Энциклопедия воды – статьи, определения, размышления. Катодная вода

Основные понятия, связанные с живой и мёртвой водой

Продолжаем публикацию интересной и познавательной статьи про типы воды, живую, мёртвую и структурированную воду. В первой части мы ознакомились с существующим разнообразием терминов в этой области, и попытались свести их в какую-нибудь схему.

Теперь давайте дадим словам определения – чтобы было о чём говорить. Определения взяты из Интернета, некоторые составлены на основе мнений нескольких источников. Итак, :

Определения терминов.

Структурированная вода – это вода, у которой тем или иным образом упорядочены водородные связи. Этот раздел живой воды имеет огромное множество подразделов, которые касаются того, каким именно образом упорядочиваются молекулы воды относительно друг друга. И способов упорядочивания. Но общее в них то, что молекулы воды таки упорядочены.

Пи-вода – это энергетическая микросгруппированная структурированная вода. То есть, это разновидность структурированной воды. Первооткрыватели – японские учёные.

Анодная вода – вода, полученная на отрицательном электроде. То есть, содержащая положительно заряженные ионы. рН меньше 7 и положительный окислительно-восстановительный потенциал. Мёртвая вода. То есть, мёртвость обеспечивают два аспекта – избыток ионов водорода и недостаток электронов.

Катодная вода – вода, полученная на положительном электроде. То есть, с отрицательно заряженными частицами. рН больше 7. Окислительно-восстановительный потенциал – отрицательный. Живая вода. Живость обеспечивает избыток щелочных анионов и избыток электронов.

Общая группа для катодной и анодной воды – электроактивированная вода. Изготовляется на электроактиваторах, модификаций которых существует огромное множество.

Вода с хорошей информацией – вода, которая запомнила хорошие мысли и слова (или частоту активатора) и теперь может передать их организму человека. Способов запоминания очень много. Подвид – святая вода.

Активированная (активная вода, биологически активная вода) – вода, которую организму легче использовать, так как не нужно затрачивать энергию на активацию воды. Способов активации – так же огромное множество. Они заключаются в превращении обычной воды в биологически активную. Некоторые упоминают в этом плане особую структуру воды. То есть, это так же подраздел структурированной воды.

Талая вода – это вода, которая образовалась после таяния льда. Поэтому сохраняет льдоподобную структуру. Талая вода – подвид структурированной воды. Существуют правила подготовки талой воды. При замерзании нужно выбросить первую порцию льда и слить последнюю порцию воды.

Вода из-под земли – вода, полученная из подземных источников – скважин, артезианских источников, родников. Отличается от речной и болотной воды тем, что, проходя через слабое магнитное поле земли и мимо особых хороших минералов, приобретает правильную структуру. Разновидность структурированной воды.

Вода из соков и фруктов – это так же структурированная вода. Но совершенно по-другому. Клетка – очень сложная структура, состоящая из миллионов сложнейших и очень запутанных молекул. И если взять клетку и поискать там воду, которую мы обычно видим, то её там нет. Почему? Потому что вся вода в клетке связана с органическими и неорганическими молекулами. И образует вместе с ними единую систему. То есть, входит в структуру. Она структурирована. Чем она структурирована? Содержимым клетки. Что будет, если эту воду выделить? То есть, сделать сок? Клетки разрушаются. Система уничтожается. И вода – высвобождается. Нет содержимого клетки – нет структуры воды. Следует заметить, что это – совершенно не та структура, которая описана в первом и втором определениях.

Вода с полезными минералами – вода, которая прошла через минералы и обогатилась их частицами. Полезные минералы – кальций, магний. На них нет ограничений по токсичности. Остальные минералы имеют ограничения по токсичности. Поэтому минерализованная вода нуждается в постоянном контроле состава, чтобы не было превышений.

Вода без минералов – дистиллированная вода или вода после обратного осмоса. На основе этих технологий устроены многочисленные фильтры для воды и системы очистки воды. Вода теоретически вымывает соли из костей. Отчего кости вроде как становятся хрупкими и ломкими. Часто в этой связи употребляется словосочетание «оптимальный состав минералов». К этой же категории относится талая вода.

Омагниченная вода – вода, подвергнувшиеся обработке магнитным полем. В результате чего она становится структурированной и несущей новую информацию. Подвид структурированной воды.И на каждую из этих разновидностей приходится бесчисленное множество фильтров и очистителей. Которые часто связывают с понятием «память воды».

Память воды – это особая группа свойств воды. Она напрямую связана со структурой воды. Так как структура воды – это результат воздействия на воду, которое вода запомнила. Память может быть как о плохом воздействии, так и о хорошем воздействии. Память есть только у структурированной воды. У воды без структуры нечем «запоминать», ведь нет специальных структурных единиц для этого.

Что получается? Получается такая схема:

Неправильная схема классификации живой, мёртвой и структурированной воды

Можно ли, глядя на эту схему, точно сказать, что такое «живая вода» или «мёртвая вода»? Нет. Получается, что такое «живая вода», точно не известно? Получается, что да.

Но, возможно, вся первая группа и есть все свойства, которыми обладает живая вода? А вся вторая группа – все свойства, которыми обладает мёртвая вода. Это было бы хорошо и просто. Но так ли это? Давайте, посмотрим. Все дальнейшие данные и определения взяты из Интернета по результатам поисковиков.

Продолжение следует: Способы структуризации воды.

Источник: http://andeg.com.ua/site/page26348.html.

Статьи в тему:

Правильное соотношение живой и мёртвой воды. Типы воды – живая vs мёртвая. Завершение
Типы воды: Живая vs Мёртвая
Особенности структуризации воды | Типы воды, Живая vs Мёртвая 4
Способы структуризации воды (Типы воды, продолжение 3)
Кипит ли дистиллированная вода? Что такое дистиллированная вода?

meltice.com.ua

Катодная защита: применение и стандарты

Коррозия - это химическая и электрохимическая реакция металла с окружающей средой, вызывающая его повреждение. Она протекает с разной скоростью, которую можно уменьшить. С практической точки зрения интерес представляет антикоррозионная катодная защита металлических сооружений, контактирующих с землей, с водой и с транспортируемыми средами. Особенно повреждаются наружные поверхности труб от влияния грунта и блуждающих токов.

катодная защита

Внутри коррозия зависит от свойств среды. Если это газ, он должен быть тщательно очищен от влаги и агрессивных веществ: сероводорода, кислорода и др.

Принцип работы

Объектами процесса электрохимической коррозии являются среда, металл и границы раздела между ними. Среда, которой обычно является влажный грунт или вода, обладает хорошей электропроводностью. На границе раздела между ней и металлической конструкцией происходит электрохимическая реакция. Если ток положительный (анодный электрод), ионы железа переходят в окружающий раствор, что приводит к потере массы металла. Реакция вызывает коррозию. При отрицательном токе (катодный электрод) этих потерь нет, поскольку в раствор переходят электроны. Способ используется в гальванотехнике для нанесения на сталь покрытий из цветных металлов.

Катодная защита от коррозии осуществляется, когда к объекту из железа подводят отрицательный потенциал.

Для этого в грунте размещают анодный электрод и подключают к нему положительный потенциал от источника питания. Минус подается на защищаемый объект. Катодно-анодная защита приводит к активному разрушению от коррозии только анодного электрода. Поэтому его следует периодически менять.

Негативное действие электрохимической коррозии

Коррозия конструкций может происходить от действия блуждающих токов, попадающих из других систем. Они полезны для целевых объектов, но наносят существенный вред близкорасположенным сооружениям. Блуждающие токи могут распространяться от рельсов электрифицированного транспорта. Они проходят по направлению к подстанции и попадают на трубопроводы. При выходе из них образуются анодные участки, вызывающие интенсивную коррозию. Для защиты применяют электродренаж - специальный отвод токов от трубопровода к их источнику. Здесь также возможна катодная защита трубопроводов от коррозии. Для этого необходимо знать величину блуждающих токов, которую измеряют специальными приборами.

По результатам электрических измерений выбирается способ защиты газопровода. Универсальным средством является пассивный способ изоляции труб от контакта с грунтом с помощью изолирующих покрытий. Катодная защита газопровода относится к активному способу.

Защита трубопроводов

Конструкции в земле защищают от коррозии, если подключить к ним минус источника постоянного тока, а плюс - к анодным электродам, закопанным рядом в грунт. Ток пойдет к конструкции, защищая ее от коррозии. Таким образом производится катодная защита трубопроводов, резервуаров или трубопроводов, находящихся в грунте.

Анодный электрод будет разрушаться, и его следует периодически менять. Для бака, заполненного водой, электроды размещают внутри. При этом жидкость будет электролитом, через которую ток пойдет от анодов к поверхности емкости. Электроды хорошо контролируются, и их легко заменить. В грунте это делать сложней.

Источник питания

Возле нефте- и газопроводов, в сетях отопления и водоснабжения, для которых необходима катодная защита, устанавливают станции, от которых подается напряжение на объекты. Если они размещаются на открытом воздухе, степень их защиты должна быть не ниже IP34. Для сухих помещений подходит любая.

Станции катодной защиты газопроводов и других крупных сооружений имеют мощность от 1 до 10 кВт.

Их энергетические параметры прежде всего зависят от следующих факторов:

сопротивление между почвой и анодом;
электропроводность грунта;
длина защитной зоны;
изолирующее действие покрытия.

Традиционно преобразователь катодной защиты представляет собой трансформаторную установку. Сейчас на смену ей приходит инверторная, обладающая меньшими габаритами, лучшей стабильностью тока и большей экономичностью. На важных участках устанавливают контроллеры, обладающие функциями регулирования тока и напряжения, выравнивания защитных потенциалов и др.

Оборудование представлено на рынке в различных вариантах. Для конкретных нужд применяется индивидуальное проектирование, обеспечивающее лучшие условия эксплуатации.

Параметры источника тока

Для защиты от коррозии для железа защитный потенциал составляет 0,44 В. На практике он должен быть больше из-за влияния включений и состояния поверхности металла. Максимальная величина составляет 1 В. При наличии покрытий на металле ток между электродами составляет 0,05 мА/м2. Если изоляция нарушится, он возрастает до 10 мА/м2.

Катодная защита эффективна в комплексе с другими способами, поскольку меньше расходуется электроэнергии. Если на поверхности конструкции есть лакокрасочное покрытие, электрохимическим способом защищаются только места, где оно нарушено.

Особенности катодной защиты

Источниками питания служат станции или мобильные генераторы.
Расположение анодных заземлителей зависит от специфики трубопроводов. Способ расстановки может быть распределенным или сосредоточенным, а также располагаться на разной глубине.
Материал анода выбирается с низкой растворимостью, чтобы его хватило на 15 лет.
Потенциал защитного поля для каждого трубопровода рассчитывается. Он не регламентируется, если на конструкциях отсутствуют защитные покрытия.

Стандартные требования "Газпрома" к катодной защите

Действие в течение всего срока эксплуатации средств защиты.
Защита от атмосферных перенапряжений.
Размещение станции в блок-боксах или в отдельно стоящей в антивандальном исполнении.
Анодное заземление выбирается на участках с минимальным электрическим сопротивлением грунта.
Характеристики преобразователя выбираются с учетом старения защитного покрытия трубопровода.

Протекторная защита

Способ представляет собой вид катодной защиты с подключением электродов из более электроотрицательного металла через электропроводную среду. Отличие заключается в отсутствии источника энергии. Протектор берет коррозию на себя, растворяясь в электропроводной окружающей среде.

Через несколько лет анод следует заменить, поскольку он вырабатывается.

Эффект от анода увеличивается со снижением у него переходного сопротивления со средой. Со временем он может покрываться коррозионным слоем. Это приводит к нарушению электрического контакта. Если поместить анод в смесь солей, обеспечивающую растворение продуктов коррозии, эффективность повышается.

Влияние протектора ограничено. Радиус действия определяется электрическим сопротивлением среды и разностью потенциалов между анодом и катодом.

Протекторная защита применяется при отсутствии источников энергии или когда их использование экономически нецелесообразно. Она также невыгодна при применении в кислых средах из-за высокой скорости растворения анодов. Протекторы устанавливают в воде, в грунте или в нейтральной среде. Аноды из чистых металлов обычно не делают. Растворение цинка происходит неравномерно, магний корродирует слишком быстро, а на алюминии образуется прочная пленка окислов.

Материалы протекторов

Чтобы протекторы обладали необходимыми эксплуатационными свойствами, их изготавливают из сплавов со следующими легирующими добавками.

Zn + 0,025-0,15 % Cd+ 0,1-0,5 % Al - защита оборудования, находящегося в морской воде.
Al + 8 % Zn +5 % Mg + Cd, In, Gl, Hg, Tl, Mn, Si (доли процента) - эксплуатация сооружений в проточной морской воде.
Mg + 5-7 % Al +2-5 % Zn - защита небольших конструкций в грунте или в воде с низкой концентрацией солей.

Неправильное применение некоторых видов протекторов приводит к негативным последствиям. Аноды из магния могут быть причиной растрескивания оборудования из-за развития водородного охрупчивания.

Совместная протекторная катодная защита с антикоррозионными покрытиями повышает ее эффективность.

Распределение защитного тока улучшается, а анодов требуется значительно меньше. Один магниевый анод защищает покрытый битумом трубопровод на длину 8 км, а без покрытия - всего на 30 м.

Защита кузовов автомобилей от коррозии

При нарушении покрытия толщина кузова автомобиля может уменьшиться за 5 лет до 1 мм, т. е. проржаветь насквозь. Восстановление защитного слоя важно, но кроме него есть способ полного прекращения процесса коррозии с помощью катодно-протекторной защиты. Если превратить кузов в катод, коррозия металла прекращается. Анодами могут быть любые токопроводящие поверхности, расположенные рядом: металлические пластины, контур заземления, корпус гаража, влажное дорожное покрытие. При этом эффективность защиты возрастает с ростом площади анодов. Если анодом является дорожное покрытие, для контакта с ним применяется "хвост" из металлизованной резины. Его помещают напротив колес, чтобы лучше попадали брызги. "Хвост" изолируется от корпуса.

К аноду подключается плюс аккумуляторной батареи через резистор 1 кОм и последовательно соединенный с ним светодиод. При замыкании цепи через анод, когда минус соединен с кузовом, в нормальном режиме светодиод еле заметно светится. Если он ярко горит, значит, в цепи произошло короткое замыкание. Причину надо найти и устранить.

Для защиты последовательно в цепи нужно установить предохранитель.

При нахождении автомобиля в гараже его подключают к заземляющему аноду. Во время движения подключение происходит через "хвост".

Заключение

Катодная защита является способом повышения эксплуатационной надежности подземных трубопроводов и других сооружений. При этом следует учитывать ее негативное воздействие на соседние трубопроводы от влияния блуждающих токов.

fb.ru

Типы воды. Живая и Мёртвая

Посмотреть фильм ТАЙНЫ ВОДЫ

Вот соберётся человек улучшить свою жизнь, перестать гробить здоровье некачественной водой, и купить себе фильтр с технологией обратного осмоса. А друг ему скажет: «Да ты что, это же мёртвая вода!..» И человек продолжит пить свои нитраты. Точно такая же ситуация и с другими очистителями – умягчением, электродеионизацией, дистилляцией и т.д. и т.п.

А если пристальнее всмотреться в термины «живая вода» и «мёртвая вода»? Что будет, если этого друга спросить: «А почему это вода мёртвая? Кого она убила? Нет, ну конкретно, с указанием источников данных, кого она убила?» Какой будет ответ? Ответ будет: «Ну, не знаю... Так говорят...». Кто говорит? Зачем?

А как вы считаете, что такое живая вода? А что такое мёртвая?

Для биологов вопрос «Может ли вода быть живой или мертвой?» - бессмысленный. Равно как и «Может ли быть живым газ или камень?»

Живое - то, что имеет обмен веществ, растет и размножается. У воды таких свойств нет. Если бы, как в сказках, вещество, от которого моментально заживают раны или омолаживается организм, существовало, это был бы сложный полимер, созданный с помощью высоких технологий.

Понятно, почему море между Израилем и Иорданией назвали Мертвым: оно настолько соленое, что в нем не могут жить ни рыбы, ни бактерии. А поскольку без воды нет жизни на Земле, ее можно условно назвать живой. Но это только поэтические метафоры. Кстати, кипячение ничего живого в воде не убивает, кроме бактерий, поэтому она не становится от этого мертвой, как многие считают.

Вода ничего не забывает. Информация накапливается в кластерах, обладающих такой связывающей энергией, которую можно сравнить с кристаллами. Такая «память» воды сохраняет наше тело живым. Процессам вырождения подвержена лишь жидкость, в которой плавают клетки. Предпосылкой вечной жизни клетки является качество воды в нашем организме. Чем выше это качество (чем больше геометрическое упорядочение ее молекулярных скоплений), тем лучше выделяются остатки обмена веществ, а клетки обеспечиваются «жизненной информацией». Подобная «кристаллическая» клеточная вода и есть, в лучшем смысле слова, «живая» вода. Клеточная вода в живых организмах имеет чрезвычайно высокую степень упорядоченности, то есть имеет структуру льда. Лишь от одной четверти до трети клеточной воды является неструктурированной. Живые молекулы организма вложены в ледяную решетку, как в идеально подходящий им футляр. Поэтому оводнение биомолекул и прочность удержания ими воды намного выше тогда, когда вода, образующая с ними систему, имеет структуру льда. Вода, отвечающая требованиям организма, в изобилии находится в фруктах, овощах, соках. А на структуризацию обычной (неструктурированной) воды организм тратит свою энергию. Если организм получает недостаточно структурированной воды, то структура упорядочения в клетках тела разрушается, и начинаются болезни. В этом случае развивается очаг мертвой клеточной воды в организме, который воздействует как постоянный раздражитель на клетки. Это может стать одной из причин появления рака.

Итак, живая вода. Что это? Список мнений:

Структурированная вода
Пи-вода
Серебряная вода
Катодная вода (католит)
Омагниченная вода
Вода с хорошей информацией
Святая вода
Активированная (активная, биологически активная) вода
Вода с минералами
Талая вода
Вода из фруктов и овощей
Вода из артезианских скважин и источников, родников

Мёртвая вода – что это? Мнения:

Вода без минералов, дистиллированная вода
Вода с плохой памятью
Вода, прошедшая по трубам с прямыми углами
Неструктурированная вода
Серебряная вода
Анодная вода
Пассивная вода
Вода из реки, болота

Получается, что в этих перечисленных и неперечисленных определениях нет единства? Попробуем найти.

Что можно заметить в этих двух списках? Списки во многом дуальны.

Так, можно выделить пары живой и мёртвой воды: структурированная вода – неструктурированная вода; Пи-вода – не Пи-вода; катодная и анодная вода; активная вода – пассивная вода; омагниченная вода и неомагниченная вода; талая вода – неталая вода и т.д..

Структурированная вода – это вода, у которой тем или иным образом упорядочены водородные связи. Этот раздел живой воды имеет огромное множество подразделов, которые касаются того, каким именно образом упорядочиваются молекулы воды относительно друг друга. И способов упорядочивания. Но общее в них то, что молекулы воды все-таки упорядочены.
Пи-вода – это энергетическая микросгруппированная структурированная вода. То есть, это разновидность структурированной воды. Первооткрыватели – японские учёные.
Анодная вода – вода, полученная на отрицательном электроде. То есть, содержащая положительно заряженные ионы. рН меньше 7 и положительный окислительно-восстановительный потенциал. Мёртвая вода. То есть, «мёртвость» обеспечивают два аспекта – избыток ионов водорода и недостаток электронов.
Катодная вода – вода, полученная на положительном электроде. То есть, с отрицательно заряженными частицами. рН больше 7. Окислительно-восстановительный потенциал – отрицательный. Живая вода. «Живость» обеспечивает избыток щелочных анионов и избыток электронов.
Общая группа для катодной и анодной воды – электроактивированная вода. Изготовляется на электроактиваторах, модификаций которых существует огромное множество.
Вода с хорошей информацией – вода, которая запомнила хорошие мысли и слова (или частоту активатора) и теперь может передать их организму человека. Способов запоминания очень много. Подвид – святая вода.
Активированная (активная вода, биологически активная вода) – вода, которую организму легче использовать, так как не нужно затрачивать энергию на активацию воды. Способов активации – так же огромное множество. Они заключаются в превращении обычной воды в биологическиактивную. Некоторые упоминают в этом плане особую структуру воды. То есть, это так же подраздел структурированной воды.
Талая вода – это вода, которая образовалась после таяния льда. Поэтому сохраняет структуру подобную льду. Талая вода – подвид структурированной воды. Существуют правила подготовки талой воды. При замерзании нужно выбросить первую порцию льда и слить последнюю порцию воды.
Вода из-под земли – вода, полученная из подземных источников – скважин, артезианских источников, родников. Отличается от речной и болотной воды тем, что, проходя через слабое магнитное поле земли и мимо особых хороших минералов, приобретает правильную структуру. Разновидность структурированной воды.
Вода из соков и фруктов – это так же структурированная вода. Но совершенно по-другому. Клетка – очень сложная структура, состоящая из миллионов сложнейших и очень запутанных молекул. И если взять клетку и поискать там воду, которую мы обычно видим, то её там нет. Почему? Потому что вся вода в клетке связана с органическими и неорганическими молекулами. И образует вместе с ними единую систему. То есть, входит в структуру. Она структурирована. Чем она структурирована? Содержимым клетки. Что будет, если эту воду выделить? То есть, сделать сок? Клетки разрушаются. Система уничтожается. И вода – высвобождается. Нет содержимого клетки – нет структуры воды. Следует заметить, что это – совершенно не та структура, которая описана в первом и втором определениях.
Вода с полезными минералами – вода, которая прошла через минералы и обогатилась их частицами. Полезные минералы – кальций, магний. На них нет ограничений по токсичности. Остальные минералы имеют ограничения по токсичности. Поэтому минерализованная вода нуждается в постоянном контроле состава, чтобы не было превышений.
Вода без минералов – дистиллированная вода или вода после обратного осмоса. На основе этих технологий устроены многочисленные фильтры для воды и системы очистки воды. Вода теоретически вымывает соли из костей. Отчего кости вроде как становятся хрупкими и ломкими. Часто в этой связи употребляется словосочетание «оптимальный состав минералов»
Омагниченная вода – вода, подвергнувшаяся обработке магнитным полем. В результате чего она становится структурированной и несущей новую информацию. Подвид структурированной воды

И на каждую из этих разновидностей приходится бесчисленное множество фильтров и очистителей. Которые часто связывают с понятием «память воды».

Что получается? Получается такая схема:

Типы воды. Живая vs Мёртвая

Но, возможно, вся первая группа и есть все свойства, которыми обладает живая вода? А вся вторая группа – свойства, которыми обладает мёртвая вода. Это было бы хорошо и просто. Но так ли это? Давайте, посмотрим. Все дальнейшие данные и определения взяты из Интернета по результатам поисковых систем.

Как происходит структуризация воды? С помощью воздействий, которые восстанавливают её водородные связи (достаточно сильные связи между молекулами воды). Определим, за счёт чего достигается структуризация воды:

Структурирующие магниты
Специальные насадки-структуризаторы
Кедровые подставки под стакан с магнитами
Бесконтактные воздействия
Специальные минерализаторы

С минерализаторами, речной и артезианской водой ясно. Минералы растворяются в воде, вокруг них образуется облако молекул воды, повёрнутых для компенсации заряда иона. То есть, структура воды обеспечивается ионами. Эта структура воды известна вот уже 200 лет, если не больше. И никакого особого интереса она не представляет. Разве что в том плане, что существуют разные минералы. Одни стабилизируют структуру воды, другие её разрыхляют и разрушают. Причина проста – заряженные частицы с сильным зарядом и небольшим размером вызывают у молекул воды конкуренцию за место контакта. И получается, что вокруг одного иона постоянно клубятся молекулы воды. Наоборот, стабилизирующие структуру воды ионы отличаются достаточными размерами для размещения оптимального количества молекул воды на единицу заряда. Чаще всего это количество молекул воды равно 6. И называется это образование «аквакомплекс». Так что минерализаторы действительно структурируют воду. Но здесь нет кластеров, мерцающих клатратов и прочих штук. Как, в общем-то, и упоминаний в Интернете.

Нужно заметить, что под минерализованную воду попадает вода и из болота, и из реки. А стабилизирующие структуру воды и разрыхляющие её ионы в природе находятся в равном соотношении.

Вода без минералов. Есть информация, что она вымывает соли из организма. Поэтому она мёртвая. В связи с этим поднимается закономерный вопрос – и что? Ну, вымоются. Ну, новые соли на их место придут. Так что с точки зрения того, что вода без минералов мёртвая – это не более чем слухи, не подтверждённые воспроизводимыми опытами. Есть мнение, что от недостатка кальция в организме (который вымывается водой без минералов) становятся хрупкими кости. Это ложное данное. Если кальция в костях мало, то кости становятся более гибкими. А с общей зашлакованностью организма отложениями солей, вымывание их избытка – вообще благо. Так что это – спорный и непроверенный вопрос.

С бесконтактным воздействием на воду сложнее. Здесь очень тяжело проверить достоверность и соответствие фактам, сложно воспроизвести результаты одних экспериментов (например, опытов Масару Эмото) в других местах. Так, если говорить воде слова благодарности на японском и на русском, будет ли одинаковый эффект в снежинках? Если орать «спасибо» очень громко, будет ли воздействие структурирующим? Если врубить прекрасную музыку Баха на мощнейших колонках, останутся ли стабильными и красивыми кристаллы воды? А если шептать ругательства очень тихо, отреагирует ли на них вода? На каком расстоянии мысли структурируют воду? Не получится ли, что воду структурирует не исследователь, а более мощно думающие люди на улице?

В общем, вопросов масса, а ответов нет. Так что этот раздел нуждается в дополнительной разработке многочисленными исследователями. А уже после этого в нём можно будет делать какие-либо выводы, и искать закономерности.

Специальные структуризаторы. Это такие приборы, в большинстве своём содержащие магниты, которые при помещении в воду или при протекании воды наделяют её структурой. Магнитные воздействия рассмотрим в следующем разделе. А сейчас – немагнитные структуризаторы. Они структурируют воду благодаря собственной структуре. Вода касается структуризатора, и приобретает его структуру. Единственный вопрос – это «почему именно эта структура структуризатора правильная?» Но это вопрос для споров. И это не тема данного исследования. Остановимся на том, что этот тип оборудования придаёт структуру воде за счёт своей собственной.

Магниты и их воздействие на воду. Порядка 40 лет назад эта тема поднималась неоднократно многочисленными исследователями (подробности – Очков В.Ф., http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/MO/art_EV/). И была рассмотрена достаточно подробно, хотя и без каких-либо конкретных результатов. Основное изложение темы выполнено в работах В.И. Классена. Для подробного изучения отсылаем интересующихся к ним. А ниже приведём ряд данных о воздействии магнитов на воду по Классену В.И..

Для того чтобы влияние магнита на воду было достоверным и могло быть воспроизведено в другом месте, необходимо соблюдать следующие условия:

должен быть почти идентичным состав воды (то есть соотношение ионов, неионных

соединений, пара- и диамагнитных веществ, растворённого кислорода и т.д.)

должна быть очень похожей температура воды

должно быть аналогичным магнитное поле и его напряжённость

должна совпадать скорость движения воды через магнитное поле

учитываться вспышки на солнце

состояние геомагнитного поля

атмосферного давления над водой

состава атмосферы в месте исследования

время суток

и многое другое

Скорость движения воды через магнитное поле – ключевой момент во влиянии магнитов на воду. Так, воздействие магнита фиксируется ТОЛЬКО при движении либо его в воде, либо воды вдоль него. Рекомендуемая В. И. Классеном скорость воды – 1-3 м/с. Если воду поставить на магнит и проводить измерения, воздействия магнита не обнаруживается. Так что из всех магнитных структуризаторов остаются только те, которые связаны с движением воды. В частности, стуктуризаторы Пи-воды.

Что происходит, когда вода проходит через магнитное поле? Не вдаваясь в детали (подробности – в книгах В.И. Классена), получается, что в воде разрываются или искажаются водородные связи. Система теряет исходное равновесное состояние. И для возобновления равновесного состояния (к чему стремятся все существующие системы) активированная таким образом вода делает следующее:

Начинает интенсивнее растворять вещества – в одном и том же объёме веществ в активированной воде растворяется больше
Начинает «выдавливать» лишние вещества из воды – быстрее выпадает осадок, в том числе и солей временной жёсткости, что используется для борьбы с накипью
Изменяется поверхностное натяжение воды – она становится более отталкивающей от гидрофобной поверхности
Ускоряется поглощение газов из атмосферы

То есть, налицо значительное повышение активности воды. Это происходит за счёт разрушения водородных связей. То есть, разрушение структуры воды. И вода стремится вернуться к равновесному структурированному состоянию. А для этого выполняет перечисленные действия.

Вывод: омагниченная вода – не является структурированной, так как прохождение воды через магнитное поле разрушает водородные связи.

Как влияет омагниченная вода на живые организмы? Это так же описывается в работах В.И. Классена.

Омагниченная вода подавляет рост и развитие микроорганизмов
Она подавляет синтез ферментов, деятельность органов подопытных животных
Она угнетающе действует на процессы синтеза в клеточных и тканевых культурах высших растений и животных

Зная, что омагниченная вода не имеет структуры и активированная, эти явления легко понять. Вода восстанавливает собственную структуру за счёт того, что разрушает окружающие молекулы, быстрее растворяет крупные соединения. А в нашем случае вода использует для этого живые клетки, и, соответственно, угнетает процессы жизнедеятельности, разрушая важные органические молекулы.

Почему иногда встречаются положительные результаты использования структурированной воды? Оставим это специалистам другого профиля. Можно сказать только, что змеиный яд иногда используют как лекарство. Но – в очень маленьких количествах. Возможно, и использование омагниченной воды оказывает такое же шокирующее воздействие на организм, после которого он начинает активнее работать, чтобы защититься от разрушительного нападения.

В разделе «Структурированная вода» есть подраздел «биологически активная вода». И в этом подразделе упоминается то, что вода должна обладать структурой для того, чтобы клеткам было легче её впитывать. Чем лучше структура, тем лучше клетка впитывает. Нет единого мнения, сколько должно содержаться молекул воды в такой структурной единице – от 5 до 900.

Но с точки зрения логики, чем больше размер структурного элемента воды, тем сложнее ему пройти через оболочку клетки. Так как он просто не помещается в поры клетки. И клетке приходится затрачивать энергию для активного транспорта структурированной воды. То есть, это энергетически не выгодно.

С другой стороны, активированная магнитами вода, у которой разрушена структура, намного легче проникнуть в клетку, так как молекулы воды не образуют гигантских комплексов, а составляют маленькие соединения. Для поглощения мелких молекул требуется меньше энергии, поскольку часть воды проходит в клетку с помощью пассивного транспорта. Чем и обусловлена экономия энергии клетки в этом случае.

Так что с этой точки зрения в том, что биологически активированная вода входит в эту группу, нет ничего противоречивого. Вот только группа не является «структурированной водой».

Итак, основной вывод – магниты не структурируют воду. Они разрушают структуру воды.

Перейдём к электроактивации воды. Здесь есть два течения, которые в некоторых местах согласны друг с другом и объединяются, а в некоторых – нет. Так, вода с положительного и отрицательного элетродов содержит избыток щелочных и кислотных ионов. И это обуславливает её «живость» и «мёртвость». Это подтверждает ряд опытов на животных (проведенных производителями). Например, крыс поили щелочной водой, и они жили долго и счастливо, давали многочисленный приплод. А когда поили кислой водой, то крысы болели, умирали и не размножались. Ряд производителей указывает, что частое использование как щелочной, так и кислотной воды вредно для здоровья.

С другой стороны, есть теория, что щелочность и кислотность здесь не при чём, а на организм влияет избыток или недостаток электронов у католита и анолита соответственно. Избыток электронов полезен для организма, а недостаток электронов – вреден. Это также проверено производителями аппаратов на опытах с мышами. Так, вода с избытком электронов продлевает жизнь мышам, а с недостатком электронов – укорачивает их жизнь, и наполняет её страданиями. Также, некоторые производители дают данные о том, что продолжительное употребление воды с недостатком или с избытком электронов вредно для здоровья. И такую воду необходимо употреблять периодически.

Следует подчеркнуть, что в обоих случаях «передозировка» электроактивированной воды вредна для здоровья. И в обоих случаях ничего не говорится про память воды и структуру воды. Почему? Потому что в обоих случаях она разрушается под воздействием электрических импульсов высокого напряжения.

Далее. Талая вода. Здесь вопросов не возникает, она определённо наиболее структурированная из всех – молекулы воды ничто не возбуждало, она находится в равновесном состоянии. Однако она состоит из больших структурных единиц, из сотен молекул. Пользуясь уже описанной логикой, на использование такой воды организм затрачивает больше энергии, чем на использование неструктурированной воды.

Здесь следует подчеркнуть, что если талая вода готовится по всем правилам (выбрасывается первая порция льда и последняя порция воды), то талая вода является обессоленной и деминерализованной. Поэтому – мёртвой с другой точки зрения.

В принципе, описаны основные элементы, которые входят в группы живой и мёртвой воды. Переходим к выводам.

Какие же выводы можно сделать?

Что же получается? Что омагниченная, живая вода является неструктурированной? Но вода, у которой магниты разрушили структуру, подавляет процессы жизнедеятельности. Значит, она не является живой. Хотя с другой стороны, такой воде легче пройти через клеточную мембрану, что большой плюс. Но зачем он, если пройдёт опасная активная вода? А, с третьей стороны, структурированная вода – мёртвая, так как ей сложно проходить через клеточные мембраны, и организм тратит запасы энергии, которые можно потратить на другие цели. Или она – живая, потому что не разрушает клетки и не подавляет метаболизм за счёт своей стабильной и уравновешенной структуры? А обогащённая электронами вода – и живая, и неструктурированная? Но вода с недостатком электронов – тоже неструктурированная, но всё же мёртвая? Плюс талая вода, которая является обессоленной...

Вывод – получился клубок противоречий между живой и мёртвой водой, структурированной и неструктурированной водой, их подразделами и разновидностями.

Сюда же добавляется пункт с памятью воды. Если за память воды отвечает структура воды, то, получается вот что. Проходя через магнитные структкуризаторы, вода не приобретает память, а наоборот, теряет её. И энергоинформационное воздействие возможно только на воду в равновесии. Так что и этот пункт нуждается в корректировке.

Как должна выглядеть схема живой и мёртвой воды, чтобы внести ясность в набор различных способов оживления воды? Вот так. Исключены бесконтактные способы воздействия на воду как те, которые на данный момент проверить невозможно.

Что осталось неизменным? Талая вода – структурированная. Что поменялось – всё остальное. Например, появились две большие группы – «вода в равновесии» и «вода в неравновесном состоянии». И все остальные группы – их подразделы. Или же, оказалось, что омагниченная вода находится в группе неравновесных систем и не имеет структуры.

Стало ли яснее, что такое живая вода и мёртвая вода?

Да. Заметили ли вы, что квадратики с живой и мёртвой водой не связаны с остальными квадратиками стрелочками? Это не случайно. Поскольку мы определили, что и вода в равновесии, и вода без равновесия могут отрицательно сказываться на процессах жизнедеятельности организма. Итак, согласно проведённому исследованию:

Живая вода – это та, которая улучшает здоровье организма.

Соответственно, мёртвая вода – это вода, которая вредит здоровью тела.

То есть, живой водой может быть как структурированная, так и неструктурированная вода. Как вода с памятью, так и вода без памяти. Как вода без минералов (особенно если больше ничего не есть полгода), так и с минералами (особенно с ртутью или кадмием). Как с памятью, так и без памяти. Точно так же и с мёртвой – ею могут быть все перечисленные разновидности.

Иными словами, хитрая обработка воды не гарантирует превращения её в живую. Для гарантии она действительно должна способствовать здоровью человека. А как это проверить... Можно поверить производителю. Но производитель говорит, что стркутурированная вода образуется после воздействия магнитного поля. А, как оказывается, это неправда. Так что, стоит ли верить?

Что общего для всех этих противоречивых данных?

Во-первых, ВСЕ они приводятся источниками, задача которых – продать или продвинуть структуризатор и т.д. воды. Здесь без комментариев, выводы делайте сами.

Во-вторых, их объединяет ТАЙНА. Что ещё так завлекает человека, как не тайна?

Вспомните Бермудский треугольник. Что это? Тайна. Атланты в космосе – тайна. Пирамиды в Тибете – тайна. Статуи на острове Пасхи – тайна. Амулеты и колдовство – тайна. Память воды – тайна. Структура воды – тайна.

Почему привлекает тайна?

Тайна притягивает интерес. Согласитесь, в современном мире не многие могут интересоваться по собственному желанию. Захотел – и интересно. Захотел – и перестал интересоваться.

А ведь интерес – это очень сильная способность. Вспомните детей, которые интересуются жучком или новой игрушкой. Легко ли их оторвать от этого занятия? И при этом дети в энтузиазме, в высоком тоне, они радуются и веселятся. Но взрослым сложно захотеть – и интересоваться. И, соответственно, находиться в энтузиазме. Или радоваться и веселится. Нужны вспомогательные элементы: телевидение, радио, газеты. И, конечно же, тайна.

Что позволяет тайна? Тайна позволяет интересоваться без внутренней активности. Интерес туда входит как бы автоматически. Сидишь себе на диване – и интересуешься. И если тайна велика, можно даже почувствовать энтузиазм.

Но, из-за своей автоматичности, тайна – это как костыль. Что будет, если человек, сломавший ноги, не будет откладывать костыли и нагружать их? Мышцы ног атрофируются. И без костылей человек ходить не сможет. Тот же принцип работает с очками. Если человек надел очки, то это – костыли для глаз. Мышцы глаз атрофируются, и зрение всё больше ухудшается.

Тайна – это костыль. Зависая на тайне, человек отвыкает самостоятельно интересоваться. Самостоятельно вкладывать внимание. Искать, узнавать новое. Создавать. Ведь при создании что важно? Вложить интерес. Не скуку, не уныние. А интерес.

Ещё она деталь. Промежуточная точка. Почему бы самостоятельно не сказать организму хорошие слова? Структурировать напрямую. Зачем нужна промежуточная точка – активатор? Возможно, потому что страшно посмотреть на себя. А через промежуточную точку – легче. Так что, как не крути – костыль.

И если вы способны не использовать эти промежуточные точки – не используйте. Не пользуйтесь неподтверждёнными и противоречивыми данными. Их использование приводит к лишним проблемам. А они никому не нужны.

Автор статьи: Василий Ивашов

www.ekomarket.ru

Катод электролизеров для разложения воды с высокими рабочими характеристиками

Предложен катод для выделения водорода в электролитической ячейке, содержащий металлическую основу и покрытие, состоящее из чистого оксида рутения. Предлагаемый катод обеспечивает улучшение рабочих характеристик и увеличение срока службы электролизера при неустойчивом и периодическом снабжении энергии, таком как от солнечных батарей; также описан способ нанесения покрытия на металлическую основу. Кроме того, предложенный катод обеспечивает высокую эффективность в процессе электролиза щелочной воды. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 пр.

Область техники

Настоящее изобретение относится к электролизерам для получения водорода и кислорода из воды. Более конкретно, настоящее изобретение относится к катодам для электролизеров для разложения воды, имеющим высокие рабочие характеристики, обеспечивающим высокую эффективность и долгий срок службы, в особенности, когда они используются с неустойчивым и (или) периодически действующим источником энергии. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления таких катодов.

Уровень техники

Электролиз воды является хорошо известным процессом для выработки чистого водорода и кислорода из воды. В принципе, вода разлагается на ее элементы посредством электрического тока, в соответствии с общей химической редакцией:

2h3O→2h3+O2,

которая показывает, что выработка водорода и кислорода имеет место при фиксированном объемном соотношении, т.е. один объем кислорода на каждые два объема водорода.

Реакцию проводят внутри так называемых электролизных ячеек, в которых генерируется электрическое поле между двумя электродами, отрицательным (анодом) и положительным (катодом), посредством наложения электрического потенциала. Вода, обычно в форме водного раствора подходящего электролита (такого как соль, кислота или основание), подвергается воздействию электрического тока, и молекула h3O расщепляется в соответствии с вышеприведенной реакцией с выделением водорода на катоде и кислорода на аноде.

Несмотря на кажущуюся простоту процесса, его реализация в промышленных масштабах сталкивается с рядом технических проблем, включая эффективность использования электрической энергии и уменьшения затрат на оборудование.

Электролиз воды рассматривается в качестве ключевой технологии для аккумулирования и транспортирования электрической энергии в форме водорода (h3). h3 высоко ценится, как вторичный энергоноситель, поскольку при его сжигании или реконверсии в электрическую энергию посредством топливных элементов практически не выделяется вредных продуктов. Электролиз воды, в частности, представляется очень перспективным направлением в разработке возобновляемых источников энергии, обеспечивающим чистый водород, который может храниться, транспортироваться и эффективно реконверсироваться в электрическую энергию или использоваться в качестве чистого топлива. Увеличение загрязняющих выбросов и стоимости ископаемых топлив сильно стимулирует продвижение этой технологии электролиза воды с питанием от возобновляемых источников энергии. Подходящие возобновляемые источники энергии включают гелиофотоэлектрические, гидроэлектрические, геотермальные, ветряные, биомассы.

Большинство возобновляемых источников энергии, однако, имеют такой недостаток, как неустойчивость и прерывистость. Например, это имеет место в случае фотогальванических элементов (фотоэлектрических преобразователей) или генераторов, работающих от ветряных турбин, дающих прерывную и колеблющуюся энергию, сильно зависящую от погодных условий.

Когда такая неустойчивая и вырабатываемая периодически энергия прикладывается к обычному электролизеру для разложения воды, электрод соответственно работает в условиях широко и иногда быстро изменяющихся условий поляризации. Соответственно, электроды работают в напряженных условиях, достигая также необычных диапазонов напряжения, что способствует коррозии и даже разрушению поверхностей электродов, оснований (подложек) и несущих конструкций. Отмечалось, что вредное воздействие на анод носит механический характер, в то время как катоды подвержены химической коррозии.

Было предложено несколько видов материалов электродов для уменьшения или решения вышеупомянутой технической проблемы деструкции электродов электролизеров для разложения воды при изменяющихся условиях поляризации. Вообще говоря, известно выполнение электродов с металлической основой, покрытой тонким слоем активирующего материала с целью уменьшения перенапряжения при выделении водорода в связи с электродной реакцией. Электроды с покрытием, например, раскрыты в DE-A-3612790.

Более конкретно, известным путем защиты анодов является процесс нанесения электрохимического пористого защитного покрытия с зернами катализатора, осажденными на никелевую основу. Другим анодным материалом, ценимым за относительно продолжительную стабильность, является кобальт. Никелевые аноды, покрытые смесью NiO и CO3O4, или NiCo2O4, также известны, как перспективные материалы. В соответствии с известными данными, смеси скелетного никелевого катализатора гидрирования и CO3O4, нанесенные посредством вакуумного плазменного напыления, обеспечивают стабильность в течение долговременного тестирования при периодическом функционировании.

С другой стороны, и защита катодов очень проблематична.

Покрытия скелетного никелевого катализатора гидрирования, популярные для электролиза воды в установившихся режимах, демонстрируют эффективность при переменной поляризации, но только пока присутствуют следы металла, связанного с никелем в исходном сплаве (обычно Al или Zn). Как известно, при подготовке скелетного никелевого катализатора гидрирования, после нанесения сплава Ni-Al, или Ni-Zn на основу, легированный металл выщелачивается щелочью, оставляя очень пористый никель-металл. В соответствии с некоторыми публикациями, остаточный невыщелаченный Al или Zn обеспечивает катоду относительно хорошую стабильность до уноса щелочным электролитом. Этот тип катода, как очевидно, вызывает небольшой интерес виду ограниченного срока службы.

Ранее указывалось, что стабильность скелетного никелевого катализатора гидрирования может быть увеличена, за счет молибденовой добавки, т.е. посредством добавления чистого молибденового порошка для подготовки Ni-Al сплава посредством метода плазменного напыления. Этот метод, однако, очень дорог и, кроме того, во время электролиза также имеется тенденция к постепенному удалению Мо из сплава.

Также были протестированы благородные металлы: сплав Ni/Al/Pt демонстрирует очень хорошие исходные показатели перенапряжения, в то время как Pt не способна предотвращать разложение сплава, после полного удаления Al. Более того, эти электроды очень дороги, поскольку они требуют относительно большого количества Pt. Платина также диспергируется посредством гальванического метода и в малых количествах (от 1 до 2 г/м2) в Ni-электродах, показывая очень хорошие результаты в долговременной эксплуатации при моделировании дневных-ночных энергетических циклов, как при использовании обычных гелиофотоэлектрических установок. Тем не менее у них имеется ограничение в плане необходимости обеспечения защитного напряжение поляризации, когда подача энергии прекращается, что требует нежелаемых затрат энергии.

Таким образом, известный уровень техники не обеспечивает надежного и эффективного, с точки зрения затрат, решения проблемы катодной защиты в электролизере для разложения воды при неустойчивой и (или) периодической подаче электрической энергии.

Раскрытие изобретения

В основе настоящего изобретения лежит задача преодоления вышеописанных ограничений предшествующего уровня техники, т.е. задача защиты катода электролизера для разложения воды от вредного воздействия быстрых и значительных изменений поляризации, чтобы улучшить рабочие характеристики и срок службы электролизера, работающего при неустойчивом и (или) периодическом энергоснабжении.

Это достигается за счет нового типа катода для выделения водорода в электролитической ячейке, имеющего:

- металлическую основу (подложку) и

- слой покрытия, обеспеченный на указанной основе и состоящий из по существу чистого оксида рутения.

Под термином "по существу чистый оксид рутения" следует понимать оксид рутения без легированных (вплавленных) или добавленных элементов. В соответствии с настоящим изобретением, основа не имеет дополнительных слоев покрытий, т.е. упомянутый слой покрытия по существу чистого оксида рутения, при использовании, находится в контакте с электролитом электролитической ячейки.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, слой покрытия представляет собой тонкий слой в диапазоне от 0,1 до 2 мг/см2; более предпочтительно от 0,4 до 1 мг/см2.

Основа электрода может быть выполнена в форме пластины или листа, перфорированного или пористого, или решетки, в зависимости от выбранной конфигурации электролитической ячейки. Материал основы электрода представляет собой электропроводящий материал, предпочтительно выбранный из группы, состоящей из низкоуглеродистой стали, легированных сталей, никеля и сплавов никеля.

Катод в соответствии с настоящим изобретением особенно подходит для использования в процессе электролиза воды, осуществляемом в щелочной среде.

Настоящее изобретение также относится к электролитической ячейке, содержащей катод, и электролизеру, содержащему электролитическую ячейку(и) с катодом.

В соответствии с настоящим изобретением, электролизер для производства водорода содержит подходящее количество электролитических ячеек, каждая из которых имеет катод с покрытие оксида рутения (RuO2), как определено выше, и предпочтительно получает энергию от возобновляемого источника энергии, такого как солнце или ветер.

Другой аспект настоящего изобретения относится к использованию по существу чистого оксида рутения для покрытия металлического катода электролитической ячейки для выделения водорода в этой электролитической ячейке. В настоящем изобретении, в частности, предлагается использование по существу чистого оксида рутения в качестве покрытия материала катодов для повышения рабочих характеристик электролитической ячейки при неустойчивом и действующем периодически источнике энергии, например, когда ячейка снабжается энергией посредством возобновляемого источника энергии, такого как солнце или ветер, который обычно вырабывает электроэнергию периодически и в колеблющимся режиме.

Соответственно, один из аспектов настоящего изобретения относится к способу получения чистого водорода из воды, посредством электролиза щелочного водного раствора в подходящем устройстве, содержащем по меньшей мере одну электролитическую ячейку, где водород собирается на катоде, который имеет металлическую основу и покрытие по существу чистого оксида рутения. Ячейка предпочтительно снабжается энергией от возобновляемого источника энергии. Под термином "возобновляемый источник энергии" понимается любой из источников, таких как гелиофотоэлектрические, гидроэлектрические, геотермальные, ветряные, биомасса или другие возобновляемые источники энергии. Предпочтительно использование гелиофотоэлектрического источника или ветра.

Настоящее изобретение также относится к способу изготовления катода в соответствии с вышеизложенным, посредством нанесения на поверхность металлической основы соответствующего раствора покрытия из предшественника оксида рутения.

Предшественник может быть в виде растворимой соли, превращаемой позже в форму оксида. Раствор предшественника предпочтительно приготовлен посредством растворения хлорида рутения, предпочтительно в форме гидратированного трихлорида RuCl3·nh3O в спиртовом растворе, предпочтительно на основе изопропанола или 2-пропанола, добавленных посредством дистиллированной воды и водной соляной кислоты.

Покрытие металлической основы посредством оксида рутения также называется активацией основы. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, процесс активации основы в своей основе включает четыре шага, а именно:

а) предварительная обработка металлической основы;

б) подготовка активирующего раствора посредством растворения соответствующего предшественника оксида рутения в растворителе;

в) нанесение активирующего раствора на металлическую основу;

г) осуществление окончательной термической обработки для закрепления покрытия на металлической основе.

Предпочтительно, предварительная обработка включает обезжиривание и очистку металлической поверхности. В соответствии с другими предпочтительными аспектами настоящего изобретения, активирующий раствор готовят посредством растворения соответствующего предшественника оксида рутения в растворителе; и нанесение выполняется посредством повторяющихся шагов с промежуточными стадиями обеспечения стекания излишка раствора, если необходимо, и сушки частично покрытого катода. Количество таких шагов находится предпочтительно между 5 и 15.

Наиболее предпочтительными деталями вышеописанного процесса являются следующие шаги. Металлическая основа обезжиривается и чистится вслед за подготовкой поверхности посредством пескоструйной очистки или химического травления; готовится активирующий раствор посредством растворения хлорида рутения, предпочтительно в форме гидратированного трихлорида RuCl3·nh3O в спиртовом растворе, предпочтительно на основе изопропанола или 2-пропанола, добавленных посредством дистиллированной воды и водной соляной кислоты.

Раствор предшественника наносится посредством известных, как таковых, методов, такого как погружение предварительно обработанной основы в раствор, нанесение с помощью кисти или распыление раствора на основу; лучшая процедура может быть выбрана в зависимости от размера и (или) формы катода. Нанесение затем повторяется, предпочтительно на обеих основных сторонах катода, пока заданное количество активирующего вещества не будет нанесено на основу; между последовательными повторениями нанесения, как было описано, если необходимо, обеспечивают стекание излишек раствора или устраняют их посредством легкого обдува воздухом.

Основа, с нанесенным слоем раствора, сушится в печи после каждого шага нанесения. Сушку выполняют горячим воздухом при 150-350°C, предпочтительно 250-300°C, и в течение нескольких минут, обычно 3-12 мин. Катод затем извлекают и оставляют охлаждаться перед следующим нанесением раствора. Чтобы достичь достаточной производительности, множество катодов может быть загружено вместе в печь посредством подходящей несущей рамы.

Количество повторений нанесения раствора выбирается в зависимости от особенностей поверхности или конструкции элемента, используемого в качестве основы, пока не будет нанесено желаемое количество активирующего материала, выраженное, как вес на единицу поверхности готового элемента.

Окончательная термическая обработка электрода выполняется в печи, той же, которая уже использовалась во время повторяющихся нанесений активирующего раствора или в отдельной. Катоды оставляются в печи под умеренной циркуляцией горячего воздуха на время от 1 до 2 часов при температуре 250-400°C, предпочтительно 300-350°C.

После окончания термической обработки, и в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, увеличение в весе электродного элемента, образующего основу, связанное с нанесением активирующего материала, составляет от 0,1 до 2 мг/см, даже предпочтительно от 0,4 до 1 мг/см2 активируемой поверхности.

Предлагаемый в настоящем изобретении катод (выделяющий водород электрод) неожиданно обеспечивает очень хорошую энергетическую эффективность и долгий срок службы при значительных и быстрых колебаниях энергии, как при снабжении посредством большинства возобновляемых источников энергии. Кроме того, было обнаружено, что предлагаемый в настоящем изобретении катод обеспечивает очень высокую эффективность в процессе электролиза щелочной воды и в устойчивых условиях. Другое преимущество заключается в том, что не требуется приложения защитного напряжения поляризации, когда источник энергии отключается.

Раскрытый выше процесс изготовления катода также обеспечивает уменьшение затрат, что обеспечивает возможность производства в промышленных масштабах.

Настоящее изобретение также обеспечивает надежный и экономически эффективный способ получения чистого водорода (h3) посредством разложения воды (или подходящего водного раствора) при использовании возобновляемых источников энергии.

Далее приводятся конкретные не ограничивающие притязания примеры, иллюстрирующие некоторые варианты осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

Пример 1

Использовалась установка для электролиза воды с пакетом элементов, содержащем 60 биполярных ячеек, снабженных электродами с 100 см рабочей поверхности. Электроды, имеющие круглую форму, вырезаны из мелко перфорированного никелевого листа 0,2 мм толщиной. Перфорации имеют 0,5 мм в диаметре и треугольный шаг 1 мм. В каждой ячейке катод и анод разделены посредством помещения между ними перегородок-диафрагм с полисульфоновой тканью 0,5 мм толщиной. Тонкие нейлоновые сетки размещены между каждым электродом и диафрагмой. Биполярные ячейки разделены одна от другой посредством биполярных пластин с никелевым листом 0,5 мм толщиной. Электроды удерживаются в хорошем контакте с биполярными пластинами посредством никелевых токоснимателей.

Пакет элементов включен в систему, обеспечивающую стабильную циркуляцию через пакет водного раствора гидрооксида калия при контролируемой температуре.

Аноды выполнены из чистого никеля, обезжирены и очищены растворителем посредством кисти с последующей сушкой и коротким травлением в растворе соляной кислоты.

Катоды подготовлены посредством очистки основы как было описано для анодов, а затем окунались в активирующий раствор.

Раствор был подготовлен из 36,5 г гидратированного хлорида рутения, с содержанием Ru 41,55%, растворенным при комнатной температуре, и механическом перемешивании в 1 л изопропанола, к которому добавлены 10 мл 25% раствора соляной кислоты и 100 мл воды. Раствор перемешивался в течении 30 минут. Эти условия выбраны для гарантированного полного растворения соли рутения и обеспечения стабильности получаемого раствора.

Предварительно обработанные катоды выдерживались в растворе около 1 минуты, закреплялись в стойке, позволяющей разместить 10 катодов в вертикальном положении, оставлялись для обеспечения стекания излишка раствора на несколько минут над подходящей плоской емкостью и затем загружались в печь при 270°C в течение 10 минут с легкой циркуляцией воздуха. В конце этой операции, стойки с группой катодов извлекались из печи, и оставлялись охлаждаться на открытом воздухе при комнатной температуре.

Нанесение раствора и шаг сушки в печи, с последующим охлаждением повторяли 6 раз. После этого стойка, несущая 10 катодов, термически обрабатывалась в печи, где температура регулировалась в районе 320°C при умеренной циркуляции воздуха в течение 1,5 часов, с последующим извлечением стойки и охлаждением на открытом воздухе.

В то же время другие 5 комплектов из 10 катодов были подготовлены посредством такой же процедуры.

Взвешивание катодов по окончанию обработки демонстрирует увеличение веса, соответствующее нанесению на основу 0,8 мг/см2 активирующего материала, отнесенного к 100 см2 электрода и распределенного на обеих противоположных основных сторонах каждого катода.

Далее, собирался 60-ячеечный пакет посредством введения в рамы ячеек анодов и катодов, подготовленных, как было описано выше. Пакет был установлен в установку для электролиза воды, обеспечивая все функции с циркуляцией электролита, контролем температуры процесса, выделением генерируемых газов из электролита и поддержанием необходимого эксплутационного давления.

В нижеприведенной таблице 1.1 собраны зарегистрированные и вычисленные технико-эксплуатационные данные.

Таблица 1.1
Постоянный ток (A)	Температура электролита (°C)	Вычисленная плотность тока (А/м2)	Измеренное напряжение пакета (B)	Рассчитанное сред. напряжение ячейки (B)
20	80	2000	98,2	1,637
30	70	3000	105,4	1,757
30	80	3000	102,7	1,712
40	60	4000	111,0	1,850
40	70	4000	108,8	1,813
40	80	4000	106,6	1,777
60	80	6000	111,7	1,862

Экспериментальные данные напряжений пакетов, как и соответствующие средние напряжения ячеек, соответствуют энергетическим кпд, которые существенно выше, чем кпд щелочных электролизеров, известных из уровня техники.

Это подтверждается приведенным следующим сравнительным примером. В таблице 1.2 приведены данные для такого же электролизера, как описанный выше, оборудованным пакетом элементов такого же типа, но с катодами, активированными посредством нанесения серийного скелетного покрытия никелевого катализатора гидрирования пламенным напылением на никелевую основу катода из ренеевского сплава Al-Ni и последующего выщелачивания алюминия посредством кипячения в растворе КОМ.

Таблица 1.2
Постоянный ток (A)	Температура электролита (°C)	Вычисленная плотность тока (А/м2)	Измеренное напряжение пакета (B)	Рассчитанное сред. напряжение ячейки (B)
20	80	2000	118,5	1,975
30	80	3000	124,3	2,072
40	80	4000	128,1	2,135

Пример 2

Установка для электролиза воды основана на пакете, содержащем 48 биполярных ячеек, в которых размещены электроды с 600 см2 рабочей площади. Электроды, имеющие круглую форму, вырезаны из пористого никелевого листа 0,2 мм толщиной и имеют ромбовидные отверстия, характеризующиеся поперечным шагом 1,3 мм, продольным шагом 0,65 мм, расширением 0,25 мм.

Электролизные ячейки имеют конфигурацию с нулевым зазором, это означает, что в каждой ячейке анод и катод находятся в прямом контакте с противоположной стороной диафрагмы ячейки, выполненной из материала Zirfon® 0,6 мм толщиной. Электроды удерживаются в контакте с биполярными пластинами за счет никелевых токоснимателей.

Через пакет элементов протекает водный раствор гидроксида калия, 30%-ной концентрации, циркулирующий при регулируемой температуре посредством естественной циркуляции.

Аноды из чистого никеля, обезжирены, подвергнуты пескоструйной очистке посредством кристаллического кремнезема обычной марки S/6, и окончательно очищены струями сжатого воздуха.

Подготовка катодов проводилась такой же обработкой, как описано для анодов, перед нанесением на две основные поверхности активирующего раствора посредством мягкой кисти. Он подготовлен в объеме 2,7 литра, начиная со 100 г промышленного гидратированного хлорида рутения, с 41%-ным содержанием Ru, и эффективным добавлением изопропанола, 270 мл дистиллированной воды и 27 мл 25% раствора HCl.

Катоды закреплялись в стойке, принимающей комплект из 24-х штук в вертикальном положении. После стекания излишка раствора, они загружались в печь, выдерживались при 300°C, где они обсыхали в течение 6 минут при легкой циркуляции воздуха. В конце этой операции стойка с комплектом катодов вынималась из печи и оставлялась охлаждаться на открытом воздухе при комнатной температуре.

Нанесение раствора и стадия нагрева в печи с последующим охлаждением повторялись 8 раз.

Затем, стойка, несущая катоды, размещается на ремень непрерывной печи, в которой продолжительность пребывания составляла до 2 часов при температуре 350°C при умеренной циркуляции воздуха. При выходе из печи катоды оставлялись охлаждаться на открытом воздухе.

По окончанию термической обработки среднее увеличение веса одного катода составило 430 мг, что эквивалентно 0,36 мг/см2 общей эффективной поверхности катода (рассматривая две противоположные основные поверхности) или около 0,72 мг/см2 в отношении площади катода.

Пакет со 48 ячейками собирался посредством введения в раму ячейки анодов и катодов, подготовленных, как было описано выше.

Установка для электролиза воды с пакетом элементов обеспечивалась всеми необходимыми функциями и контролем всех параметров процесса, таких как температура процесса, давление, уровни жидкости, анализ газа.

Пакет элементов снабжался энергией посредством прямого подключения к 30-киловаттному полю солнечных фотоэлектрических элементов, включающем 300 фотоэлектрических панелей, последовательно соединенных в 100 секций из 3-х панелей каждая. Максимальная сила постоянного электротока находится в пределах 300 A, что соответствует пику плотности тока ячейки 5000 A/м2.

Когда величина подаваемого постоянного электротока уменьшается ниже 30 A, подача энергии к электролизеру автоматически отключается, чтобы избежать выработки не достаточно чистого водорода. Соответственно, это может иметь место не только ночью, но также и днем, когда облака уменьшают солнечное излучение и подача энергии к ячейкам может быть прекращена. Снабжение ячеек энергией автоматически возобновляется, когда излучение генерирует достаточный электроток (>30 A).

В течение 30-дневного рабочего периода, с середины апреля до середины мая, на 41,5° северной широты, было зарегистрировано в общем 72 прерывания подачи постоянного тока, с максимумом 45 пиков различной интенсивности в один день.

В следующей таблице 2.1 представлены средние зарегистрированные данные для различных постоянных токов, в различное время в течение начальных дней текущего периода и, соответственно, на конец текущего периода, соответствующие температуре электролита 70±1°C, при постоянном давлении 15 бар.

Таблица 2.1
	Начальные дни текущего периода	Конец текущего периода
Мгновенный постоянный ток (A)	Напряжение пакета (B)	Среднее напряжение ячейки (B)	Напряжение пакета (B)	Среднее напряжение ячейки (B)
30	71,5	1,49	71,7	1,49
90	76,3	1,59	76,6	1,60
120	78,7	1,64	79,1	1,65
240	85,0	1,77	85,4	1,78
300	88,3	1,84	89,3	1,86

Результаты демонстрируют хорошую стабильность работы.

Пример 3

Лабораторный эксперимент обеспечивался посредством пакета, содержащего 10 электролизных ячеек биполярного типа и имеющий электродную площадь 100 см2. Пакет был установлен на электролизном испытательном стенде, снабжаемом постоянным током до 120 A посредством моделирующего источник электропитания устройства, способного воспроизводить, сжатую в 20-минутный промежуток времени, выходную мощность ветряной турбины, с регистрацией в 24-часовой промежуток времени. В действительности, выходная мощность ветряной турбины может быть на много более непостоянной во времени, чем выходная энергия поля солнечных фотоэлектрических элементов, вызывая сильно изменяющиеся нагрузки в электролизных ячейках, с соответствующими напряжениями. При отклонениях в кратковременной нагрузке при падении подаваемого постоянного электрического тока ниже 5 A, подача тока автоматически прерывалась, для предотвращения получения загрязненного водорода. В рассматриваемый период в результате было 4 прерывания нагрузки.

Основа электрода такая же, подвергнутая пескоструйной обработке как в примере 2, но техника нанесения предшественника была другой.

Аноды были активированы посредством нанесения оксида кобальта (Co3O4), в то время как активация катодов осуществлялась посредством нанесения активирующего раствора, подготовленного по процедуре предыдущих примеров, посредством 0,15 М раствора гидратированного трихлорида рутения (кат.Fluka 84050) в 2-пропаноле (кат.Fluka 59300). Нанесение выполнялось посредством воздушного распыления раствора на обе основные поверхности каждого катода.

После легкой обдувки воздухом для удаления излишка раствора с катодов, они были размещены на стойке и загружены на 5-6 минут в муфельную печь, поддерживающую температуру около 330°C.

Нанесение раствора и нагрев в муфельной печи повторялись 8 раз с окончательным оставлением стойки с катодами на 1 час при 330°C.

Среднее увеличение веса отдельного катода в результате активации составило 105 мг.

После установки внутри электролизных ячеек и сборки пакетов элементов, система была заполнена 30% раствором КОН в качестве электролита, поддерживая достаточную циркуляцию.

Постоянный ток, генерируемый посредством модели ветряной турбины, подавался к пакету элементов, с последовательным повторением в течение непрерывного периода в 50 дней и диаграммой дневной нагрузки, сжатой как объяснялось выше. Это означает, что за 24 часа цикл повторялся 72 раза, при общем количестве 3600 повторений, моделируя около 10 лет работы устройства. В общем, токовая нагрузка прерывалась более чем 14000 раз.

Во время прерывания подачи постоянного тока напряжения поляризации к ячейкам не прикладывалось.

Давление процесса поддерживалось постоянным около 10 бар в течение всего периода. Температура оставалась колеблющейся в результате изменений плотности тока, с ограничением посредством охлаждения только в случае достижения 85°C.

Оценка эффективности катодов осуществлялась посредством сравнения электрических характеристик пакета в начале и конце теста. Измерения проводились в установившимся режиме при температуре 80±2°C, давлении 10 бар, с 30% электролитом КОН. Получены следующие результаты:

	Начало теста	Конец теста
Постоянный ток (A)	Измеренное напряжение пакета (B)	Среднее напряжение ячейки (B)	Измеренное напряжение пакета (B)	Среднее напряжение ячейки (B)
20	16,0	1,60	17,4	1,74
30	16,6	1,66	18,3	1,83
40	17,2	1,72	19,0	1,90

Как показано, эффективность ячеек снижается в течение всего периода испытаний, в то время как это снижение ограничено приемлемым путем при каком-либо промышленном применении.

1. Способ электролиза воды для получения водорода (h3) и кислорода (O2) из воды, включающий стадию проведения электролиза щелочного водного раствора в по меньшей мере одной электролитической ячейке, содержащей по меньшей мере анод и катод и в которой вода разлагается на водород и кислород так, что получаемый водород собирается на упомянутом по меньшей мере одном катоде упомянутой по меньшей мере одной ячейки, причем катод имеет:металлическую основу, выполненную из материала, выбранного из малоуглеродистой стали, легированных сталей, никеля и сплавов никеля, ислой покрытия на этой металлической основе, состоящий из оксида рутения без легированных или добавленных элементов, ипри этом катод изготовлен посредством процесса, включающего по меньшей мере следующие стадии:а) предварительная обработка упомянутой металлической основы;б) приготовление активирующего раствора посредством растворения гидратированного трихлорида RuCl3·nh3O в спиртовом растворе, основанном на изопропаноле или 2-пропаноле, добавленных с дистиллированной водой и водным раствором соляной кислоты;в) нанесение этого активирующего раствора на металлическую основу;г) выполнение окончательной термической обработки для закрепления покрытия на металлической основе.

2. Способ по п.1, в котором упомянутое покрытие составляет от 0,1 до 2 мг/см2, предпочтительно от 0,4 до 1 мг/см2.

3. Способ по п.1, в котором упомянутый катод выполнен в форме, выбранной из группы, включающей пластину, перфорированный или пористый лист, решетку.

4. Способ по п.1, в котором упомянутая электролитическая ячейка работает от возобновляемого источника энергии.

5. Способ по п.1, в котором упомянутая стадия (в) выполняется посредством последовательных нанесений активирующего раствора на металлическую основу, причем каждое нанесение следует за промежуточными шагами стекания излишка раствора с металлической основы, и сушки катода перед следующим нанесением.

6. Способ по п.5, в котором сушку осуществляют в канальной сушильной печи при температуре воздуха между 150 и 350°C и продолжительности пребывания основы от 3 до 12 мин.

7. Способ по п.5, в котором нанесение активирующего раствора повторяется 5-15 раз.

8. Способ по любому из пп.1, 5-7, в котором упомянутую стадию (г) окончательной термической обработки выполняют в канальной сушильной печи при температуре между 250 и 400°C и времени обработки от 1 до 2 ч.

9. Способ изготовления катода, предназначенного для использования в способе по п.1, включающий по меньшей мере следующие стадии:а) предварительная обработка металлической основы;б) подготовка активирующего раствора посредством растворения гидратированного трихлорида RuCl3·nh3O в спиртовом растворе, основанном на изопропаноле или 2-пропаноле, добавленных с дистиллированной водой и водным раствором соляной кислоты;в) нанесение упомянутого активирующего раствора на металлическую основу;г) осуществление окончательной термической обработки для закрепления покрытия на металлической основе.

10. Способ по п.9, в котором упомянутая стадия (в) выполняется посредством последовательных нанесений активирующего раствора на металлическую основу, причем каждое нанесение следует за промежуточными шагами стекания излишка раствора с металлической основы, и сушки катода перед следующим нанесением.

11. Способ по п.10, в котором сушку выполняют в канальной сушильной печи при температуре воздуха между 150 и 350°C и продолжительности пребывания основы от 3 до 12 мин.

12. Способ по п.10, в котором нанесение активирующего раствора повторяется 5-15 раз.

13. Способ по любому из пп.9-12, в котором упомянутую стадию (г) окончательной термической обработки выполняют в канальной сушильной печи при температуре между 250 и 400°C и времени обработки от 1 до 2 ч.

www.findpatent.ru