用于生产气体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及电解设备10，其适于生产在传送至设备10中的电解质溶液的电解过程中形成的氧化和加氢流体。设备10包括第一外端构件12和第二外端构件14，和彼此间隔开的第一可渗透电极16和第二可渗透电极18。各个可渗透电极16和18由有孔的或穿孔的材料制备。入口腔室20具有两个入口26，以允许电解质溶液传送至所述腔室20中。设备10也具有氧出口28以及氢出口30。通过可渗透电极16和18的电解质溶液流将随其携带分别在正极和负极(第一和第二)可渗透电极上产生的氧气和氢气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产气体的方法和设备本专利
本专利技术涉及用于生产气体的方法和设备。更具体但是不排他地，本专利技术涉及电解池和方法，其中可燃气体，例如氢气和氧气通过电解质水溶液的电解产生并且在生产时保持分离。本专利技术
技术介绍
电解池将电用于将水转化为气体相中的氢和氧。 已知的电解池由以下的任一者构成:液体碱性电解槽，其利用电极之间的多孔膜以分离氢气和氧气；或聚合物电解质电解槽，其利用质子交换膜以便分离通过电解工艺生产的氢气和氧气。电解池进一步包括沿着质子交换膜的第一面放置的阳极和沿着质子交换膜的第二相对面放置的阴极。 液体碱性电解槽中已知的膜通常由多孔塑料制备，而聚合物电极电解槽中，已知的质子交换膜为通常由离聚物制备并设计用于传导质子同时对于气体(例如氧和氢)来说不可渗透的半透膜。质子交换膜可以由纯的聚合物膜制备或由复合材料膜制备，所述复合材料膜中其它材料嵌入聚合物基体中。 所有类型的膜的第一缺点是其带来的电流限制。 膜带来的进一步的缺点是电极之间距离的增加，其导致了增加的电阻。 已知的液体碱性膜的进一步的缺点是随着电流密度的增加效率降低。已知的质子交换膜的效率随着横跨电解池施加的电压的增加而降低，这归因于从膜除去气体的不佳。而且，电极不可以过于接近地堆放在一起，因为这将抑制气体的除去。 已知的液体碱性膜的进一步的缺点是其不能够在高温和高压下有效地起作用。 已知的质子交换膜的进一步的缺点是膜的高成本，因为其要求将贵金属催化剂(通常为钼)用于分离氢的电子和质子。钼催化剂还对一氧化碳中毒极其敏感，使得如果氢源自醇或烃燃料，则需要采用另外的反应器以减少燃料气体中的一氧化碳。这再次增加了使用已知的质子交换膜的成本。 已知的质子交换膜的进一步的缺点是其在较低相对湿度下不良的导电性和在高于大约100°c的温度下其不良的机械特性。这些膜的操作温度相对低并且接近100°C的温度对进行有用的热电联产(cogenerat1n)来说不是足够高的。 HYDROX HOLDINGS LIMITED 名下的现有技术文件 PCT/IB2011/053050，名为“Method and apparatus for producing gas”,描述了液体碱性电解槽的用途,其采用流体动力遮挡件替代多孔或质子交换膜以实现电解。本专利技术带来就制造和操作成本及尺寸而言的巨大改进。 在本说明书中，术语“可燃流体”在其范围内包括主要包含气体相中的氢和/或氧的可燃气体。 本专利技术目的 因此本专利技术的目的是提供用于生产气体的方法和设备，使用所述方法和设备可以克服以上缺点，并且所述方法和设备是用于生产气体的已知的电解池和方法的有用的替代。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了用于在电解工艺过程中由液体碱性电解质溶液生产可燃流体的方法，其包括以下步骤: -提供电解质溶液； -提供具有第一间隔开的得可渗透电极和第二间隔开的得可渗透电极的电解设备，所述电极浸入具有至少一个入口和两个出口的腔室中； -经由入口将溶液传送至腔室中；和 [0021 ] 横跨电极将电压施加至该设备以电解电极之间的溶液，使得在第一电极上形成第一可燃流体并且在第二电极上形成第二可燃流体，并且从第一电极传送第一可燃流体并且将其传送至第一出口中，并且从第二电极传送第二可燃流体并且将其传送至第二出口中，并且其中以彼此相对接近的的近距离(proximity)提供第一电极和第二电极。 电解质溶液可以为氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)。 可燃流体可以为加氢和氧化流体并且更具体地可燃流体可以为氢气和氧气。 各个可渗透电极可以是穿孔的或有孔的。 各个可渗透电极进一步可以由网格或泡沫材料制备。 各个可渗透电极可以由选自不锈钢、镍、钯、钴或钼材料的材料制备。 第一电极和第二电极可以基本上平行。 第一可渗透电极和第二可渗透电极可以具有适当(correct)和预定的开放与封闭面积的比例，所述比例也称为PPI (每平方英寸的孔)，其可以受出口的尺寸和将溶液提供至设备所用压力的影响。 第一可渗透电极和第二可渗透电极可以为一组可渗透电极，并且该设备可以包括多组可渗透电极，全部具有相似构造。 电解设备可以限定与所有入口流体流动连通的至少一个入口，并且该方法可以包括经由入口歧管将溶液传送至所有可渗透电极的组的腔室的步骤。 第一可燃流体出口通道可以与所有可渗透电极的组的所有第一可燃流体出口流体流动连通并且第二可燃流体出口通道可以与所有可渗透电极的组的所有第二可燃流体出口流体流动连通，该排布使得第一电极上形成的第一可燃流体经由第一可燃流体出口传送出设备并且第二电极上形成的第二可燃流体经由第二可燃流体出口传送出设备。 根据本专利技术的第二方面，提供了电解设备，其中在液体碱性电解工艺中可燃流体由电解质溶液(即，氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH))生产，所述设备包括: -浸入入口腔室中的第一间隔开的得可渗透电极和第二间隔开的得可渗透电极； -至少一个进入入口腔室的入口，用于将电解质溶液传送至所述入口腔室中；和 -第一可燃流体出口和第二可燃流体出口； 该排布使得电解质溶液经由入口传送至入口腔室中，其中发生电解；和使得在第一电极上形成第一可燃流体；并且使得在第二电极上形成第二可燃流体；并且进一步使得从第一电极传送第一可燃流体至第一可燃流体出口中；并且从第二电极传送第二可燃流体至第二可燃流体出口中，并且其中以彼此相对接近的的近距离提供第一电极和第二电极。 电解质可以为20% -50%的浓度下的氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)。 可燃流体可以为加氢和氧化流体并且更具体地可燃流体可以为氢气和氧气。 各个可渗透电极可以是穿孔的或有孔的。 各个可渗透电极可以进一步由网格或泡沫材料制备。 各个可渗透电极可以由选自不锈钢、镍、钯、钴或钼材料的材料制备。 第一电极和第二电极可以基本上平行。 第一电极和第二电极各自可以包括至少一个接头薄片用于连接至电源以在电解设备上提供电压，用于将电解质溶液电解。 第一电极和第二电极可以贴附至不锈钢连接器，所述连接器固定至接头薄片，用于在电极周围分布电流。 PVC套管使各个电极保持牢固地贴附至连接器，并且使连接器与电解质电绝缘。 第一可渗透电极和第二可渗透电极可以具有适当和预定的开放与封闭面积的比例(或PPI)，其可以受出口的尺寸和将溶液提供至设备所用压力的影响。 设备可以包括第一外端构件和第二外端构件，其各自由聚乙烯制备。 设备的形状可以为圆柱形、方形或多边形(mult1-agonal)。 设备可以包括循环装置，例如泵，以使溶液循环通过设备并且强制使溶液进入入口腔室。 设备可以包括连接至第一可燃流体出口的第一可燃流体收集容器和连接至第二可燃流体出口的第二可燃流体收集容器。 附图简要说明 现在将要通过非限制性实例的方式参照附图进一步描述本专利技术，其中: 图1为根据本专利技术第一优选实施方案的电解设备的剖面图； 图2为根据本专利技术第二优选实施方案的电解设备的部分的分解透视图；和 图3为图2设备的单个电极的剖面图。 本专利技术优选实施方案说明 参照附图，根据本专利技术优选实施方案的电解设备一般由参照数10指本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在电解工艺过程中由液体碱性电解质溶液生产可燃流体的方法，其包括以下步骤：提供电解质溶液；提供具有第一间隔开的得可渗透电极和第二间隔开的得可渗透电极的电解设备，所述电极浸入具有至少一个入口和两个出口的腔室中；经由入口将溶液传送至腔室中；和横跨电极将电压施加至该设备以电解电极之间的溶液，使得在第一电极上形成第一可燃流体并且在第二电极上形成第二可燃流体，并且从第一电极传送第一可燃流体并且将其传送至第一出口中，并且从第二电极传送第二可燃流体并且将其传送至第二出口中，并且其中以彼此相对接近的1mm‑6mm的近距离提供第一电极和第二电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.10 ZA 2012/006961.用于在电解工艺过程中由液体碱性电解质溶液生产可燃流体的方法，其包括以下步骤:提供电解质溶液；提供具有第一间隔开的得可渗透电极和第二间隔开的得可渗透电极的电解设备，所述电极浸入具有至少一个入口和两个出口的腔室中；经由入口将溶液传送至腔室中；和横跨电极将电压施加至该设备以电解电极之间的溶液，使得在第一电极上形成第一可燃流体并且在第二电极上形成第二可燃流体，并且从第一电极传送第一可燃流体并且将其传送至第一出口中，并且从第二电极传送第二可燃流体并且将其传送至第二出口中，并且其中以彼此相对接近的的近距离提供第一电极和第二电极。2.根据权利要求1的方法，其中电解质溶液为氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)。3.根据权利要求1或2的方法，其中可燃流体为加氢和氧化流体。4.根据权利要求3的方法，其中可燃流体为氢气和氧气。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中各个可渗透电极是穿孔的或有孔的。6.根据权利要求5的方法，其中各个可渗透电极进一步为网格或泡沫材料。7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中各个可渗透电极由选自不锈钢、镍、钯、钴或钼材料的材料制备。8.根据前述权利要求中任一项的方法，其中第一电极和第二电极基本上平行。9.根据前述权利要求中任一项的方法，其中第一可渗透电极和第二可渗透电极具有适当和预定的开放与封闭面积的比例，所述比例也称为PPI (每平方英寸的孔)，其受出口的尺寸和将溶液提供至设备所用压力的影响。10.根据前述权利要求中任一项的方法，其中第一可渗透电极和第二可渗透电极为可渗透电极的组，并且该设备包括多组可渗透电极，其全部具有相似构造。11.根据权利要求10的方法，其中电解设备限定了与所有入口流体流动连通的至少一个入口，并且所述方法包括经由入口歧管将溶液传送至所有可渗透电极的组的腔室的步骤。12.根据权利要求11的方法，其中第一可燃流体出口通道与所有可渗透电极的组的所有第一可燃流体出口流体流动连通，并且第二可燃流体出口通道与所有可渗透电极的组的所有第二可燃流体出口流体流动连通，该排布使得第一电极上形成的第一可燃流体经由第一可燃流体出口传送出设备并且第二电极上形成的第二可燃流体经由第二可燃流体出口传送出设备。13.电解设备，其中在液体碱性电解工艺中可燃流体由电解质溶液，即，氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)生产，所述设备包括:浸入入口腔室中的第一间隔开的得可渗透电极和第二间隔开的得可渗透电极；至少一个进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·阿纳格诺斯托普勒斯，
申请(专利权)人：海德罗克斯控股有限公司，
类型：发明
国别省市：南非;ZA