Электролизеры это: Что такое электролизер, его принцип работы, конструкция и виды

Электролизер. Виды и типы. Устройство и работа. Применение

Электролизер – это специальное устройство, которое предназначено для разделения компонентов соединения или раствора с помощью электрического тока. Данные приборы широко используются в промышленности, к примеру, для получения активных металлических компонентов из руды, очищения металлов, нанесения на изделия металлических покрытий. Для быта они используются редко, но также встречаются. В частности для домашнего использования предлагаются устройства, которые позволяют определить загрязненность воды или получить так называемую «живую» воду.

Основа работы устройства принцип электролиза, первооткрывателем которого считается известный зарубежный ученый Фарадей. Однако первый электролизер воды за 30 лет до Фарадея создал русский ученый по фамилии Петров. Он на практике доказал, что вода может обогащаться в катодном или анодном состоянии. Несмотря на эту несправедливость, его труды не пропали даром и послужили развитию технологий. На данный момент изобретены и с успехом используются многочисленные виды устройств, которые работают по принципу электролиза.

Что это

Электролизер работает благодаря внешнему источнику питания, который подает электрический ток. Упрощенно агрегат выполнен в виде корпуса, в который вмонтировано два или несколько электродов. Внутри корпуса находится электролит. При подаче электрического тока происходит разложение раствора на требуемые составляющие. Положительно заряженные ионы одного вещества направляются к отрицательно заряженному электроду и наоборот.

Основной характеристикой подобных агрегатов является производительность. То есть это количество раствора или вещества, которое установка может перерабатывать за определенный период времени. Данный параметр указывается в наименовании модели. Однако на него также могут влиять и иные показатели: сила тока, напряжение, вид электролита и так далее.

Виды и типы

По конструкции анода и расположению токопровода электролизер может быть трех видов, это агрегаты с:

1. Прессованными обожженными анодами.
2. Непрерывным самообжигающимся анодом, а также боковым токопроводом.
3. Непрерывным самообжигающимся анодом, а также верхним токопроводом.

Электролизер, используемый для растворов, по конструктивным особенностям можно условно разделить на:

• Сухие.
• Проточные.
• Мембранные.
• Диафрагменные.

Устройство

Конструкции агрегатов могут быть различными, но все они работают на принципе электролиза.

Устройство в большинстве случаев состоит из следующих элементов:

• Электропроводящий корпус.
• Катод.
• Анод.
• Патрубки, предназначенные для ввода электролита, а также вывода веществ, полученных в ходе реакции.

Электроды выполняются герметичными. Обычно они представлены в виде цилиндров, которые сообщаются с внешней средой с помощью патрубков. Электроды изготавливаются из специальных токопроводящих материалов. На катоде осаждается металл или к нему направляют ионы отделенного газа (при расщеплении воды).

В цветной промышленности часто применяют специализированные агрегаты для электролиза. Это более сложные установки, которые имеют свои особенности. Так электролизер для выделения магния и хлора требует ванну, выполненную из стенок торцевого и продольного вида. Она обкладывается с помощью огнеупорных кирпичей и иных материалов, а также делится с помощью перегородки на отделение для электролиза и ячейку, в которой собираются конечные продукты.

Конструктивные особенности каждого вида подобного оборудования позволяют решать лишь конкретные задачи, которые связаны с обеспечением качества выделяющихся веществ, скоростью происходящей реакции, энергоемкостью установки и так далее.

Принцип действия

В электролизных устройствах электрический ток проводят лишь ионные соединения. Поэтому при опускании электродов в электролит и включении электрического тока, в нем начинает течь ионный ток. Положительные частицы в виде катионов направляются к катоду, к примеру, это водород и различные металлы. Анионы, то есть отрицательно заряженные ионы текут к аноду (кислород, хлор).

При подходе к аноду анионы лишаются своего заряда и становятся нейтральными частицами. В результате они оседают на электроде. У катода происходят похожие реакции: катионы забирают у электрода электроны, что приводит к их нейтрализации. В результате катионы оседают на электроде. К примеру, при расщеплении воды образуется водород, которые поднимается наверх в виде пузырьков. Чтобы собрать этот газ над катодом сооружаются специальные патрубки. Через них водород поступает в необходимую емкость, после чего его можно будет использовать по назначению.

Принцип действия в конструкциях разных устройств в целом схож, но в ряде случаев могут быть и свои особенности. Так в мембранных агрегатах используется твердый электролит в виде мембраны, которая имеет полимерную основу. Главная особенность подобных приборов кроется в двойном назначении мембраны. Эта прослойка может переносить протоны и ионы, в том числе разделять электроды и конечные продукты электролиза.

Диафрагменные устройства применяются в случаях, когда нельзя допустить диффузию конечных продуктов электролизного процесса. С этой целью применяют пористую диафрагму, которая выполнена из стекла, асбеста или керамики. В ряде случаев в качестве подобной диафрагмы могут применяться полимерные волокна либо стеклянная вата.

Применение

Электролизер широко применяется в различных отраслях промышленности. Но, несмотря на простую конструкцию, оно имеет различные варианты исполнения и функции. Данное оборудование применяется для:

• Добычи цветных металлов (магний, алюминий).
• Получения химических элементов (разложение воды на кислород и водород, получение хлора).
• Очистки сточных вод (обессоливание, обеззараживание, дезинфекция от ионов металлов).
• Обработки различных продуктов (деминерализация молока, посол мяса, электроактивация пищевых жидкостей, извлечение нитратов и нитритов из овощных продуктов, извлечения белка из водорослей, грибов и рыбных отходов).

В медицине установки используются в интенсивной терапии для детоксикации организма человека, то есть для создания растворов гипохлорита натрия высокой чистоты. Для этого используется устройство проточного вида с электродами из титана.

Электролизные и электродиализные установки нашли широкое применение для решения экологических проблем и опреснения воды. Но эти агрегаты в виду их недостатков используются редко: это сложность конструкции и их эксплуатации, необходимость трехфазного тока и требования периодической замены электродов из-за их растворения.

Подобные установки находят применение и в быту, к примеру, для получения «живой» воды, а также ее очистки. В будущем возможно создание миниатюрных установок, которые будут использоваться в автомобилях для безопасного получения водорода из воды. Водород станет источником энергии, а машину можно будет заправлять обычной водой.

Похожие темы:

Электролизёры — это… Что такое Электролизёры?



Электролизёры

        аппараты для Электролиза, состоящие из одной или многих электролитических ячеек (См. Электролитическая ячейка). Э. представляет собой сосуд (или систему сосудов), наполненный электролитом (См. Электролиты) с размещенными в нём электродами — Катодом и Анодом, соединёнными соответственно с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока.

В промышленности и лабораторной практике применяют Э. различных типов и конструкций (например, открытые и герметически закрытые, для периодической и непрерывной работы, с неподвижными и движущимися электродами, с различными системами разделения продуктов электролиза). В зависимости от назначения Э. рассчитываются для работы при различных температурах — от минусовых (при электрохимическом синтезе малостойких кислородных соединений) до высоких плюсовых (при электролизе расплавленных электролитов в производстве алюминия, кальция и др. металлов). Соответственно Э. снабжают устройствами для нагрева или охлаждения электролита пли электродов.

         Применяют Э. с диафрагмой — пористой перегородкой или мембраной, отделяющей катодное пространство от анодного, проницаемой для ионов, но затрудняющей механическое смешение и диффузию. Для изготовления диафрагм используются асбест, полимерные материалы и керамика, находят применения Э. с ионообменными мембранами. По способу включения в электрическую цепь Э. разделяются на моно- и биполярные. Монополярный Э. состоит из одной электролитической ячейки с электродами одной полярности, каждый из которых может состоять из нескольких элементов, включенных параллельно в цепь тока. Биполярный Э. имеет большое число ячеек (до 100—160), включенных последовательно в цепь тока, причём каждый электрод, за исключением двух крайних, работает одной стороной как катод, а другой как анод.

         Для изготовления анодов применяют графит, углеграфитовые материалы, платину, окислы некоторых металлов, свинец и его сплавы; используются малоизнашивающиеся титановые аноды с активным покрытием из смеси окислов рутения и титана, а также платины и её сплавов. Для катодов в большинстве Э. используется сталь. Применяются также Э. с жидкими электродами (например, в одном из методов производства хлора и гидроокиси натрия в качестве катода используют ртуть). Некоторые Э. работают под давлением, например разложение воды ведётся под давлением до 4 Мн/м² (40 кгс/см²); разрабатываются Э. для работы под более высоким давлением. Материалы для изготовления Э. выбираются с учётом агрессивности электролита и продуктов электролиза, температуры и других условий. Широко применяется сталь, в том числе с различными защитными покрытиями, пластические массы, стекло и стеклопластики, керамика. Современные крупные Э. имеют высокую нагрузку: монополярные до 400—500 ка, биполярные — эквивалентную 1600 ка.

         Л. М. Якименко.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
1969—1978.

• Электролиз
• Электролитическая диссоциация

Смотреть что такое «Электролизёры» в других словарях:

• электролизёр — электролизёр …   Русское словесное ударение

• электролизёр — электролизёр, а …   Русский орфографический словарь

• электролизёр — электролизёр …   Словарь употребления буквы Ё

• электролизёр — электролизёр, электролизёры, электролизёра, электролизёров, электролизёру, электролизёрам, электролизёр, электролизёры, электролизёром, электролизёрами, электролизёре, электролизёрах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А.… …   Формы слов

• ЭЛЕКТРОЛИЗ — совокупность электрохим. процессов, проходящих на электродах, погружённых в электролит, при прохождении по нему электрич. тока. В результате этих процессов в ва, входящие в состав электролита, выделяются в свободном виде. Проводимость… …   Физическая энциклопедия

• ЭЛЕКТРОЛИЗ — (греч.) Разложение химических соединений посредством электрического (гальванического) тока на их составные части. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЭЛЕКТРОЛИЗ греч. Разложение химических соединений на …   Словарь иностранных слов русского языка

• электролиз — а, м. électrolyse f., > нем. Elektrolyse. Разложение веществ при помощи электрического тока на составные элементы (напр. воды на кислород и водород). Павленков 1911. Химический процесс разложения вещества на составные части при прохождении… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

• ЭЛЕКТРОЛИЗ — ЭЛЕКТРОЛИЗ, ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ, происходящая при прохождении постоянного тока через ЭЛЕКТРОЛИТ. Процесс заключается в перемещении положительных ионов к отрицательному ЭЛЕКТРОДУ (КАТОДУ) и отрицательных ионов к положительному электроду (АНОДУ).… …   Научно-технический энциклопедический словарь

• электролизёр — а, м. électrolyseur m. Аппарат для электролиза, состоящий из наполненного электролитом сосуда и расположенных в нем электродов. Электролизер для получения химических продуктов. Электролизер высокого давления. БАС 1. Продукт в виде шлама золота и… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

• электролиз — Ток, проходя по жидким проводникам, разлагает их на составные части. Поэтому жидкие проводники называются проводниками второго рода или электролитами в отличие от металлических проводников, которые называются проводниками. Разложение электролитов …   Справочник технического переводчика

• ЭЛЕКТРОЛИЗ — ЭЛЕКТРОЛИЗ, процессы электрохимического окисления восстановления, происходящие на погруженных в электролит электродах при прохождении электрического тока. Применяется для получения многих веществ (металлов, водорода, хлора и др.), при нанесении… …   Современная энциклопедия

Электролизер — это… Что такое Электролизер?

аппараты для домашнего использования, вид, сборка и установка устройства

Электролизеры — это установки для получения чистых химических элементов методом пропускания электрического тока через жидкий электролит. В промышленности с их помощью получают металлы методом электрохимической осадки. В домашних условиях электролизеры используются для получения Брауновского газа, смеси водорода с кислородом путем расщепления воды. Для запуска процесса установка нуждается во внешнем источнике питания.

Принцип работы электролизной установки

Знакомство с устройством и принципом работы простейшей установки для электролиза многие прошли еще в школе на уроках физики. Помещая два электрода в соляной раствор и пропуская через него постоянный ток, на одном появляется чистый металл, а со второго начинается выделение газа.

Установкам, предназначенным для получения водорода, необходимо мощное электрическое поле для того, чтобы разорвать атомарные связи. Для облегчения процесса в воду добавляется щелочной катализатор. В основном используют NaOH — натрия гидроксид или NaHCO 3 — соду.

Натрия гидроксид содержится в чистящих средствах Крот и Мистер Мускул. И, кроме пищевой соды, можно использовать и каустическую соду.

Катализатор за счет химических реакций берет на себя значительную часть работы. Ионы гидрогсидной группы притягиваются к положительному электроду. Натрий к отрицательному потенциалу, а освободившиеся молекулы водорода свободно выходят из жидкости.

Применение электролизеров

Постоянный рост цен на энергоносители позволил по-новому подойти к электролитическим процессам. Разработаны различные типы установок для получения:

• алюминия;
• хлора;
• водорода для плазменных аппаратов резки и сварки.

Также устройства работают в составе агрегатов, производящих очистку, обеззараживание питьевой воды и воды для бассейнов, как добавка к топливу для авто, позволяющая полностью использовать потенциал углеводородов. Водород горит значительно раньше бензина. Бензин воспламеняется уже не от искры, а от пламени, что повышает усилие, давящее на поршень двигателя машины.

Некоторые умельцы используют электролиз воды в домашних условиях для обогрева помещений. Но здесь стоит отметить, что себестоимость полученного горючего водорода значительно превосходит по цене тот же природный газ. К тому же температура горения водорода довольно высокая и не всякий металл способен выдержать длительное воздействие без разрушения. А использование термостойких материалов экономически не оправдано.

Виды агрегатов

Различный подход к проблеме позволил создать множество типов электролизеров, среди которых:

• сухой;
• мокрый;
• проточный;
• мембранный;
• диафрагменный;
• щелочной.

В сухих моделях используется набор плоских электродов для подключения высоковольтного блока питания. А связано это с тем, что подаваемое питание на один анод и катод составляет не более 2 В. В автомастерской много аккумуляторов напряжением 12 В, поэтому самодельное устройство может иметь по 6 электродов. Собранная конструкция помещена в герметично закрытую емкость.

В отличие от сухого типа мокрая модель электролизера отличается открытой емкостью. Из-за чего возникает необходимость в постоянном контроле уровня электролита.

Проточный вариант отличается тем, что выделение водорода происходит в отдельной емкости. После чего раствор возвращается в основную емкость с установленными электродными парами.

Мембранный тип отличается тем, что роль электролита выполняет мембрана — твердый электролит. Мембрана выполняет два назначения. Первое — перенос ионов. Второе — отделение продуктов электрохимической реакции на физическом уровне.

Диафрагменный тип аппаратов применяется в том случае, когда не допускается диффузия элементов. Для изготовления пористой диафрагмы используют:

• керамику;
• асбест;
• стекло;
• полимерную ткань;
• стеклянную вату.

Прибор, работающий на щелочном растворе предпочтительнее, так как из соляных растворов в процессе реакции происходит выделение хлора, который считается отравляющим веществом.

Щелочную добавку вводят из-за невозможности проведения процесса в дистиллированной воде. Разложения не происходит из-за отсутствия разно заряженных ионов.

Электролизер своими руками

Электролизер для получения водорода своими руками сделать вполне возможно. Перед началом изготовления прибора необходима схема электролизера. Их встречается на просторах интернета большое количество, и подобрать необходимую не составит труда. На основании выбранной схемы разрабатываются чертежи электролизера своими руками.

Затем необходимо подобрать материалы для изготовления элементов. Наилучшим вариантом для изготовления пластин является нержавеющая сталь марки 03Х16Н15М3. маркировка по иностранным стандартам AISI 316 L. Она устойчива к коррозии от воздействия воды и щелочей.

Необходимо изготовить детали в количестве 16 штук. Их можно разместить на стальном квадрате 500×500 мм. Разметив, их можно вырезать ножницами по металлу, если позволит толщина металла, или болгаркой.

На каждом элементе необходимо отрезать один угол, а с противоположной стороны просверлить отверстие, диаметр которого должен совпадать с диаметром соединительного болта.

Сборка пакета пластин производится в следующей последовательности: положительная — отрицательная — положительная — отрицательная и так далее. Эта последовательность обеспечивает высокую плотность тока.

Изолирование пластин между собой производится не проводящей электричество поливинилхлоридной или силиконовой трубкой. Она разрезается вдоль, а ее толщина составляет 1 мм. Затем из нее нарезаются квадратики и сверлятся отверстия. Зазора в один миллиметр вполне достаточно для интенсивного производства газа.

Собранную конструкцию помещают в пластиковый контейнер необходимого объема с герметично закрывающейся крышкой. Если длинные винты не дают ровно установиться их следует отпилить, а гайки надежно затянуть. В крышке сверлятся отверстия, в которых закрепляются штуцера. Для обеспечения герметичности используется силиконовый герметик.

Перед подключением источника питания требуется провести расчет подаваемого напряжения. Его значение пропорционально площади и количеству пластин. Во время пробного запуска при недостаточной мощности заметно движение жидкости. В дальнейшем для перехода в рабочие режимы следует постепенно повышать мощность.

При отсутствии источника постоянного тока можно самостоятельно сделать схему мощного выпрямителя. Для этого понадобятся:

1. резисторы, кОм — 2,7, 3, 10, 15, 30;
2. диоды — Д232, Д226Б, Д814Б;
3. транзисторы — МП26Б, П308;
4. конденсатор, мкФ — 0,5;
5. тиристор — КУ202Н;
6. резистор переменный, кОм — 3…22;
7. амперметр.

В заключение стоит отметить, что электролиз в домашних условиях — это доступный способ получать для дома и автомобиля водородный топливный ингредиент. Подключение самодельной установки не вызывает трудностей. Работать она может от постоянного тока и от переменного, но через выпрямитель.

что это такое, применение, сущность, правила, примеры

Вопрос о том, что такое электролиз, рассматривается еще в школьном курсе физике, и для большинства людей не является секретом. Другое дело – его важность и практическое применение. Этот процесс с большой пользой используется в различных отраслях и может пригодиться для домашнего мастера.

Что такое электролиз?

Электролиз представляет собой комплекс специфических процессов в системе электродов и электролита при протекании по ней постоянного электрического тока. Его механизм основывается на возникновении ионного тока. Электролит – это проводник 2-го типа (ионная проводимость), в котором происходит электролитическая диссоциация. Она связана с разложением на ионы с положительным (катион) и отрицательным (анион) зарядом.

Электролизная система обязательно содержит положительный (анод) и отрицательный (катод) электрод. При подаче постоянного электрического тока катионы начинают двигаться к катоду, а анионы – к аноду. Катионами в основном являются ионы металлов и водород, а анионами – кислород, хлор. На катоде катионы присоединяют к себе избыточные электроны, что обеспечивает протекание восстановительной реакции Men+ + ne → Me (где n – валентность металла). На аноде, наоборот, электрон отдается из аниона с протеканием окислительной реакции.

Таким образом, в системе обеспечивается окислительно-восстановительный процесс. Важно учитывать, что для его протекания необходима соответствующая энергия. Ее должен обеспечить внешний источник тока.

Законы электролиза Фарадея

Великий физик М.Фарадей своими исследованиями позволил не только понять природу электролиза, но и производить необходимые расчеты для его осуществления. В 1832 г. появились его законы, связавшие основные параметры происходящих процессов.

Первый закон

Первый закон Фарадея гласит, что масса восстанавливающегося на аноде вещества прямо пропорциональна электрическому заряду, наведенному в электролите: m = kq = k*I*t, где q — заряд, k – коэффициент или электрохимический эквивалент вещества, I – сила тока, протекающего через электролит, t – время прохождения тока.

Второй закон

Второй закон Фарадея позволил определить коэффициент пропорциональности k. Он звучит следующим образом: электрохимический эквивалент любого вещества прямо пропорционален его молярной массе и обратно пропорционален валентности. Закон выражается в виде:

k = 1/F*A/z, где F – постоянная Фарадея, А- молярная масса вещества, z – его химическая валентность.

С учетом обоих законов можно вывести окончательную формулу для расчета массы, оседающего на электроде вещества: m = A*I*t/(n*F), где n – количество электронов, участвующих в электролизе. Обычно n соответствует заряду иона. С практической точки зрения важна связь массы вещества с подаваемым током, что позволяет контролировать процесс, изменяя его силу.

Электролиз расплавов

Один из вариантов электролиза – использование в качестве электролита расплав. В этом случае в электролизном процессе участвуют только ионы расплава. В качестве классического примера можно привести электролиз солевого расплава NaCl (поваренная соль). К аноду устремляются отрицательные ионы, а значит, выделяется газ (Cl). На катоде будет происходить восстановление металла, т.е. оседание чистого Na, образующегося из положительных ионов, притянувших избыточные электроны. Аналогично можно получать другие металлы (К, Са, Li и т.д.) из расправа соответствующих солей.

При электролизе в расплаве электроды не подвергаются растворению, а участвуют только в качестве источника тока. При их изготовлении можно использовать металл, графит, некоторые полупроводники. Важно, чтобы материал имел достаточную проводимость. Один из наиболее распространенных материалов – медь.

Особенности электролиза в растворах

Электролиз в водном растворе существенно отличается от расплава. Здесь имеют место 3 конкурирующих процесса: окисление воды с выделением кислорода, окисление аниона и анодное растворение металла. В процессе задействованы ионы воды, электролита и анода. Соответственно, на катоде может происходить восстановление водорода, катионов электролита и металла анода.

Возможность протекания указанных конкурирующих процессов зависит от величины электрических потенциалов системы. Протекать будет только тот процесс, который требует меньше внешней энергии. Следовательно, на катоде будут восстанавливаться катионы, имеющие максимальный электродный потенциал, а на аноде – окисляться анионы с наименьшим потенциалом. Электродный потенциал водорода принят за «0». Для примера, у калия он равен (-2,93 В), натрия – (-2,71 В), свинца (-0,13 В), а у серебра – (+0,8 В).

Электролиз в газах

Газ может исполнить роль электролита только при наличии ионизатора. В этом случае ток, проходя через ионизированную среду, вызывает необходимый процесс на электродах. При этом законы Фарадея не распространяются на газовый электролиз. Для его осуществления необходимы такие условия:

1. Без искусственной ионизации газа не поможет ни высокое напряжение, ни большой ток.
2. Для электролиза подходят лишь кислоты, не содержащие кислорода и находящиеся в газообразном состоянии, и некоторые газы.

Важно! При выполнении необходимых условий процесс протекает аналогично электролизу в жидком электролите.

Особенности процессов, происходящих на катоде и аноде

Для практического применения электролиза важно понимать, что происходит на обоих электродах при подаче электрического тока. Характерны такие процессы:

1. Катод. К нему устремляются положительно заряженные ионы. Здесь происходит восстановление металлов или выделение водорода. Можно выделить несколько категорий металлов по катионной активности. Такие металлы, как Li, K, Ba, St, Ca, Na, Mg, Be, Al, хорошо восстанавливаются только из расплава солей. Если используется раствор, то выделяется водород за счет электролиза воды. Можно обеспечить восстановление в растворе, но при достаточной концентрации катионов, у следующих металлов — Mn, Cr, Zn, Fe, Cd, Ni, Ti, Co, Mo, Sn, Pb. Процесс протекает наиболее легко для Ag, Cu, Bi, Pt, Au, Hg.
2. Анод. К этому электроду поступают отрицательно заряженные ионы. Окисляясь, они отбирают электроны у металла, что приводит к их анодному растворению, т.е. переходу в положительно заряженные ионы, которые направляются к катоду. Анионы также подразделяются по своей активности. Только из расплавов могут разряжаться такие анионы PO4, CO3, SO4, NO3, NO2, ClO4, F. В водных растворах электролизу подвергаются не они, а вода с выделением кислорода. Наиболее легко реагируют такие анионы, как ОН, Cl, I, S, Br.

При обеспечении электролиза важно учитывать склонность материала электродов к окислению. В этом отношении выделяются инертные и активные аноды. Инертные электроды делаются из графита, угля или платины и не участвуют в снабжении ионами.

Факторы, влияющие на процесс электролиза

Процесс электролиза зависит от следующих факторов:

1. Состав электролита. Значительное влияние оказывают различные примеси. Они подразделяются на 3 типа – катионы, анионы и органика. Вещества могут быть более или менее отрицательными, чем основной металл, что и мешает процессу. Среди органических примесей выделяются загрязнители (например масла) и ПАВ. Их концентрация имеет предельно допустимые значения.
2. Плотность тока. В соответствии с законами Фарадея, масса осаждаемого вещества увеличивается с увеличением силы тока. Однако возникают неблагоприятные обстоятельства – концентрированная поляризация, повышенное напряжение, интенсивный разогрев электролита. С учетом этого существуют оптимальные значения плотности тока для каждого конкретного случая.
3. рН электролита. Кислотность среды также выбирается с учетом металлов. Например оптимальное значение кислотности электролита для цинка – 140 г/куб.дм.
4. Температура электролита. Она влияет неоднозначно. С увеличением температуры растет скорость электролиза, но повышается и активность примесей. Для каждого процесса есть оптимальная температура. Обычно она находится в пределах 38-45 градусов.

Важно! Электролиз можно ускорить или замедлить путем различных воздействий и выбора состава электролита. Для каждого варианта применения существует свой режим, который следует строго соблюдать.

Где применяется электролиз?

Электролиз применяется во многих сферах. Можно выделить несколько основных направлений использования для получения практических результатов.

Гальваническое покрытие

Тонкое, прочное гальваническое покрытие из металла можно наложить путем электролиза. Покрываемое изделие устанавливается в ванну в виде катода, а электролит содержит соль нужного металла. Так можно покрыть сталь цинком, хромом или оловом.

Электроочистка — рафинирование меди

Примером электроочистки может служить такой вариант: катод – чистая медь, анод – медь с примесями, электролит – водный раствор медного сульфата. Медь из анода переходит в ионы и оседает в катоде уже без примесей.

Добыча металлов

Для получения металлов из солей они переводятся в расплав, а затем обеспечивается электролиз в нем. Достаточно эффективен такой способ для получения алюминия из бокситов, натрия и калия.

Анодирование

При этом процессе покрытие выполняется из неметаллических соединений. Классический пример – анодирование алюминия. Алюминиевая деталь устанавливается, как анод. Электролит – раствор серной кислоты. В результате электролиза на аноде оседает слой из оксида алюминия, обладающего защитными и декоративными свойствами. Указанные технологии широко используются в различных отраслях промышленности. Можно осуществить процессы и своими руками с соблюдением техники безопасности.

Энергетические затраты

Электролиз требует больших энергетических затрат. Процесс будет иметь практическую ценность при достаточной величине анодного тока, а для этого необходимо приложить значительный постоянный ток от источника электроэнергии. Кроме того, при его проведении возникают побочные потери напряжения – анодное и катодное перенапряжение, потери в электролите за счет его сопротивления. Эффективность работы установки определяется путем отнесения мощности энергозатрат к единице полезной массы полученного вещества.

Электролиз давно и с высокой эффективностью используется в промышленности. Анодированные и гальванические покрытия стали обычным явлением в повседневной жизни, а добыча и обогащение материалов помогает добывать многие металлы из руды. Процесс можно запланировать и рассчитать, зная основные его закономерности.

электролизёр — это… Что такое электролизёр?

Электролиз воды в промышленных генераторах водорода

Электролиз

это окислительно-восстановительная реакция, которая протекает только под действием электричества. В промышленных генераторах водорода для получения водорода и кислорода проводят электролиз воды. Для протекания реакции необходимо поместить в электролит два электрода, подключенных к источнику питания постоянного тока:

• Анод — электрод к которому подключен положительный проводник;
• Катод — электрод к которому подключен отрицательный проводник.

Ниже представлена  принципиальная схема промышленного щелочного электролизера.

Электролиз воды

Под действием электрического тока вода разделяется на составляющие ее молекулы: водород и кислород. Отрицательно заряженный катод притягивает катионы водорода а положительно заряженный анод  — анионы ОН^—.

Деминерализованная вода, используемая в промышленных электролизных установках сама по себе является слабым электролитом, поэтому в нее добавляют сильные электролиты для увеличения проводимости электрического тока. Зачастую выбирают электролиты с меньшим катионным потенциалом, чтобы исключить конкуренцию с катионами водорода : KOH или NaOH. Электрохимическая реакция протекающая на электродах выглядит следующим образом:

• Реакция на аноде: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻  — выделение кислорода;
• Реакция на катоде: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ — выделение водорода.

Промышленный электролизер собран по биполярной схеме, где между основными электродом и катодом помещены биполярные «промежуточные» электроды имеющие разные заряды по сторонам. Со стороны основного анода, промежуточный электрод имеет катодную сторону, со стороны катода — анодную (см. рисунок).

Далее, чтобы получить чистый водород и кислород, требуется разделить газы образующиеся на электродах, и для этого применяют разделительные ионно-обменные мембраны (см. рисунок).  Количество получаемого водорода в два раза больше получаемого кислорода и поэтому давление в водородной полости поднимается в два раза быстрее. Для уравнивания давления в полостях применяют уравнивающую давление мембрану на выходе из электролизера, которая предотвращает передавливание водорода в полость кислорода через каналы предназначенные для циркуляции электролита. 

Данный метод является наиболее применяемым методом в промышленности и позволяет получать газообразный водород с КПД от 50 до 70%  производительностью до 500 м³/час при удельных энергозатратах 4,5-5,5 Н₂м³/кВт-ч.

ЭЛЕКТРОЛИЗ НА ТПЭ

В настоящий момент к наиболее эффективным методом разделения можно отнести электролиз с применением твердо-полимерных электролитов на основе перфторированной ионно обменной мембраны. 

Данный тип электролизеров позволяет получать водород с КПД до 90% и является наиболее экологичным. Электролизеры с ТПЭ дороже щелочных в 6-7 раз и поэтому пока не получили свое распространение в промышленности.

Введение в электролизеры

Электролизеры используют электричество для разложения воды на водород и кислород. Электролиз воды происходит посредством электрохимической реакции, для которой не требуются внешние компоненты или движущиеся части. Он очень надежен и может производить сверхчистый водород (> 99,999%), не загрязняя окружающую среду, если источником электроэнергии является возобновляемая энергия.

Водород, полученный из электролизера, идеально подходит для использования с водородными топливными элементами .Реакции, происходящие в электролизере, очень похожи на реакции в топливных элементах, за исключением того, что реакции, происходящие на аноде и катоде, меняются местами. В топливном элементе анод — это место, где расходуется газообразный водород, а в электролизере газообразный водород вырабатывается на катоде. Недостатком электролизеров является потребность в электроэнергии для завершения реакции. В идеале электрическая энергия, необходимая для реакции электролиза, должна поступать из возобновляемых источников энергии, таких как ветряных , солнечных или гидроэлектрических источников.Электролизеры полезны и идеальны при включении в определенные стационарные, переносные и транспортные системы питания. Некоторыми примерами применений, в которых электролизеры были бы особенно полезны, являются длительное использование в полевых условиях, транспортных средств с топливными элементами и портативная электроника. Достаточное количество водорода может быть произведено до его использования и, следовательно, может быть полезным дополнением к системе, использующей солнечную и ветровую энергию.

Некоторые из преимуществ использования электролизеров:

1. Производимый водород очень чистый.
2. Он может быть произведен прямо на месте и в то время, когда он будет использоваться, и не обязательно должен храниться.
3. Это намного более дешевый метод, чем подача газа в баллонах высокого давления.

Во всем мире более чем достаточно солнечных и ветровых природных ресурсов для производства всего водорода, необходимого для стационарных, транспортных и портативных систем. Электролиз может удовлетворить требования к стоимости, установленные правительствами многих стран мира.

Типы конструкций электролизеров

Есть много способов построить и настроить электролизер, и различные электролиты можно использовать так же, как в топливных элементах. Однако одно отличие от топливных элементов заключается в том, что нельзя использовать высокотемпературные системы, потому что вода должна подаваться в виде пара. Электролизеры можно разделить на две основные конструкции: униполярные и биполярные. В униполярной конструкции обычно используется жидкий электролит (щелочные жидкости), а в биполярной конструкции используется твердый полимерный электролит ( протонообменных мембран ).Гидроксид калия был широко используемым электролитом в прошлом, но в последнее время более типичными являются мембраны PEM. Конструкция электролизера очень похожа на аккумулятор или топливный элемент; он состоит из анода, катода и электролита.

Щелочной электролизер

В щелочных электролизерах в качестве электролита обычно используется водный раствор гидроксида калия (КОН). Другие часто используемые электролиты включают серу

.

Электролизеры | Водород

Водород можно производить из большого количества первичных источников энергии и с помощью различных технических процессов.

Электролиз — перспективный вариант получения водорода из возобновляемых источников. Электролиз — это процесс использования электричества для расщепления воды на водород и кислород. Реакция протекает в электролизере. Электролизеры могут варьироваться по размеру от небольшого оборудования размером с бытовую технику, которое хорошо подходит для мелкомасштабного распределенного производства водорода, до крупных центральных производственных объектов, которые могут быть напрямую связаны с возобновляемыми или другими формами, не выделяющими парниковый газ. производство электроэнергии.

Производство водорода с помощью электролиза может предложить возможности для синергизма с переменным производством электроэнергии, что характерно для некоторых технологий возобновляемой энергетики. Например, несмотря на то, что стоимость энергии ветра продолжает снижаться, присущая ветру изменчивость является препятствием для эффективного использования энергии ветра. Водородное топливо и производство электроэнергии могут быть интегрированы в ветряную электростанцию, что позволит гибко изменять производство, чтобы наилучшим образом согласовать доступность ресурсов с эксплуатационными потребностями системы и рыночными факторами.Кроме того, во времена избыточного производства электроэнергии ветряными электростанциями вместо того, чтобы сокращать потребление электроэнергии, как это обычно делается, можно использовать это избыточное электричество для производства водорода путем электролиза.

Процесс

Электролиз расщепляет сырье, в данном случае воду, на водород и кислород под действием электричества. Электролизер состоит из источника постоянного тока и двух электродов с покрытием из благородных металлов, разделенных электролитом (рисунок y).

Электролизеры состоят из отдельных ячеек и узлов центральной системы (баланс завода).Комбинируя электролитические ячейки и батареи, производство водорода можно адаптировать к индивидуальным потребностям.

Электролизеры различаются по материалам электролита и температуре, при которой они работают:

• низкотемпературный электролиз (LTE), в том числе
  • щелочной электролиз (AE),
  • электролиз протонообменной мембраны (PEM)
  • и электролиз на анионообменной мембране (AEM) (также известный как щелочной PEM),
• и высокотемпературный электролиз (ВТЭ).Последняя группа, в первую очередь, включает электролиз твердого оксида (SOE), но он все еще находится на продвинутой стадии исследований и разработок, и продукты еще не коммерчески доступны. Ожидается, что по достижении рыночной зрелости его преимущества будут включать повышенную эффективность преобразования и возможность производства синтез-газа непосредственно из пара и CO2 для использования в различных приложениях, таких как синтетическое жидкое топливо.

Эффективность электролиза определяется количеством электроэнергии, используемой для производства определенного количества водорода.В зависимости от используемого метода эффективность водного электролизера в настоящее время находится в диапазоне от 60 до 80% (в зависимости от теплотворной способности).

Электролизеры уже находятся в эксплуатации, но продолжаются исследования по их дальнейшему совершенствованию. Приоритеты исследований в отношении электролизеров в настоящее время включают повышение эффективности системы электролизера в целом, наряду с ее сроком службы, удельной мощностью и размером пакета, снижение затрат (особенно материальных затрат), внедрение систем под давлением, чтобы избежать необходимости последующего сжатия H3 производил и, что не менее важно, разрабатывал гибкие системы, адаптированные к прерывистому и неустойчивому питанию.

,

Электролиз | Гидрогеника

Вода + Электричество = Водород

Способность водорода соединяться с кислородом была впервые отмечена Генри Кавендишем в 1766 году. Первый электролизер впоследствии появился в 1800 году, когда Николсон и Карлайл навели статический заряд в воду. Спустя более 200 лет Hydrogenics продолжает развиваться и совершенствовать эти фундаментальные открытия.

Электролизные ячейки различаются по типу электролита. Существует два типа низкотемпературного электролиза, в которых активна гидрогенизация: щелочной и протонообменная мембрана (PEM).

Благодаря десятилетиям исследований и разработок в обеих технологиях, Hydrogenics имеет уникальную возможность предлагать PEM и щелочные системы и выбирать наиболее подходящую, исходя из ее стоимости, производительности и использования.

Обе технологии Alkaline и PEM способны обеспечить:

• Водород на месте и по запросу (с учетом нагрузки)
• Водород под давлением без компрессора
• Чистый, сухой и не содержащий углерода водород 99,999%

_{Катодная реакция: 4h3O + 4e- → 4OH⁻ + 2h3 ↑
Анодная реакция: 4OH⁻ → 2h3O + 4e- + O2 ↑
Общая реакция: 2h3O → 2h3 ↑ + O2 ↑}

В щелочном электролизе реакция происходит в растворе, состоящем из воды и жидкого электролита (30% КОН) между двумя электродами.Когда между двумя электродами приложено достаточное напряжение, молекулы воды у катода забирают электроны, образуя ионы OH и молекулу H ₂ . Ионы OH⁻ проходят через 30% -ный электролит KOH к аноду, где они объединяются и отдают свои лишние электроны, образуя воду, электроны и O ₂ .

На этом этапе рекомбинации водорода и кислорода можно избежать с помощью высокоэффективной запатентованной ионообменной мембраны IMET ^® . Наша мембрана IMET ^® изготовлена ​​из высокопрочных неорганических материалов и не содержит асбеста.Электролит остается в системе благодаря продуманной замкнутой системе рециркуляции без насоса.

Электролизеры

Hydrogenics ’ HySTAT ^® установлены на сотнях промышленных предприятий, электростанций, хранилищ энергии и заправочных станций по всему миру. Это безопасные и надежные системы, используемые всеми основными поставщиками промышленного газа в тяжелых условиях.

_{Анодная реакция: 2h3O → 4H + + 4e- + O2 ↑
Катодная реакция: 4H + + 4e- → 2h3 ↑
Общая реакция: 2h3O → 2h3 ↑ + O2 ↑}

В электролизере PEM используется твердый полимер с ионной проводимостью.Когда между двумя электродами прикладывается разность потенциалов (напряжение), отрицательно заряженный кислород в молекулах воды отдает свой электрон на аноде, образуя протоны, электроны и O ₂ на аноде. Ионы H + проходят через протонпроводящий полимер к катоду, где они захватывают электрон и становятся нейтральными атомами H, которые объединяются, образуя H ₂ на катоде. Электролит и два электрода зажаты между двумя биполярными пластинами. Роль биполярной пластины заключается в транспортировке воды к пластинам, транспортировке продуктовых газов от ячейки, проведении электричества и циркуляции охлаждающей жидкости для охлаждения процесса.

Как и топливные элементы, многие отдельные элементы электролизера могут быть соединены последовательно, чтобы образовать основной компонент системы электролизера, батарею элементов, в которой производятся и водород, и кислород.

Потребуется некоторое охлаждение для охлаждения технологического и производимого газа, будет установлена ​​система очистки воды для производства деминерализованной воды из подаваемой водопроводной воды, система очистки будет очищать водород для получения газа высокой чистоты в соответствии с требованиями заказчика. В соответствии с техническими требованиями, будет установлена ​​силовая стойка для управления мощностью, необходимой для реакции (преобразование переменного тока, подаваемого сетью, в постоянный ток, используемый для процесса), а панель управления позволит оператору иметь обзор всего пакета ,Все это грамотно подобранное и специально изготовленное оборудование будет затем установлено в здании или упаковано в наружный корпус

.
,

электролизеры — определение — английский

Примеры предложений с «электролизерами», память переводов

патент-wipoEnd прижимная пластина для электролизеров Гигантский электролизер при постоянном потенциале в присутствии TiOSO4 дает 4,4′-диаминодибензил с высокая чистота и более высокий выход (93%), чем без посредника (75%). патентов-wipo Концепция, метод и использование рамы электролизера WikiMatrix Теоретическая эффективность электролизеров с PEM прогнозируется до 94%. патент-wipo Если уровни заполнения слишком низкие, рабочая жидкость может быть добавлена ​​вовремя, или электролизер может быть подвергнут аварийному отключению. патент-wipo Сборная шина состоит из анодных шин, стояков и катодных стержней, которые разделены на группы, каждая из которых подключена к отдельным катодным сборным шинам, при этом катодные сборные шины для групп стержней, ближайших к входному концу предыдущего электролизера. соединены с стояками, расположенными на входном конце следующего электролизера, а остальные группы катодных стержней подключены к стоякам на выходном конце следующего электролизера. cordisПроект «Высокоэффективное высокотемпературное производство водорода путем электролиза воды» (HI2h3) был инициирован с целью внедрения технологии планарного твердооксидного топливного элемента (SOFC) при разработке плоского твердооксидного электрохимического преобразователя (SOEC) для электролиза воды в производят водород. патентов-wipo Описан способ нанесения каталитического или проводящего покрытия на электродные сетки новых элементарных структур для электролизеров или нанесения нового каталитического или проводящего покрытия на электродные сетки использованных элементарных структур, снятых с электролизеров, при этом указанные новые или использованные элементарные структуры подвергаются обработке в расплавленных солях с последующей промывкой водой перед нанесением в нескольких циклах покрытия. Giga-fren В соответствии с этим соглашением были инициированы различные исследования, проводимые между двумя странами, включая мультисервисные регенеративные электролизеры / топливные элементы, возможности оборонных технологий для служб быстрого реагирования, производство базы поставок малых газотурбинных двигателей и два исследования в области национальной обороны и Защита критической инфраструктуры. Другие исследования сектора технологий и промышленной базы доступны в Интернете. Кроме того, было создано несколько рабочих групп по широкому спектру тем, включая легкие бронированные машины (LAV), технологии солдатских систем и топливные элементы. WikiMatrixОтличие от стандартного электролизера с протонообменной мембраной — это выход сжатого водорода около 12–20 мегапаскалей (120–200 бар) при 70 ° C. За счет повышения давления водорода в электролизере отпадает необходимость во внешнем водородном компрессоре, среднее потребление энергии для сжатия с внутренним перепадом давления составляет около 3%. tmClassСпециальное проектирование и разработка оборудования для переработки и утилизации топлива, а именно электролизеров и формирователей топлива Giga-fren Кроме того, канадские компании производят широкий спектр продуктов альтернативного топлива, таких как комплектные заправочные станции, современные системы карбюрации газового топлива для бензина и дизельные двигатели, обычные и легкие топливные баки, а в долгосрочной перспективе — топливные элементы, водородные электролизеры и современные батареи. патентов-wipoЭлектрическая схема для электролизера и способ уменьшения электромагнитных полей вблизи электролизера патентов-wipo В случае процесса производства контактных полос, в частности для электролизеров (мембранных элементов), целью является обеспечение решение, позволяющее создать дешевый, но при этом чрезвычайно эффективный способ изготовления таких контактных полос с высоким электрическим КПД. WikiMatrix Собираемая вода обычно используется для подачи в систему Elektron, которая электролизует воду на водород и кислород, но ее можно использовать для питья в чрезвычайной ситуации. WikiMatrix Реальные водные электролизеры требуют более высокого напряжения для протекания реакции. WikiMatrix Потенциально электролизер, работающий при 1,48 В, будет эффективен на 100%. патентов-wipo Способ и технический дизайн для очистки белья, посуды, транспортных средств и поверхностей полов с помощью электролизованной воды с помощью окислительных радикалов, производимых алмазными электродами патентов-wipo Изобретение относится к водному электролизеру для транспортного средства, который подает водород в внутреннее сгорание двигателя. патентов-wipo Электролизер с углеродным слоем для очистки жидких стоков и процесс обработки сточных вод oj4 Отходы анодных стыков от производства стали или алюминия, изготовленные из нефтяного кокса или битума и очищенные в соответствии с обычными промышленными спецификациями (за исключением анодных стыков от хлорно-щелочных электролизов и металлургической промышленности патент-wipo Электролизер похож на аккумулятор электрического тока, за исключением того, что он содержит воду вместо кислоты, а его пластины изготовлены из того же материала, т.е.е. медь, свинец, платина или другой электропроводящий материал. патент-wipo Вход для раствора электролита и выход для раствора электролиза предусмотрены в анодном отсеке, а вход для введения кислородсодержащего газа предусмотрен в газовой камере. патентов-wipo Производство синтез-газа, включая монооксид углерода и дигидроген, с использованием соэлектролизера (10), который принимает воду и диоксид углерода на входе (14) и подает указанный синтез-газ на выходе (16), реализует рециркуляцию фракция (F11) синтез-газа (F1), подаваемая на выходе (16) соэлектролизера (10) на вход (14) соэлектролизера (10). патент-wipo Электролизер (100), содержащий батарею электролизных ячеек (101) внутри сосуда высокого давления (115), при этом первая концевая пластина (107a) комплекта ячеек является единым целым с одним из закрытых концов сосуда высокого давления, таким образом образуя неподвижную головку (107) пакета ячеек, снабженную гидравлическими и электрическими соединениями, а вторая концевая пластина (108a) пакета элементов находится внутри сосуда и может свободно перемещаться в продольном направлении в ответ на тепловое воздействие. расширение или сжатие, образуя таким образом плавающую головку (108) штабеля.

Показаны страницы 1. Найдено 506 предложения с фразой электролизеры.Найдено за 7 мс.Накопители переводов создаются человеком, но выравниваются с помощью компьютера, что может вызвать ошибки. Найдено за 0 мс.Накопители переводов создаются человеком, но выравниваются с помощью компьютера, что может вызвать ошибки. Они поступают из многих источников и не проверяются. Имейте в виду.

.