Газогенераторные устройства

 

       Предлагаются дистилляционные газогенераторные устройства  разложения воды с целью раздельного получения водорода и кислорода, а также опресненной воды.

       Известны устройства, содержащие катод анодные пластины и ионопроницаемую перегородку, разделяющую водородную и кислородную камеру. Недостатком такого устройства есть то, что ионопроницаемая перегородка нуждается в частой чистке в случае применения не химически чистых растворов, загрязненной воды.

       Предлагаемые устройства не содержат ионно-проницаемой перегородки, а выделяемые газы водорода и кислорода поднимаясь вдоль катод анодных пластин вверх, накапливаются в раздельных камерах, и отводятся потребителю.

       В качестве  исходного раствора могут применятся калий натриевые растворы, морская вода, в зависимости от применения устройства.

       Стационарная газогенераторная станция.

       На рис.1 показано стационарное газогенераторное устройство для разложения морской воды на газы водород и кислород. В случае необходимости в устройство дополнительно вводится емкость для получения опресненной воды – L.Подобное устройство может питаться электроэнергией, поставляемой ветроэнергетическими, волновыми энергетическими установками. В этом случае устройство будет использоваться, как рекуператор энергии и поставщик опресненной воды. Решение подобной задачи весьма актуально в настоящее время и обозримом будущем.

       Установка может быть спроектирована  в прибрежной зоне с забором морской воды. Полученные газы водород, кислород и опресненная вода могут накапливаться в емкостях, с целью их дальнейшего использования.

        На рисунке не показаны сопутствующие устройства. Их разработка может быть выполнена при наличии заинтересованной стороны. На рис.1 показано устройство, выполненное в виде кубической емкости из токонепроводящего материала –1 и токопроводящими листами – 2, на которые подается напряжение выпрямленное по направлению. С целью обеспечения равномерного износа листов полярность подключения питающего напряжения периодически меняется, соответственно и меняется подключение выходного газа. В случае использования устройства  и как опреснителя, вводится  емкость с ионопроводящими стенками-4. Выделяемый газ через отверстия – 5 и пеноотделяющие емкости – 3 отводится потребителю. Забор морской воды, слив ее потребителю не показан. Возможен вариант непрерывного забора и слива морской воды. После износа катод анодные листы могут заменяться новыми.

        Газогенераторная установка морского автономного исполнения.

         На рис.2 показана газогенераторная установка , погружаемая в воду . Устройство обеспечения плавучести  на рисунке не показано. Установка отличается от выше приведенной отсутствием кубической емкости накопления воды. Установка выполнена в виде электронейтральной доски жесткости – 1 и прикрепленной к ней катод анодными пластинами – 2. Боковые стенки – 4 выполнены укороченными. Установка может быть  дополнена  ионопроводящей емкостью для получения опресненной воды. Слив опресненной воды не показан.

          В остальном конструкция аналогична приведенной выше на рис.1.

        Портативная установка для получения опресненной воды.

         На рис.3 показана портативная установка для получения опресненной воды для терпящих бедствие в морских условиях. Установка выполняется из ионопроводящего материала -3  /к примеру, брезент/ и содержит боковые токопроводящие  катод анодные пластины – 2, питаемые от портативного генератора с мускульным приводом. Боковые пластины крепятся на некотором удалении от стенок емкости. Верхняя часть – 1 выполняется конструктивно жесткой. На рисунке сливной клапан, передняя и задняя стенки не показаны. Установка выполняется в складном варианте и может комплектоваться датчиком солености воды.  

        Газогенераторная установка.

        На рис.4 показана газогенераторная установка для раздельного получения водорода и кислорода, как в стационарных, так и в полевых условиях при наличии постоянного напряжения электропитания с возможной пульсацией по величине. Предлагаемая установка может применяться, как источник водород-кислородной смеси газов  в различных пропорциях  для проведения газовой сварки и резки металлов.

       Установка выполняется в виде цилиндрического сосуда. На рисунке внутренний токопроводящий цилиндр - 5  расположен внутри внешнего токопроводящего стакана-6. Внутренний цилиндр герметически изолирован от стакана электроизолятором-7 и –3.Крышка –1 прижимает внутренний цилиндр к стакану через электронейтральную прокладку –3 . К крышке крепятся  камерообразующий цилиндр и две трубки выполненные из электронейтрального материала. Образующиеся газы водород и кислород подымаются вверх и каждый накапливается  в своем цилиндрическом кармане. При повышении давления  газа в любом из карманов происходит  понижение уровня  раствора и газ через открывшийся патрубок уходит в пеноулавливающую камеру –2 и дальше к потребителю. Смешивание газов не происходит, т.к. уровень входного отверстия патрубка –9  выбран выше уровня нижней кромки камерообразующего цилиндра –4. Внутренний обьем цилиндра –5 может использоваться  для заполнения резервным раствором, для чего в его нижней части можно выполнить соединительное отверстие. Можно использовать внутренний обьем цилиндра для прохода проточной охлаждающей воды.  Рабочий раствор – 8. Возможно исполнение устройства со сменными катод анодными пластинами. С целью выравнивания  расхода материала пластин можно применять переполюсовку питания, со сменой подключения к выходным трубкам.

        Для создания наперед заданного газового давления можно применить регулятор, показанный на рис.5.

       Устройство состоит из резервуара – 4, подсоединяемого трубками к выходным трубкам на рис.4. Выходные газы водород и кислород отводятся через запорные клапаны потребителю. Заправка рабочего раствора -5 производится через пробку –1. Устройство содержит также регулируемый клапан максимального давления –2, указатель давления –3. При превышении газового давления смеси водород-кислород внутри резервуара и внутри всего газогенератора выше предела, установленного  с помощью регулируемого клапана максимального давления, происходит его срабатывание и сброс излишков  газовой смеси.

        Установка должна иметь достаточную производительность для обеспечения проведения газосварочных работ. Отсутствие накопительных газовых емкостей делает подобную установку особо привлекательной для потребителя по требованиям техники безопасности.

  Газогенераторы разложения воды на водород и кислород с КПД больше единицы.

 

   На рис.1 показан газогенератор для производства  смешанного водород-кислородного газа. На цилиндрические электроды подается постоянное напряжение. Между электродами расположена  перегородка из электро непроводящего материала – 1, выполненная с отверстиями. В нижней части устройства расположен водяной насос, обеспечивающий прокачку воды между электродами в направлении снизу вверх – Р. Полученная газовая смесь отводится из сосуда с дистиллированной водой.

   При таком варианте электролиза предполагается  прерывание ионного тока при движении воды вдоль перегородки с отверстиями.

   В качестве перегородки можно применить спиральную конструкцию со щелевым зазором.

   Подбором напряжения питания электродов и скорости прокачки воды можно получить желаемый результат.

   На рис.2 показан газогенератор для  раздельного получения водорода и кислорода.

Между цилиндрическими электродами 2 и 3, см. рис.2, расположена ионно-проницаемая перегородка – 1. На электроды подается электропотенциал, в полярности распределения водород-кислородных камер, как указанно на рисунке.

   В нижней части устройства производится нагнетание  воды – Р. Через отверстия в стенках электродов вытекающая вода захватывает выделенный газ, уводя его из зоны реакции. При этом предполагается, что протоны, оторванные от молекулы воды, не будут претерпевать восстановления и будут уводиться из зоны разложения.

   Предлагаемые типы устройств не проверены в работе и предназначаются для экспериментаторов.