L'électrolyse est un phénomène chimique et physique de décomposition de substances en composants par le courant électrique, largement utilisé à des fins industrielles. Sur la base de cette réaction, des unités sont fabriquées pour produire, par exemple, du chlore ou des métaux non ferreux.

La hausse constante des prix des ressources énergétiques a rendu populaires les installations d'électrolyse à usage domestique. Que sont de telles structures et comment les réaliser à la maison ?

Informations générales sur l'électrolyseur

Une installation d'électrolyse est un dispositif d'électrolyse qui nécessite une source d'énergie externe, constituée structurellement de plusieurs électrodes placées dans un récipient rempli d'électrolyte. Ce type d'installation peut également être appelé dispositif de répartition de l'eau.

Dans de telles unités, le principal paramètre technique est la productivité, c'est-à-dire le volume d'hydrogène produit par heure et se mesure en m³/h. Les unités fixes portent ce paramètre dans le nom du modèle, par exemple, l'unité à membrane SEU-40 produit 40 mètres cubes par heure. m hydrogène.

Les autres caractéristiques de ces appareils dépendent entièrement de l'usage prévu et du type d'installation. Par exemple, lors de l'électrolyse de l'eau, l'efficacité de l'unité dépend des paramètres suivants :

1. Le niveau du potentiel d'électrode le plus bas (tension). Pour un fonctionnement normal de l'unité, cette caractéristique doit être comprise entre 1,8 et 2 V par plaque. Si la source d'alimentation a une tension de 14 V, il est alors logique de diviser la capacité de l'électrolyseur avec la solution électrolytique en feuilles en 7 cellules. Une telle installation est appelée électrolyseur sec. Une valeur inférieure ne démarrera pas l'électrolyse et une valeur plus élevée augmentera considérablement la consommation d'énergie ;

1. Plus la distance entre les composants de la plaque est petite, plus la résistance sera faible, ce qui, lorsqu'un courant important passe, entraînera une augmentation de la production de substance gazeuse ;
2. La surface des plaques affecte directement les performances ;
3. Bilan thermique et degré de concentration en électrolyte ;
4. Matériau des éléments d'électrode. L'or est cher, mais matériau idéal pour utilisation dans les électrolyseurs. En raison de son coût élevé, l’acier inoxydable est souvent utilisé.

Important! Dans les constructions d'un type différent, les valeurs auront des paramètres différents.

Les installations d’électrolyse de l’eau peuvent également être utilisées à des fins telles que la désinfection, la purification et l’évaluation de la qualité de l’eau.

Principe de fonctionnement et types d'électrolyseur

L'appareil le plus simple comporte des électrolyseurs qui divisent l'eau en oxygène et en hydrogène. Ils consistent en un récipient contenant de l'électrolyte dans lequel sont placées des électrodes connectées à une source d'énergie.

Le principe de fonctionnement d'une installation d'électrolyse est que le courant électrique qui traverse l'électrolyte a une tension suffisante pour décomposer l'eau en molécules. Le résultat du processus est que l’anode produit une partie d’oxygène et la cathode deux parties d’hydrogène.

Types d'électrolyseurs

Les dispositifs de séparation de l'eau sont des types suivants :

1. Sec;
2. Flux continu ;
3. Membrane;
4. Diaphragme;
5. Alcalin.

Type sec

De tels électrolyseurs ont le plus conception simple(photo ci-dessus). Ils ont une caractéristique inhérente, à savoir que la manipulation du nombre de cellules permet d'alimenter l'unité à partir d'une source avec n'importe quelle tension.

Type de flux

Ces installations ont dans leur conception un bain entièrement rempli d'électrolyte avec des éléments d'électrode et un réservoir.

Le principe de fonctionnement d'une installation d'électrolyse en flux est le suivant (d'après la photo ci-dessus) :

• pendant l'électrolyse, l'électrolyte ainsi que le gaz sont évacués par le tuyau « B » dans le réservoir « D » ;
• dans le récipient « D », le processus de séparation du gaz de l'électrolyte a lieu ;
• le gaz sort par la vanne « C » ;
• la solution électrolytique retourne par le tube « E » vers le bain « A ».

Intéressant à savoir. Ce principe de fonctionnement est configuré dans certains machines à souder– la combustion des gaz dégagés permet de souder les éléments.

Type de membrane

L'installation d'électrolyse à membrane a une conception similaire à celle des autres électrolyseurs, mais l'électrolyte agit comme solide sur à base de polymère, que l'on appelle une membrane.

La membrane de ces unités a un double objectif : le transfert d'ions et de protons, la séparation des électrodes et des produits d'électrolyse.

Type de diaphragme

Lorsqu'une substance ne peut pas pénétrer et en influencer une autre, un diaphragme poreux est utilisé, qui peut être constitué de verre, de fibres polymères, de céramique ou d'amiante.

Type alcalin

L'électrolyse ne peut pas se produire dans l'eau distillée. Dans de tels cas, il est nécessaire d’utiliser des catalyseurs, qui sont des solutions alcalines à haute concentration. En conséquence, la plupart des appareils d'électrolyse peuvent être qualifiés d'alcalins.

Important! Il convient de noter que l’utilisation du sel comme catalyseur est nocive, car la réaction libère du chlore gazeux. Un catalyseur idéal serait l'hydroxyde de sodium, qui ne corrode pas les électrodes de fer et ne contribue pas à la libération de substances nocives.

Autoproduction d'un électrolyseur

N'importe qui peut fabriquer un électrolyseur de ses propres mains. Pour le processus d'assemblage de la conception la plus simple, les matériaux suivants seront nécessaires :

• tôle d'acier inoxydable ( options idéales– étranger AISI 316L ou national 03Х16Н15М3);
• boulons M6x150 ;
• rondelles et écrous;
• tube transparent - vous pouvez utiliser un niveau d'eau utilisé à des fins de construction;
• plusieurs ferrures à chevrons d'un diamètre extérieur de 8 mm ;
• récipient en plastique d'un volume de 1,5 l;
• petit filtre eau courante filtrer, par exemple, un filtre pour machines à laver ;
• clapet anti-retour d'eau.

Processus de construction

Assemblez l'électrolyseur de vos propres mains selon les instructions suivantes :

1. La première étape consiste à marquer et à découper la tôle d'acier inoxydable en carrés égaux. Le sciage peut être effectué sous un angle broyeur(Bulgare). L'un des coins de ces carrés doit être coupé en biais pour bien fixer les plaques ;
2. Ensuite, vous devrez percer un trou pour le boulon sur le côté de la plaque opposé au coin coupé ;
3. La connexion des plaques doit se faire alternativement : une plaque sur « + », la suivante sur « - » et ainsi de suite ;
4. Entre des plaques chargées différemment, il doit y avoir un isolant qui agit comme un tube provenant du niveau d'eau. Il doit être découpé en anneaux, qui doivent être coupés dans le sens de la longueur pour obtenir des bandes de 1 mm d'épaisseur. Cette distance entre les plaques est suffisante pour une libération efficace des gaz lors de l'électrolyse ;
5. Les plaques sont fixées entre elles à l'aide de rondelles de la manière suivante : une rondelle est placée sur le boulon, puis une plaque, puis trois rondelles, puis une plaque, et ainsi de suite. Les plaques chargées positivement sont disposées comme des images miroir des feuilles chargées négativement. Cela permet d'éviter que les bords sciés ne touchent les électrodes ;

1. Lors de l'assemblage des plaques, vous devez immédiatement les isoler et serrer les écrous ;
2. De plus, chaque plaque doit être cerclée pour s'assurer qu'il n'y a pas de court-circuit ;
3. Ensuite, l’ensemble doit être placé dans une boîte en plastique ;
4. Après cela, vous devez marquer les endroits où les boulons touchent les parois du conteneur, où vous percez deux trous. Si les boulons ne rentrent pas dans le conteneur, ils doivent être coupés avec une scie à métaux ;
5. Ensuite, les boulons sont serrés avec des écrous et des rondelles pour sceller la structure ;

1. Après ces manipulations, vous devrez percer des trous dans le couvercle du récipient et y insérer des raccords. L'étanchéité dans dans ce cas peut être réalisé en scellant les joints avec des mastics à base de silicone ;
2. La soupape de protection et le filtre dans la conception sont situés à la sortie du gaz et servent à contrôler son accumulation excessive, ce qui peut entraîner des conséquences désastreuses ;
3. L'usine d'électrolyse a été assemblée.

La dernière étape est le test, qui s'effectue comme suit :

• remplir le récipient avec de l'eau jusqu'au niveau des boulons de fixation ;
• connecter l'alimentation à l'appareil ;
• connecter un tube au raccord dont l'extrémité opposée est descendue dans l'eau.

Si un faible courant est appliqué à l'installation, le dégagement de gaz à travers le tube sera quasiment imperceptible, mais il pourra être observé à l'intérieur de l'électrolyseur. Élevage courant électrique En ajoutant un catalyseur alcalin à l'eau, vous pouvez augmenter considérablement le rendement de la substance gazeuse.

L'électrolyseur fabriqué peut agir partie intégrante de nombreux appareils, comme une torche à hydrogène.

Connaissant les types, les principales caractéristiques, la structure et le principe de fonctionnement des installations d'électrolyse, vous pouvez effectuer le bon assemblage conception faite maison qui sera un assistant indispensable dans diverses situations quotidiennes : du soudage et de la réduction de la consommation de carburant des véhicules jusqu'au fonctionnement des systèmes de chauffage.

Vidéo

Électrolyse- Il s'agit de la division ou de la purification de substances sous l'influence du courant électrique. Il s'agit d'un processus redox, sur l'une des électrodes - l'anode - un processus d'oxydation se produit - elle est détruite, et sur la cathode - un processus de réduction - des ions positifs - des cations - y sont attirés. Pendant l'électrolyse, il passe dissociation électrolytique- désintégration de l'électrolyte (substance conductrice) en ions chargés positivement et négativement (on distingue plusieurs degrés de dissociation lorsque le courant est activé, les électrons se déplacent de l'anode à la cathode, tandis que la solution électrolytique peut s'épuiser (si elle est présente). est impliqué dans le processus), il doit être constamment réapprovisionné. L'anode oxydante peut également se dissoudre dans une solution électrolytique - ses particules acquièrent alors charge positive et sont attirés par la cathode.

L'anode est une électrode chargée positivement - une oxydation se produit dessus
La cathode est une électrode chargée négativement - une réduction s'y produit
Basé sur le principe selon lequel les charges différentes s'attirent, cela vientséparation ou purification d'une substance.

Le matériau des électrodes peut être différent en fonction du processus en cours. La masse de la substance obtenue lors de l'interaction électrochimique est déterminée par les lois de Faraday et dépend de la charge (le produit de l'intensité du courant et du temps pendant lequel le courant circule), dépend également de la concentration de l'électrolyte et de l'activité des matériaux. à partir duquel les électrodes sont fabriquées. Les anodes peuvent être inertes - insolubles, ne réagissent pas et actives - elles participent elles-mêmes à l'interaction (elles sont beaucoup moins fréquemment utilisées).

Pour la fabrication des anodes, on utilise du graphite, des matériaux carbone-graphite, du platine et ses alliages, du plomb et de ses alliages, ainsi que des oxydes de certains métaux ; Des anodes en titane avec un revêtement actif constitué d'un mélange d'oxydes de ruthénium et de titane, ainsi que de platine et ses alliages, sont utilisées.

Les anodes insolubles sont des compositions à base de tantale et de titane, de variétés spéciales de graphite, de dioxyde de plomb et de magnétite. L'acier est généralement utilisé pour les cathodes.

Les types d'électrolytes suivants peuvent être utilisés pour le procédé : solutions aqueuses de sels, d'acides, de bases ; solutions non aqueuses dans des solvants organiques et inorganiques ; sels fondus; électrolytes solides. Les électrolytes se présentent à différents degrés de concentration.

Selon les objectifs des réactions électrolytiques, diverses combinaisons de types d'anodes et de cathodes sont utilisées : horizontales avec une cathode à mercure liquide, avec des cathodes verticales et un diaphragme filtrant, avec un diaphragme horizontal, avec un électrolyte à flux, avec des électrodes mobiles, avec du volume électrodes, etc. La plupart des procédés ont tendance à utiliser des produits produits à la fois à l’anode et à la cathode, mais généralement l’un des produits a moins de valeur.

L'électrolyse est largement utilisée dans l'industrie ; elle est également utilisée en médecine et dans l'économie nationale.

Principales applications de l’électrolyse :

• Purification de l'eau pour une utilisation dans l'économie nationale,
• Nettoyage eaux usées eaux usées provenant de la production chimique.

Pour obtenir des substances et des métaux sans impuretés :

• Métallurgie, hydrométallurgie - pour la production d'aluminium et de nombreux autres métaux - l'aluminium issu de la fusion d'oxyde d'aluminium dans la cryolite, le magnésium est obtenu par électrolyse (à partir de dolomite et eau de mer), le sodium (issu du sel gemme), le lithium, le béryllium, le calcium (issu du chlorure de calcium), les métaux alcalins et des terres rares.
• Dans l'industrie chimique, l'électrolyse produit des produits aussi importants que les chlorates et perchlorates, l'acide persulfurique et les persulfates, le permanganate de potassium,
• Séparation électrolytique du métal - électroextraction. Le minerai ou le concentré est transformé en solution à l'aide de certains réactifs qui, après purification, sont envoyés à l'électrolyse. C'est ainsi que sont obtenus le zinc, le cuivre et le cadmium.
• Raffinage électrolytique. Les anodes solubles sont constituées de métal ; les impuretés contenues dans le métal brut de l'anode tombent sous forme de boues d'anode (cuivre, nickel, étain, plomb, argent, or) lors de l'électrolyse, et métal pur libéré à la cathode.
• En galvanoplastie - galvanoplastie - obtention de revêtements sur des métaux qui améliorent leurs performances ou propriétés décoratives et galvanoplastie - obtenir des copies métalliques exactes de tout objet ;
• Pour obtenir des films protecteurs d'oxyde sur les métaux (anodisation) ; le traitement électrochimique est également utilisé pour polir la surface des produits et peindre les métaux,
• Il existe l'affûtage électrochimique des outils de coupe, l'électropolissage, l'électrofraisage,
• L'électrolyse est également largement utilisée en ingénierie radio.

Il y a l'électrolyse des solutions aqueuses et des milieux fondus, ainsi que la production de sources de courant électrochimiques elles-mêmes - piles, cellules galvaniques, accumulateurs, dont la fonctionnalité est restaurée en faisant passer le courant dans le sens opposé à celui dans lequel le courant circulait lors de la décharge. .

Principaux types d’installations d’électrolyse :

• Installations pour la production et le raffinage de l'aluminium;
• Installations d'électrolyse pour la production de métaux ferreux ;
• Électrolyseurs pour la production de nickel-cobalt ;
• Installations d'électrolyse du magnésium;

• Installations d'électrolyse (raffinage) du cuivre ;
• Installations d'application de revêtements galvaniques;
• Installations d'électrolyse pour la production de chlore ;

• Électrolyseurs pour la désinfection de l'eau.
• Électrolyseurs produisant de l'hydrogène pour les centrales nucléaires... etc.

L'oxygène est un sous-produit de nombreuses réactions redox.

Pendant l'électrolyse, l'intensité du courant, sa fréquence et sa tension, voire sa polarité, sont régulées ; ces paramètres contrôlent la vitesse et la direction des processus. La réaction d'électrolyse est toujours effectuée à CC, puisque la constance des pôles est ici très importante. Dans de très rares cas, lorsque la polarité n'est pas significative, un courant alternatif est utilisé (par exemple lors de l'électrolyse des gaz).

Les électrolyseurs en aluminium modernes, basés sur la conception du dispositif cathodique, sont divisés en

• Electrolyseurs avec et sans fond,
• Avec foyer rembourré et en bloc ;
• selon le mode d'alimentation en courant : avec circuit de jeu de barres unilatéral et bilatéral ;
• par méthode de captage des gaz : électrolyseurs type ouvert, avec cloche d'aspiration de gaz et type couvert.

Aux propriétés insatisfaisantes de tous structures existantes Les électrolyseurs d'aluminium présentent un facteur d'utilisation d'énergie insuffisamment élevé, une durée de vie courte et une efficacité insuffisante dans la collecte des gaz résiduaires. Nouvelle amélioration La conception des électrolyseurs doit suivre la voie de l'augmentation de la capacité unitaire, de la mécanisation et de l'automatisation de toutes les opérations de maintenance, du captage complet de tous les gaz résiduaires avec régénération ultérieure de leurs composants précieux.

Les installations d'électrolyse industrielle ont de nombreux types de conception, les principales étant la membrane et le diaphragme. Il existe également des installations d'électrolyse sèche, humide et en flux. DANS vue générale l'installation est un système fermé contenant des électrodes placées dans une composition électrolytique, à laquelle est fourni un courant électrique présentant certaines caractéristiques. Les cellules d'électrolyse peuvent être combinées en une batterie. Il existe également des électrolyseurs bipolaires - où chaque électrode, à l'exception des électrodes extérieures, fonctionne d'un côté comme une anode, de l'autre comme une cathode.

Cet équipement fonctionne à pression différente, selon le type de réaction. Pour obtenir certaines substances - par exemple, lors de l'obtention de gaz, réglage de la pression ou conditions particulières. Vous devez également surveiller la pression des gaz qui sont un sous-produit des réactions électrolytiques. Les usines d'électrolyse, qui sont utilisées pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène dans les centrales électriques, fonctionnent sous une surpression pouvant atteindre 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Les installations diffèrent également par leur productivité.

Certains d'entre eux utilisent des mécanismes électriques linéaires. Ils sont par exemple utilisés pour déplacer des électrodes, réguler les niveaux d'électrolyte, déplacer des réservoirs, des bains d'électrolyte, etc. Un exemple d'une telle conception est représenté sur le dessin.

Toutes les installations d'électrolyse doivent être mises à la terre. Pour faire fonctionner un grand électrolyseur industriel, une unité de redressement ou une sous-station de conversion est nécessaire pour convertir CAà permanent. L'éclairage local fixe dans les ateliers d'électrolyse (bâtiments, halls) n'est généralement pas nécessaire. Exception - de base locaux de production installations d'électrolyse pour la production de chlore.

Les technologies d'électrolyse industrielle se divisent en plusieurs types :

• PFPB - technologie d'électrolyse utilisant des anodes cuites et des alimentations ponctuelles
• CWPB - électrolyse utilisant des anodes cuites et une poutre de poinçonnage
• SWPB - traitement périphérique des électrolyseurs à anodes cuites
• VSS - Technologie Soderberg avec une alimentation en courant optimale
• HSS - Technologie Soderberg avec alimentation en courant latéral

Le plus grand volume d'émissions spécifiques des électrolyseurs provient des processus d'électrolyse, basés sur la technologie Soderberg. Cette technologie est la plus répandue dans les alumineries de Russie et de Chine. Le volume des émissions spécifiques de ces électrolyseurs est nettement plus élevé que celui des autres technologies. La quantité d'émissions de fluorocarbones est réduite, entre autres, grâce à l'étude des paramètres technologiques de l'effet anode, dont la réduction affecte également la quantité d'émissions.

Modèles d'électrolyseurs industriels

Les anodes de carbone (et le graphite est un allotope du carbone) présentent un inconvénient important : lors de la réaction, elles sont émises dans l'atmosphère. dioxyde de carbone, le polluant ainsi. Actuellement, la technologie des anodes inertes est particulièrement pertinente ; cette technologie est actuellement testée ; fabricant célèbre aluminium Son essence est qu'une anode non réactive sans carbone est utilisée, et non du dioxyde de carbone, mais de l'oxygène pur est libéré dans l'atmosphère en tant que sous-produit.

Cette technologie augmente considérablement le respect de l'environnement de la production, mais elle en est encore au stade des tests.

Malgré la grande variété d’électrolytes, d’électrodes et d’électrolyseurs, l’électrolyse technique présente des problèmes courants. Ceux-ci incluent le transfert de charges, de chaleur, de masse et la distribution de champs électriques. Pour accélérer le processus de transfert, il est conseillé d'augmenter la vitesse de tous les flux et d'utiliser la convection forcée. Les processus d'électrodes peuvent être contrôlés en mesurant les courants limites.

En utilisant le principe de production d'hydrogène par électrolyse d'une solution aqueuse alcaline, j'ai décidé de réaliser un appareil simple et compact, pratique pour travailler avec de petites pièces lors du soudage avec des soudures dures. Grâce aux petites dimensions extérieures de l'électrolyseur, il a sa place sur un petit établi, et l'utilisation d'un redresseur standard pour recharger les batteries comme unité électrolytique facilite la fabrication de l'installation et sécurise son travail.

Les performances relativement faibles, mais tout à fait suffisantes, du dispositif ont permis de simplifier extrêmement la conception du joint hydraulique et de garantir la sécurité incendie et explosion.

Appareil électrolyseur

Entre deux cartes reliées par quatre broches, se trouve une batterie de plaques d'électrodes en acier séparées par des anneaux en caoutchouc. La cavité interne de la batterie est à moitié remplie d'une solution aqueuse de KOH ou NaOH. Une tension constante appliquée aux plaques provoque l’électrolyse de l’eau et la libération d’hydrogène et d’oxygène gazeux.

Ce mélange est évacué par un tube de chlorure de polyvinyle placé sur un raccord dans un récipient intermédiaire, et de celui-ci dans un joint hydraulique constitué de deux bidons de recharge vides. briquets à gaz(vous pouvez utiliser des canettes de l'usine Severny Press à Leningrad). Le gaz qui a traversé un mélange 1:1 d'eau et d'acétone placé là-bas a la composition nécessaire à la combustion et, dévié par un autre tube vers la buse - une aiguille d'une seringue médicale, brûle à sa sortie à une température d'environ 1800 °C.

Riz. 1. Brûleur à eau.

Pour les planches de l'électrolyseur j'ai utilisé du plexiglas épais, de 25 mm d'épaisseur. Ce matériau est facile à traiter, chimiquement résistant à l'action de l'électrolyte et permet de contrôler visuellement son niveau afin que, si nécessaire, ajoutez de l'eau distillée par le trou de remplissage.

Les assiettes peuvent être fabriquées à partir de tôle (acier inoxydable, nickel, décapé ou fer de transformateur) d'une épaisseur de 0,6 à 0,8 mm. Pour faciliter le montage, des évidements ronds sont enfoncés dans les plaques pour les bagues d'étanchéité en caoutchouc ; leur profondeur, avec une épaisseur de bague de 5 à 6 mm, doit être de 2 à 3 mm.

Anneaux conçus pour sceller la cavité interne et isolation électrique les plaques sont découpées dans des feuilles de caoutchouc résistant au pétrole, à l'essence ou aux acides. Ce n’est pas difficile à faire à la main, mais l’idéal serait quand même de le faire avec un emporte-pièce rond.

Les quatre goujons en acier M8 reliant les pièces sont isolés avec de la batiste de 10 mm et filetés dans des trous correspondants de 11 mm.

Le nombre de plaques dans la batterie est de 9. Il est déterminé par les paramètres de l'alimentation : sa puissance et sa tension maximale - basées sur 2 V par plaque. La consommation de courant dépend du nombre de plaques impliquées (moins il y en a, plus le courant est important) et de la concentration de la solution alcaline. Dans une solution plus concentrée, le courant est moindre, mais il est préférable d'utiliser une solution à 4-8 % - elle ne mousse pas autant lors de l'électrolyse.

Les bornes de contact sont soudées aux trois première et dernière plaques. Standard chargeur Pour batteries de voiture VA-2, connecté à 8 plaques, à une tension de 17 V et un courant d'environ 5 A, fournit les performances nécessaires du mélange combustible pour une buse - une aiguille d'un diamètre interne de 0,6 mm. Le rapport optimal entre le diamètre de l'aiguille de la buse et la productivité de l'électrolyseur est établi expérimentalement - de sorte que la zone d'allumage du mélange soit située à l'extérieur de l'aiguille. Si la productivité est faible ou si le diamètre du trou est trop grand, la combustion commencera dans l'aiguille elle-même, qui chauffera et fondra rapidement.

Une barrière fiable contre la propagation de la flamme le long du tube d'alimentation dans l'électrolyseur est un simple joint d'eau, constitué de deux bidons vides pour remplir les briquets à gaz. Leurs avantages sont les mêmes que ceux du matériau du panneau : légèreté usinage, résistance chimique et translucidité, vous permettant de contrôler le niveau de liquide dans le joint hydraulique. Le récipient intermédiaire élimine la possibilité de mélanger l'électrolyte et la composition du joint hydraulique dans des modes de fonctionnement intensifs ou sous l'influence du vide qui se produit lorsque l'alimentation électrique est coupée. Et pour éviter cela, une fois le travail terminé, vous devez immédiatement débrancher le tube de l'électrolyseur. Les raccords du conteneur sont fabriqués en tubes de cuivre 4 et 6 mm, installés dans la paroi supérieure des bidons sur un filetage. Grâce à eux, la composition du joint hydraulique est remplie et le condensat est évacué du réservoir de séparation. Un excellent entonnoir pour cela proviendra d'une autre boîte vide, découpée. en deux et avec un tube fin installé à la place de la valve.

Raccorder l'électrolyseur avec un tube court en polychlorure de vinyle de 5 mm au réservoir intermédiaire, ce dernier au joint hydraulique, et son raccord de sortie avec un tube plus long à l'embout à aiguille (Vous pouvez utiliser une seringue médicale avec une aiguille comme embout). Un emballage d'extinction d'incendie est placé à l'intérieur du manche (seringue) - un treillis en laiton enroulé en spirale.

Riz. 2. Conception de l’électrolyseur :
1 - tube isolant en polychlorure de vinyle 10 mm, 2 - goujon M8 (4 pièces), 3 - écrou M8 avec rondelle (4 pièces), 4 - carte gauche, 5 - boulon-bouchon M10 avec rondelle, 6 - plaque, 7 - anneau en caoutchouc, 8 - raccord, 9 - rondelle, 10 - tube PVC 5 mm, 11 - planche droite, 12 - raccord court (3 pcs.), 13 - récipient intermédiaire, 14 - base, 15 - bornes, 16 - bulle tube, 17 - buse à aiguille, 18 - corps de joint hydraulique.

Allumez le redresseur, ajustez la tension ou le nombre de plaques connectées au courant nominal et allumez le gaz sortant de la buse.

Si vous avez besoin de plus grandes performances, augmentez le nombre de plaques et utilisez une alimentation plus puissante - avec LATR et un simple redresseur. La température de la flamme peut également être légèrement ajustée par la composition du joint hydraulique. Lorsqu'il n'y a que de l'eau, le mélange contient beaucoup d'oxygène, ce qui dans certains cas n'est pas souhaitable. En versant de l'alcool méthylique dans le joint hydraulique, le mélange peut être enrichi et la température portée à 2600°C. Pour réduire la température de la flamme, le joint hydraulique est rempli d'un mélange d'acétone et d'eau dans un rapport 1 : 1. dans ces derniers cas, n'oubliez pas de reconstituer le contenu du joint hydraulique.

Y. ORLOV, Troitsk, région de Moscou.
Edité par : Modeleur designer

Actuellement en Russie tout plus les installations d'approvisionnement en eau et d'évacuation des eaux usées, ainsi que les installations de production, refusent d'utiliser du chlore liquide et des hypochlorites commerciaux, choisissant d'organiser leur propre synthèse des réactifs nécessaires directement sur les installations d'utilisation.

La production nécessite du chlorure de sodium (sel), de l'eau et de l'électricité.

Raisons de ce refus :

1. Le chlore liquide est très dangereux.

Malgré le faible coût du chlore, les activités et les coûts associés à son utilisation compliquent et augmentent considérablement le coût de l'ensemble du processus de production.

2. L'hypochlorite de sodium commercial (GPHC 19 %) est très cher.

Le coût d'une tonne de GPHN de qualité A ne dépasse pas 20 000 à 30 000 roubles. Cependant, la quantité d'hypochlorite de sodium équivalente à 1 tonne de chlore est déjà de 100 à 150 000 roubles. (puisque l'hypochlorite ne contient que 15 à 19 % de chlore actif et a tendance à se décomposer davantage).

Avantages de l'équipement d'électrolyse :

• dispense des frais pour assurer la sécurité pendant le transport et le stockage ;
• Lors du fonctionnement des équipements d'électrolyse, les accidents liés à la fuite d'une grande quantité de réactif sont impossibles. Les objets d'exploitation des installations d'électrolyse pour la synthèse de réactifs chlorés n'appartiennent pas aux installations de production dangereuses et ne sont pas inscrits au registre correspondant ;
• indépendance vis-à-vis du fournisseur - le réactif est produit dans la quantité requise, la productivité est régulée, ce qui augmente l'efficacité énergétique de l'installation ;
• matières premières bon marché - le sel technique le moins cher peut être utilisé pour la synthèse. Cela nécessitera une installation équipement supplémentaire pour purifier la solution saline entrant dans les électrolyseurs, ces coûts sont cependant amortis en moins d'un an grâce à des économies importantes sur les matières premières ;
• le réactif obtenu est moins cher que le réactif commercial ;
• pour les installations d'approvisionnement en eau qui utilisent les installations UV comme principale méthode de désinfection - lors de l'introduction d'équipements UV, il est impossible d'abandonner complètement l'utilisation de réactifs chlorés, car il est nécessaire d'assurer l'état sanitaire des structures et des réseaux, ainsi que la sécurité du transport par eau jusqu'au consommateur. Les installations d'électrolyse ainsi que les équipements UV satisfont pleinement les besoins en chlore, tandis que l'installation est exclue du registre des installations de production dangereuses.

Les installations d'électrolyse produisent différents réactifs :

• chlore ou eau chlorée (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff, Aquachlor-Membrane/Diaphragm) ;
• désinfectant combiné à efficacité accrue - une solution d'oxydants contenant du chlore, du dioxyde de chlore, de l'ozone (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• HPCN faiblement concentré 0,8 % (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff) ;
• HPCN hautement concentré 15-19 % (Aquachlor-Membrane/Diaphragm).

Tous ces réactifs conviennent à la désinfection de l’eau. La seule limitation est le pH de l'eau à désinfecter au point d'entrée du réactif - pour l'eau dont le pH est supérieur à 7,5, il est recommandé d'utiliser de l'eau chlorée au lieu de l'hypochlorite, qui est inefficace dans un environnement alcalin.

Arrêtons-nous plus en détail sur chaque type d'équipement de LET LLC :

Aquachlor et Aquachlor-Beckhoff :

• le réactif obtenu a une efficacité accrue ;
• les modules individuels ont de faibles performances. Cela vous permet de répondre avec flexibilité à
• besoin en réactif. La performance optimale du complexe va jusqu'à 250-500 kg de chlore actif par jour ;
• fréquence de remplacement du réacteur – ​​une fois tous les 3 à 5 ans ;
• facilité d'entretien.

LET-EPM :

• productivité illimitée des complexes ;
• facilité d'utilisation et faibles exigences en matière de qualité des matières premières;
• fréquence de remplacement (revêtement) du bloc d'électrodes – une fois par an ;
• Le réactif convient à la plupart des objets.

Aquachlor-Diaphragme :

• la possibilité d'obtenir de l'eau chlorée et du HPCN concentré 19%, ainsi que la préparation simultanée de ces réactifs ;
• la fréquence de remplacement du revêtement de l'électrode et du diaphragme n'est pas supérieure à une fois tous les 10 ans ;
• exigences élevées pour la qualité de la solution saline;
• la possibilité de laver le diaphragme et de reprendre le travail en cas de contamination par une solution saline de qualité inappropriée ;

Membrane Aquachlore :

• productivité illimitée du complexe (mais pas moins de 50-100 kg/jour) ;
• la possibilité d'obtenir du chlore et du HPCN concentré de haute pureté à 19 %, adaptés à la synthèse ;
• la fréquence de remplacement du revêtement de l'électrode et de la membrane n'est pas supérieure à une fois tous les 10 ans ;
• des exigences très élevées pour la qualité de la solution saline ;
• si la membrane est sale, elle doit être remplacée par une neuve ;
• La maintenance des équipements nécessite du personnel qualifié.

Coût du produit final (croissant, du moins élevé au plus élevé) :

• Aquachlor-Diaphragme
• Aquahdlor-Membrane
• Aquachlor/Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

ÉLECTROSPETS

ÉLECTROSPETS

Installations électrochimiques et électrophysiques, installations d'électrolyse

Électrolyse- c'est le phénomène de libération d'une substance sur les électrodes lors du passage du courant dans l'électrolyte, les processus d'oxydation et de réduction sur les électrodes, accompagnés de l'acquisition ou de la perte d'électrons par les particules de la substance.
Électrolyseur- il s'agit d'un bain dans lequel se déroule un processus d'absorption d'énergie électrique.
Le principe de fonctionnement est visible sur le schéma d'un électrolyseur avec dissolution anodique et dépôt cathodique (Fig. 1.3-1).

Les principaux éléments de l'installation sont : l'électrolyte (1), les électrodes (2) et la source d'alimentation (3).
La tension aux bornes du bain d'électrolyse (U) est composée de trois composantes :

Une double couche électrique se forme près de la surface des électrodes, qui neutralise l’approche et la sortie des ions. Pour affaiblir la contre-attaque, les éléments suivants sont utilisés :
- circulation d'électrolyte pour égaliser la température ;
- vibration des électrodes ;
- alimentation à découpage.
Dans l'industrie, l'électrolyse des métaux et l'environnement initial sont déterminés par le potentiel électrique du métal libéré.
Les métaux à potentiel positif sont isolés de la matière première solide en la dissolvant (par exemple, le cuivre avec un potentiel de « +0,34 V »).
Les métaux à potentiel négatif sont davantage libérés par les solutions de leurs sels (par exemple, le zinc avec un potentiel de « -0,76 V »).
Les métaux avec un potentiel négatif libèrent moins de leurs sels fondus (par exemple, l'aluminium avec un potentiel de « -1,43 »).
Remarque - Les potentiels des métaux sont définis par rapport à « l'hydrogène », qui a potentiel électrique est égal à "zéro".
Électrolyse du cuivre utilisé pour obtenir du cuivre électrolytique pur à partir de cuivre brut (obtenu après fusion dans des fours) et pour extraire les métaux précieux qu'il contient.
Le processus est réalisé dans des bains d'électrolyse.
L'anode est en cuivre blister coulé sous forme de plaques de 35 à 45 mm d'épaisseur et pesant environ 300 kg.
La cathode est en cuivre électrolytique (pur) sous forme de plaques de 0,6...0,7 mm d'épaisseur, suspendues sur des oreilles entre les anodes. La distance entre les anodes et cathodes adjacentes est de 35 à 40 mm.
L'électrolyte dont le bain est rempli est une solution aqueuse de sulfate de cuivre (CuSO 4), acidifiée avec de l'acide sulfurique (H 2 S0 4) pour réduire la résistance.

Afin d'égaliser la concentration d'ions cuivre au niveau des électrodes et d'assurer la température requise, on utilise une circulation directe de l'électrolyte, alimenté par le bas et évacué par le haut du bain.
Électrolyse du zinc utilisé pour obtenir du zinc (Zn) de haute qualité à partir de solutions aqueuses de ses sels.
La cathode est constituée de plaques d'aluminium de 4 mm d'épaisseur. L'anode est constituée de plaques de plomb de 5 à 8 mm d'épaisseur, additionnées de 1 % d'argent pour réduire la corrosion.
L'électrolyte est une solution aqueuse à 5...6 % de sulfate de zinc (ZnS0 4) et d'acide sulfurique (H 2 S0 4). Lors de l'électrolyse, du zinc métallique (Zn) se dépose sur la cathode, qui est périodiquement retirée.
De l'hydrogène gazeux (H) est libéré à l'anode et de l'acide sulfurique (H 2 S0 4) se forme dans la solution.

Le zinc est retiré des cathodes jusqu'à 2 fois par jour, puis il est lavé, mis en sacs et fondu dans des fours.
Pendant le processus d'électrolyse, l'usure des cathodes est d'environ 1,5 kg/t de zinc et celle des anodes de 0,8... 1,5 kg/t de zinc.
Une forte augmentation de la chute de tension aux bornes du bain (jusqu'à 3,3...3,6 V) indique la nécessité de nettoyer les anodes des boues.
Il est nécessaire de nettoyer les anodes une fois tous les 20...25 jours et les cathodes une fois tous les 10 jours.
Les boues sont évacuées par un trou au fond du bain.
Dans l'atelier d'électrolyse, les bains sont installés côte à côte avec des côtés longs de 20 à 30 pièces et reliés en un seul bloc.
Pour maintenir la température réglée, les bains sont refroidis avec de l'eau fournie par des serpentins en aluminium ou en carbone.
Pour réduire le dégagement d'hydrogène à la cathode, des tensioactifs sont ajoutés à la solution.
Électrolyse de l'aluminium utilisé pour produire de l'aluminium (Al) de haute qualité à partir de sels fondus par électrolyse.
L'anode est une électrode de carbone qui est consommée pendant le processus d'électrolyse, car elle se trouve dans un environnement très agressif.
L'anode est suspendue à un châssis mobile qui se déplace automatiquement le long des structures métalliques du four. Le signal de contrôle est la perte de tension dans l'électrolyte.
L'électrolyte est une solution d'oxyde d'aluminium (AI 2 O 3) dans de la cryolite fondue (Na 3 AlF 6). La présence de fluor (F 6) rend l'environnement très agressif.
La cathode est le foyer du four.
Le courant est fourni au bain des deux côtés.
Vers l'anode - via des paquets de barres omnibus en aluminium, via des conducteurs flexibles en cuivre, via des broches en acier.
Vers la cathode - via des conducteurs spéciaux (blooms).
Les dimensions de l'anode sont déterminées par la puissance spécifiée du bain et la densité de courant admissible.

Les électrolyseurs sont regroupés en une série de 160 à 170 unités, dont 4 à 5 en réserve.
Verser le métal du bain à l'aide de louches à vide
L'aluminium coulé à partir des bains entre dans les mélangeurs du corps de coulée, où, après moyennage et décantation, il est coulé en lingots.