Installations d'électrolyse pour la production d'hydrogène. Installations d'électrolyse. Générateurs d'hydrogène industriels. Appareil et principe de fonctionnement détaillé

À une époque, grâce à l'électrolyse de sels fondus, il était possible pour la première fois d'isoler du potassium pur, du sodium et de nombreux autres métaux.

Aujourd'hui, ce processus est également utilisé dans la vie quotidienne : pour « extraire » l'hydrogène de l'eau. La technologie est plus qu'accessible, car un appareil d'électrolyse de l'eau n'est qu'un récipient contenant une solution de soude dans lequel sont immergées des électrodes.

Les électrodes sont de petites feuilles carrées découpées dans de l'acier galvanisé ou, mieux, dans de l'acier inoxydable de nuance 03Х16Н15М3 (AISI 316L). L’acier ordinaire sera très rapidement « rongé » par la corrosion électrochimique.

Après avoir percé un trou dans la paroi du récipient avec un couteau, vous devez y installer deux filtres grossiers - des «filtres à boue» (le deuxième nom est un filtre oblique) ou des filtres de machines à laver feront l'affaire.

Ensuite, une planche de 2,3 mm d'épaisseur et un tube à bulles sont installés.

La création de l'électrolyseur est complétée par l'installation d'une buse avec obturateur située côté planche.

Dispositif de conteneur supérieur

Les électrodes sont constituées d'une tôle d'acier inoxydable mesurant 50x50 cm, qui doit être découpée en 16 carrés égaux avec une meuleuse. Un coin de chaque plaque est coupé et dans le coin opposé, un trou est pratiqué pour un boulon M6.

Une par une, les électrodes sont placées sur le boulon et leurs isolants sont découpés dans un tube en caoutchouc ou en silicone. Alternativement, vous pouvez utiliser un tube provenant du niveau d'eau.

Le conteneur est fixé à l'aide de raccords et seulement après cela, le tube à bulles et les électrodes avec bornes sont installés.

Modèle de conteneur inférieur

Dans cette version, l'assemblage de l'appareil commence par un socle en acier inoxydable dont les dimensions doivent correspondre aux dimensions du récipient. Ensuite, installez la planche et le tube. L'installation de filtres n'est pas requise dans cette modification.

Ensuite, vous devez fixer le volet à la planche inférieure avec des vis de 6 mm.

La buse est installée à l'aide d'un raccord. Si vous décidez néanmoins d'installer des filtres, des clips en plastique avec des joints en caoutchouc doivent être utilisés pour les fixer.

Appareil terminé

L'épaisseur des isolants entre les plaques d'électrodes doit être de 1 mm. Avec un tel écart, l'intensité du courant sera suffisante pour une électrolyse de haute qualité, en même temps, les bulles de gaz peuvent facilement se détacher des électrodes.

Les plaques sont reliées alternativement aux pôles de la source d'alimentation, par exemple, la première plaque au « plus », la seconde au « moins », etc.

Appareil à deux vannes

Le processus de fabrication d'un modèle d'électrolyseur à 2 vannes n'est pas particulièrement compliqué. Comme dans la version précédente, l'assemblage doit commencer par la préparation de la base. Il est fabriqué à partir de tôles d'acier qui doivent être découpées en fonction des dimensions du conteneur.

La planche est solidement fixée à la base (nous utilisons des vis M6), après quoi vous pouvez installer un tube bouillonnant d'un diamètre d'au moins 33 mm. Après avoir sélectionné la vanne pour l'appareil, vous pouvez commencer à installer les vannes.

Un récipient en plastique

Le premier est installé sur la base du tuyau, pour lequel il est nécessaire de fixer un raccord à cet endroit. La connexion est scellée avec une bague de serrage, après quoi une autre plaque est installée - elle sera nécessaire pour fixer le volet.

La deuxième vanne doit être montée sur le tuyau à une distance de 20 mm du bord.

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Trois modèles de vannes

Cette modification diffère non seulement par le nombre de vannes, mais également par le fait que la base doit être particulièrement solide. Le même acier inoxydable est utilisé, mais d'une plus grande épaisseur.

L'emplacement d'installation de la vanne n°1 doit être choisi sur le tuyau d'arrivée (il est raccordé directement au conteneur). Après cela, la plaque supérieure et le deuxième tube à bulles doivent être fixés. La vanne n°2 est installée à l'extrémité de ce tube.

Lors de l'installation de la deuxième vanne, le raccord doit être fixé avec une rigidité suffisante. Vous aurez également besoin d'un anneau de serrage.

Brûleur à hydrogène prêt à l'emploi

L'étape suivante est la fabrication et l'installation de la vanne, après quoi la vanne n°3 est vissée au tuyau. Il doit être relié à la buse à l'aide de goujons, tandis que l'isolation doit être assurée à l'aide de joints en caoutchouc.

L'eau sous sa forme pure (distillée) est un diélectrique et pour que l'électrolyseur fonctionne avec une productivité suffisante, elle doit être transformée en solution.

Les meilleures performances ne sont pas démontrées par des solutions salines, mais par des solutions alcalines. Pour les préparer, vous pouvez ajouter du bicarbonate de soude ou de la soude caustique à l'eau. Certains produits chimiques ménagers conviennent également, par exemple « M. Muscle » ou « Mole ».

Appareil avec plaque galvanisée

Version très courante de l'électrolyseur, utilisée principalement dans les systèmes de chauffage.

Après avoir sélectionné la base et le conteneur, ils relient les planches avec des vis (il en faudra 4). Ensuite, un joint isolant est installé sur l'appareil.

Les parois du conteneur ne doivent pas être électriquement conductrices, c'est-à-dire en métal. S'il est nécessaire de rendre le récipient très durable, vous devez prendre un récipient en plastique et le placer dans une coque métallique de même taille.

Il ne reste plus qu'à visser le conteneur avec goujons au socle et à installer le volet avec bornes.

Modèle avec plexiglas

L'assemblage d'un électrolyseur à l'aide d'ébauches de verre organique ne peut pas être qualifié de tâche simple - ce matériau est assez difficile à traiter.

Des difficultés peuvent également survenir au stade de la recherche d'un conteneur de taille adaptée.

Un trou est percé dans les coins de la planche, après quoi l'installation des plaques commence. Le pas entre eux doit être de 15 mm.

L'étape suivante consiste à installer le volet. Comme pour d'autres modifications, des joints en caoutchouc doivent être utilisés. Il vous suffit de prendre en compte que dans cette conception, leur épaisseur ne doit pas dépasser 2 mm.

Modèle sur électrodes

Malgré le nom légèrement alarmant, cette modification de l'électrolyseur est également tout à fait accessible pour l'autoproduction. Cette fois, l'assemblage de l'appareil commence par le bas, en renforçant le volet sur une solide base en acier. Le récipient contenant l'électrolyte, comme dans l'une des options décrites ci-dessus, sera placé sur le dessus.

Après le volet, l'installation du tube commence. Si la taille du conteneur le permet, il peut être équipé de deux filtres.

• la feuille ne touche pas le récipient ;
• la distance entre celle-ci (tôle) et les vis de serrage doit être de 20 mm.

Avec cette conception du générateur d'hydrogène, les électrodes doivent être fixées à la grille, en plaçant les bornes de l'autre côté de celle-ci.

Application de joints en plastique

La possibilité de fabriquer un électrolyseur avec des joints en polymère permet d'utiliser un récipient en aluminium au lieu d'un récipient en plastique. Grâce aux joints, il sera isolé de manière fiable.

Lors de la découpe de joints en plastique (4 pièces sont nécessaires), vous devez leur donner la forme de rectangles. Ils sont posés dans les coins de la base en laissant un espace de 2 mm.

Vous pouvez maintenant commencer à installer le conteneur. Pour ce faire, vous aurez besoin d'une autre feuille dans laquelle 4 trous sont percés. Leur diamètre doit correspondre au diamètre extérieur du filetage M6 - ce sont les vis qui serviront à fixer le conteneur.

Les parois d'un récipient en aluminium sont plus rigides que celles d'un récipient en plastique. Pour une fixation plus fiable, des rondelles en caoutchouc doivent être placées sous les têtes des vis.

Il reste la dernière étape : l'installation du portail et des terminaux.

Modèle à deux terminaux

Fixez un récipient en plastique sur une base en tôle d'acier ou d'aluminium à l'aide de cylindres ou de vis. Après cela, vous devez installer le volet.

Cette modification utilise une buse à aiguille d'un diamètre de 3 mm ou légèrement plus grand. Il doit être installé à sa place en se connectant au conteneur.

Maintenant, à l'aide de conducteurs, vous devez connecter les bornes directement à la carte inférieure.

Le dernier élément consiste à installer le tube, et l'endroit où il est connecté au conteneur doit être scellé avec une bague de serrage.

Les filtres peuvent être empruntés à des machines à laver en panne ou des « collecteurs de saletés » ordinaires peuvent être installés.

Vous devrez également fixer deux vannes à la broche.

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Représentation schématique

Une description schématique de la réaction d'électrolyse ne prendra pas plus de deux lignes : les ions hydrogène chargés positivement se précipitent vers l'électrode chargée négativement, et les ions oxygène chargés négativement s'écoulent vers l'électrode positive. Pourquoi faut-il utiliser une solution électrolytique au lieu de l’eau pure ? Le fait est qu’un champ électrique assez puissant est nécessaire pour briser une molécule d’eau.

Un sel ou un alcali effectue chimiquement une partie importante de ce travail : l'atome métallique, qui a une charge positive, attire les groupes hydroxyles chargés négativement OH, et le résidu alcalin ou acide, qui a une charge négative, attire les ions hydrogène positifs H. Ainsi , le champ électrique ne peut que séparer les ions vers les électrodes.

Circuit électrolyseur

L'électrolyse s'effectue mieux dans une solution de soude dont une partie est diluée dans quarante parties d'eau.

Le meilleur matériau pour les électrodes, comme déjà mentionné, est l'acier inoxydable, mais l'or est le mieux adapté à la fabrication de plaques. Plus leur surface est grande et plus le courant est élevé, plus le volume de gaz libéré sera important.

Les joints peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux non conducteurs, mais le chlorure de polyvinyle (PVC) est le mieux adapté à ce rôle.

Conclusion

L'électrolyseur peut être utilisé efficacement non seulement dans l'industrie, mais aussi dans la vie quotidienne.

L’hydrogène qu’il produit peut être transformé en carburant pour la cuisine ou enrichi dans le mélange gaz-air, augmentant ainsi la puissance des moteurs des voitures.

Malgré la simplicité de la conception de base de l'appareil, les artisans ont appris à fabriquer un certain nombre de ses variétés : le lecteur peut en fabriquer n'importe laquelle de ses propres mains.

Vidéo sur le sujet

Actuellement, en Russie, un nombre croissant d'installations d'approvisionnement en eau et d'assainissement, ainsi que d'installations de production, refusent d'utiliser du chlore liquide et des hypochlorites commerciaux, choisissant d'organiser leur propre synthèse des réactifs nécessaires directement dans 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 l'installation d'équipements supplémentaires pour purifier la solution saline entrant dans les électrolyseurs, cependant, ces coûts sont 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 production 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 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

L'équipement électrique des machines à couper les métaux est diversifié, complexe et présente un haut niveau d'automatisation. Le type d'équipement de coupe des métaux le plus répandu est un nombre relativement restreint de types de machines-outils à usage industriel général, omniprésentes dans les entreprises de profils variés. Il s'agit notamment de machines universelles et polyvalentes pour le tournage, le perçage, le filetage, etc.

L'équipement électrique de ces machines est généralement du même type et est déterminé par l'utilisation de simples entraînements électriques de puissance limitée. Dans les systèmes de contrôle, les équipements électriques en série (démarreurs magnétiques et à thyristors, interrupteurs automatiques, relais divers, etc.) sont largement utilisés.

A titre d'exemple, regardons les pièces principales et le circuit électrique du tour à décolleter universel 1K62 (Fig. 143).

Riz. 143. Vue générale (a) et schéma de commande (b) du tour à décolleter 1K62 :
1 - poupée avant ; 2 - broche; 3 - étrier; 4 - contre-pointe ; 5 - panneau de commande ; 6 - vis mère ; 7 - arbre; 8 - boîte d'alimentation ; 9 - lit

La broche 2, la vis mère 6 et l'arbre 7 sont entraînés via la boîte de vitesses située dans la poupée 1 et la boîte d'alimentation 8 à partir du moteur électrique principal M 1, caché à l'intérieur du châssis 9. La puissance Ml est de 10 kW. En plus du moteur principal, la machine est équipée d'un moteur électrique M4 (moteur électrique à grande vitesse pour les mouvements d'installation de l'étrier 3), d'un moteur électrique de pompe de refroidissement M2 et d'un moteur électrique d'entraînement du système hydraulique M3, connectés à l'aide du connecteur ШР . Le moteur M3 est utilisé lorsqu'un hydrocopieur est utilisé sur la machine. La contre-pointe 4 de la machine permet d'installer un deuxième centre de support (lors d'un usinage en centres) ou un outil de coupe pour l'usinage des trous (perceuse, taraud, alésoir). Les fraises sont installées dans la tête de l'étrier, ce qui leur assure une avance longitudinale et transversale.

La tension est fournie à la machine en allumant l'interrupteur de lot Q1. Le circuit de commande est alimenté par un transformateur d'isolement T avec une tension secondaire de 110 V.

Le moteur M1 est démarré par le bouton SVP, en appuyant sur ce qui allume le contacteur KM. Simultanément avec Ml, le moteur M2 (moteur de la pompe de refroidissement) est démarré avec l'interrupteur de l'ensemble Q2 et M3 (moteur du système hydraulique) allumé avec le connecteur ШР allumé.

Le fonctionnement du moteur Ml au ralenti est limité par la temporisation du relais CT. La bobine du relais CT est activée par le commutateur SO, qui ferme les contacts lorsque la broche s'arrête. Si la pause de fonctionnement dépasse 3 à 8 minutes, le contact du relais KT s'ouvre et le contacteur KM n'est pas alimenté, et le moteur Ml s'arrête, limitant ainsi le fonctionnement au ralenti et réduisant les pertes électriques.

Le fonctionnement du moteur M4 dépend du mouvement de l'étrier, qui appuie sur l'interrupteur SAB, ferme le circuit de la bobine du contacteur KMB à travers le contact et allume le moteur. Le retour de la poignée de l'étrier en position médiane éteint le moteur M4.

Le transformateur T assure l'éclairage de la machine avec une tension de 36V. La protection contre les courts-circuits est assurée par les fusibles F1 - F5, et contre les surcharges par les relais thermiques KST1, KST2 et KST5. Le moteur M4 fonctionne pendant une courte période et n'a pas besoin de protection contre les surcharges.

Matériel électrique pour installations de soudage

Parmi la grande variété d'installations électriques de soudage, les installations de soudage à l'arc électrique ont reçu une large utilisation industrielle générale.

Les plus simples sont installations de soudage (postes) pour le soudage manuel à l'arc. La base de l'équipement électrique d'un tel poste de soudage est la source de courant de soudage. Des transformateurs de soudage spéciaux, des redresseurs et des convertisseurs de machines électriques de courant alternatif en courant continu sont utilisés comme sources. En plus de la source de courant, la station de soudage comprend un tableau de distribution, des fils de connexion flexibles et un porte-électrode.

Les transformateurs de soudage, selon leur conception et leurs circuits électromagnétiques, sont divisés en transformateurs : avec une self séparée, avec une self combinée, avec des enroulements mobiles, avec un shunt magnétique et avec une polarisation en courant continu. Des selfs, des shunts magnétiques, des enroulements mobiles ou des polarisations CC sont utilisés dans ces transformateurs pour réguler le courant de soudage.

Riz. 144. Transformateur de soudage à bobines mobiles

Les transformateurs à enroulements mobiles sont le plus souvent utilisés, car ils sont les plus simples et les plus fiables (Fig. 144). Le noyau d'un tel transformateur est du type tige, feuilleté. Les enroulements primaire et secondaire sont en couches, avec une surface de refroidissement développée. Chaque enroulement est constitué de deux bobines qui peuvent être connectées en série ou en parallèle. Sur le noyau magnétique 1 se trouvent un enroulement primaire fixe 4 et un enroulement secondaire mobile 3, qui sont déplacés le long du noyau magnétique par une vis mère à l'aide de la poignée de commande de courant 2, modifiant le flux de fuite magnétique, et donc le courant de soudage. Pour augmenter le facteur de puissance, le condensateur 5 est utilisé.

Riz. 145. Redresseur de soudage :
une - apparence; b - schéma électrique.

Les redresseurs de soudage (Fig. 145) sont utilisés lors du soudage au courant continu, qui offre de plus grandes capacités technologiques que le courant alternatif. Les principaux composants des redresseurs sont un transformateur triphasé, constitué de bobines fixes 3 et mobiles 2 avec régulation de tension et d'un bloc de vannes semi-conductrices 1, assemblées selon un circuit en pont triphasé. Le courant de soudage est modifié par la poignée 5. Un ventilateur électrique 4 est utilisé pour refroidir l'unité de soudage.

Le soudage semi-automatique à l'arc sous protection gazeuse et submergé est de plus en plus répandu. En soudage polyautomatique, l'alimentation en fil de soudage de la zone de soudage est mécanisée. L'une des plus simples en termes de conception et de contrôle est la machine à tuyaux semi-automatique PSh pour le soudage à l'arc submergé (Fig. 146).

Riz. 146. Schéma électrique d'une machine à souder semi-automatique pas à pas PSh

L'entraînement électrique du mécanisme d'alimentation utilise un moteur électrique asynchrone M avec un rotor à cage d'écureuil. Le moteur est connecté via un réducteur (non représenté sur le schéma) au rouleau d'entraînement VR du mécanisme d'alimentation en fil de soudage SP. Le moteur est alimenté par deux transformateurs monophasés T1 et T2, qui réduisent la tension à une valeur sûre (42 V). L'inversion du moteur pour les courses d'installation du mécanisme d'alimentation s'effectue à l'aide de l'interrupteur PR. Le réglage progressif de la vitesse de dévidage du fil s'effectue en modifiant le rapport de démultiplication de la boîte de vitesses du mécanisme.

Pour contrôler le dispositif semi-automatique, une station SB à un bouton montée sur la poignée du brûleur est utilisée. Lorsque SB est enfoncé, le relais intermédiaire P est activé, ce qui allume le moteur d'alimentation M et le contacteur de puissance KM. Pendant le fonctionnement de la machine semi-automatique, il faut appuyer sur le bouton SB, qui ne dispose pas de mécanisme d'autoblocage. Lorsque SB est relâché, le transformateur de soudage est désactivé. L'interrupteur général et les appareils ne sont pas représentés sur le schéma.

Lors du soudage, un certain nombre de conditions sont remplies pour respecter les règles de protection du travail et les pratiques de travail sécuritaires. Si des travaux de soudage électrique sont effectués à l'intérieur, ils doivent être bien ventilés. Le soudeur électrique doit travailler avec des vêtements spéciaux (combinaison en toile, mitaines, bottes) et utiliser un casque ou un masque avec des lunettes de protection pour protéger les yeux et le visage.

L'unité de soudage et ses équipements sont inspectés et nettoyés au moins une fois par mois. La réparation du matériel de soudage est effectuée conformément au calendrier approuvé par le chef mécanicien de l'entreprise.

Lors des réparations de routine de l'installation, la résistance d'isolation des circuits électriques est mesurée et après une révision majeure, la résistance électrique de l'isolation est testée.

Installations d'électrolyse

L'électrolyse est un processus électrochimique d'oxydo-réduction sur des électrodes plongées dans un électrolyte lorsqu'un courant électrique le traverse. L'électrolyse est réalisée dans des appareils électrolyseurs spéciaux.

Électrolyseur est un récipient ou un système de récipients remplis d'un électrolyte dans lequel sont placées des électrodes - une cathode et une anode - connectées respectivement aux pôles négatif et positif d'une source de courant continu. Le processus d’oxydation électrochimique se produit à l’anode et la réduction à la cathode. Les anodes sont fabriquées à partir de graphite, de carbone-graphite, d'oxydes de certains métaux, de plomb et de ses alliages, et les cathodes sont en acier.

Les grandes installations d'électrolyse modernes ont des charges allant jusqu'à 500 kA. Dans l'industrie, des substances simples et complexes sont produites à l'aide de procédés électrochimiques dans des usines d'électrolyse. L'électrolyse est la principale méthode de production industrielle d'aluminium, de soude caustique, de chlore, etc. Par électrolyse de l'eau, on obtient de l'oxygène et de l'hydrogène. L'électrolyse est également utilisée pour le traitement de surface par galvanoplastie (procédés cathodiques), polissage, gravure et anodisation (procédés anodiques) de produits métalliques.

Le revêtement métallique est réalisé dans des bains galvaniques à une tension de 3,5 à 24 V et des courants jusqu'à 500 A. L'alimentation électrique des bains s'effectue à partir des lignes communes des convertisseurs, et la tension et le courant sont régulés à l'aide de rhéostats. Si plusieurs bains sont alimentés par un seul générateur, ils sont alors allumés parallèlement à l'installation d'un rhéostat sur chaque bain. Le jeu de barres est généralement constitué de barres omnibus en aluminium avec des connexions de contact soudées qui ont une résistance de transition inférieure à celle des connexions de contact boulonnées.

La maintenance des installations d'électrolyse consiste à organiser des contrôles périodiques, à mesurer la résistance d'isolement de toutes les parties de l'installation et à effectuer les réparations conformément aux plannings PPREO.

L'électricien de service effectue une inspection externe des installations à chaque quart de travail. Lors du contrôle, une attention particulière est portée à la température des connexions de contact, à l'état du jeu de barres, à l'absence de courts-circuits dans les circuits anodiques et cathodiques, à l'état de la surface isolante du jeu de barres (isolateurs, joints, fermoirs, etc. .), la présence et l'état de fonctionnement des dispositifs de protection. De plus, le potentiel aux extrémités des lignes du bain d'électrolyse par rapport au sol est mesuré.

La résistance d'isolement de toutes les parties de l'installation est mesurée au moins une fois tous les trois mois.

La révision de tous les éléments conducteurs des installations d'électrolyse est effectuée au moins une fois par an, et pour les zones situées à haute température ou soumises à la corrosion ou aux contraintes mécaniques, la fréquence peut être réduite et est fixée par les instructions locales.

Installations électrothermiques

Les fours électriques sont utilisés pour chauffer, fondre ou traiter des métaux grâce à l'effet thermique de phénomènes électriques. Sur la base de la méthode de conversion de l'énergie électrique en chaleur, on distingue les fours à arc, à induction et à résistance.

L'installation de four électrique comprend un four électrique, un transformateur de four électrique, un redresseur, un générateur haute fréquence ; équipements de commutation (interrupteur, sectionneur, etc.) et équipements auxiliaires (selfs, condensateurs, redresseurs d'anode, etc.). Les fours électriques sont des appareils énergivores.

Les fours à arc électrique sont utilisés pour fondre l’acier, la fonte, le cuivre et d’autres métaux. La puissance de ces fours atteint 80 000 kW. La section du réseau électrique allant du transformateur aux électrodes du four est constituée de jeux de barres, de connexions flexibles et de conducteurs. Dans ce réseau, le courant atteint plusieurs dizaines de milliers d'ampères.

Les fours à induction monophasés (Fig. 147) fonctionnent à différentes fréquences de courant (50-75 000 Hz). L'échauffement se produit en raison des courants induits dans le métal.

Riz. 147. Schéma d'installation du chauffage par induction :
1 - alimentation électrique ; 2 - condensateur ; 3 - inducteur; 4 - corps chauffé ; 5 - creuset.

Les fours à induction à fréquence normale sont un transformateur dans lequel le rôle d'enroulement secondaire est joué par un bain métallique en forme d'anneau fermé. La puissance de ces fours atteint 17 000 kW.

Les installations de chauffage par induction sont largement utilisées pour sécher des machines et des appareils électriques, pour chauffer des liquides dans des canalisations, etc. Des fours fonctionnant à une fréquence de 2 500 à 8 000 Hz sont utilisés pour durcir les métaux.

Les installations de fournaises électriques sont inspectées quotidiennement. Lors des inspections, la poussière et la saleté sont éliminées, l'état des contacts des porte-électrodes, des jeux de barres, des câbles, des fils et la lubrification des mécanismes sont vérifiés. Une attention particulière est portée au fonctionnement et à l'état des dispositifs de blocage : une perturbation de leur fonctionnement peut entraîner des perturbations technologiques, des pannes d'équipements et des accidents. Périodiquement, dans les fours à arc, le tartre est nettoyé des surfaces de contact des porte-électrodes et des échantillons d'huile sont prélevés sur les transformateurs des installations de fours pour analyse.

Lors de l'inspection des fours à résistance, faites attention au fonctionnement des éléments chauffants. Fonctionnement de fours avec des éléments chauffants défectueux, avec des réchauffeurs installés sur d'autres qualités d'alliage ; éléments désactivés ; une charge inégale entre les phases sur les fours équipés de radiateurs en céramique n'est pas autorisée. Chaque installation de four à résistance électrique doit avoir un manuel d’entretien. Tout le personnel d'exploitation suit une formation particulière sur le fonctionnement de ces fours et le respect des règles de sécurité du travail.

Les réparations des installations de fours électriques sont effectuées conformément au calendrier établi par le chef ingénieur électricien de l'entreprise.

Batteries rechargeables

Les parties principales d'une batterie acide sont un réservoir avec des plaques d'électrolyte et de plomb, isolées les unes des autres par des séparateurs. Des plaques de plomb avec un grand nombre de nervures qui augmentent la surface de travail sont utilisées comme positives, et des plaques en forme de boîte sont utilisées comme négatives. L'électrolyte est un mélange d'acide sulfurique et d'eau distillée. Les chargeurs et chargeurs sont utilisés pour reconstituer l'énergie électrique des batteries.

En règle générale, les batteries rechargeables fonctionnent en mode de recharge constante. Dans ce cas, la batterie chargée est connectée aux bus en parallèle avec un chargeur fonctionnant en permanence. Le mode de recharge constante augmente la fiabilité de l'installation électrique et fournit une réserve en cas de panne du chargeur. La batterie est maintenue dans un état complètement chargé. Le niveau de tension sur chaque élément doit être de 2,1 à 2,2 V. La densité de l'électrolyte est maintenue à 1,24.

Les piles alcalines sont divisées en cadmium-nickel et fer-nickel. Les réservoirs sont en fer nickelé. L'électrolyte est préparé dans un récipient en acier ou en émail et remplacé chaque année. Pour ce faire, les batteries sont déchargées à une tension de 1 V, l'électrolyte est vidangé, lavé à l'eau distillée et immédiatement rempli d'électrolyte frais. Au bout de 2 heures, vérifiez la densité de l'électrolyte et ramenez-la à la normale (à t = 20°C elle doit être égale à 1,19-1,21) et allumez-le pour le charger. Au début de la charge, la tension de la batterie augmente fortement de 1 V à 1,6 V, puis augmente lentement jusqu'à 1,75 V. La fin de la charge est une tension constante pendant 20 à 30 minutes (pour le fer-nickel - 1,8-1,9 V et pour cadmium-nickel 1,75-1,85 V).

Lors de l'entretien des installations de batteries, les règles de fonctionnement sont strictement respectées pour garantir un fonctionnement correct et sans problème et un entretien en toute sécurité. La salle des batteries est maintenue propre et la ventilation d'alimentation et d'extraction est surveillée. La ventilation doit être activée pendant toute la période de charge de la batterie et pendant 1,5 à 2 heures après la charge.

Dans ces locaux, il est interdit d'installer des fusibles, des prises de courant, des disjoncteurs, des lampes fluorescentes ou des interrupteurs pouvant provoquer une étincelle.

L'inspection des batteries est effectuée aux horaires suivants : électricien de garde - quotidiennement, contremaître - deux fois par mois, spécialiste des batteries - selon planning.

Toutes les pièces métalliques de la salle des batteries sont peintes avec une peinture résistante aux acides. Les pneus de batterie peints et non peints sont lubrifiés avec de la vaseline.

Lorsque vous travaillez avec de l'acide ou des alcalis, assurez-vous de porter une combinaison en laine grossière, des lunettes de sécurité, des gants en caoutchouc et rentrez le pantalon de la combinaison par-dessus les bottes en caoutchouc. Le transport de bouteilles contenant de l'acide ou de l'alcali nécessite deux personnes sur une civière spéciale dans laquelle la bouteille est fixée. Lors de la préparation de la solution, l'acide doit être versé en un mince filet dans un récipient contenant de l'eau distillée (et non l'inverse !). Les zones de peau affectées par l'acide sont lavées avec un jet d'eau froide et neutralisées avec une solution de soude à 5%, et en cas de brûlure avec un alcali, lavées avec un jet d'eau et neutralisées avec une solution d'acide borique.

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 vides pour le remplissage des briquets à gaz (vous pouvez utiliser des bidons de l'usine Severny Press de 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, vous puissiez ajouter de l'eau distillée par le trou de remplissage.

Les plaques peuvent être en tôle (acier inoxydable, nickel, fer décapé ou 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.

Les anneaux destinés à l'étanchéité de la cavité interne et à l'isolation électrique des plaques sont découpés dans des feuilles de caoutchouc résistantes 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. Un chargeur standard 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 un injecteur - 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 : facilité d'usinage, résistance chimique et translucidité, qui permet 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 des conteneurs sont constitués de tubes en cuivre de 4 et 6 mm et sont installés dans la paroi supérieure des conteneurs 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.

Relier 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 la buse-aiguille (Vous pouvez utiliser une seringue médicale avec une aiguille comme buse) . 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. Cependant, dans ces derniers cas, n'oubliez pas de reconstituer le contenu du joint hydraulique.

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

Des technologies telles que la désinfection de l’eau à l’hypochlorite de sodium sont utilisées depuis plus de cent ans. Il se caractérise par une efficacité assez élevée et ne nécessite pas beaucoup de main-d'œuvre, c'est pourquoi le chlorhydrate de sodium est aujourd'hui utilisé dans une grande variété d'industries. Avec lui, vous pouvez :

• désinfecter l'eau des piscines et des réservoirs artificiels à diverses fins ;
• désinfecter les eaux naturelles, qui serviront ensuite à organiser l'approvisionnement en eau domestique ;
• purifier les eaux usées des polluants dangereux.

Par conséquent, les écologistes modernes utilisent avec succès des installations d’électrolyse contenant de l’hypochlorite de sodium dans leur travail. Et si vous êtes confronté à la tâche de purifier un grand volume d'eau des micro-organismes (quel que soit son objectif), vous devez également faire attention à la technologie en question.

A noter que la désinfection à l'hypochlorite permet d'obtenir une eau assez propre et transparente, totalement exempte de bactéries et micro-organismes pathogènes. Cependant, dans le cas de l’utilisation de la technologie en question, il est nécessaire de prendre très au sérieux certains détails. En particulier, si vous nettoyez des piscines en désinfectant l'eau avec de l'hypochlorite de sodium, vous devez absolument surveiller la teneur en chlore actif de l'eau, ainsi que le pH de l'environnement (le pH idéal est de 7,6 à 7,8).

Vous souhaitez profiter de cette méthode de nettoyage polyvalente ? Nous vous recommandons alors de commander des installations d'électrolyse à l'hypochlorite de sodium auprès de la société Ecocontrol S. Nous proposons des équipements de la meilleure qualité qui purifient l’eau très rapidement, efficacement et en toute sécurité. De plus, nous proposons des électrolyseurs entièrement automatisés qui ne nécessitent pas une surveillance constante par un spécialiste.

Comme le montre la pratique, grâce à la désinfection à l'hypochlorite, il est possible d'atteindre des indicateurs de qualité de l'eau très élevés. Toutefois, cela nécessite un bon équipement. Et si vous souhaitez l'acheter, dépêchez-vous de devenir client de notre entreprise - nous proposons exclusivement des produits certifiés et sommes en mesure de garantir leur excellente qualité et leurs performances.

Systèmes d'électrolyse OSEC® L de WALLACE & TIERNAN®.

Le système OSEC ® L génère une solution d'hypochlorite de sodium<1,0% через электролиз рассола, потребляя только воду, соль и электричество. Производительность до 400г/час. Полностью автоматизирована и укомплектована для быстрой установки, безопасной работы и простого обслуживания.

Le système OSEC® BP produit une solution d'hypochlorite de sodium à 0,8 % par électrolyse de la saumure en utilisant uniquement de l'eau, du sel et de l'électricité. Le système est entièrement automatisé, ce qui le rend idéal pour un fonctionnement sans surveillance constante de l'opérateur. Montage mural. Disponible en quatre options de capacité standard allant de 5,5 à 22 kg/jour.

OSEC® B-Pak. Le système d'électrolyse génère une solution d'hypochlorite de sodium à 0,8 % en électrolysant la saumure, en consommant uniquement de l'eau, du sel et de l'électricité. La production d’hypochlorite sur site et à la demande élimine les problèmes associés au transport et au stockage de solutions commerciales de chlore liquéfié ou d’hypochlorite de sodium. Productivité jusqu'à 5 kg/h.

Le système OSEC® B-PLUS produit une solution d'hypochlorite de sodium à 0,8 % par électrolyse de la saumure en utilisant uniquement de l'eau, du sel et de l'électricité. Le système OSEC® B-Plus est entièrement automatisé et emballé pour une installation rapide, un fonctionnement sûr et une maintenance facile. Les modules sont fournis pré-testés pour les défauts, entièrement câblés et câblés. Productivité jusqu'à 40 kg/h (une augmentation de la productivité est possible).

Carte avec liste des objets utilisant des installations d'électrolyse de type OSEC (fournie par Ecocontrol S LLC)

Électrolyseurs d'eau industriels - installations d'électrolyse de l'eau et des eaux usées

Un électrolyseur industriel spécial produisant une solution d'hypochlorite de sodium à 0,8 % peut être utilisé dans le fonctionnement d'une grande variété d'installations de production, ainsi que d'installations publiques. Il s’agit d’un équipement très efficace utilisé pour la désinfection des eaux potables et usées, des eaux de fontaines et de piscines, des eaux naturelles, etc. De plus, les électrolyseurs peuvent être très différents et même les technologies modernes à membrane y sont souvent utilisées.

À quelles fins sont-ils utilisés ?

Grâce à l'équipement en question, vous pouvez :

• désinfection de l'eau destinée à la consommation,
• traitement des eaux usées;
• épuration des eaux industrielles;
• traitement de l'eau des fontaines;
• traitement de l'eau des piscines.

Dans le même temps, l'électrolyse de l'eau vous coûtera beaucoup moins cher que l'utilisation d'hypochlorite de sodium prêt à l'emploi.

L'essence du travail des électrolyseurs modernes

Comment fonctionnent les installations d’électrolyse de l’eau ? Aujourd’hui, ils sont utilisés pour produire électrochimiquement du chlore et de la soude caustique, qui sont ensuite utilisés pour désinfecter l’eau. De plus, dans de tels dispositifs, on utilise le plus souvent des membranes échangeuses de cations sulfoniques qui, de par leurs principales caractéristiques, permettent d'obtenir des produits de réaction de haute qualité, garantissant l'efficacité et la stabilité du processus de purification de l'eau. Et si vous effectuez l'électrolyse des eaux usées à l'aide de tels appareils, vous pouvez compter sur le meilleur résultat final.

Avantages de la technologie

Ensuite, nous devons parler des avantages que présentent les électrolyseurs d’eau industriels modernes et qui permettent à cet équipement particulier de devenir de plus en plus populaire chaque année. Ces avantages comprennent :

• accessibilité financière, sécurité et simplicité de la méthode de nettoyage ;
• manque de dépendance à l'égard des entreprises qui fournissent de l'hypochlorite de sodium ;
• la capacité de désinfecter non seulement l'eau, mais également les conduites d'eau ;
• dissolution complète des réactifs dans l'eau (grâce à l'utilisation de la technologie d'électrolyse de l'eau, on obtient une eau dite « chlorée ») ;
• prévenir l'apparition de bactéries pathogènes, de champignons et d'algues nuisibles dans l'eau ;
• possibilité d'élimination complète des impuretés organiques.

Grâce à tous ces avantages, les installations d'électrolyse de l'eau sont désormais très activement utilisées par une grande variété d'installations civiles, industrielles et municipales. Et si vous avez également besoin d'équipements de purification d'eau très efficaces et peu coûteux, n'hésitez pas à y prêter attention. Par ailleurs, il est conseillé de commander tous les appareils pour l'électrolyse des eaux usées, des eaux de fontaines, des piscines et autres réservoirs artificiels, ainsi que de l'eau domestique auprès de la société Ecocontrol S. Nos employés sélectionneront avec compétence le meilleur équipement pour vous, vous donneront des conseils professionnels, vous aideront à installer et à régler les appareils et vous fourniront une garantie et un service. Et tout cela aux conditions les plus avantageuses !