Способ получения водорода для восстановления химических элементов

(51)7 25 1/02 КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Борисенко Александр Васильевич Гришин Алексей Васильевич(56) Лебедев В.В. Физико-химические основы процессов получения водорода из воды. М. Наука,1969, с. 7(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ(57) Изобретение относится к электрохимическим способам получения водорода, предназначенного для восстановления химических элементов, например, из оксидов, до нейтрального состояния. Повышение эффективности восстановления элементов и снижение энергозатрат достигается тем,что в способе получения водорода для восстановления химических элементов, включающем электрохимическое разложение воды при подаче разности потенциалов на электроды, согласно изобретению,один из электродов состоит из основания, снабженного иглами, а другим электродом служит емкость с наклонными стенками, заполненная водой, которая стекает по наклонным стенкам емкости, при этом на один из электродов подают напряжение 10-3000 кВ,а другой электрод заземляют. 14238 Изобретение относится к электрохимическим способам получения водорода, предназначенного для восстановления химических элементов, например, из оксидов, до нейтрального состояния. Известен способ получения водорода, включающий нагревание воды с получением пара, радиолиз его под действием энергии продуктов ядерной реакции, выделение водорода из образовавшейся реакционной смеси. Радиолиз пара осуществляют при контактировании его с продуктами ядерной реакции деления, синтеза или синтеза-деления ядерного топлива в активной зоне реактора (а. с. СССР 957525, кл. С 01 В 3/00, 1983). Получение водорода под действием энергии продуктов ядерной реакции усложняет способ. При этом необходимо соблюдение особых условий для защиты от радиации. Известен способ получения водорода путем парокислородной конверсии. Основными реакциями этого процесса являются 2 СН 4 О 22 СО 4 Н 2 СН 4 Н 2 ОСО 3 Н 2 с последующей конверсией СО по реакции СОН 2 О СО 2 Н 2 (Шпильрайн Э.Э., Малышенко С.П., Кулешов Г.Г. Введение в водородную энергетику. М. Энергоатомиздат, 1984, с. 33). Использование метана для получения водорода повышает энергетические затраты способа. Кроме того, данный способ не позволяет получать атомарный водород. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения водорода путем электрохимического разложения воды при подаче разности потенциалов на электроды (Лебедев В.В. Физикохимические основы процессов получения водорода из воды. М. Наука, 1969, с. 7). Указанный способ характеризуется значительными энергетическими затратами, а полученный водород при низких температурах имеет недостаточно высокую активность. Задачей изобретения является разработка способа получения атомарного водорода для восстановления химических элементов, например, из их оксидов. Повышение эффективности восстановления элементов и снижение энергозатрат достигается тем,что в способе получения водорода для восстановления химических элементов, включающем электрохимическое разложение воды при подаче разности потенциалов на электроды, согласно изобретению,один из электродов состоит из основания, снабженного иглами, а другим электродом служит емкость с наклонными стенками, заполненная водой, которая стекает по наклонным стенкам емкости, при этом на один из электродов подают напряжение 10-3000 кВ,а другой электрод заземляют. Известно, что водород является активным восстановителем и в этом качестве широко используется в химии, металлургии и других отраслях промышленности. При высоких температурах водород восстанавливает, например, следующие элементы 2 О 2222 Н 2 О О 32232 О 3 Н 23 НС. Водород особенно активен как восстановитель в момент выделения из своих соединений, когда он находится в виде атомарного водорода. Атомарный водород уже при температуре 18-25 С восстанавливает до металлов многие оксиды 2 О, 2 О 3, и др. (Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. М. Высшая школа, 1994, с. 191). Снабжение одного из электродов иглами и использование в качестве другого электрода емкости с водой обеспечивает получение атомарного водорода, способного восстановить практически любой элемент из его оксида или другого соединения. Для реализации способа необходимое напряжение, подаваемое на электрод, составляет 10-3000 кВ. При снижении напряжения менее 10 кВ процесс выделения водорода ухудшается, а повышение напряжения более 3000 кВ нецелесообразно вследствие значительных энергозатрат. Способ осуществляют следующим образом. Пример 1. Для восстановления серы из дымового газа его пропускают между электродом, снабженным иглами и подключенным к отрицательному полюсу источника тока и электродом, который образован емкостью с водой, стекающей по наклонной поверхности корпуса, например, конической. На электрод подают напряжение 10 кВ, емкость с водой заземляют. При подаче напряжения на электрод,снабженный иглами, происходит выделение атомарного водорода, который восстанавливает серу из ее оксида. Вода, образующая жидкостной осадительный электрод, служит акцептором восстанавливаемой из газа серы. Процесс восстановления серы происходит по следующей схеме Н 2 О 4- 4 О 22 Н 2 О 6 НО 222 Н 2 О О 22232 Н 2 О или О 24 Н 2 Н 2 О. Пример 2. Для восстановления углерода из дымового газа его пропускают между электродом,снабженным иглами и подключенным к отрицательному полюсу источника тока и электродом, который образован емкостью с водой. На электрод подают напряжение 3000 кВ, емкость с водой заземляют. При подаче напряжения на электрод, снабженный иглами, происходит выделение атомарного водорода, который восстанавливает углерод из его оксида. Вода, образующая жидкостной осадительный электрод, служит акцептором восстанавливаемого углерода. Процесс восстановления углерода может происходить по следующим схемам 1. 4 НСО 2 С 2 Н 2 О. 2. СО 28 НСН 42 Н 2 О СН 4 СО 222 Н 2 О. 14238 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения водорода для восстановления химических элементов, включающий электрохимическое разложение воды при подаче разности потенциалов на электроды, отличающийся тем, что один из электродов состоит из основания, снабженного иглами, а другим электродом служит емкость с наклонными стенками, заполненная водой, которая стекает по наклонным стенкам емкости, при этом на один из электродов подают напряжение 10-3000 кВ,а другой электрод заземляют.