Vienu metu, naudojant elektrolizę iš išlydytų druskų, pirmą kartą buvo galima išskirti gryną kalį, natrį ir daugelį kitų metalų.

Šiandien šis procesas taip pat naudojamas kasdieniame gyvenime - „išgauti“ vandenilį iš vandens. Technologija yra daugiau nei prieinama, nes vandens elektrolizės prietaisas yra tik indas su sodos tirpalu, į kurį panardinami elektrodai.

Elektrodai yra nedideli kvadratiniai lakštai, supjaustyti iš cinkuoto plieno arba, geriau, iš nerūdijančio plieno 03Х16Н15М3 (AISI 316L). Paprastą plieną labai greitai „suvalgys“ elektrocheminė korozija.

Peiliu iškirpę skylę konteinerio sienelėje, ant jos turite sumontuoti du šiurkščius filtrus - tiks „purvo filtrai“ (antrasis pavadinimas yra įstrižas filtras) arba filtrai iš skalbimo mašinų.

Toliau montuojama 2,3 mm storio lenta ir burbulinis vamzdelis.

Elektrolizatoriaus sukūrimas baigiamas sumontuojant antgalį su sklende, esančia lentos pusėje.

Viršutinis konteinerio įrenginys

Elektrodai pagaminti iš 50x50 cm matmenų nerūdijančio plieno lakšto, kurį šlifuokliu reikia supjaustyti į 16 vienodų kvadratų. Vienas kiekvienos plokštės kampas yra apipjaustytas, o priešingame kampe padaryta skylė M6 varžtui.

Elektrodai po vieną uždedami ant varžto, o izoliatoriai jiems išpjaunami iš guminio ar silikoninio vamzdelio. Arba galite naudoti vamzdelį nuo vandens lygio.

Talpykla tvirtinama jungiamosiomis detalėmis ir tik po to montuojamas burbulinis vamzdelis ir elektrodai su gnybtais.

Apatinio konteinerio modelis

Šioje versijoje įrenginio surinkimas prasideda nuo nerūdijančio pagrindo, kurio matmenys turi atitikti konteinerio matmenis. Tada sumontuokite plokštę ir vamzdelį. Šioje modifikacijoje filtrų montuoti nereikia.

Tada prie apatinės lentos reikia pritvirtinti sklendę 6 mm varžtais.

Antgalis montuojamas naudojant jungiamąją detalę. Jei vis dėlto nuspręsite įdiegti filtrus, juos pritvirtinkite plastikiniais spaustukais su guminėmis tarpinėmis.

Baigtas prietaisas

Izoliatorių storis tarp elektrodų plokščių turi būti 1 mm. Esant tokiam tarpui, srovės stiprio pakaks kokybiškai elektrolizei, tuo pačiu nuo elektrodų gali lengvai atitrūkti dujų burbuliukai.

Plokštės pakaitomis jungiamos prie maitinimo šaltinio polių, pavyzdžiui, pirmoji plokštė prie "pliuso", antroji - prie "minuso" ir kt.

Įrenginys su dviem vožtuvais

2 vožtuvų elektrolizatoriaus modelio gamybos procesas nėra ypač sudėtingas. Kaip ir ankstesnėje versijoje, surinkimas turėtų prasidėti paruošiant pagrindą. Jis pagamintas iš plieno lakštų, kuriuos reikia supjaustyti pagal konteinerio matmenis.

Lenta tvirtai pritvirtinta prie pagrindo (naudojame M6 varžtus), po to galite sumontuoti burbuliuojantį vamzdelį, kurio skersmuo ne mažesnis kaip 33 mm. Pasirinkę įrenginio vožtuvą, galite pradėti montuoti vožtuvus.

Plastikinis konteineris

Pirmasis montuojamas ant vamzdžio pagrindo, kuriam šioje vietoje būtina pritvirtinti armatūrą. Jungtis užsandarinama suspaudimo žiedu, po kurio montuojama kita plokštelė – jos prireiks sklendei pritvirtinti.

Antrasis vožtuvas turi būti sumontuotas ant vamzdžio 20 mm atstumu nuo krašto.

Atsiradus vandens šildymo sistemai, oro sistema nepelnytai prarado savo populiarumą, tačiau dabar vėl įgauna pagreitį. – projektavimo ir montavimo rekomendacijos.

Sužinosite viską apie stebuklingos dyzelinės viryklės gamybą ir naudojimą.

Ir šioje temoje analizuosime butų šilumos skaitiklių tipus. Klasifikacija, dizaino ypatybės, įrenginių kainos.

Trys vožtuvų modeliai

Ši modifikacija skiriasi ne tik vožtuvų skaičiumi, bet ir tuo, kad pagrindas jai turi būti ypač tvirtas. Naudojamas tas pats nerūdijantis plienas, tik didesnio storio.

Vožtuvo Nr. 1 montavimo vieta turi būti parinkta ant įleidimo vamzdžio (jis jungiamas tiesiai prie talpyklos). Po to reikia pritvirtinti viršutinę plokštę ir antrą burbulo tipo vamzdelį. Vožtuvas Nr. 2 sumontuotas šio vamzdžio gale.

Montuojant antrą vožtuvą, jungtis turi būti pakankamai tvirtai pritvirtinta. Jums taip pat reikės spaustuko žiedo.

Paruoštas vandenilio degiklis

Kitas etapas yra vožtuvo gamyba ir montavimas, po kurio vožtuvas Nr.3 prisukamas prie vamzdžio. Jis turi būti prijungtas prie antgalio smeigėmis, o izoliacija turi būti užtikrinta guminėmis tarpinėmis.

Vanduo gryna forma (distiliuotas) yra dielektrikas ir, kad elektrolizatorius veiktų pakankamai produktyviai, jis turi būti paverstas tirpalu.

Geriausius rezultatus demonstruoja ne druskos, o šarminiai tirpalai. Norėdami juos paruošti, į vandenį galite įpilti kepimo arba kaustinės sodos. Tinka ir kai kurios buitinės chemijos priemonės, pavyzdžiui, „ponas raumuo“ ar „kurmis“.

Prietaisas su cinkuota plokšte

Labai paplitusi elektrolizatoriaus versija, daugiausia naudojama šildymo sistemose.

Pasirinkę pagrindą ir konteinerį, jie sujungia plokštes varžtais (jų reikės 4). Tada prietaiso viršuje įrengiamas izoliacinis tarpiklis.

Talpyklos sienelės neturi būti laidžios elektrai, tai yra metalinės. Jei reikia, kad konteineris būtų labai patvarus, paimkite plastikinį indą ir įdėkite jį į tokio pat dydžio metalinį apvalkalą.

Belieka prisukti konteinerį su smeigėmis prie pagrindo ir sumontuoti sklendę su gnybtais.

Modelis su organiniu stiklu

Elektrolizatoriaus surinkimas naudojant organinio stiklo ruošinius negali būti vadinamas paprasta užduotimi - šią medžiagą gana sunku apdoroti.

Sunkumų gali kilti ir ieškant tinkamo dydžio konteinerio.

Lentos kampuose išgręžiama viena skylė, po kurios prasideda plokščių montavimas. Žingsnis tarp jų turi būti 15 mm.

Kitas žingsnis yra užrakto montavimas. Kaip ir kitų modifikacijų atveju, reikia naudoti guminius tarpiklius. Tiesiog reikia atsižvelgti į tai, kad šioje konstrukcijoje jų storis turi būti ne didesnis kaip 2 mm.

Modelis ant elektrodų

Nepaisant šiek tiek nerimą keliančio pavadinimo, ši elektrolizatoriaus modifikacija taip pat yra gana prieinama savarankiškai gaminti. Šį kartą įrenginio surinkimas prasideda nuo apačios, sutvirtindamas sklendę ant tvirto plieninio pagrindo. Talpykla su elektrolitu, kaip ir viename iš aukščiau aprašytų variantų, bus dedama viršuje.

Po sklendės prasideda vamzdžio montavimas. Jei talpos dydis leidžia, jame gali būti du filtrai.

• lapas neliečia konteinerio;
• atstumas tarp jo (lakšto) ir tvirtinimo varžtų turi būti 20 mm.

Naudojant tokią vandenilio generatoriaus konstrukciją, elektrodai turėtų būti pritvirtinti prie vartų, gnybtus dedant kitoje jų pusėje.

Plastikinių tarpiklių taikymas

Galimybė gaminti elektrolizatorių su polimerinėmis tarpinėmis leidžia naudoti aliuminio indą, o ne plastikinį. Dėl tarpiklių jis bus patikimai izoliuotas.

Išpjaunant plastikines tarpines (reikia 4 vnt.), reikia suteikti jiems stačiakampių formą. Jie klojami pagrindo kampuose, paliekant 2 mm tarpą.

Dabar galite pradėti montuoti konteinerį. Norėdami tai padaryti, jums reikės kito lapo, kuriame yra išgręžtos 4 skylės. Jų skersmuo turi atitikti išorinį M6 sriegio skersmenį - tai yra varžtai, kurie bus naudojami konteineriui pritvirtinti.

Aliuminio indo sienelės yra standesnės nei plastikinės, todėl patikimesniam tvirtinimui po varžtų galvutėmis reikėtų padėti gumines poveržles.

Lieka paskutinis etapas – vartų ir gnybtų montavimas.

Dviejų terminalų modelis

Pritvirtinkite plastikinį indą prie pagrindo, pagaminto iš plieno arba aliuminio lakšto, naudodami cilindrus arba varžtus. Po to turite įdiegti sklendę.

Šioje modifikacijoje naudojamas 3 mm ar šiek tiek didesnio skersmens adatinis antgalis. Jį reikia sumontuoti savo vietoje, prijungiant prie konteinerio.

Dabar, naudodami laidininkus, turite prijungti gnybtus tiesiai prie apatinės plokštės.

Paskutinis elementas yra vamzdžio montavimas, o vieta, kur jis yra prijungtas prie talpyklos, turi būti užsandarintas suspaudimo žiedu.

Filtrus galima pasiskolinti iš sugedusių skalbyklių arba įrengti įprastus „nešvarumų rinktuvus“.

Taip pat prie veleno reikės pritvirtinti du vožtuvus.

Namo elektrifikavimas yra svarbus naujo pastato sutvarkymo etapas. – profesionalių elektrikų rekomendacijos.

Sužinosite, kaip savo rankomis pasidaryti paprastą šilumos akumuliatorių. Taip pat sistemos surišimas ir nustatymas.

Scheminis vaizdavimas

Scheminis elektrolizės reakcijos aprašymas užtruks ne daugiau kaip dvi eilutes: teigiamai įkrauti vandenilio jonai veržiasi į neigiamai įkrautą elektrodą, o neigiamo krūvio deguonies jonai teka į teigiamą. Kodėl vietoj gryno vandens reikia naudoti elektrolitinį tirpalą? Faktas yra tai, kad vandens molekulei sulaužyti reikalingas gana galingas elektrinis laukas.

Didelę šio darbo dalį druska ar šarmas atlieka chemiškai: metalo atomas, turintis teigiamą krūvį, pritraukia neigiamai įkrautas hidroksilo grupes OH, o šarminė arba rūgštinė liekana, turinti neigiamą krūvį, pritraukia teigiamus vandenilio jonus H. Taigi , elektrinis laukas gali tik atskirti jonus iki elektrodų.

Elektrolizatoriaus grandinė

Elektrolizė geriausiai vyksta sodos tirpale, kurio viena dalis praskiedžiama keturiasdešimčia dalių vandens.

Geriausia medžiaga elektrodams, kaip jau minėta, yra nerūdijantis plienas, tačiau plokštelėms gaminti geriausiai tinka auksas. Kuo didesnis jų plotas ir didesnė srovė, tuo didesnis dujų kiekis bus išleistas.

Tarpinės gali būti pagamintos iš įvairių nelaidžių medžiagų, tačiau šiam darbui geriausiai tinka polivinilchloridas (PVC).

Išvada

Elektrolizatorius gali būti efektyviai naudojamas ne tik pramonėje, bet ir kasdieniame gyvenime.

Jo gaminamas vandenilis gali būti paverstas kuru gaminant maistą arba juo praturtintas dujų ir oro mišinyje, padidinant automobilių variklių galią.

Nepaisant pagrindinės prietaiso konstrukcijos paprastumo, meistrai išmoko pagaminti daugybę jo veislių: skaitytojas gali bet kurį iš jų padaryti savo rankomis.

Video tema

Elektrolizė plačiai naudojama pramonės sektoriuje, pavyzdžiui, gaminant aliuminį (prietaisai su keptais anodais PA-300, PA-400, PA-550 ir kt.) arba chlorą (pramoniniai įrenginiai Asahi Kasei). Kasdieniame gyvenime šis elektrocheminis procesas buvo naudojamas daug rečiau, pavyzdžiui, baseino elektrolizatorius Intellichlor arba plazminio suvirinimo aparatas Star 7000. Pabrangę degalų, dujų ir šildymo tarifai kardinaliai pakeitė situaciją, todėl kilo mintis apie populiari vandens elektrolizė namuose. Panagrinėkime, kokie yra vandens padalijimo įrenginiai (elektrolizatoriai) ir kokia jų konstrukcija, taip pat kaip savo rankomis pasidaryti paprastą įrenginį.

Kas yra elektrolizatorius, jo savybės ir pritaikymas

Taip pavadintas prietaisas, skirtas to paties pavadinimo elektrocheminiam procesui, kuriam reikalingas išorinis maitinimo šaltinis. Struktūriškai šis prietaisas yra elektrolitu užpildyta vonia, kurioje įdedami du ar daugiau elektrodų.

Pagrindinė tokių įrenginių charakteristika yra našumas, dažnai šis parametras nurodomas modelio pavadinime, pavyzdžiui, stacionariose elektrolizės gamyklose SEU-10, SEU-20, SEU-40, MBE-125 (membraninių blokų elektrolizatoriai) ir kt. . Tokiais atvejais skaičiai rodo vandenilio gamybą (m 3 /h).

Kalbant apie likusias charakteristikas, jos priklauso nuo konkretaus įrenginio tipo ir taikymo srities, pavyzdžiui, kai atliekama vandens elektrolizė, įrenginio efektyvumą veikia šie parametrai:

Taigi, pritaikę 14 voltų į išėjimus, gausime 2 voltus ant kiekvieno elemento, o plokštės kiekvienoje pusėje turės skirtingus potencialus. Elektrolizatoriai, kuriuose naudojama panaši plokščių sujungimo sistema, vadinami sausais elektrolizatoriais.

1. Atstumas tarp plokščių (tarp katodo ir anodo erdvės), kuo jis mažesnis, tuo mažesnė bus varža, todėl per elektrolito tirpalą praeis daugiau srovės, o tai padidins dujų gamybą.
2. Plokštelės matmenys (ty elektrodų plotas) yra tiesiogiai proporcingi srovei, tekančiai per elektrolitą, todėl taip pat turi įtakos veikimui.
3. Elektrolitų koncentracija ir jos šiluminis balansas.
4. Medžiagos, naudojamos elektrodams gaminti, charakteristikos (auksas yra ideali medžiaga, tačiau per brangu, todėl nerūdijantis plienas naudojamas naminėse grandinėse).
5. Proceso katalizatorių taikymas ir kt.

Kaip minėta aukščiau, tokio tipo įrenginiai gali būti naudojami kaip vandenilio generatorius chlorui, aliuminiui ar kitoms medžiagoms gaminti. Jie taip pat naudojami kaip vandenį valantys ir dezinfekuojantys įrenginiai (UPEV, VGE), taip pat atliekama lyginamoji jo kokybės analizė (Tesp 001).

Pirmiausia mus domina įrenginiai, gaminantys Brauno dujas (vandenilį su deguonimi), nes būtent šį mišinį galima naudoti kaip alternatyvų energijos nešiklį ar kuro priedus. Juos apžvelgsime kiek vėliau, bet kol kas pereikime prie paprasto elektrolizatoriaus, kuris skaido vandenį į vandenilį ir deguonį, konstrukcijos ir veikimo principo.

Įrenginys ir detalus veikimo principas

Detonuojančių dujų gamybos įtaisai saugumo sumetimais neapima jų kaupimosi, tai yra, dujų mišinys sudeginamas iš karto po pagaminimo. Tai šiek tiek supaprastina dizainą. Ankstesnėje dalyje nagrinėjome pagrindinius kriterijus, kurie turi įtakos įrenginio veikimui ir kelia tam tikrus veikimo reikalavimus.

Prietaiso veikimo principas parodytas 4 paveiksle, prie elektrolito tirpalo panardintų elektrodų prijungiamas pastovios įtampos šaltinis. Dėl to per jį pradeda eiti srovė, kurios įtampa yra didesnė už vandens molekulių skilimo tašką.

4 pav. Paprasto elektrolizatoriaus konstrukcija

Dėl šio elektrocheminio proceso katodas išskiria vandenilį, o anodas – deguonį santykiu 2:1.

Elektrolizatorių tipai

Trumpai pažvelkime į pagrindinių vandens padalijimo įrenginių tipų dizaino ypatybes.

Sausas

Šio tipo prietaiso konstrukcija parodyta 2 paveiksle, jo ypatumas yra tas, kad manipuliuojant elementų skaičiumi, įrenginį galima maitinti iš šaltinio, kurio įtampa gerokai viršija minimalų elektrodo potencialą.

Pratekėjimas

Supaprastintas tokio tipo prietaisų dizainas pateiktas 5 paveiksle. Kaip matote, konstrukcijoje yra vonia su elektrodais „A“, visiškai užpildyta tirpalu ir bakas „D“.

5 pav. Srauto elektrolizatoriaus konstrukcija

Prietaiso veikimo principas yra toks:

• prie elektrocheminio proceso įėjimo dujos kartu su elektrolitu vamzdžiu „B“ išspaudžiamos į indą „D“;
• bake „D“ dujos atskiriamos nuo elektrolito tirpalo, kuris išleidžiamas per išleidimo vožtuvą „C“;
• elektrolitas vamzdžiu „E“ grįžta į hidrolizės vonią.

Membrana

Pagrindinis šio tipo prietaisų bruožas yra kieto elektrolito (membranos) naudojimas polimero pagrindu. Šio tipo prietaisų konstrukciją galite rasti 6 pav.

6 pav. Membraninio tipo elektrolizatorius

Pagrindinis tokių prietaisų bruožas – dvejopa membranos paskirtis: ji ne tik perneša protonus ir jonus, bet ir fiziškai atskiria tiek elektrodus, tiek elektrocheminio proceso produktus.

Diafragma

Tais atvejais, kai elektrolizės produktų difuzija tarp elektrodų kamerų yra neleistina, naudojama porėta diafragma (tai suteikia tokių prietaisų pavadinimą). Medžiaga gali būti keramika, asbestas arba stiklas. Kai kuriais atvejais tokiai diafragmai sukurti gali būti naudojami polimeriniai pluoštai arba stiklo vata. 7 paveiksle parodyta paprasčiausia elektrocheminiams procesams skirto diafragminio įtaiso versija.

Paaiškinimas:

1. Deguonies išleidimo anga.
2. U formos kolba.
3. Vandenilio išleidimo anga.
4. Anodas.
5. Katodas.
6. Diafragma.

Šarminis

Distiliuotame vandenyje elektrocheminis procesas neįmanomas, kaip katalizatorius naudojamas koncentruotas šarmo tirpalas (nepageidautina naudoti druską, nes išsiskiria chloras). Remiantis tuo, dauguma elektrocheminių vandens skaidymo prietaisų gali būti vadinami šarminiais.

Teminiuose forumuose patariama naudoti natrio hidroksidą (NaOH), kuris, skirtingai nei soda (NaHCO 3), nerūdija elektrodo. Atminkite, kad pastarasis turi du reikšmingus pranašumus:

1. Galima naudoti geležinius elektrodus.
2. Jokių kenksmingų medžiagų neišsiskiria.

Tačiau vienas reikšmingas trūkumas paneigia visus kepimo sodos, kaip katalizatoriaus, pranašumus. Jo koncentracija vandenyje yra ne didesnė kaip 80 gramų litre. Tai sumažina elektrolito atsparumą šalčiui ir jo srovės laidumą. Jei pirmąjį vis dar galima toleruoti šiltuoju metų laiku, tada antrajam reikia padidinti elektrodų plokščių plotą, o tai savo ruožtu padidina konstrukcijos dydį.

Elektrolizatorius vandenilio gamybai: brėžiniai, diagrama

Pažiūrėkime, kaip galite sukurti galingą dujų degiklį, varomą vandenilio ir deguonies mišiniu. Tokio įrenginio schemą galima pamatyti 8 pav.

Ryžiai. 8. Vandenilio degiklio konstrukcija

Paaiškinimas:

1. Degiklio antgalis.
2. Guminiai vamzdeliai.
3. Antrasis vandens sandariklis.
4. Pirmasis vandens sandariklis.
5. Anodas.
6. Katodas.
7. Elektrodai.
8. Elektrolizatoriaus vonia.

9 paveiksle parodyta mūsų degiklio elektrolizatoriaus maitinimo schema.

Ryžiai. 9. Elektrolizės degiklio maitinimo šaltinis

Galingam lygintuvui mums reikės šių dalių:

• Tranzistoriai: VT1 – MP26B; VT2 – P308.
• Tiristoriai: VS1 – KU202N.
• Diodai: VD1-VD4 – D232; VD5 – D226B; VD6, VD7 – D814B.
• Kondensatoriai: 0,5 µF.
• Kintamieji rezistoriai: R3 -22 kOhm.
• Rezistoriai: R1 – 30 kOhm; R2 – 15 kOhm; R4 – 800 omų; R5 – 2,7 kOhm; R6 – 3 kOhm; R7 – 10 kOhm.
• PA1 yra ampermetras, kurio matavimo skalė ne mažesnė kaip 20 A.

Trumpos instrukcijos apie elektrolizatoriaus dalis.

Vonia gali būti pagaminta iš senos baterijos. Plokštes reikia nupjauti 150x150 mm iš stogo dangos (lakšto storis 0,5 mm). Norėdami dirbti su aukščiau aprašytu maitinimo šaltiniu, turėsite surinkti 81 elemento elektrolizatorių. Montavimo brėžinys parodytas 10 pav.

Ryžiai. 10. Vandenilio degiklio elektrolizatoriaus brėžinys

Atminkite, kad aptarnauti ir valdyti tokį įrenginį nėra sunku.

„Pasidaryk pats“ elektrolizatorius automobiliui

Internete galima rasti daugybę HHO sistemų schemų, kurios, pasak autorių, leidžia sutaupyti nuo 30% iki 50% kuro. Tokie teiginiai yra pernelyg optimistiški ir, kaip taisyklė, neparemti jokiais įrodymais. Supaprastinta tokios sistemos schema parodyta 11 pav.

Supaprastinta automobilio elektrolizatoriaus schema

Teoriškai toks prietaisas turėtų sumažinti degalų sąnaudas dėl visiško perdegimo. Norėdami tai padaryti, Browno mišinys tiekiamas į degalų sistemos oro filtrą. Tai vandenilis ir deguonis, gaunami iš elektrolizatoriaus, maitinamo iš automobilio vidinio tinklo, o tai padidina degalų sąnaudas. Užburtas ratas.

Žinoma, galima naudoti PWM srovės reguliatoriaus grandinę, naudoti efektyvesnį perjungimo maitinimo šaltinį arba pasitelkti kitas gudrybes energijos sąnaudoms sumažinti. Kartais internete susiduriate su pasiūlymais įsigyti elektrolizatoriaus mažo ampero maitinimo šaltinį, o tai paprastai yra nesąmonė, nes proceso našumas tiesiogiai priklauso nuo srovės stiprumo.

Tai kaip Kuznecovo sistema, kurios vandens aktyvatorius pamestas, o patentas trūksta ir t.t. Aukščiau pateiktuose vaizdo įrašuose, kuriuose kalbama apie neginčijamus tokių sistemų pranašumus, praktiškai nėra pagrįstų argumentų. Tai nereiškia, kad idėja neturi teisės egzistuoti, tačiau deklaruojamos santaupos „šiek tiek“ perdėtos.

„Pasidaryk pats“ elektrolizatorius namų šildymui

Šiuo metu nėra prasmės gaminti naminio elektrolizatoriaus namo šildymui, nes elektrolizės būdu gauto vandenilio kaina yra daug brangesnė nei gamtinių dujų ar kitų aušinimo skysčių.

Taip pat reikia atsižvelgti į tai, kad joks metalas negali atlaikyti vandenilio degimo temperatūros. Tiesa, yra Stano Martino patentuotas sprendimas, leidžiantis apeiti šią problemą. Reikia atkreipti dėmesį į pagrindinį dalyką, kuris leidžia atskirti vertingą idėją nuo akivaizdžių nesąmonių. Skirtumas tarp jų yra tas, kad pirmasis išduodamas patentas, o antrasis randa savo šalininkų internete.

Tai galėtų būti straipsnio apie buitinius ir pramoninius elektrolizatorius pabaiga, tačiau prasminga trumpai apžvelgti įmones, gaminančias šiuos įrenginius.

Elektrolizatorių gamintojų apžvalga

Išvardinkime gamintojus, gaminančius kuro elementus elektrolizatorių pagrindu, kai kurios įmonės gamina ir buitinius prietaisus: NEL Hydrogen (Norvegija, rinkoje nuo 1927 m.), Hydrogenics (Belgija), Teledyne Inc (JAV), Uralkhimmash (Rusija), RusAl (Rusija). , žymiai patobulinta Soderberg technologija), RutTech (Rusija).

Elektrolizė yra cheminis ir fizinis reiškinys, kai medžiagos skaidomos į komponentus veikiant elektros srovei, plačiai naudojamas pramoniniais tikslais. Remiantis šia reakcija, agregatai gaminami, pavyzdžiui, chlorui arba spalvotiesiems metalams gaminti.

Nuolat brangstantys energijos ištekliai išpopuliarino buitines elektrolizės gamyklas. Kas yra tokios konstrukcijos ir kaip jas pasidaryti namuose?

Bendra informacija apie elektrolizatorių

Elektrolizės įrenginys yra elektrolizės įrenginys, kuriam reikalingas išorinis energijos šaltinis, struktūriškai sudarytas iš kelių elektrodų, kurie dedami į indą, užpildytą elektrolitu. Šio tipo įrengimas taip pat gali būti vadinamas vandens padalijimo įrenginiu.

Tokiuose įrenginiuose pagrindinis techninis parametras yra našumas, ty per valandą pagaminamo vandenilio tūris, matuojamas m³/h. Stacionariuose įrenginiuose šis parametras yra modelio pavadinime, pavyzdžiui, SEU-40 membraninis įrenginys gamina 40 kubinių metrų per valandą. m vandenilis.

Kitos tokių įrenginių charakteristikos visiškai priklauso nuo numatytos paskirties ir įrengimo tipo. Pavyzdžiui, atliekant vandens elektrolizę, įrenginio efektyvumas priklauso nuo šių parametrų:

1. Žemiausio elektrodo potencialo (įtampos) lygis. Normaliam įrenginio veikimui ši charakteristika turi būti 1,8–2 V vienai plokštei. Jei maitinimo šaltinio įtampa yra 14 V, prasminga padalyti elektrolizatoriaus talpą su elektrolito tirpalu į lakštus į 7 elementus. Toks įrenginys vadinamas sausu elektrolizatoriumi. Mažesnė vertė nepradės elektrolizės, o didesnė vertė labai padidins energijos sąnaudas;

1. Kuo mažesnis atstumas tarp plokščių komponentų, tuo mažesnė bus varža, kuri, praeinant didelei srovei, padidins dujinės medžiagos gamybą;
2. Plokščių paviršiaus plotas tiesiogiai veikia našumą;
3. Šilumos balansas ir elektrolitų koncentracijos laipsnis;
4. Elektrodų elementų medžiaga. Auksas yra brangi, bet ideali medžiaga naudoti elektrolizatoriuose. Dėl didelių sąnaudų dažnai naudojamas nerūdijantis plienas.

Svarbu! Kitokio tipo konstrukcijose vertės turės skirtingus parametrus.

Vandens elektrolizės įrenginiai taip pat gali būti naudojami tokiems tikslams kaip dezinfekcija, valymas ir vandens kokybės įvertinimas.

Elektrolizatoriaus veikimo principas ir tipai

Paprasčiausias įrenginys turi elektrolizatorius, kurie vandenį skaido į deguonį ir vandenilį. Jie susideda iš indo su elektrolitu, į kurį dedami elektrodai, prijungti prie energijos šaltinio.

Elektrolizės įrenginio veikimo principas yra tas, kad elektros srovė, einanti per elektrolitą, turi įtampą, kurios pakanka vandeniui suskaidyti į molekules. Proceso rezultatas yra tas, kad anodas gamina vieną dalį deguonies, o katodas – dvi dalis vandenilio.

Elektrolizatorių tipai

Vandens padalijimo įrenginiai būna šių tipų:

1. Sausas;
2. Pratekėjimas;
3. membrana;
4. Diafragma;
5. Šarminis.

Sausas tipas

Tokie elektrolizatoriai turi paprasčiausią konstrukciją (nuotrauka aukščiau). Jie turi būdingą ypatybę, ty tai, kad manipuliuojant elementų skaičiumi, įrenginį galima maitinti iš bet kokios įtampos šaltinio.

Srauto tipas

Šių įrenginių konstrukcija turi vonią, visiškai užpildytą elektrolitu su elektrodų elementais ir rezervuarą.

Srauto elektrolizės įrenginio veikimo principas yra toks (iš paveikslėlio aukščiau):

• elektrolizės metu elektrolitas kartu su dujomis per vamzdį „B“ išspaudžiamas į baką „D“;
• konteineryje „D“ vyksta dujų atskyrimo nuo elektrolito procesas;
• dujos išeina per vožtuvą „C“;
• elektrolito tirpalas per vamzdelį „E“ grįžta į vonią „A“.

Įdomu žinoti. Toks veikimo principas sukonfigūruotas kai kuriuose suvirinimo aparatuose – išsiskiriančių dujų deginimas leidžia suvirinti elementus.

Membranos tipas

Membraninio tipo elektrolizės įrenginio konstrukcija panaši į kitų elektrolizatorių, tačiau elektrolitas yra polimero pagrindu pagaminta kieta medžiaga, vadinama membrana.

Tokiuose mazguose esanti membrana turi dvejopą paskirtį – perneša jonus ir protonus, atskiria elektrodus ir elektrolizės produktus.

Diafragmos tipas

Kai viena medžiaga negali prasiskverbti ir paveikti kitos, naudojama porėta diafragma, kuri gali būti pagaminta iš stiklo, polimero pluošto, keramikos ar asbesto medžiagos.

Šarminis tipas

Elektrolizė negali vykti distiliuotame vandenyje. Tokiais atvejais būtina naudoti katalizatorius, kurie yra didelės koncentracijos šarminiai tirpalai. Atitinkamai, didžioji dalis elektrolizės prietaisų gali būti vadinami šarminiais.

Svarbu! Verta paminėti, kad druskos kaip katalizatoriaus naudojimas yra žalingas, nes reakcijos metu išsiskiria chloro dujos. Idealus katalizatorius būtų natrio hidroksidas, kuris nerūdija geležies elektrodų ir neprisideda prie kenksmingų medžiagų išsiskyrimo.

Savarankiška elektrolizatoriaus gamyba

Kiekvienas gali pasigaminti elektrolizatorių savo rankomis. Paprasčiausio dizaino surinkimo procesui reikės šių medžiagų:

• nerūdijančio plieno lakštas (idealūs variantai yra užsienio AISI 316L arba vidaus 03Х16Н15М3);
• varžtai M6x150;
• poveržlės ir veržlės;
• skaidrus vamzdis - galite naudoti vandens lygį, kuris naudojamas statyboms;
• kelios silkės jungiamosios detalės, kurių išorinis skersmuo 8 mm;
• plastikinis 1,5 l talpos indas;
• mažas filtras, kuris filtruoja tekantį vandenį, pavyzdžiui, skalbimo mašinų filtras;
• vandens atbulinis vožtuvas.

Sukūrimo procesas

Surinkite elektrolizatorių savo rankomis pagal šias instrukcijas:

1. Pirmiausia reikia pažymėti ir toliau supjaustyti nerūdijančio plieno lakštą į vienodus kvadratus. Pjovimas gali būti atliekamas kampiniu šlifuokliu (šlifuokliu). Vienas iš tokių kvadratų kampų turi būti nupjautas kampu, kad būtų tinkamai pritvirtintos plokštės;
2. Tada turėsite išgręžti skylę varžtui toje plokštės pusėje, kuri yra priešingoje kampo pjūviui;
3. Plokščių sujungimas turi būti atliekamas pakaitomis: viena plokštelė ant „+“, kita ant „-“ ir pan.
4. Tarp skirtingai įkrautų plokščių turi būti izoliatorius, kuris veikia kaip vamzdis nuo vandens lygio. Jis turi būti supjaustytas žiedais, kuriuos reikia supjaustyti išilgai, kad gautųsi 1 mm storio juostelės. Šio atstumo tarp plokščių pakanka efektyviam dujų išsiskyrimui elektrolizės metu;
5. Plokštės tarpusavyje tvirtinamos poveržlėmis tokiu būdu: ant varžto uždedama poveržlė, po to – plokštelė, po to trys poveržlės, po to – plokštelė ir pan. Teigiamo krūvio plokštės yra išdėstytos kaip veidrodiniai neigiamo krūvio lakštų vaizdai. Tai leidžia išvengti, kad nupjauti kraštai liestųsi su elektrodais;

1. Montuodami plokštes, nedelsdami jas izoliuokite ir priveržkite veržles;
2. Be to, kiekviena plokštė turi būti žieduota, kad nebūtų trumpojo jungimo;
3. Toliau visą agregatą reikia įdėti į plastikinę dėžutę;
4. Po to reikia pažymėti vietas, kur varžtai liečiasi su konteinerio sienelėmis, kur išgręžiate dvi skyles. Jei varžtai netelpa į konteinerį, juos reikia apipjaustyti metaliniu pjūklu;
5. Toliau varžtai priveržiami veržlėmis ir poveržlėmis, kad sandarintų konstrukciją;

1. Po šių manipuliacijų konteinerio dangtelyje turėsite padaryti skylutes ir į jas įkišti jungiamąsias detales. Tokiu atveju sandarumą galima užtikrinti sandarinant siūles silikono pagrindo sandarikliais;
2. Apsauginis vožtuvas ir filtras projekte yra dujų išleidimo angoje ir yra priemonė kontroliuoti per didelį jo kaupimąsi, o tai gali sukelti pražūtingų pasekmių;
3. Elektrolizės gamykla surinkta.

Paskutinis etapas yra bandymas, kuris atliekamas taip:

• talpos užpildymas vandeniu iki tvirtinimo varžtų lygio;
• maitinimo prijungimas prie įrenginio;
• jungiantis prie jungiamosios detalės vamzdelį, kurio priešingas galas nuleidžiamas į vandenį.

Jei įrenginiui taikoma silpna srovė, dujų išsiskyrimas per vamzdelį bus beveik nepastebimas, tačiau tai galima pastebėti elektrolizatoriaus viduje. Padidinus elektros srovę ir į vandenį įdėjus šarminio katalizatoriaus, galite žymiai padidinti dujinės medžiagos išeigą.

Pagamintas elektrolizatorius gali būti daugelio prietaisų, pavyzdžiui, vandenilio degiklio, dalis.

Žinodami elektrolizės įrenginių tipus, pagrindines charakteristikas, struktūrą ir veikimo principą, galite teisingai surinkti naminę konstrukciją, kuri bus nepakeičiamas pagalbininkas įvairiose kasdienėse situacijose: nuo suvirinimo ir transporto priemonės degalų sąnaudų taupymo iki šildymo sistemų veikimo.

Vaizdo įrašas

Elektrolizės technologinio proceso (pav.) esmė ta, kad per elektrolitinę vonią tekant nuolatinei elektros srovei gali atsirasti vienas iš šių reiškinių:

Bet kurios medžiagos dalelės iš elektrolito nusėda ant vonios elektrodų (elektroekstrakcija)

Arba medžiaga per elektrolitą perkeliama iš vieno elektrodo į kitą (elektrolitinis rafinavimas)

SKIRTUKAS

Druskų, rūgščių ir bazių tirpalai, dažniausiai vandenyje, naudojami kaip elektrolitai.

Joninis laidumas atsiranda elektrolite. Kai elektrodams įjungiama įtampa, jonai juda link elektrodų, neutralizuojami ir ant jų nusėda. Šiuo atveju vyksta arba elektroekstrahavimas, arba elektrolitinis rafinavimas.

Renkantis pirminę reikšmę turi normalaus potencialo sąvoka.

Jei elektrodas pagamintas iš to paties metalo kaip ir elektrolitas, tai esant tam tikram potencialui tarp elektrodo ir elektrolito nėra nei pirmojo, nei antrojo proceso. Šis potencialas vadinamas normaliu.

Jei elektrodams taikomas neigiamas potencialas, prasideda elektrinis ištraukimas.

Jei labiau teigiama, tada elektrolitinis rafinavimas.

Elektrolizė naudojama metalams gauti arba išvalyti.

Kiekybiškai elektrolizės procesą apibūdina tas pats Faradėjaus įstatymas.

U el =E r +E p +U e +U s

E r - skilimo įtampa

E p – anodinio ir katodinio PN suma

U e – įtampos kritimas elektrolite

U с – įtampos kritimas elektrodų kontaktinėse šynose

U e =I∙R in

U e =I∙(R w +R k +R e)

P el =I∙(E p +E p +U e +U s)

τ – technologinio proceso laikas

E p – naudingas darbas

Elektrolizės proceso efektyvumą apibūdina medžiagos masė.

Žaliava Zn gauti yra cinko mišinys ZnS. Šis mineralas pirmiausia oksiduojamas, skrudinamas, o paskui išplaunamas.

ZnSO 4 +H 2 O(5÷6%) Tokio tirpalo laidumas mažas, todėl į šį tirpalą įpilkite 10÷12% H 2 SO 4

Elektrolitinė vonia yra pagaminta iš medžio arba betono ir yra izoliuota nuo žemės.

Elektrolizės procesas vykdomas t= 35÷40 0 C temperatūroje

j= 400÷600 A/m 2

Prie katodo atsiranda PN - 1,1 V (normalus potencialas -0,76 V)

Vyksta elektroekstrakcija – Zn nusėdimas ant katodo.

1/g e = 3500 kW∙h/t

τ = 40÷50 valandų

Po to Zn pašalinamas iš katodo ir ištirpsta.

KvitasAl

Elektrolitas yra ne tirpalas, o lydalas. Kaip žaliava naudojamas aliuminio oksidas Al 2 O 3

tpl = 2050 0 C

Šios medžiagos lydalas turi mažą laidumą. Todėl aliuminio oksidas ir Na 3 AlF 6 kriolitas naudojami kaip elektrolitai

t pl = 950 0 C

Vonios ir elektrodai gaminami iš anglies arba grafito.

I= 200÷250 kA

j= 7÷10 kA/m 2

1/g e = 14000÷16000 kW∙h/t

Galvanizavimas

Tai elektrotechnologinis metalo nusodinimo ant metalinių ir nemetalinių gaminių paviršiaus procesas elektrolizės būdu.

Dangos storis neviršija dešimčių mikronų.

Yra 2 veislės:

galvanizavimas

elektrotipas

Galvanizavimas – vario dengimas, auksavimas, auksavimas, chromavimas, nikeliavimas…

Prieš apdorojimą paviršius kruopščiai nuvalomas, po to išgraviruotas rūgštimi H 2 SO 4, HCl. Naudojamo metalo druskos tirpalas naudojamas kaip elektrolitas. Kartais laidumui padidinti pridedama rūgščių ir šarmų. Anodas pagamintas iš nusodinto metalo, gaminys yra katodas.

Metalas perkeliamas iš anodo į katodą, apdirbimas vyksta esant mažam srovės tankiui, ne daugiau kaip dešimčių A/m 2.

Galvanoplastika – tikslių gaminių kopijų gavimas.

Elektrodinaminis efektas ir elektrinis vėjas

Kai EF veikia dujines ir skystas terpes, stebimas jų judėjimas. Ją sukelia kinetinės energijos perdavimas terpės jonams susidūrus su neutraliomis molekulėmis.

Šis reiškinys dujinėms terpėms vadinamas elektriniu vėju.

Elektrinis vėjas visada nukreipiamas nuo elektrodo mažesniu kreivio spinduliu.

Poveikio jėga elektros iškrovai įvertinama paprastai:

F=E∙ρρ – krūvio tankis

Nustatyti kai kurie elektrinio vėjo modeliai:

Impulsiniai įrenginiai

1. Elektros išlydžio apdirbimo įrenginiai.

2.Elektrohidrauliniai apdorojimo įrenginiai.

3. Elektrinio impulsinio suvirinimo įrenginiai.

4. Metalo magnetinio impulso apdorojimo įrenginiai.

5. Impulsinio elektrocheminio apdorojimo įrenginiai.

1. Elektros išlydžio apdirbimo įrengimas.

Šių prietaisų veikimas pagrįstas elektrinės erozijos reiškiniu, t.y. apdorojamos medžiagos (Me) sunaikinimu veikiant srovės impulsams, tekantiems tarp elektrodo ir apdorojamo paviršiaus, dažniausiai dielektrinėje terpėje.

Kai srovės impulsai teka kibirkšties kanale, kibirkšties kanale tarp elektrodų ir paviršiaus elektra paverčiama šiluma. Šildymas atsiranda ir pašalinamas.

Pagrindiniai apdorojimo parametrai:

Impulsų pasikartojimo dažnis nuo šimtų iki šimtų tūkstančių Hz,

Srovės amplitudė nuo trupmenų iki tūkstančių A,

Impulso trukmė svyruoja nuo frakcijų iki kelių tūkstančių sekundžių.

Pakeitus šiuos parametrus, nustatomas reikiamas apdorojimo režimas. 1 schema.

1 vertikalus mašinos stovas

2 - veikianti vonia

3 staliukas darbinei voniai įrengti, užtikrinantis darbinės vonios judėjimą pagal dvi koordinates horizontalioje plokštumoje.

4 reversinis elektrodų gaminys, esantis darbinės vonios viduje ir judantis su ja.

5 įtaisas vertikaliam judėjimui.

6 aukštos impulsinės įtampos šaltinis (periodinis, ne žemesnis kaip 1 kV).

7 sistema darbiniam dielektriniam skysčiui (dažniausiai transformatorinei alyvai) tiekti. Sistemą sudaro siurbliai, filtrai, skysčio grąžinimo sistemos ir aušintuvai.

8 elektrodų įrankis, pagamintas iš ugniai atsparesnės medžiagos nei elektrodo gaminys (volframas, grafitas).

Montavimo operacija

Elektrodas-įrankis (8) iškeliamas ant gaminio (4) paviršiaus ir įjungiamas įtampos šaltinis (6).

Tie. Į tarpą tarp elektrodo-įrankio (8) ir gaminio (4) yra nukreipiami aukštos įtampos impulsai ir šiame tarpe atsiranda elektros kibirkšties iškrovos. Šie kanalai yra labai koncentruoti elektros energijos keitikliai į šiluminę energiją, kurių tūrinis tankis yra 10^12 J/m3.

Šiuo atveju galios tankis yra 1-10^7 W/cm2. Dėl išsiskiriančios šiluminės energijos gaminio metalas kaitinamas, lydomas, išgarinamas ir pašalinamas naudojant darbinį skystį. Šiuo atveju kelios elektros iškrovos sluoksnis po sluoksnio praeina per visą apdorojamą paviršių. Dėl to gaminyje susidaro įdubimai, kurie kopijuoja elektrodo formą.

Kaip maitinimo šaltiniai naudojami perjungiami maitinimo šaltiniai, pagrįsti talpiniais energijos kaupikliais.

2 schema.

Maitinimas gaunamas iš 220 V tinklo naudojant srovės transformatorių. Padidėjusi įtampa ištaisoma naudojant lygintuvą VD, išlyginta įtampa naudojama periodiškai apkrauti kondensatoriaus banką Cb. Įkrovus šią talpą, susidaro iškrovos grandinė, turinti induktyvumą Lp ir darbinį kibirkšties tarpą. Talpa iškraunama, o srovė Lp teka iškrovos grandinėje. Po to tiristorius VD išjungiamas ir Sb talpos įkrovimo procesas kartojamas. Apdorojimo režimas (šiurkštumas, našumas) valdomas keičiant srovės impulsų galią ir pasikartojimo dažnį.

Tokie įrenginiai pasižymi dideliu našumu ir aukštos kokybės apdorojimu. Kai kuriems apdorojimo rūšims tokie įrenginiai yra būtini.

Trūkumas: pastebimas elektrodo-įrankio susidėvėjimas.

Elektrohidrauliniai valymo įrenginiai

Tokie įrenginiai yra pagrįsti elektrohidraulinio efekto naudojimu.

Elektrohidraulinis efektas susideda iš talpiniame akumuliaciniame įrenginyje sukauptos elektros energijos pavertimo mechanine smūginės bangos energija, naudojant galingą kibirkšties iškrovą, kuri susidaro skystoje terpėje (dažniausiai vandenyje).

Elektros grandinė yra beveik tokia pati kaip ir ankstesniu atveju. Skirtumas yra išleidimo tarpo ilgis (jis ilgesnis).

Proceso parametrai:

1)
- kylančios srovės nuolydis;

2) iki 250 kA;

3) iki 100 MW;

4) prieš
J.

Su tokiais parametrais kibirkšties kanalas turi sprogimo pobūdį.

Kanalo temperatūra
TO; Slėgis
MPa.

Slėgis perkeliamas į skystį.

Naudojimo sritys:

a) formavimo strypų išmušimas sudėtingų formų liejiniuose;

b) liejinių ir įvairių paviršių valymas nuo apnašų;

c) įvairių medžiagų smulkinimas, malimas;

d) gelžbetonio gaminių perdirbimas.

Impulsinio suvirinimo agregatai

Sukurta gaminti nuolatines suvirintas metalines jungtis, suspaudžiant jungtį ir kaitinant iki lydymosi temperatūros, perduodant impulsinę srovę.

Proceso schema yra tokia pati, kaip ir ankstesniu atveju. Vienintelis skirtumas yra apkrova. Dalys beveik neįkaista.

Privalumas yra šiluminio poveikio lokalizavimas, pašalinant mažų suvirintų dalių sunaikinimą.

Magnetinių impulsų apdorojimo įrenginiai

Šie įrenginiai yra pagrįsti EE pavertimu impulsinio MF energija, tada atsiranda įrankio - induktoriaus - sukuriamų impulsinių laukų sąveika su jo indukuojama elektra. Elektros smūgis ruošinyje.

Dėl to MF energija paverčiama mechanine energija, kuri reikiamu būdu deformuoja ruošinį.

Pakrovėjas – pakrovėjas;

- induktorių baterija (sukuria norimos formos impulsą);

IN – induktoriaus įrankis;

Z – ruošinys.

Kelių grandinių ir vienos grandinės įrenginiai

Kelių grandinių montavimas yra vienas ar daugiau įrankių - induktorių, pagamintų solenoidų pavidalu.

Srovės generuojamas solenoidas MF indukuoja srovę ruošinyje . Srovės sąveikauja ir sukuria mechanines jėgas bei ruošinio deformaciją.

- paties AI induktyvumas;

- aktyvus atsparumas AI;

- aktyvus pasipriešinimas ;

- abipusės indukcijos koeficientas;

- ruošinio induktyvumas ir aktyvioji varža.

Schemoje prot. PP, jis nustatomas TOE metodu. Veikimo technologija pagal šią schemą naudojama 3 variantais:

2) paskirstymas (indukcija ruošinio viduje);

3) lakštų formavimas (plokščias ruošinys deformuojamas).

Vienos grandinės grandinė:

Šiuo atveju iškrovimo srovė teka tiesiai per ruošinį. Pirkimai yra AI dalis.

šakojasi į Ir . Srovių sąveika lemia ruošinio deformaciją ir jis įgauna formą, parodytą punktyrinėje linijoje.

Privalumai:

Trūkumai:

Medžiaga turi turėti didelį elektros laidumą;

Poreikis montuoti laidžius tarpiklius formuojant medžiagas, kurios yra prastai laidžios. srovė;

Sunkumai apdorojant paviršius, kuriuose yra tarpas elektronikai. srovė;

Sunkumai apdorojant masyvius ruošinius.

Impulsinio elektrocheminio apdorojimo įrenginiai. Tai aukščiau aptarti elektrocheminiai technologiniai procesai, kuriuose vietoj pastovios įtampos naudojama impulsinė įtampa.

Elektrolizė- Tai medžiagų skaidymas arba valymas veikiant elektros srovei. Tai redokso procesas, ant vieno iš elektrodų - anodo - vyksta oksidacijos procesas - jis sunaikinamas, o ant katodo - redukcijos procesas - prie jo pritraukiami teigiami jonai - katijonai. Elektrolizės metu vyksta elektrolitinė disociacija - elektrolito (laidžios medžiagos) skilimas į teigiamo ir neigiamo krūvio jonus (skiriami keli disociacijos laipsniai) Įjungus srovę, elektronai iš anodo pereina į katodą, o elektrolitas. tirpalas gali išeikvoti (jei jis dalyvauja procese), jį reikia nuolat papildyti. Oksiduojantis anodas gali ištirpti ir elektrolito tirpale – tuomet jo dalelės įgauna teigiamą krūvį ir traukiasi prie katodo.

Anodas yra teigiamai įkrautas elektrodas - ant jo vyksta oksidacija
Katodas yra neigiamo krūvio elektrodas - ant jo vyksta redukcija
Remiantis principu, kad skirtingai nei mokesčiai pritraukia, kartu tai ateinamedžiagos atskyrimas arba gryninimas.

Elektrodų medžiaga gali būti skirtinga, priklausomai nuo vykstančio proceso. Medžiagos masė, kuri gaunama elektrocheminės sąveikos metu, nustatoma pagal Faradėjaus dėsnius ir priklauso nuo krūvio (srovės stiprumo ir srovės tekėjimo laiko sandauga), taip pat priklauso nuo elektrolito koncentracijos ir medžiagų aktyvumo. iš kurių gaminami elektrodai. Anodai gali būti inertiški – netirpūs, nereaguojantys ir aktyvūs – jie patys dalyvauja sąveikoje (naudojami daug rečiau).

Anodų gamybai naudojamas grafitas, anglies-grafito medžiagos, platina ir jos lydiniai, švinas ir jo lydiniai, kai kurių metalų oksidai; Naudojami titano anodai su aktyvia rutenio ir titano oksidų mišinio danga, taip pat platina ir jos lydiniai.

Netirpūs anodai yra kompozicijos, kurių pagrindą sudaro tantalas ir titanas, specialios grafito rūšys, švino dioksidas, magnetitas. Katodams dažniausiai naudojamas plienas.

Procesui gali būti naudojami šie elektrolitų tipai: vandeniniai druskų, rūgščių, bazių tirpalai; nevandeniniai tirpalai organiniuose ir neorganiniuose tirpikliuose; išlydytos druskos; kietieji elektrolitai. Elektrolitai būna skirtingos koncentracijos.

Priklausomai nuo elektrolitinių reakcijų tikslo, naudojami įvairūs anodų ir katodų tipų deriniai: horizontalus su skystu gyvsidabrio katodu, su vertikaliais katodais ir filtravimo diafragma, su horizontalia diafragma, su srauto elektrolitu, su judančiais elektrodais, su tūriniu. elektrodai ir kt. Daugumoje procesų dažniausiai naudojami produktai, pagaminti tiek ant anodo, tiek ant katodo, tačiau dažniausiai vienas iš produktų yra mažiau vertingas.

Elektrolizė plačiai naudojama pramonėje, ji taip pat naudojama medicinoje ir šalies ekonomikoje.

Pagrindinės elektrolizės taikymo sritys:

• Vandens valymas, skirtas naudoti šalies ūkyje,
• Naudoto vandens iš chemijos gamyklų nuotekų valymas.

Norėdami gauti medžiagas ir metalus be priemaišų:

• Metalurgija, hidrometalurgija - aliuminio ir daugelio kitų metalų gamybai - aliuminis iš aliuminio oksido lydalo kriolite, elektrolizės metu gaunamas magnis (iš dolomito ir jūros vandens), natris (iš akmens druskos), ličio, berilio, kalcio (iš kalcio). chloridas), šarminiai ir retųjų žemių metalai.
• Chemijos pramonėje elektrolizės metu gaunami tokie svarbūs produktai kaip chloratai ir perchloratai, persieros rūgštis ir persulfatai, kalio permanganatas,
• Elektrolitinis metalo atskyrimas – elektroekstrakcija. Rūda arba koncentratas tam tikrais reagentais paverčiamas tirpalu, kuris išvalius siunčiamas elektrolizei. Taip gaunamas cinkas, varis ir kadmis.
• Elektrolitinis rafinavimas. Tirpieji anodai gaminami iš metalo, o priemaišos, esančios šiurkščiame anodo metale, elektrolizės metu iškrenta anodo dumblo pavidalu (varis, nikelis, alavas, švinas, sidabras, auksas), o katode išsiskiria grynas metalas.
• Galvanizuojant - galvanizuojant - gaminant metalų dangas, kurios pagerina jų eksploatacines ar dekoratyvines savybes ir galvanoplastikoje - gaminant tikslias bet kokių objektų metalines kopijas;
• Gauti oksidines apsaugines plėveles ant metalų (anodavimas); elektrocheminis apdorojimas taip pat naudojamas gaminių paviršiui poliruoti ir metalams dažyti,
• Yra elektrocheminis pjovimo įrankių galandimas, elektropoliravimas, elektrofrezavimas,
• Elektrolizė taip pat plačiai naudojama radijo inžinerijoje.

Vykdoma vandeninių tirpalų ir išlydytų terpių elektrolizė, taip pat gaminami patys elektrocheminiai srovės šaltiniai - baterijos, galvaniniai elementai, akumuliatoriai, kurių funkcionalumas atstatomas leidžiant srovę priešinga kryptimi nei ta, kuria tekėjo srovė iškrovimo metu. .

Pagrindiniai elektrolizės įrenginių tipai:

• Aliuminio gamybos ir rafinavimo įrenginiai;
• Elektrolizės įrenginiai juodųjų metalų gamybai;
• Nikelio-kobalto gamybos elektrolizatoriai;
• Magnio elektrolizės įrenginiai;

• Vario elektrolizės (rafinavimo) įrenginiai;
• Galvaninių dangų dengimo įrenginiai;
• Elektrolizės įrenginiai chloro gamybai;

• Elektrolizatoriai vandens dezinfekcijai.
• Elektrolizatoriai, gaminantys vandenilį atominėms elektrinėms... ir kt.

Deguonis yra daugelio redokso reakcijų šalutinis produktas.

Elektrolizės metu reguliuojamas srovės stiprumas, dažnis ir įtampa, tolygus poliškumas, šie parametrai valdo procesų greitį ir kryptį. Elektrolizės reakcija visada vykdoma esant pastoviai srovei, nes čia labai svarbu polių pastovumas. Labai retais atvejais, kai poliškumas nėra reikšmingas, naudojama kintamoji srovė (pavyzdžiui, vykstant dujų elektrolizei).

Šiuolaikiniai aliuminio elektrolizatoriai, remiantis katodinio įrenginio konstrukcija, skirstomi į

• Elektrolizatoriai su dugnu ir be jo,
• Su kimštu ir blokiniu židiniu;
• pagal srovės tiekimo būdą: su vienpuse ir dvipuse šynų grandine;
• pagal dujų surinkimo būdą: atviro tipo elektrolizatoriai, su varpiniu dujų siurbimu ir dengto tipo.

Visų esamų aliuminio elektrolizatorių konstrukcijų nepatenkinamos savybės apima nepakankamai aukštą energijos panaudojimo koeficientą, trumpą tarnavimo laiką ir nepakankamą išmetamųjų dujų surinkimo efektyvumą. Toliau tobulinant elektrolizatorių konstrukciją, reikėtų didinti įrenginio pajėgumą, mechanizuoti ir automatizuoti visas techninės priežiūros operacijas, visiškai surinkti visas išmetamąsias dujas ir vėliau regeneruoti jų vertingus komponentus.

Pramoninės elektrolizės gamyklos yra įvairių tipų, iš kurių pagrindiniai yra membrana ir diafragma. Taip pat yra sausų, šlapių ir srautinių elektrolizės įrenginių. Apskritai, įrenginys yra uždara sistema, kurioje yra elektrodai, patalpinti į elektrolito kompoziciją, į kurią tiekiama tam tikrų charakteristikų elektros srovė. Elektrolizės elementus galima sujungti į bateriją. Taip pat yra bipolinių elektrolizatorių – kur kiekvienas elektrodas, išskyrus išorinius, iš vienos pusės veikia kaip anodas, iš kitos – kaip katodas.

Ši įranga veikia esant skirtingam slėgiui, priklausomai nuo reakcijos tipo. Norint gauti kai kurias medžiagas - pavyzdžiui, gaunant dujas, reikia reguliuoti slėgį arba specialias sąlygas. Taip pat turite stebėti dujų, kurios yra elektrolitinių reakcijų šalutinis produktas, slėgį. Elektrolizės įrenginiai, naudojami vandeniliui ir deguoniui gaminti elektrinėse, veikia esant pertekliniam slėgiui iki 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Įrenginiai taip pat skiriasi savo našumu.

Kai kurie iš jų naudoja linijinius elektrinius mechanizmus. Pavyzdžiui, jie naudojami elektrodams kilnoti, elektrolitų lygiui reguliuoti, rezervuarams, elektrolitų vonelėms perkelti ir kt. Vienas tokio dizaino pavyzdys parodytas brėžinyje.

Visi elektrolizės įrenginiai turi būti įžeminti. Norint eksploatuoti didelį pramoninį elektrolizatorių, reikalingas lygintuvas arba keitiklių pastotė, kuri kintamąją srovę paverstų nuolatine. Stacionarus vietinis apšvietimas elektrolizės dirbtuvėse (pastatuose, salėse) dažniausiai nereikalingas. Išimtis – pagrindinės chloro gamybos elektrolizės gamyklų gamybos patalpos.

Pramoninės elektrolizės technologijos skirstomos į keletą tipų:

• PFPB – elektrolizės technologija naudojant keptus anodus ir taškinius tiektuvus
• CWPB – elektrolizė naudojant iškeptus anodus ir centrinę perforavimo spindulį
• SWPB - periferinis elektrolizatorių su keptais anodais apdorojimas
• VSS – Soderberg technologija su aukščiausios srovės tiekimu
• HSS – Soderberg technologija su šoninės srovės tiekimu

Didžiausias elektrolizatorių specifinių išmetamųjų teršalų kiekis gaunamas iš elektrolizės procesų, pagrįstų Soderberg technologija. Ši technologija labiausiai paplitusi aliuminio lydyklose Rusijoje ir Kinijoje. Tokių elektrolizatorių specifinių emisijų kiekis yra žymiai didesnis, palyginti su kitomis technologijomis. Fluoroangliavandenilių emisijų kiekis, be kita ko, mažinamas tiriant anodo efekto technologinius parametrus, kurių mažinimas taip pat turi įtakos emisijų kiekiui.

Pramoninių elektrolizatorių modeliai

Anglies anodai (o grafitas yra anglies allotopas) turi reikšmingą trūkumą – reakcijos metu jie į atmosferą išskiria anglies dioksidą, taip ją užteršdami. Šiuo metu ypač aktuali inertinio anodo technologija, kurią šiuo metu išbando žinomas aliuminio gamintojas. Jo esmė ta, kad naudojamas nereaktyvus anodas be anglies, o kaip šalutinis produktas į atmosferą išleidžiamas ne anglies dioksidas, o grynas deguonis.

Ši technologija žymiai padidina gamybos ekologiškumą, tačiau ji vis dar yra testavimo stadijoje.

Nepaisant daugybės elektrolitų, elektrodų ir elektrolizatorių, techninės elektrolizės metu kyla bendrų problemų. Tai apima krūvių, šilumos, masės perdavimą ir elektrinių laukų pasiskirstymą. Norint pagreitinti perdavimo procesą, patartina padidinti visų srautų greitį ir naudoti priverstinę konvekciją. Elektrodų procesus galima valdyti matuojant ribines sroves.