Проточные электрохимические модульные элементы
История проточных электрохимических модульных элементов началась в 1989 году с создания В.Бахиром и Ю.Задорожним первого промышленного образца, известного как элемент ПЭМ-1 (патент Великобритании GB 2 253 860).
В это же время В.Бахиром и Ю.Задорожним было организовано промышленное предприятие под названием “Лаборатория электротехнологии”, основной задачей которого являлось производство проточных электрохимических модульных элементов.
Всего было произведено около 1000 элементов ПЭМ-1. Они были испытаны в самых разнообразных электрохимических устройствах и показали высокую техническую и экономическую эффективность.
В 1992 году этими же авторами создан промышленный образец проточного электрохимического модульного элемента, известного как ПЭМ-2. Существенные технические признаки этого элемента защищены патентом РФ № 2042639. Всего двумя предприятиями (“Лаборатория электротехнологии” и СП “Эмеральд”) за период с 1992 по 1997 годы было произведено около 60 тысяч элементов ПЭМ-2.
В 1994 году В.Бахиром и Ю.Задорожним разработан промышленный образец проточного электрохимического модульного элемента, получивший наименование элемент ПЭМ-3. Технические решения, реализованные в этом элементе, защищены патентом РФ № 2078738. Всего предприятием “Лаборатория электротехнологии” за период с 1994 по 2008 годы произведено около 700 000 элементов ПЭМ-3. Дальнейшее развитие и совершенствование конструкции проточных электрохимических модульных элементов и технологии их практического использования в разнообразных электрохимических устройствах, способствовало разработке новых типов элементов, известных как ПЭМ-4 (год создания 1998, патент РФ № 2145940), ПЭМ-7 (год создания 2000, патент РФ № 2176989), ПЭМ-9 (год создания 2004, патент РФ № 2270885). Все защищенные указанными патентами технические решения содержат многочисленные секреты производства, которые не приведены в описаниях патентов, поэтому попытки копирования этих изделий недобросовестными людьми и компаниями всегда приводили к появлению низкокачественных и недолговечных изделий.
В конце 2008 года компания "Лаборатория электротехнологии" прекратила выпуск элементов проточных электрохимических модульных ПЭМ-3, ПЭМ-4, ПЭМ-7 и ПЭМ-9 и реакторов проточных электрохимических РПЭ с этими элементами, в связи с тем, что авторским коллективом под руководством и при непосредственном участии В. Бахира и Ю.Задорожнего созданы элементы МБ-11 и МБ-26, имеющие существенные технические, технологические и функциональные преимущества в сравнении с элементами ПЭМ. Новые элементы производятся с начала 2009 года компанией “Лаборатория электротехнологии”. Они защищены единым патентом, который впервые на микроуровне охватывает все основные отличительные признаки электролитических ячеек, что позволяет реализовать принцип построения технических электрохимических систем любой сложности и производительности в соответствии с законами формирования живых организмов из отдельных клеток.
Разработанная и защищенная патентом совокупность признаков и приемов, охватывающая всю гамму конструктивных и геометрических параметров, обеспечивает уникальные свойства новых электрохимических модульных элементов: возможность реализации процесса ионселективного диафрагменного электролиза для растворов электролитов с любой степенью минерализации (от дистиллированной воды до насыщенных растворов) при использовании их как в качестве индивидуального устройства, так и в виде блоков гидравлически параллельно и/или последовательно включенных электрохимических диафрагменных реакторов с различными скоростями протока, различными направлениями протока (параллельными и встречными) и различными давлениями в катодной и анодной камерах. Новые признаки, защищенные патентом РФ и международной заявкой по системе Patent Cooperation Treaty (PCT/RU2008/000740), обеспечивают возможность создания компактных модульных электрохимических диафрагменных реакторов различной производительности, с различными конструктивными, техническими и технологическими особенностями, которые являются оптимальными для реализации конкретной технологической или технической задачи. Многочисленные технические и технологические секреты, не вошедшие в описание патента, являются надежной защитой от копирования. Авторским коллективом нового патента принято решение обозначать новые изделия, используя имя создателя технологии электрохимической активации Витольда Бахира. Это является дополнительным фактором защиты от незаконного копирования и незаконного декларирования причастности в любой форме к данному изделию со стороны недобросовестных людей и компаний. На каждом модульном электрохимическом элементе, произведенном Лабораторией Электротехнологии, начиная с 2009 года, наклеивается соответствующая пломба, на которой изображено название элемента на русском и английском языках, номер охранного документа, а также наименование предприятия – производителя (ООО “Лаборатория электротехнологии”).
Ниже приведены некоторые характерные рисунки из патента PCT/RU2008/000740
|
Рис. 1. Удельная электропроводность (1) водных растворов неорганических веществ: кислот, солей, оснований, а также средние расстояния (2) между ионами этих электролитов в зависимости от концентрации. Области применения элементов МБ.
Рис. 3. Рабочая камера элемента МБ в разрезе.
D1 и D2 – соответственно внутренний и наружный диаметры анода;
D3 и D4 – соответственно внутренний и наружный диаметры диафрагмы;
D5 и D6 – соответственно внутренний и наружный диаметры катода;
Lec – длина рабочей части электродной камеры.
Рис. 6. Градиент потенциала в межэлектродном пространстве элемента МБ
a b e f k l - без диафрагмы;
a b c h k l - с керамической диафрагмой из корунда;
a b e d q f k l - с диафрагмой из зерен оксида алюминия в глазури диоксида циркония, стабилизированной оксидами редких или редкоземельных металлов;
0 - m - ширина анодной камеры;
m-n - толщина диафрагмы;
n - l - ширина катодной камеры
|
Рис. 2. Схема ионселективного электролиза в элементе МБ
Рис. 4. Распределение силовых линий плотности тока и потенциала окисления на микронеровностях анодной поверхности в разбавленных растворах электролитов.
Рис. 5. Схематичное изображение микротороидальных потоков растворов в электродных камерах элемента МБ
Рис. 7. Зависимость отношения площади электродов к объему раствора от межэлектродного расстояния для электролизеров различных типов:
1 – хлорный электролизер с ртутным катодом;
2 – фильтр-прессный электролизер;
3 – капиллярный электролизер;
4 – башенный электролизер;
5 – рольный электролизер;
6 – электролизер с псевдоожиженными электродами;
7 – электролизер с насыпными или пористыми электродами;
8, 9 и 10 – элементы МБ-11 и МБ-26
|
