NO157183B - Elektrolyseanlegg til gassproduksjon. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et elektrolyseanlegg til industriell produksjon av gass, f.eks. hydrogen og oksygen ved elektrolyse av vann under trykk.

Ved de for tiden kjente elektrolyseanlegg, f.eks. slike som

er beskrevet i søkernes franske patentpublikasjon nr. 2 453 222, blir returløpene av anolytt og katolytt fra væske/gass-separatorene forenet i et felles ledningssystem, hvorved det blir mulig ved inngangen til elektrolysøren å få like store konsentrasjoner av kalium på anode- og på katodesiden. Denne sammenføring av returkretsene for avgasset elektrolytt gjør det mulig, samtidig med at man får samme konsentrasjoner av kalium ved hver av de to innganger til elektro-lysøren, å unngå at elektrolysørens virkningsgrad etterhvert synker under drift som følge av økning av kaliumkonsentra-sjonen på anodesiden og tilsvarende minskning av den på anodesiden. Det er nemlig kjent at elektrolysereaksjonen medfører et tap av kalium og en økning av vanninnholdet på anodesiden og omvendt på katodesiden. Imidlertid er elektrolyttens spesi-fikke motstand avhengig av dens kaliumkonsentrasjon og øker ved påtagelig avvik fra optimal konsentrasjon til den ene eller den annen side. Det er således uunnværlig for en drift med godt utbytte alltid å holde kaliumkonsentrasjonene ved inngangene til elektrolysøren i nærheten av den optimale konsentrasjon som svarer til minimal spesifikk motstand av elek-trolyttblandingen.

Med de kjente anlegg er det for å unngå faren for eksplosjon som følge av eventuell blanding av hydrogen og oksygen uunnværlig å benytte meget effektive væske/gass-separatorer, idet disse skal avgasse hele den sirkulerende elektrolyttstrøm. Slike avgassingsapparater er omfangsrike og tungvinte, og

det ville være ønskelig å kunne utruste elektrolyseanlegget med mindre avanserte avgassingsapparater.

Oppfinnelsen gir anvisning på en ny form for elektrolyseanlegg som samtidig som det arbeider med optimal virkningsgrad likesom de ovennevnte anlegg, ikke har disses ulempe, spesielt idet de er utrustet med enklere og iallefall mindre ruvende avgassingsapparater. Nærmere bestemt er anlegget ifølge oppfinnelsen definert i kravet.

Oppfinnelsen vil forstås bedre fra den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel, som gjelder et anlegg til industriell produksjon av hydrogen og oksygen ved elektrolyse av vann under trykk, idet der vil bli henvist til tegningen, som skjematisk viser returkretsen for elektrolytt.

På tegningen betegner 1 elektrolysørens utløp for anolytt ladet med oksygenblærer O2/ og 2 betegner dens utløp for katolytt ladet med hydrogenblærer . Slik det er konvensjonelt i tilfellet av vannelektrolyse, utgjør strømningsmengdene C av katolytt og A av anolytt henholdsvis 2/3 og 1/3 av den samlede elektrolyttstrøm, slik det er skjematisk antydet ved bredden av de respektive strømmer på tegningen, hvor anolytt-strømmen A er antydet med en bredde på 3 enheter, mens kato-lyttstrømmen C er antydet med en bredde på 6 enheter (samlet elektrolyttstrøm vil dermed representeres av en bredde på

9 enheter). Forøvrig betegner 3 og 4 innløpene for henholdsvis anolytt og katolytt, likeledes med strømningsmengder henholdsvis A og C. I samsvar med oppfinnelsen er utløpene 1 for anolytt og 2 for katolytt ført til innløpene 3 og 4 for henholdsvis anolytt og katolytt til elektrolysøren via følgende kretser: - En første krets 5 som fra anolyttutløpet 1 til katolyttinn-C

løpet 4 overfører en andel A ■ ^+ q av anolyttstrømmen A,

og som er utrustet med et avgassingsapparat 6 med vidtgående avgassing som gjør det mulig å fraskille gassblærer ned til en diameter på 5 - 10 jun, slik det f.eks. er tilfellet med væske/gass-separatoren ifølge søkernes ovennevnte franske patentskrift. I det eksempel som er antydet på tegningen, er den således overførte anolyttstrøm representert ved en bredde på 2 enheter.

- En annen krets 7 som fra katolyttutløpet 2 til anolyttinn-

løpet 3 overfører en andel c> A + g av katolyttstrømmen C,

og som likeledes er utrustet med et avgassingsapparat 8 med vidtgående avgassing maken til apparatet 6. Den således over-førte katolyttstrøm er på tegningen antydet å ha en bredde på 2 enheter.

- En tredje krets 9 som fra anolyttutløpet 1 til anolyttinn-løpet 3 overfører restandelen

av anolyttstrømmen A, og som er utrustet med et avgassingsapparat 10 med moderat avgassing som bare fraskiller gassblærer med en diameter på ca. 30-50 jim. Et slikt avgassingsapparat vil f.eks. kunne utgjøres av et apparat i henhold til den ovennevnte franske patentpublikasjon hvor platestablene er fjernet for bare å levne den vertikale skjerm som sitter like ved inngangen til den sylinder som utgjør avgassingsbe-holderen. I det eksejnpel som er antydet på tegningen, er den strømningsmengde ^+ q som således overføres av kretsen 9, representert ved en strøm med en bredde på 1 enhet. - En fjerde krets 11 som fra katolyttutløpet 2 til katolytt-innløpet 4 overfører restandelen „

av katolyttstrømmen C og likeledes er utrustet med et avgassingsapparat 12 med moderat avgassing av samme type som apparatet 10, men egnet til å føre vedkommende strømningsmengde r 2 „

^+(^. J det eksempel som er antydet pa tegningen, er den meng-de som således overføres av kretsen 11, representert ved en strøm med en bredde på 4 enheter.

Det kan således fastslås at den elektrolytt som sendes inn

i elektrolysøren såvel ved 3 som ved 4 ved hjelp av anord-ningen ifølge oppfinnelsen, vil utgjøres av en blanding i forholdet 1:2, altså-^av strømningsmengdene A og C av henholdsvis anolytt og katolytt ved elektrolysørens utløp. Dir-ekte fra tegningen kan man således se at elektrolytten på siden for anolyttinnløpet 3 er representert ved en samlet bredde på 3 enheter sammensatt av 1 enhet anolytt fra utløpet 1 og 2 enheter katolytt fra utløpet 2, mens'elektrolytten

på siden for katoiyttinnløpet 4 er representert ved en bredde på 6 enheter sammensatt av 2 enheter anolytt stammende fra utløpet 1 og 4 enheter katolytt stammende fra utløpet 2, altså i begge tilfeller et forhold på 1:2 mellom anolytt- og kato-lyttmengdene.

Det kan likeledes beregnes at elektrolyttandelen ved inngangen til elektrolysøren i det generelle tilfelle utgjøres av en blanding av utgående anolytt og katolytt i forholdet A/C mellom strømmene A av anolytt og C av katolytt ved utløpet fra elektrolysøren.

Således er forholdet mellom anolytt og katolytt

Alt i alt vil det således ses at man får et resultat analogt med det som oppnås med apparatene ifølge eldre teknikk, men at man istedenfor å benytte avgassingsapparater med vidtgående avgassing og kraftig strømning her benytter to avgassingsapparater med vidtgående avgassing, men svakere strømning og to avgassingsapparater med moderat avgassing og partiell strømning, slik at anleggsomkostningene alt i alt blir redu-sert .

Claims (1)

1. Elektrolyseanlegg til gassproduksjon omfattende en elektro-lyser med utløp (1) for anolytt med strømningsmengde A og ladet med gassblærer (02) forårsaket av elektrolysereaksjonen på anodesiden, og med utløp (2) for katolytt med strømnings-mengde C og ladet med gassbobler (H2) forårsaket av elektro-lysereaks j onen på katodesiden, samtidig som elektrolysøren er forsynt med innløp (3) for anolytt med samme strømnings-mengde A som anolyttutløpet (1) og med et innløp (4) for katolytt med samme strømningsmengde C som katolyttutløpet (2),karakterisert ved at dets returkrets for elektrolytt mellom de nevnte innløp og utløp omfatter - en første krets (5) til å overføre en andel A» C av anolytt-strømmen A fra anolyttutløpet (1) til katolyttinnløpet (4), idet denne overføringskrets er utrustet med en væske/gass-separator (6) med vidtgående avgassing som tillater fraskil-ling av gassblærer ned til en diameter på ca. 5-10 jum, A - en annen krets (7) til å overføre en andel c*A-+c av kato~ lyttstrømmen C fra katolyttutløpet (2) til anolyttinnløpet (3), idet denne overføringskrets likeledes er utrustet med en væske/gass-separator (8) med vidtgående avgassing i likhet med separatoren (6) i den første krets (5),

   A - en tredje krets (9) til a overføre restandelen A* av ano-lyttstrømmen A fra anolyttutløpet (1) til anolyttinnløpet (3), idet denne overføringskrets er utrustet med en væske/gass-separator (10) med moderat avgassing som bare fraskiller gassblærer med en diameter på over ca. 30-50 Jim, og C - en fjerde krets (11) til å overføre restandelen c*"^f^ av katolyttstrømmen C fra katolyttutløpet (2) til katolyttinn-løpet (4), idet denne overføringskrets likeledes er utrustet med en væske/gass-separator (12) med moderat avgassing som definert ovenfor.