvantage of pressurizing the electrolytic cell is the increase in leakage.
On myös tunnettua sijoittaa elektrolyysikenno erillisen painekuoren sisään, jolloin paine-15 ero elektrolyysikennon sisäpuolen ja ulkopuolen välillä pienenee oleellisesti ja vuodot vähenevät. Siten esimerkiksi patenttijulkaisun FR2466515 mukaisessa laitteistossa painekuori on paineistettu typpikaasun avulla ja laitteisto sisältää elimet paineen pitämiseksi elektrolyysikennon sisällä alempana kuin painekuoren paine. Erillisen paineistuskaasun käyttö edellyttää kuitenkin säiliöitä paineistuskaasuja varten ja paineistuskaasun täydennys-20 tarvetta eikä patentissa kuvattu järjestelmä siitä johtuen sovellu esimerkiksi automaattisesti syijäseuduilla aurinkovoimalla toimiviin laitoksiin.It is also known to place the electrolytic cell the separate pressure shell, whereby the pressure differential of the electrolytic cell 15 between the inside and the outside decreases significantly and the leaks are reduced. Thus, for example, in the apparatus according to FR2466515, the pressure shell is pressurized by means of nitrogen gas and the apparatus includes means for keeping the pressure inside the electrolytic cell lower than the pressure in the pressure shell. However, the use of a separate pressurizing gas requires tanks for pressurizing gases and the need to replenish the pressurizing gas, and the system described in the patent is therefore not suitable, for example, automatically for solar-powered plants in the causal regions.
GB-patentista 1518234 on tunnettua sijoittaa elektrolyysilevyt painekuoren sisään, jolloin painekuoren sisäpuolella vallitsee vetykaasun paine. Patentin mukaisessa rakenteessa ei 25 kuitenkaan ole painekuoren sisään sijoitettua suljettua elektrolyysikennoa, vaan elektrolyyt-tinesteen (HC1) hajotukseen käytettävät elektrodit on sijoitettu riippumaan suoraan painekuoren sisään. Patentissa esitetty laitteisto on vedyn suurtuotantoon tarkoitettu laitos, jonka tehontarve on hyvin suuri, rakenne monimutkainen ja kallis johtuen mm. puhdistukseen tarkoitetuista laitteista, eikä laitteisto ole tarkoitettu hapen talteenottoon.It is known from GB patent 1518234 to place electrolytic plates inside a pressure shell, whereby a pressure of hydrogen gas prevails inside the pressure shell. However, the structure according to the patent does not have a closed electrolysis cell placed inside the pressure shell, but the electrodes used for the decomposition of the electrolyte liquid (HCl) are arranged to hang directly inside the pressure shell. The equipment presented in the patent is a plant for large-scale hydrogen production, the power demand of which is very high, the structure is complicated and expensive due to e.g. purification equipment and is not intended for oxygen recovery.
3030
Suomalaisessa patenttihakemuksessa FI923904 on esitetty elektrolyysilaitteisto vedyn tuottamiseksi vedestä, jossa laitteistossa elektrolyysikenno on sijoitettu nesteellä täytettyyn painekuoreen, joka pidetään paineistettuna elektrolyysissä syntyvän kaasun paineella. Painekuoressa oleva neste valitaan mm. vaipan korroosio-ominaisuuksien, alhaisen 2 sähkönjohtokyvyn sekä nesteen ja säätöön käytetyn paineistuskaasun keskinäisen sopivuuden perusteella.Finnish patent application FI923904 discloses an electrolysis apparatus for producing hydrogen from water, in which apparatus the electrolysis cell is placed in a pressure shell filled with a liquid, which is kept pressurized with the pressure of the gas generated in the electrolysis. The liquid in the pressure shell is selected e.g. based on the corrosion properties of the jacket, the low 2 electrical conductivity, and the compatibility of the fluid and the pressurizing gas used for control.
Painekuoren nestetäytetty sisätila voi olla yhdistettynä esimerkiksi putkella kaasulähtee-5 seen, jonka muodostaa elektrolyysikennossa syntyvä paineenalainen vety- tai happikaasu. Siten painekuori voi olla yhteydessä mihin tahansa kohtaan, joka on kaasusäiliöiden ja elektrolyysikennon välisessä putkistossa. Edullisesti painekuori on putken välityksellä yhteydessä kaasun vedenpoistossa käytettävän vedenerottimen yläosaan. Paineistusnestettä käytetään edullisesti sellainen määrä, että nestepinta nousee ainakin jonkinverran paine-10 kuorta ja kaasupainetta välittävään putkeen.The liquid-filled interior of the pressure shell can be connected, for example, by a pipe to a gas source formed by a pressurized hydrogen or oxygen gas generated in the electrolytic cell. Thus, the pressure shell can communicate with any point in the piping between the gas tanks and the electrolytic cell. Preferably, the pressure shell communicates via a pipe with the top of the water separator used for dewatering the gas. The pressurizing fluid is preferably used in such an amount that the surface of the fluid rises at least somewhat in the pipe transmitting the pressure-10 shell and the gas pressure.
Ongelmana tälläisessä järjestelmässä saattaa olla paineistusnesteen höyrystyminen tai muu kulkeutuminen paineistuksessa käytetyn kaasun nestekiertoon ja sitä kautta elektrolyysiken-noon. Koska paineistusneste on usein jokin öljy, sen joutuminen elektrolyysikennoon 15 aiheuttaa aikaa myöten kennon suorituskyvyn alenemista.A problem in such a system may be the evaporation or other migration of the pressurizing liquid into the liquid circuit of the gas used in the pressurization and thereby into the electrolysis cell. Since the pressurizing fluid is often an oil, its entry into the electrolytic cell 15 causes the performance of the cell to decrease over time.
Esilläoleva keksintö koskee elektrolyysilaitteistoa, jossa tämä haitta on saatu poistetuksi. Siten keksintö koskee elektrolyysilaitteistoa vedyn tuottamiseksi hajottamalla vesipitoista nestettä sähkövirran avulla vedyksi ja hapeksi paineistetussa elektrolyysikennossa siten, 20 että elektrolyysikenno on sijoitettu nesteellä täytettyyn painekuoreen. Keksintö on tunnettu siitä, että laitteisto on varustettu elimillä elektrolyysissä syntyvän kaasun paineen johtamiseksi painekuoreen, mainittujen elimien sisältäessä virtauskanavan elektrolyysissä syntyvän kaasun lähteestä painekuoreen, virtauskanavaan sijoitetun takaiskuventtiilin, joka sallii kaa-suvirtauksen ainoastaan painekuoreen päin, sekä ylivirtausventtiilin, jonka jousipuolelle on 25 johdettu mainitun kaasulähteen paine ja päästöpuolelle on johdettu mainitun painekuoren paine.The present invention relates to an electrolysis apparatus in which this drawback has been eliminated. Thus, the invention relates to an electrolysis apparatus for producing hydrogen by decomposing an aqueous liquid into an electrolytic cell pressurized with hydrogen by means of an electric current, such that the electrolytic cell is placed in a pressure shell filled with liquid. The invention is characterized in that the apparatus is provided with means for applying the pressure of the electrolytic gas to the pressure shell, said means including a flow channel from the electrolytic gas source to the pressure shell. pressure and a pressure of said pressure shell is applied to the discharge side.
Keksinnön mukainen laitteisto estää siten painekuoressa olevan nesteen joutumisen neste-tai höyrymuodossa laitteiston kaasukiertoihin ja samalla se huolehtii siitä, että painekuoren 30 paine pääsee laskemaan siinä tapauksessa, että kaasulähteen paine laskee. Sen lisäksi keksinnön avulla saavutetaan muuttuvapaineinen paineistus ilman että paineistukseen ja sen säätöön tarvitsisi käyttää erillistä suojakaasua. Paineistuksessa tarvittavan kaasun määrä on erittäin pieni. Erityisesti on huomattava, että keksinnön mukaisessa laitteistossa voidaan 90884 3 käyttää paineistuskaasuna paitsi elektrolyysikennossa syntyvää vetyä myös happea ilman korroosiovaaraa.The apparatus according to the invention thus prevents the liquid in the pressure shell from entering the gas circuits of the apparatus in liquid or vapor form and at the same time ensures that the pressure in the pressure shell 30 can drop in the event that the gas source pressure drops. In addition, the invention achieves variable-pressure pressurisation without the need to use a separate shielding gas for pressurization and its adjustment. The amount of gas required for pressurization is very small. In particular, it should be noted that in the apparatus according to the invention, not only hydrogen but also oxygen generated in the electrolysis cell can be used as the pressurizing gas without the risk of corrosion.
Keksinnön yleisimmässä suoritusmuodossa elektrolyysikenno on sijoitettu paineenkestävän 5 painekuoren sisälle ja painekuori on täytetty nesteellä. Lisäksi painekuori on yhteydessä virtauskanavan, esimerkiksi putken välityksellä painekaasulähteeseen, jonka muodostaa elektrolyysikennossa syntyvä kaasu. Paineistuskaasuna voidaan luonnollisesti käyttää joko happea tai vetyä. Painekuori on täytetty edullisesti kokonaan nesteellä, jolloin vältetään kaasun kokoonpuristuvuudesta aiheutuva säädön hitaus, jota saattaisi esiintyä, jos paineli) kuori sisältäisi esimerkiksi jonkin verran kaasua. Edullisesti paineistusnestettä käytetään sellainen määrä, että nestepinta nousee ainakin jonkin verran painetta välittävään virtaus-kanavaan tai putkeen.In the most common embodiment of the invention, the electrolytic cell is placed inside a pressure-resistant pressure shell 5 and the pressure shell is filled with a liquid. In addition, the pressure shell is connected via a flow channel, for example a pipe, to a source of compressed gas formed by the gas generated in the electrolytic cell. Naturally, either oxygen or hydrogen can be used as the pressurizing gas. The pressure shell is preferably completely filled with liquid, thus avoiding the slowness of control due to the compressibility of the gas, which could occur if the pressure shell contained, for example, some gas. Preferably, the pressurizing fluid is used in such an amount that the fluid surface rises at least to some extent in the pressure-transmitting flow channel or pipe.
Keksinnön mukaisesti painekuoren ja elektrolyysissä syntyvän kaasun lähteen väliseen 15 virtauskanavaan on sijoitettu takaiskuventtiili tai muu laite, joka mahdollistaa virtauksen ainoastaan painekuoreen päin. Tämä estää paineistusnesteen sekä siitä mahdollisesti muodostuvan höyryn virtaamiseen painekuoresta poispäin ja joutumisen laitteiston kaasukiertoihin ja sitä kautta elektrolyysikennon siään.According to the invention, a non-return valve or other device is arranged in the flow channel 15 between the pressure shell and the source of gas generated in the electrolysis, which enables flow only towards the pressure shell. This prevents the pressurization fluid and any steam generated from it from flowing away from the pressure shell and into the gas circuits of the equipment and thus into the electrolytic cell.
20 Takaiskuventtiili estää kuitenkin paineen laskemisen painekuoressa siinä tapauksessa, että kaasulähteen paine laskeutuu alemmaksi tai poistuu kokonaan esimerkiksi kaasukulutuksen, putkivaurion tai huollon takia. Tällöin paine-ero elektrolyysikennon sisätilan ja ulkotilan välillä saattaisi kasvaa liian suureksi. Siksi keksinnön mukaisesti takaiskuventtiilin rinnalle lisätään ylivirtausventtiili, joka huolehtii paineen laskemisesta automaattisesti. Normaali 25 ylivirtausventtiili käsittää sopivaan koteloon sijoitetun kalvon, joka sen alle sijoitetun jousen paineella painautuu kaasun tai nesteen ulosmenoaukkoa vasten sulkien sen. Vain kaasun tai nesteen paineen ylittäessä jousipaineen virtaus voi kulkea ulosmenoaukon kautta. Keksinnön mukaisesti ylivirtausventtiili yhdistetään painetta välittävän virtaus-kanavan sellaiseen kohtaan, joka on takaiskuventtiilin ja painekuoren välillä. Sen lisäksi 30 ylivirtausventtiilin jousipuolelle johdetaan paine kaasulähteestä tai virtauskanavan sellaisesta kohdasta, joka on mainitun takaiskuventtiilin toisella puolella.20 However, the non-return valve prevents the pressure in the pressure shell from dropping in the event that the pressure of the gas source drops lower or is completely eliminated, for example due to gas consumption, pipe damage or maintenance. In this case, the pressure difference between the interior and the exterior of the electrolytic cell could become too large. Therefore, according to the invention, an overflow valve is added in parallel with the non-return valve, which takes care of lowering the pressure automatically. A normal overflow valve 25 comprises a diaphragm housed in a suitable housing which, under the pressure of a spring placed below it, presses against the outlet of the gas or liquid, closing it. Only when the pressure of the gas or liquid exceeds the spring pressure can the flow pass through the outlet. According to the invention, the overflow valve is connected to a point in the pressure-transmitting flow channel between the non-return valve and the pressure housing. In addition, pressure is applied to the spring side of the overflow valve 30 from a gas source or from a point in the flow channel on the other side of said non-return valve.
Ylivirtausventtiilin jousipaine valitaan sopivasti siten, että painekuoren paine pysyy jonkin 4 verran alempana kuin elektrolyysissä syntyvän kaasun paine. Yleensä sopiva paine on korkeintaan muutaman bar’in luokkaa. Kaasulähteen paineen laskiessa ja kaasulähteen ja painekuoren paineiden välisen eron alittaessa ylivirtausventtiilin jousipaineen paine virtauskanavasta takaiskuventtiilin ja painekuoren välillä pääsee purkautumaan ulos, 5 esimerkiksi ulkoilmaan.The spring pressure of the overflow valve is suitably selected so that the pressure in the pressure shell remains somewhat lower than the pressure of the gas generated in the electrolysis. Generally, a suitable pressure is in the order of a few bar at most. When the pressure of the gas source decreases and the difference between the pressures of the gas source and the pressure shell falls below, the spring pressure of the overflow valve from the flow channel between the non-return valve and the pressure shell can be discharged, e.g.
Keksintöä voidaan soveltaa riippumatta siitä, käytetäänkö painekuoren paineistukseen happea tai vetyä. Vetyäkään käytettäessä ei painekuoren paineen laskeminen ulkoilmaan aiheuta haittaa eikä vaaraa, koska vapautuvat kaasumäärät ovat joka tapauksessa erittäin 10 pieniä.The invention can be applied regardless of whether oxygen or hydrogen is used to pressurize the pressure shell. Even when using hydrogen, lowering the pressure in the casing to the outside air does not cause any inconvenience or danger, because the amounts of gas released are in any case very small.
Painekuoressa voidaan käyttää mitä tahansa nestettä, joka on sähköä johtamatonta, inertti vedyn tai hapen suhteen ja käytettyjä materiaaleja syövyttämätön ja käyttölämpötilaolosuh-teet kestävää. Hinta ja myrkyttömyys ovat myös varteenotettavia näkökohtia.Any liquid that is electrically non-conductive, inert to hydrogen or oxygen, and non-corrosive to the materials used and resistant to operating temperature conditions can be used in the pressure shell. Price and non-toxicity are also considerations.
1515
Siten keksinnön mukaisessa laitteistossa voidaan soveltaa mm. silikoniöljyjä tai -rasvoja, Huorattuja öljyjä, öljypohjaisia tai synteettisiä voiteluaineita ja jopa tislattua tai ionivaih-dettua vettä. Viimeksimainitun ongelmana on kuitenkin huono pakkasenkestävyys ja se, että se saattaa aiheuttaa sähkökemiallista korroosiota varsinkin hapen yhteydessä. Tavalli-20 siä öljyjä ei myöskään voida käyttää hapen yhteydessä.Thus, in the apparatus according to the invention, e.g. silicone oils or greases, hooked oils, oil-based or synthetic lubricants and even distilled or deionized water. However, the problem with the latter is poor frost resistance and the fact that it can cause electrochemical corrosion, especially in the case of oxygen. Normal oils cannot be used in conjunction with oxygen.
Esimerkkejä sopivista paineistusnesteistä ovat varsinkin silikoniöljyt ja -rasvat, kuten Dow Coming-yhtiön valmistama "Dow Corning 200 Fluid" tai Rhone-Poulenc-yhtiön "Rho-dosil" öljy.Examples of suitable pressurizing fluids are, in particular, silicone oils and greases, such as "Dow Corning 200 Fluid" from Dow Coming or "Rho-dosil" from Rhone-Poulenc.
2525
Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viittaamalla oheiseen kuvioon.The invention is described in more detail below with reference to the accompanying figure.
Kuviossa on esitetty muuttuvapaineinen elektrolyysikenno 10, joka on varustettu elektro-lyysinesteen sisääntuloyhteellä 11, vetykaasun ulostuloyhteellä 12 ja happikaasun (hap-30 pi/vesiseoksen) ulostuloyhteellä 13 sekä virransyöttöjohdoilla 14. Kuvion mukaisessa suoritusmuodossa on esitetty myös vedenerottimet 15 ja 16 veden erottamiseksi vety-kaasusta ja vastaavasti happikaasusta.The figure shows a variable pressure electrolysis cell 10 provided with an electrolysis liquid inlet connection 11, a hydrogen gas outlet connection 12 and an oxygen gas (hap-30 pi / water mixture) outlet connection 13 and power supply lines 14. The embodiment according to the figure also shows water separators 15 and 16 and oxygen gas, respectively.
90884 590884 5
Elektrolyyttinestettä syötetään elektrolyysikennoon 10 vesijohdon 17, pumpun 18 ja vesi-linjan 19 kautta happikaasun vedenerottimeen 16 ja siitä edelleen vedensyöttölinjan 20, takaiskuventtiilin 21 ja elektrolyyttinesteen sisääntuloyhteen 11 kautta elektrolyysikennoon 10. Elektrolyysikennossa syntyvä happi ja sen mukana tuleva vesi johdetaan hapen ulostu-5 loyhteen 13 ja hapen ulostulolinjan 22 kautta hapen vedenerottimeen 16. Happikaasun mukana tuleva vesi erottuu vedenerottimessa 16 ja palaa elektrolyysikennoon 10 linjan 20 kautta.The electrolyte liquid is supplied to the electrolytic cell 10 via the water line 17, the pump 18 and the water line 19 to the oxygen gas water separator 16 and further through the water supply line 20, the non-return valve 21 and the electrolyte liquid inlet 11 to the electrolytic cell 10. The oxygen 13 through the oxygen outlet line 22 to the oxygen water separator 16. The water entrained with the oxygen gas separates in the water separator 16 and returns to the electrolysis cell 10 via the line 20.
Elektrolyysikennossa 10 syntyvä vetykaasu johdetaan vedyn ulostuloyhteen 12 läpi ja 10 vedyn ulostulolinjan 23 kautta vetykaasun vedenerottimeen 15. Vedenerottimessa 15 kaasusta erottuva vesi johdetaan pois putken 24 ja venttiilin 25 kautta.The hydrogen gas generated in the electrolysis cell 10 is passed through the hydrogen outlet connection 12 and 10 through the hydrogen outlet line 23 to the hydrogen gas water separator 15. In the water separator 15, the water separated from the gas is discharged through the pipe 24 and the valve 25.
Elektrolyysikenno 10 on sijoitettu painekuoreen 26, joka on täytetty inertillä nesteellä ja paineistus tapahtuu edullisesti johtamalla painekuoreen 26 putki 27 happikaasun vedenerot-15 timesta 16. Näinollen painekuoressa 26 vallitsee oleellisesti happikaasun paine.The electrolytic cell 10 is housed in a pressure shell 26 filled with an inert liquid, and pressurization is preferably accomplished by passing a tube 27 from the oxygen gas water separator 16 to the pressure shell 26. Thus, the pressure shell 26 is substantially pressurized with oxygen gas.
Vetykaasu vedenerottimesta 15 johdetaan edelleen linjan 28 ja takaiskuventtiilin 29 kautta vetyvarastoon 30. Linja 28 on lisäksi varustettu putkella 31 ja venttiilillä 32 vetypaineen laskemiseksi esimerkiksi elektrolyysilaitteiston huoltoa varten.The hydrogen gas from the water separator 15 is further led through a line 28 and a non-return valve 29 to the hydrogen storage 30. The line 28 is further provided with a pipe 31 and a valve 32 for lowering the hydrogen pressure, for example for servicing the electrolysis plant.
2020
Happikaasu johdetaan happikaasun vedenerottimesta 16 linjan 33 kautta ylivirtausventtiiliin 34. Ylivirtausventtiili 34 käsittää kotelon 35, joka on tiiviin kalvon 36 avulla jaettu kahteen osastoon 37 ja 38. Osasto 37 sisältää istukan 39, jossa on aukko 40 ja aukosta istukan 39 läpi johtava kanava 41. Happikaasu virtaa linjan 33 kautta ylivirtausventtiilin 25 34 osastoon 37 ja edelleen aukon 40 ja kanavan 41 läpi hapen poistoputkeen 42. Ylivir tausventtiilin 34 toinen osasto 38 sisältää jousen 43, joka toisesta päästään on tuettu kotelon 35 päähän ja toisesta päästä kalvoon 36. Näinollen happikaasu pääsee virtaamaan aukon 40 ja kanavan 41 kautta hapen poistoputkeen 42 ainoastaan siinä tapauksessa, että sen paine ylittää tietyn arvon. Olennaista ylivirtausventtiilin 34 toiminnalle on lisäksi se, 30 että jousen 43 sisältävä osasto 38 on myös putken 44 kautta yhteydessä vetypaineeseen eli linjaan 28.Oxygen gas is conducted from the oxygen gas water separator 16 via line 33 to an overflow valve 34. The overflow valve 34 comprises a housing 35 divided into two compartments 37 and 38 by a tight membrane 36. The compartment 37 includes a seat 39 with an opening 40 and a passage 41 through the seat 39. flows through line 33 to compartment 37 of overflow valve 25 34 and further through orifice 40 and passage 41 to oxygen outlet pipe 42. Second compartment 38 of overflow valve 34 includes a spring 43 supported at one end on housing 35 and at other end on membrane 36. Thus, oxygen gas can flow through orifice 40 and through the channel 41 to the oxygen outlet pipe 42 only if its pressure exceeds a certain value. In addition, it is essential for the operation of the overflow valve 34 that the compartment 38 containing the spring 43 also communicates via the pipe 44 with the hydrogen pressure, i.e. the line 28.
Kuvion mukaisessa laitteistossa paineensäätö toimii seuraavasti. Ylivirtausventtiilin 34 6 kalvoon 36 kohdistuu toiselta puolelta vetylinjassa 28 oleva paine ja lisäksi jousen 43 aiheuttama paine, joka painaa kalvoa 36 istukassa 39 olevaa aukkoa 40 vasten. Näinollen happi pääsee virtaamaan poistoputkeen 42 ainoastaan silloin, kun hapen paine linjassa 33 on suurempi kuin vetylinjan paineen ja jousipaineen summa. Hapen virratessa paine 5 happilinjassa laskee, kunnes se on enintään jousipaineen verran korkeampi kuin linjassa 44 ja 28 oleva paine, jolloin kalvo 36 sulkee aukon 40. Siten happipaine seuraa automaattisesti vetylinjassa 28 olevaa painetta pysyen aina kuitenkin korkeampana kuin linjassa 28 oleva vetypaine.In the apparatus according to the figure, the pressure control operates as follows. The diaphragm 36 of the overflow valve 34 6 is subjected on one side to the pressure in the hydrogen line 28 and in addition to the pressure caused by the spring 43, which presses the diaphragm 36 against the opening 40 in the seat 39. Thus, oxygen can flow into the outlet pipe 42 only when the oxygen pressure in line 33 is greater than the sum of the hydrogen line pressure and the spring pressure. As the oxygen flows, the pressure in the oxygen line 5 drops until it is at most a spring pressure higher than the pressure in line 44 and 28, whereby the diaphragm 36 closes the orifice 40. Thus, the oxygen pressure automatically follows the pressure in line 28.
10 Kuten edellä on esitetty, pidetään painekuori 26 paineistettuna elektrolyysissä syntyvän kaasun paineella eli tässä tapauksessa happikaasun vedenerottimesta 16 painekuoreen 27 johtavan putken 27 välityksellä. Painekuoreen 26 lisätyn nesteen määrä on edullisesti sellainen, että nestepinta nousee ainakin jonkin matkaa ylös putkeen 27. Keksinnön mukaisesti putkeen 27 on sijoitettu takaiskuventtiili 45, joka sallii kaasuvirtauksen 15 ainoastaan painekuoreen 26 päin. Siten vedenerottimessa 16 vallitseva happikaasun paine välittyy putken 27 ja takaiskuventtiilin 45 kautta painekuoreen 26 ja siinä olevaan nesteeseen.As indicated above, the pressure shell 26 is kept pressurized by the pressure of the gas generated in the electrolysis, in this case via a pipe 27 leading from the oxygen gas water separator 16 to the pressure shell 27. The amount of liquid added to the pressure housing 26 is preferably such that the liquid surface rises at least some distance up the pipe 27. According to the invention, a non-return valve 45 is arranged in the pipe 27, which allows gas flow 15 only towards the pressure housing 26. Thus, the oxygen gas pressure in the water separator 16 is transmitted through the pipe 27 and the non-return valve 45 to the pressure shell 26 and the liquid therein.
Haluttaessa laskea elektrolyysilaitteistosta paineet pois esimerkiksi huoltoa varten avataan 20 putkessa 31 olevaa venttiiliä 32 ja annetaan vedyn virrata ulos. Tällöin paine putkessa 44 alenee ja kalvo 36 päästää hapen virtaamaan poistoputkeen 42, jolloin happipaine seuraa vetypaineen laskua. Takaiskuventtiili 29 estää vetykaasun virtauksen poistoputkeen 31.If it is desired to depressurize the electrolysis equipment, for example for maintenance, the valve 32 in the pipe 31 is opened and the hydrogen is allowed to flow out. In this case, the pressure in the pipe 44 decreases and the membrane 36 allows oxygen to flow into the outlet pipe 42, whereby the oxygen pressure follows the decrease of the hydrogen pressure. The non-return valve 29 prevents the flow of hydrogen gas into the outlet pipe 31.
Tällöin putkessa 27 oleva takaiskuventtiili 45 kuitenkin estää paineen poistumisen 25 painekuoresta 26. Sitä varten keksinnön mukaisesti on järjestetty ylivirtausventtiili 46, joka vastaa rakenteeltaan ylivirtausventtiiliä 34. Tällöin ylivirtausventtiilin 46jousipuolelle on johdettu putki 47 putkesta 27. Ylivirtausventtiilin 46 päästöpuoli on yhdistetty putkeen 27 putken 48 välityksellä.In this case, however, the non-return valve 45 in the pipe 27 prevents the pressure 25 from escaping from the pressure shell 26. To this end, an overflow valve 46 is provided, which corresponds in structure to an overflow valve 34. In this case, a pipe 47 is led from the pipe 27.
30 Paineen alkaessa laskea vedenerottimessa 16 ja samalla ylivirtausventtiilin 46 jousipuolella painekuoren 26 paine pysyy aluksi ennallaan. Tietyssä vaiheessa painekuoren 26 paine ylittää kuitenkin ylivirtausventtiilin jousipuolen paineen ja jousipaineen muodostaman yhteispaineen, jolloin kaasua alkaa virrata ulos ylivirtausventtiilistä 46 putken 49 kautta.As the pressure begins to drop in the water separator 16 and at the same time on the spring side of the overflow valve 46, the pressure in the pressure shell 26 initially remains unchanged. At a certain point, however, the pressure shell 26 exceeds the pressure overflow valve spring side pressure and the spring pressure formed by the pressure, wherein the gas starts to flow out of the safety relief valve 46 through the pipe 49.
90884 790884 7
Vaikka kuvion mukaisessa suoritusmuodossa on esitetty, että painekuori 26 pidetään paineistettuna happikaasun vedenerottimesta putken 27 kautta tulevalla happipaineella, niin on huomattava, että paineistus voidaan ottaa mistä tahansa muualta, missä vallitsee elektrolyysikennossa syntyneen hapen paine. Putki 27 voitaisiin siten johtaa esimerkiksi 5 putkesta 33 tai jopa putkesta 22, vaikka jälkimmäinen tapa ei ole suositeltavaa, koska putkessa 22 kulkevassa happikaasussa on mukana vettä. Samoin on selvää, että paine-kuoren paineistus voidaan yhtä hyvin suorittaa vetypaineen avulla, jolloin putki 27 voidaan johtaa esimerkiksi vetykaasun vedenerottimesta 15 tai vetylinjasta 28.Although it is shown in the embodiment of the figure that the pressure shell 26 is kept pressurized by the oxygen pressure coming from the oxygen gas water separator through the pipe 27, it should be noted that the pressurization can be taken from anywhere else where the oxygen generated in the electrolysis cell is pressurized. The pipe 27 could thus be led, for example, from the pipe 33 or even from the pipe 22, although the latter method is not recommended because water is present in the oxygen gas passing through the pipe 22. It is also clear that the pressurization of the pressure shell can just as well be carried out by means of hydrogen pressure, whereby the pipe 27 can be led, for example, from a hydrogen gas water separator 15 or a hydrogen line 28.
10 Edellä esitetyt suoritusmuodot on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan eikä rajoittamaan keksintöä.The above embodiments are intended to illustrate and not to limit the invention.
Claims (5)
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI925966A FI90884C (en) | 1992-12-31 | 1992-12-31 | Electrolyser for hydrogen production |
| AU49612/93A AU4961293A (en) | 1992-08-31 | 1993-08-31 | Procedure for controlling pressure in electrolysis apparatus and electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen |
| PCT/FI1993/000344 WO1994005831A1 (en) | 1992-08-31 | 1993-08-31 | Procedure for controlling pressure in electrolysis apparatus and electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen |
| CA002143446A CA2143446C (en) | 1992-08-31 | 1993-08-31 | Procedure for controlling pressure in electrolysis apparatus and electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen |
| DE69309080T DE69309080T2 (en) | 1992-08-31 | 1993-08-31 | CONTROL METHOD FOR PRINTING IN AN ELECTROLYSIS DEVICE AND ELECTROLYSIS DEVICE FOR PRODUCING HYDROGEN AND OXYGEN |
| EP93919348A EP0659218B1 (en) | 1992-08-31 | 1993-08-31 | Procedure for controlling pressure in electrolysis apparatus and electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen |
| RU95106985A RU2102535C1 (en) | 1992-08-31 | 1993-08-31 | Method of controlling pressure in electrolyzer, electrolyzer for producing hydrogen and oxygen (versions), and hydrogen-production electrolyzer |
| AT93919348T ATE150492T1 (en) | 1992-08-31 | 1993-08-31 | CONTROL METHOD FOR THE PRESSURE IN AN ELECTROLYZER AND ELECTROLYZER FOR PRODUCING HYDROGEN AND OXYGEN |
| NO950747A NO309154B1 (en) | 1992-08-31 | 1995-02-27 | Method of Controlling Pressure in Electrolyser and Electrolyser to Reduce Hydrogen and Oxygen |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI925966 | 1992-12-31 | ||
| FI925966A FI90884C (en) | 1992-12-31 | 1992-12-31 | Electrolyser for hydrogen production |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI925966A0 FI925966A0 (en) | 1992-12-31 |
| FI90884B true FI90884B (en) | 1993-12-31 |
| FI90884C FI90884C (en) | 1994-04-11 |
Family
ID=8536501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI925966A FI90884C (en) | 1992-08-31 | 1992-12-31 | Electrolyser for hydrogen production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI90884C (en) |
-
1992
- 1992-12-31 FI FI925966A patent/FI90884C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI90884C (en) | 1994-04-11 |
| FI925966A0 (en) | 1992-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5690797A (en) | Hydrogen and oxygen gas generating system | |
| JP7167189B2 (en) | Method and apparatus for providing at least one product stream by electrolysis and use | |
| CA2143446C (en) | Procedure for controlling pressure in electrolysis apparatus and electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen | |
| FI90569B (en) | Electrolyser for hydrogen production | |
| US6712944B2 (en) | Gas/liquid phase separator for electrolysis cell | |
| FI90884B (en) | Electrolysis apparatus for producing hydrogen | |
| US3338033A (en) | Boiler feed water system with vacuum deaeration | |
| JP2000054175A (en) | Solid polymer membrane-type water electrolyzer | |
| RU2111285C1 (en) | Apparatus for producing hydrogen and oxygen by electrolysis technique | |
| DE19705741C1 (en) | Modular expansion and deaeration unit designed for mass production | |
| JP3085712B2 (en) | Expansion control method in closed fluid circulation system | |
| DE10329740A1 (en) | Water treatment plant for removal of dissolved air and lime scale has vacuum chamber and incorporates permanent magnet which can encourage formation of calcium carbonate crystals | |
| US1222809A (en) | Gas-generator. | |
| CN106322113A (en) | High-pressure switch and water purifier using high-pressure switch | |
| US4978550A (en) | Reverse osmosis water purification system for producing carbonated water | |
| FI90885B (en) | Electrolysis apparatus for producing hydrogen and oxygen | |
| CN210736675U (en) | Acid-gas separator and acid-gas separation system | |
| US813844A (en) | Electrolytic apparatus. | |
| CN100558995C (en) | Pure water tank constant liquid level and constant pressure sealing technology | |
| FI90570C (en) | Process for controlling the pressure of an electrolysis device and electrolysis device for the production of hydrogen and oxygen | |
| CN1101785C (en) | Gasification device | |
| JP4706263B2 (en) | High pressure vessel-accommodated water electrolysis hydrogen generator and method for operating the device | |
| US670433A (en) | Carbureter. | |
| EP4484612A1 (en) | Device for generating hydrogen gas and oxygen gas from water, and system for the same purpose, which includes the device | |
| SU1701605A2 (en) | Crude oil and formation water storage tank |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MA | Patent expired |