Газозаполнение электролизера возрастает при увеличении плотности тока (j), высоты электродов и при уменьшении расстояния между электродами.
Чтобы уменьшить газозаполнение электролизера, необходимо уменьшить плотность тока, уменьшить нагрев электролизера (при этом будет выделятся меньше пены и водяного пара), уменьшить высоту электродов, расположить электроды на оптимальном расстоянии друг от друг, от 2 до 5 мм ( если больше, то уменьшится КПД, так как увеличится сопротивление.), и увеличить размер пузырьков газа и скорость их подъема. Это достигается уменьшение концентрации щелочи и увеличении тока (главное, не превысить предел плотности тока).
Глава 5.
Перенапряжение пластин электролизера.
Перенапряжение пластин является острой проблемой в изготовлении электролизеров.
Перенапряжение происходит от увеличения плотности тока, от увеличения удельного сопротивления электролита, увеличению расстояния между электродами, и увеличения газозаполнения. Зависимость перенапряжения электродов из железа, покрытого никелем , представлена в таблице 2.
зависимость перенапряжения раствора электролита NaOH при 80
о
C от плотности тока илюстрованн
а таблицей 3.
Также на перенапряжение влияет увеличение удельного сопротивления электролита. Зависимость удельного сопротивления и коэффициента удельного сопротивления от плотности тока показана в таблице 4
перенапряжение в основном решается уменьшением плотности тока. Как видно, перенапряжение зависит от газозаполнения. Следовательно, при газозаполнении происходит перенапряжение пластин электролизера. чтобы решить перенапряжение, надо уменьшить газозаполнение, и наоборот.
Глава 6.
Электролиз под давлением и при нагревании.
При электролизе воды из молекул воды образуются молекулы газов: водорода и кислорода. При этом объем газов больше первоначального объема жидкости в 1868 раз. Это означает, что электролизер способен нагнетать давление, причем любое, которое может выдержать.
При этом происходит экономия энергии, так как электролиз под высоким давлением протекает с большим КПД. это иллюстрирует таблица 5.
Также при электролизе электролит нагревается. При этом уменьшается удельное сопротивление электролита, уменьшается перенапряжение, увеличивается КПД и уменьшается расход энергии. Зависимость удельного сопротивления от температуры иллюстрирует таблица 1, которая упоминалась ранее.
Глава 7.
Импульсный электролиз.
При импульсном электролизе постоянный ток подается поляризованными импульсами с заданной частотой и амплитудой. Исследованиями ученых доказано, что при определенных частотах происходит частичный или полный распад воды на кислород и водород. Это 620, 630, 1200, 42800 Гц.
Идеально для распада воды подходят импульсы с частотой 42712,12 Гц.
Вот схема питания двухэлектродного электролизера:
Схема импульсного питания электролизера с 3-мя и более пластинами:
Но чаще всего используют высоковольтную импульсную схему Стэнли Мейера или низковольтную схему Дэйва Лоутона:
типы импульсов постоянного тока, использующихся при электролизе:
Глава 8.
Расчет параметров электролизеров.
Электролизе, как и любое другое устройство, необходимо изготовлять с определенными правилами.
Пластины могут быть любой формы, но в сухом электролизере желательно использовать круглые пластины, так как они выдерживают большее давление. Но в электролизерах сырого типа этим можно пренебречь. Главное, чтобы они были не очень большими по площади, чтобы электрический ток проходил на всю площадь пластин и был там равномерно. Также они должны быть низкими, чтобы уменьшить газозаполнение. идеальная форма: квадрат или прямоугольник с широкой стороной. но в некоторых случаях можно сделать пластины высокими, если известно, что их часть будет под изолятором. например, как здесь:
Эта пластина по активной площади в 2 раза меньше, чем по той площади, которая есть. Размеры ее активной части 90х100 мм. Так что образования из-за пластины газозаполнения не будет.