Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons
This paper presents theoretical and experimental studies of the process of electrochemical generation of hydrogen and oxygen with a parallel and serial connection of electrodes in one electrolyte volume. This study is based on the laws of conservation of mass, thermodynamics, electrical engineering,...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/222825 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-222825 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
electrolyzer series and parallel connection of electrodes hydrogen oxygen high pressure UDC 544.6.018.42 електролізер послідовне і паралельне з'єднання електродів водень кисень високий тиск УДК 544.6.018.42 электролизер последовательное и параллельное соединение электродов водород кислород высокое давление УДК 544.6.018.42 |
| spellingShingle |
electrolyzer series and parallel connection of electrodes hydrogen oxygen high pressure UDC 544.6.018.42 електролізер послідовне і паралельне з'єднання електродів водень кисень високий тиск УДК 544.6.018.42 электролизер последовательное и параллельное соединение электродов водород кислород высокое давление УДК 544.6.018.42 Shevchenko, Andrii A. Zipunnikov, Mykola M. Kotenko, Аnatolii L. Chorna, Natalia A. Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons |
| topic_facet |
electrolyzer series and parallel connection of electrodes hydrogen oxygen high pressure UDC 544.6.018.42 електролізер послідовне і паралельне з'єднання електродів водень кисень високий тиск УДК 544.6.018.42 электролизер последовательное и параллельное соединение электродов водород кислород высокое давление УДК 544.6.018.42 |
| format |
Article |
| author |
Shevchenko, Andrii A. Zipunnikov, Mykola M. Kotenko, Аnatolii L. Chorna, Natalia A. |
| author_facet |
Shevchenko, Andrii A. Zipunnikov, Mykola M. Kotenko, Аnatolii L. Chorna, Natalia A. |
| author_sort |
Shevchenko, Andrii A. |
| title |
Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons |
| title_short |
Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons |
| title_full |
Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons |
| title_fullStr |
Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons |
| title_full_unstemmed |
Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons |
| title_sort |
investigation of the electrolysis process of obtaining hydrogen and oxygen with serial and parallel connection of electrons |
| title_alt |
Исследование процессов электролизного получения водорода и кислорода при последовательном и параллельном подключении электродов Дослідження електролізного процесу отримання водню і кисню при послідовному і паралельному підключенні електродів |
| description |
This paper presents theoretical and experimental studies of the process of electrochemical generation of hydrogen and oxygen with a parallel and serial connection of electrodes in one electrolyte volume. This study is based on the laws of conservation of mass, thermodynamics, electrical engineering, electrochemistry, using data obtained from the methods of mathematical and physical modeling. Data on the development and research of two designs of electrode assemblies, namely, with a parallel and series connection of electrodes, and with the subsequent placement of each assembly in one electrolyte volume. Experimental and calculated data revealed the regularities of the electrochemical reaction of decomposition of the liquid electrolyte into hydrogen and oxygen, the distribution of voltage when the electrodes are connected in parallel and in series in one electrolyte volume. A change in the electric potential between the internal electrodes was also found. Voltage measurement was performed from electrode 1 to electrode 4. The results of experimental studies were displayed graphically. The graphs show that the voltage at the terminals of the internal electrodes is lower than necessary for the electrochemical reaction of decomposition of the liquid electrolyte with the generation of gaseous hydrogen and oxygen. To implement the concept of placing a series (bipolar) connection of electrodes in one electrolyte volume, it is necessary to focus on the design of the electrolyzer that will be able to disconnect the electrodes electrically and provide galvanic isolation between them (separately isolated electrolyte volumes for each electrode pair). This will increase the operating pressure of the generated hydrogen and oxygen to 20.0 MPa, reducing the current load of the electrolysis process when using alternative energy sources. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/222825 |
| work_keys_str_mv |
AT shevchenkoandriia investigationoftheelectrolysisprocessofobtaininghydrogenandoxygenwithserialandparallelconnectionofelectrons AT zipunnikovmykolam investigationoftheelectrolysisprocessofobtaininghydrogenandoxygenwithserialandparallelconnectionofelectrons AT kotenkoanatoliil investigationoftheelectrolysisprocessofobtaininghydrogenandoxygenwithserialandparallelconnectionofelectrons AT chornanataliaa investigationoftheelectrolysisprocessofobtaininghydrogenandoxygenwithserialandparallelconnectionofelectrons AT shevchenkoandriia issledovanieprocessovélektroliznogopolučeniâvodorodaikislorodapriposledovatelʹnomiparallelʹnompodklûčeniiélektrodov AT zipunnikovmykolam issledovanieprocessovélektroliznogopolučeniâvodorodaikislorodapriposledovatelʹnomiparallelʹnompodklûčeniiélektrodov AT kotenkoanatoliil issledovanieprocessovélektroliznogopolučeniâvodorodaikislorodapriposledovatelʹnomiparallelʹnompodklûčeniiélektrodov AT chornanataliaa issledovanieprocessovélektroliznogopolučeniâvodorodaikislorodapriposledovatelʹnomiparallelʹnompodklûčeniiélektrodov AT shevchenkoandriia doslídžennâelektrolíznogoprocesuotrimannâvodnûíkisnûpriposlídovnomuíparalelʹnomupídklûčenníelektrodív AT zipunnikovmykolam doslídžennâelektrolíznogoprocesuotrimannâvodnûíkisnûpriposlídovnomuíparalelʹnomupídklûčenníelektrodív AT kotenkoanatoliil doslídžennâelektrolíznogoprocesuotrimannâvodnûíkisnûpriposlídovnomuíparalelʹnomupídklûčenníelektrodív AT chornanataliaa doslídžennâelektrolíznogoprocesuotrimannâvodnûíkisnûpriposlídovnomuíparalelʹnomupídklûčenníelektrodív |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:35Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:35Z |
| _version_ |
1809016166128025600 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2228252021-01-12T13:02:14Z Investigation of the Electrolysis Process of Obtaining Hydrogen and Oxygen with Serial and Parallel Connection of Electrons Исследование процессов электролизного получения водорода и кислорода при последовательном и параллельном подключении электродов Дослідження електролізного процесу отримання водню і кисню при послідовному і паралельному підключенні електродів Shevchenko, Andrii A. Zipunnikov, Mykola M. Kotenko, Аnatolii L. Chorna, Natalia A. electrolyzer series and parallel connection of electrodes hydrogen oxygen high pressure UDC 544.6.018.42 електролізер послідовне і паралельне з'єднання електродів водень кисень високий тиск УДК 544.6.018.42 электролизер последовательное и параллельное соединение электродов водород кислород высокое давление УДК 544.6.018.42 This paper presents theoretical and experimental studies of the process of electrochemical generation of hydrogen and oxygen with a parallel and serial connection of electrodes in one electrolyte volume. This study is based on the laws of conservation of mass, thermodynamics, electrical engineering, electrochemistry, using data obtained from the methods of mathematical and physical modeling. Data on the development and research of two designs of electrode assemblies, namely, with a parallel and series connection of electrodes, and with the subsequent placement of each assembly in one electrolyte volume. Experimental and calculated data revealed the regularities of the electrochemical reaction of decomposition of the liquid electrolyte into hydrogen and oxygen, the distribution of voltage when the electrodes are connected in parallel and in series in one electrolyte volume. A change in the electric potential between the internal electrodes was also found. Voltage measurement was performed from electrode 1 to electrode 4. The results of experimental studies were displayed graphically. The graphs show that the voltage at the terminals of the internal electrodes is lower than necessary for the electrochemical reaction of decomposition of the liquid electrolyte with the generation of gaseous hydrogen and oxygen. To implement the concept of placing a series (bipolar) connection of electrodes in one electrolyte volume, it is necessary to focus on the design of the electrolyzer that will be able to disconnect the electrodes electrically and provide galvanic isolation between them (separately isolated electrolyte volumes for each electrode pair). This will increase the operating pressure of the generated hydrogen and oxygen to 20.0 MPa, reducing the current load of the electrolysis process when using alternative energy sources. В статье представлены теоретические и экспериментальные исследования процесса электрохимического образования водорода и кислорода при параллельном и последовательном подключении электродов в одном электролитном объеме. Это исследование основано на законах сохранения массы, термодинамики, электротехники, электрохимии с использованием данных, полученных на основе методов математического и физического моделирования. Приведены данные по разработке и исследованию двух конструкций электродных сборок, а именно, с параллельным и последовательным соединением электродов, с последующим размещением каждого пакета в одном электролитном объеме. Экспериментальные и расчетные данные позволили выявить закономерности протекания электрохимической реакции разложения жидкого электролита на водород и кислород, распределения напряжения при параллельном и последовательном подключении электродов в одном электролитном объеме. Также было установлено изменение электрического потенциала между внутренними электродами. Замер напряжения проводился от электрода 1 к электроду 4. Результаты экспериментальных исследований были отражены графически. Из приведенных графиков видно, что напряжение на клеммах внутренних электродов ниже, чем необходимо для протекания электрохимической реакции разложения жидкого электролита с генерированием газообразного водорода. Для реализации концепции размещения последовательного (биполярного) соединения электродов в одном электролитном объеме необходимо акцентировать внимание на разработке конструкции электролизера, который позволит: разъединить электроды электрически и обеспечить гальваническую изоляцию их между собой (отдельно изолированные электролитные объемы для каждой электродной пары). Это даст возможность повысить рабочее давление сгенерированных водорода и кислорода до 20,0 МПа и снизить токовую нагрузку электролизного процесса при использовании альтернативных источников энергии. В статті наведено теоретичні та експериментальні дослідження процесу електрохімічного утворення водню і кисню при паралельному та послідовному підключенні електродів в одному електролітному об’ємі. Це дослідження ґрунтується на законах збереження маси, термодинаміки, електротехніки, електрохімії з використанням даних, отриманих на основі методів математичного та фізичного моделювання. Наведено дані з розробки та дослідження двох конструкцій електродних пакетів, а саме, з паралельним і послідовним з’єднанням електродів, з подальшим розміщенням кожного пакету в одному електролітному об’ємі. Експериментальні та розрахункові дані дозволили виявити закономірності протікання електрохімічної реакції розкладання рідкого електроліту на водень і кисень, розподілу напруги при паралельному та послідовному підключенні електродів в одному електролітному об’ємі. Також було встановлено зміну електричного потенціалу між внутрішніми електродами. Замір напруги проводився від електроду 1 до електроду 4. Результати експериментальних досліджень були відображені графічно. З наведених графіків видно, що напруга на клемах внутрішніх електродів нижче, ніж необхідно для протікання електрохімічної реакції розкладання рідкого електроліту з генеруванням газоподібного водню і кисню. Для реалізації концепції розміщення послідовного (біполярного) з’єднання електродів в одному електролітному об’ємі необхідно акцентувати увагу на розробці конструкції електролізера, який дозволить: роз’єднати електроди електрично і забезпечити гальванічну ізоляцію їх між собою (окремо ізольовані електролітні об’єми для кожної електродної пари). Це дасть змогу підвищити робочий тиск згенерованих водню і кисню до 20,0 МПа та знизити струмове навантаження електролізного процесу під час використання альтернативних джерел енергії. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2021-01-10 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/222825 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 23 No. 4 (2020); 63-71 Проблемы машиностроения; Том 23 № 4 (2020); 63-71 Проблеми машинобудування; Том 23 № 4 (2020); 63-71 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/222825/223101 https://journals.uran.ua/jme/article/view/222825/223102 Copyright (c) 2021 Andrii A. Shevchenko, Mykola M. Zipunnikov, Аnatolii L. Kotenko, Natalia A. Chorna https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |