CN107109671B - 管式电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种管式电解槽,包括:一对终端电极,包括一外部电极以及一内部电极,该外部电极以及该内部电极在各自的第一端彼此电性连接,并且在各自的第二端彼此分开;以及一管式双极电极,安装于该些终端电极之间,并且与该些终端电极电性绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及一种管式电解槽,特别是,涉及一种具有减小尺寸的管式电解槽,从而克服了安装空间的限制并降低了制造成本,同时提供了管式电解槽的优点。
背景技术
作为用于电解电解质溶液,例如海水、盐水等的电解槽的典型实例,存在有管式电解槽。
管式电解槽具有通常由外管和内管构成的管式电极。内管是组合的双极管电极,其中一部分用作阳极,另一部分用作阴极。外管包括阳极部分、阴极部分和设置在其中心部分的绝缘间隔件,其中阳极部分和阴极部分设置成与内管的阳极和阴极相对。或者,内管和外管两者都可以是具有单一极性的单极电极。
在管式电解槽中,当在阳极和阴极之间施加直流电源以在电解质溶液沿着内管和外管的表面流动时进行电解,产生电解的水。
电解可以用于各种方法,例如通过海水或盐水的电解来生产氯、氢氧化钠、次氯酸钠等,通过水的电解来生产氢和氧,通过二氧化碳的电解来生产各种有机化合物,氨或有机物质的分解,酸性水和碱性水的生产等。
在这些方法中,以下示出了从海水或盐水产生次氯酸钠的典型电解方法的化学方程式。
阳极反应:2Cl-→Cl2+2e-
阴极反应:2H2O+2e-→2OH-+H2
主体反应:Cl2+2NaOH→NaOCl+NaCl+H2O
通过氯离子的氧化在阳极侧产生氯(Cl2),并且通过水分解在阴极侧产生氢气(H2)和羟基离子(OH-)。在阴极侧产生的羟基离子(OH-)在主体相中与钠离子(Na+)反应生成氢氧化钠(NaOH),在主体相中氢氧化钠(NaOH)与在阳极产生的氯(Cl2)反应生成次氯酸钠(NaOCl)。以这种方式生产的次氯酸钠(NaOCl)用于降低生物活性,或用于各种灭菌(消毒)和清洁的用途。
在电解过程中,电解质溶液中所含的诸如(Ca和Mg)的硬度材料通过以下所叙述的化学反应在阴极电极上形成水垢,累积的水垢降低了电解效率,从而导致槽电压的增加,阻碍流体的流动,并在极端的情形下引起因电极之间的短路造成的物理损坏。
水垢形成反应:HCO3 -+NaOH→CO3 2-+H2O+Na+
Ca2+或Mg2++CO3 2-→CaCO3或MgCO3
Ca2+或Mg2++2OH-→Ca(OH)2或Mg(OH)2
在韩国专利申请公开号10-2006-0098445(电子水处理系统及其控制方法)中公开了防止水垢累积的现有技术。根据该技术,用作阳极的阳极杆安装在流体流过的管道的内部,围绕阳极杆的壳体用作阴极,并且电流流过阳极杆以在流体通道中形成电磁场,从而防止水垢产生。也就是说,当流体沿着其中形成有电磁场的流体通道流动时,由于电磁场充分地产生自由电子,流体中所含的无机物质变得结构稳定,从而防止了水垢形成。
该现有技术需要产生均匀的电磁场密度以抑制水垢的产生。然而,在沿着流体通道流动的流体的流速不恒定而是波动的情况下,难以保持电磁场的均匀密度。因此,难以有效地阻止水垢形成。也就是说,通过电性方法防止水垢形成的该现有技术需要先进的技术以根据流体的流速精确地控制电流的强度。因此,实质上完美地防止水垢形成是不容易的,因而需要机械地除去生成的水垢。
为了解决该技术的问题,公开有韩国专利申请号10-2012-0032399(名称为“管式电解槽”)。“管式电解槽”提供了一种电解槽,其中去除了流体通过区域中的电极的角部,以防止在电解槽操作期间在阴极表面上形成水垢。该管式电解槽的结构如图1至图6所示。
参考图1至图6,根据现有技术,管式电解槽(10)包括:设置在其中间部分的绝缘间隔件(11);设置在绝缘间隔件(11)的一侧的阳极外管(12);以及设置在绝缘间隔件(11)的另一侧的阴极外管(13)。阴极内管(未示出)安装在阳极外管(12)的内部,阳极内管(13')安装在阴极外管(13)的内部。绝缘衬套(14)、螺旋块(15)、固定衬套(16)和入口/出口连接接头(17)通过耦合构件(18)与电解槽(10)的一端组装在一起。由于使用螺旋块(15),当流体通过形成在螺旋块(15)中的螺旋孔(15a)流入和流出电解槽(10)时,由于流体通道具有螺旋形状,所以流体可以以恒定均匀的流速流动。这防止了在电解反应期间所产生的氢气(H2)和氧气(O2)在特定部分被局部浓缩,这消除了因气体导致的表面反应的干扰因素,并且能够均匀地进行反应。因此,可以获得电解反应效率提高和电解槽寿命增加的效果。
另外,多个电解槽(10),每个槽皆为具有上述结构的管式电解槽(10),彼此串联连接以形成如图1所示的单元模块(20)。因此,可以容易地提供具有期望容量的模块。此外,如图2所示,多个单元模块(20)可以彼此并联连接以增加电解容量。
由管式电解槽(10)组成的电解模块比使用平板电极的现有的立方体式电解模块具有更高的耐受电压和更简单的结构。此外,由于此电解模块具有改进的速度分布,可以最小化水垢的累积并促进氢气排放。
然而,在现有的管式电解槽的情况下,由于只有电极的一个表面参与电解反应,大量的材料很可能被浪费。此外,由于管式电解槽需要庞大的安装空间,在小地方很难使用管式电解槽。另外,由于管式电解槽的部件数量大,且部件的组装复杂,使得制造成本增加。
此外,在现有的管式电解槽的情况下,电极上的电流分布是不均匀的。因此,当现有的管式电解槽被布置成多阶时,难以得到均匀的反应,电极的寿命减短,并且产生过多的热量。
[背景技术文献]
(专利文献1)韩国专利申请公开号10-2006-0098445(电子水处理系统及其控制方法)
发明内容
[发明所要解决的技术问题]
因此,本发明是考虑到现有技术中出现的上述问题而产生,并且本发明的一个目的在于提供一种管式电解槽,其可以藉减少部件的数量和简化制造方法来减少电解模块的制造成本,并且可以藉其为具有相同容量的常规电解槽的尺寸的大约一半的尺寸,以克服空间限制的问题,同时提供了被证明是安全的现有技术的优点。
即,本发明在考虑到上述问题被设计,并且旨在提供一种具有减小的尺寸、同时维持电解性能的改进的管式电解槽,从而节省了安装空间和制造成本。
此外,本发明的另一个目的是藉着使电流均匀分布于布置在多阶的各个管式电解槽,以提高反应的均匀性和效率。
[解决问题的技术方案]
为了实现上述目的,本发明提供了一种管式电解槽,包括:一对终端电极,终端电极包括外部电极以及内部电极,外部电极以及内部电极具有彼此电性连接的各自的第一端,以及彼此分开的各自的第二端;以及管式双极电极,安装于终端电极之间,并且与终端电极电性绝缘。
管式电解槽可以更包括:绝缘单元,支撑终端电极的分开的第二端并且将终端电极彼此连接;以及螺旋块,与终端电极的连接的第一端相结合并设置有螺旋导引孔,流体通过螺旋导引孔。
终端电极可以包括连接板,连接板支撑并连接内部电极的第一端以及外部电极的第一端,并且连接板设置有流体通孔,流体通孔连通形成于内部电极以及外部电极之间的一通道,由此将流体引导到通道。
管式电解槽可以更包括:终端绝缘间隔件,设置于双极电极的各端以将双极电极从连接板、内部电极以及外部电极电性绝缘并隔开。
具有管式形状的外部电极的外表面以及具有管式形状的内部电极的内表面中的任一者或两者,镀有具有高导电性的金属,其中该外表面以及该内表面不参与电解反应。
设置有流体通孔的连接板与外部电极以及内部电极可以通过焊接连接。
形成在连接板中的流体通孔可以为通孔,与形成在螺旋块的螺旋导引孔对准。
可以形成定位导引销,从连接板的外表面突出,螺旋块可以与连接板的外表面相结合,并且螺旋块可以设置有多个螺旋导引孔,螺旋导引孔被布置在圆周方向上以对应于连接板的流体通孔。
螺旋块上可以设置有定位孔,当螺旋块与连接板相结合,定位导引销被插入到定位孔内,使螺旋导引孔与连接板的流体通孔良好地对准。
绝缘单元可以包括:外部绝缘间隔件,设置在双极电极的外表面在纵向方向上的中间部分;以及内部绝缘间隔件,设置在双极电极的内部在纵向方向上的中间部分。
管式电解槽可以还包括:绝缘单元,支撑并将终端电极分开的第二端彼此连接;以及螺旋块,与终端电极的连接的第一端相结合,并设置有螺旋导引孔,流体通过螺旋导引孔。
外部绝缘间隔件可以包括:多个突出部,形成在外部绝缘间隔件的内表面在纵向方向上的中间部分,并在圆周方向上以规则的间隔设置,突出部与中间电极的外表面接触;以及一对电极连接部分,设置在外部绝缘间隔件的各端,外部电极插入电极连接部分,电极连接部分具有比外部绝缘间隔件的中间部分的内径大的内径,使得电极连接部分的内表面以及外部绝缘间隔件的中间部分的内表面形成台阶形状。
内部绝缘间隔件可以包括:多个突出部,设置在中间电极在纵向方向上的中间部份,在圆周方向上以规则的间隔设置,并形成从内部绝缘间隔件的外表面突出;以及一对电极连接部分,设置在内部绝缘间隔件的各端,并具有比内部绝缘间隔件的中间部分的外径小的外径,使得电极连接部分的外表面以及内部绝缘间隔件的中间部分的外表面形成台阶形状,其中电极连接部分插入内部电极内。
管式电解槽可以还包括:连接管或入口/出口连接接头与终端电极的第一端相结合,并用来连接管式电解槽中的一个到另一个管式电解槽,其中连接管或入口/出口连接接头被构造成使得其底表面朝向连接管或入口/出口连接接头的一端向上倾斜。
[有益的效果]
根据本发明,由于管式电解槽具有双极性电极的外表面和内表面两者的都参与电解的结构,与具有相同尺寸的现有电解槽相比电解效率为双倍。因此,能够藉由连接多个管式电解槽来降低制造成本以及制造的电解模块的尺寸。
此外,当构成一个多阶电解槽时,电极不参与电解反应的一个表面,镀有具有高导电性的金属。这具有在电极的整个区域均匀电流分布的效果,从而改善电解反应的均匀性和效率。
根据本发明的管式电解槽相比于需要庞大的安装空间的现有的电解槽,减少了一半的安装空间,同时保持相同的电解性能,从而降低了成本。
附图说明
图1为现有的单元电解模块的透视图;
图2为现有的高容量电解模块的透视图;
图3为现有的管式电解槽的透视图;
图4为图3的A部份的放大图;
图5为图3的B部份的放大图;
图6为说明图5所示的螺旋块的透视图;
图7为根据本发明的一实施例的管式电解槽的透视图;
图8为图7的D1部份的放大图;
图9为图7的D3部份的放大图;
图10为图7的D2部份的放大图;
图11为说明图7所示的管式电解槽的中间电极的透视图;
图12为说明图11的结构的主要部份的剖面图;
图13为说明外部电极与内部电极彼此连接的连接部分的图;
图14为说明图7的螺旋块的图;
图15为说明图7的外部绝缘间隔件的图;
图16为说明图7的内部绝缘间隔件的图;
图17a为说明连接管的一示例的图;以及
图17b为说明入口/出口连接接头的一示例的图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图说明根据本发明的一个实施例的管式电解槽。
参考图7至16,根据本发明的一个实施例,电解单元模块包括:管式电解槽(110);连接管(120),连接到管式电解槽(110)的一端;以及入口/出口连接接头(130),与管式电解槽(110)的第二端相结合。
根据本发明的一实施例的管式电解槽(110)包括一对終端电极、双极电极、绝缘单元以及螺旋块(118)。
在此,上述一对終端电极包括内部电极(115a和115b)、外部电极(114a和114b)、以及连接板(116)。通过连接板(116),内部电极(115a和115b)的第一端电性连接到外部电极(114a和114b)的第一端。
双极电极包括安装在内部电极(115a和115b)与外部电极(114a和114b)之间的管式中间电极(111)。
即,中间电极(111)是在其相对侧具有相反极性的双极电极。如图11和12所示,中间电极(111)的各端设置有绝缘终端间隔件(117)。具体而言,中间电极(111)的每个端部设置有三个绝缘终端间隔件(117)。三个绝缘终端间隔件(117)可以120°的相等的角度间隔设置。然而,终端绝缘间隔件(117)的数量和间隔不局限于此。更具体地,绝缘终端间隔件(117)可以被设置成从中间电极(111)的一端在纵向方向上向外突出,并从中间电极(111)的外表面突出。在此端,各绝缘终端间隔件(117)设置有耦合销(117a),该耦合销被装配到设置在中间电极(111)的一端部的耦合孔(111b)。因为终端绝缘间隔件(117)的缘故,中间电极(111)可以以预定的距离与外部电极(114a和114b)以及连接板(116)隔开。因此,中间电极(111)可以与外部电极以及连接板电性绝缘。绝缘终端间隔件(117)的形状不局限于上述的结构。也就是说,如果绝缘终端间隔件(117)可以将中间电极(111)与外部电极(114a和114b)以及连接板(116)隔开,从而将中间电极(111)与外部电极(114a和114b)以及连接板(116)电性绝缘,绝缘终端间隔件(117)可以具有任何形状。然而,对于绝缘终端间隔件(117)的结构,存在进一步的要求,即它不应该阻挡通过形成在连接板(116)的流体通孔被引入到形成在电极之间的通道的电解质溶液。
绝缘单元包括:外部绝缘间隔件(112),安装在中间电极(111)的外部,在中间电极(111)其纵向方向的中间部分;以及内部绝缘间隔件(113),安装在中间电极(111)的中间部分的内部。绝缘的进一步的详细描述稍后说明。
外部电极(114a和114b)具有管的形状。外部电极的一个外部电极(114a)用作阴极,而另一个外部电极(114b)用作阳极。外部绝缘间隔件(112)设置在外部电极(114a)和外部电极(114b)之间,以将外部电极(114a和114b)彼此电性绝缘并且将外部电极(114a和114b)与中间电极(111)隔开。如图15所示,外部绝缘间隔件(112)的内表面的中间部分上设置有突出部(112a),突出部(112a)使外部绝缘间隔件(112)的内表面以预定的距离与中间电极(111)的外表面间隔开。突出部(112a)可以在外部绝缘间隔件(112)的圆周方向上以规则的间隔布置,并与中间电极(111)的外表面表面接触。外部绝缘间隔件(112)的各端设置有外部电极连接部分(112b),外部电极(114a和114b)的端部插入外部电极连接部分(112b),其中,外部电极连接部分(112b)具有大于外部绝缘间隔件(112)的中间部分的内径的内径。即,外部电极连接部分(112b)的内表面以及外部绝缘间隔件(112)的中间部分的内表面形成台阶形状。因此,外部电极(114a和114b)藉由外部绝缘间隔件(112)被支撑在外部绝缘间隔件(112)上并且彼此绝缘。
如上所述,外部电极(114a和114b)的相邻端与外部绝缘间隔件(112)组装,而另一端分别与连接管(120)或入口/出口连接接头(130)组装。
此外,外部电极(114a和114b)的第一端通过连接板(116)连接到内部电极(115a和115b)的第一端。连接板(116)由金属制成。内部电极(115a和115b)的第一端以及外部电极(114a和114b)的第一端通过连接方法连接,例如不增加电阻的焊接。因此,对于由连接板(116)连接的内部电极(115a和115b)以及外部电极(114a和114b),彼此连接的外部电极(114a)和内部电极(115a)具有相同的极性(即,两者皆作为阴极),外部电极(114b)和内部电极(115b)具有相同的极性(即,两者皆作为阳极)。
内部绝缘间隔件(113)设置在内部电极(115a和115b)之间,使得内部电极(115a和115b)藉由内部绝缘间隔件(113)彼此电性绝缘。内部绝缘间隔件(113)还将内部电极(115a和115b)与中间电极(111)隔开且电性绝缘。
在此,内部绝缘间隔件(113)安装在中间电极(111)的内部的中间部分,并在其外部表面上设置有多个突出部(113a)。突出部(113a)从内部绝缘间隔件(113)的外表面(113c)突出,并且沿圆周方向以规则的间隔配置。突出部(113a)与中间电极(111)的内表面接触。内部绝缘间隔件(113)的各端设置有内部电极连接部分(113b),内部电极连接部分(113b)具有比内部绝缘间隔件(113)的中间部分的外径更小的外径,使得内部电极连接部分(113b)的外表面以及内部绝缘间隔件(113)的中间部分的外表面形成台阶形状。因此,内部绝缘间隔件(113)的内部电极连接部分(113b)可以分别被插入到内部电极(115a和115b)的相邻的端。内部绝缘间隔件(113)支撑内部电极(115a和115b),同时将内部电极(115a和115b)彼此电性绝缘,并且将内部电极(115a和115b)与中间电极(111)隔开且电性绝缘。
外部绝缘间隔件(112)以及内部绝缘间隔件(113)的结构不局限于上述。外部绝缘间隔件(112)以及内部绝缘间隔件(113)可以为能够满足以下条件的任何结构:外部电极(114a和114b)可以在彼此电性绝缘的状态下被支撑;内部电极(115a和115b)可以在彼此电性绝缘的状态下被支撑;以及外部电极和内部电极藉一预定的距离与中间电极(111)隔开并且电性绝缘。在这种情况下,提供用以将外部电极和内部电极与中间电极(111)隔开并且电性绝缘的外部绝缘间隔件(112)的突出部(112a)以及内部绝缘间隔件(113)的突出部(113a),优选配置为不妨碍沿着设置在外部电极与中间电极之间的通道以及设置在内部电极与中间电极之间的通道流动的电解质液的流动。
根据上述结构,相对于外部电极(114a和114b)以及内部电极(115a和115b),电源是相反地供给到双极电极,即管式中间电极(111),管式中间电极(111)被设置在外部电极(114a和114b)与内部电极(115a和115b)之间并隔开。因此,在流体沿着中间电极(111)的外表面以及内表面流动的情况下发生电解反应。因为电解反应在流体沿着中间电极(111)的外表面以及内表面流动的情况下发生,本发明的管式电解槽显示比现有的管式电解槽两倍或更高的电解性能。即,即使与现有的管式电解槽相同的体积,本发明的管式电解槽能够获得比现有的管式电解槽高两倍的电解效率。由于本领域的技术人员可以容易地理解该管式电解槽的详细结构和操作,将不会进一步的进行描述。
另外,连接板(116)设置有多个流体通孔(116a),该些流体通孔(116a)在尺寸上相等并且以规则间隔布置在连接板(116)的圆周方向上,使得流体可被引入到内部电极(115a和115b)与外部电极(114a和114b)之间的间隙。此外,一个或多个定位导引销(116b)形成为从连接板(116)的外表面突出。定位导引销(116b)配置成当电极的组合结构与螺旋块相结合时,使电极的组合结构与螺旋块(118)精确且准确地对准。
另外,连接板(116)可以由设置在多阶中的多个板构成。在这种情况下,板被堆叠,使得设置于每个板的流体通孔未对准。也就是说,通过这些板的流体通孔延伸的流体路径可能形成螺旋形状。或者,每个流体通孔(116a)可在连接板(116)以螺旋形式延伸,从而引导流体沿着螺旋流动路径。
螺旋块(118)连接到连接板(116)的外表面。螺旋块(118)上设置有多个螺旋导引孔(118a),在螺旋块(118)的圆周方向上间隔设置。由于流体穿过螺旋导引孔(118a)时螺旋流动,流体的速度分布均匀。另外,螺旋块(118)上设置有用于定位螺旋块(118)的定位孔(118b),使得当螺旋块(118)连接到连接板(116)时,螺旋块(118)的导引孔(118a)可与连接板(116)的流体通孔(116a)精确且准确地对准。当连接板(116)的定位导引销(116b)被插入到定位孔(118b)中,流体通孔(116a)被自动地与导引孔(118a)对准。因此,流体可以没有流动阻力地流动。螺旋块(118)组装到连接管(120)或入口/出口连接接头(130)。
另外,关于中间电极(111),每个外表面以及内表面在纵向方向而言的一半被涂覆有阳极材料。也就是说,中间电极(111)的外表面以及内表面两者都可用于电解反应,这不同于现有技术。因此,电解容量加倍。
此外,终端电极之间,用作阴极的外部电极(114a)和用作阴极的内部电极(115a)是由不锈钢或镍合金制成。用作阴极的外部电极(114a)和内部电极(115a)通过连接方法,例如不增加电阻的焊接,连接到连接板(116)。此外,当电解质溶液流动时,电极不参与电解反应的一个或多个表面,例如内部电极(115a)的内表面或外部电极(114a)的外表面,优选地涂覆有具有高导电性的金属,其在电解反应期间在电极的整个长度均匀地分布电流强度。因为这个原因,相较于现有的多级的电解槽,电解反应的均匀性和效率可以提高,并且在电解反应时产生的热可以被控制。
此外,终端电极中,用作阳极的外部电极(114b)和内部电极(115b)由钛制成。外部电极(114a)的内表面和内部电极(115b)的外表面涂覆有氧化铂,以形成不溶性电极。进一步,如上述作为阴极的电极,这些电极以相同方式被镀并焊接,并从而保持导电性。
具有上述结构的多个管式电解槽(110)串联布置,并且其相邻端通过连接管(120)彼此连接,使得流体能够从一个槽流到另一个。
此外,多个管式电解槽(110)中,最外面的电解槽(110)连接到入口/出口连接接头(130)。也就是说,两个最外面的管式电解槽(110)的外端连接到连接管(120)或入口/出口连接接头(130)。或者,最外面的管式电解槽(110)中的一个的外端可连接到连接管(120),而另一个最外面的管式电解槽(110)的外端可以连接到入口/出口连接接头(130)。
在至少连接管(120)和入口/出口连接接头(130)的任一个中,内部流体通道,即流体通道,具有锥形形式,使得流体的移动和氢的分离变得容易。即,连接管(120)以及/或入口/出口连接接头(130)具有朝向其外端向上倾斜的底部表面(121和131),如图17a和17b所示。
如上所述,电解单元模块(100)由多个彼此串联连接的管式电解槽(110的构成。
如上所述,根据本发明的实施例的管式电解槽(110)构造为使得管式双极电极(即中间电极)设置于由外部电极和内部电极所组成的终端电极之间,从而使电解反应能发生在双极电极的内表面和外表面两者。以这种方式,以往需要两个现有的电解模块所进行的电解反应的量可以由一个电解模块来执行。也就是说,根据本发明,管式电解槽可以得到相等于现有的管式电解槽的电解性能,即使尺寸仅为一半。此外,根据本发明,电极材料的量减少到约65%,环氧模塑材料的量和框架的量也减少约50%。即,本发明的管式电解槽大幅地具有成本效益,因为它能够减少尺寸和材料成本,同时保持电解容量。
当由具有上述结构的管式电解槽所组成的电解模块应用于船舶的情况下,它可以被安装在老船舶以及新船舶,因为它仅需要减少的安装空间。
本发明的管式电解槽可以应用于能够电解一般水如淡水的电解装置以及电解海水、盐水等的电解装置。
虽然基于说明的目的公开了本发明的优选实施例,本领域技术人员将理解,在不脱离本发明附件的权利要求的范围和精神的情况下,各种修改、添加和替换都是可能的。
附图标记
50 电解模块
100 单元电解模块
110 管式电解槽
120 连接管
130 入口/出口连接接头
Claims (15)
1.一种管式电解槽,其特征在于,包括:
一对终端电极,包括一外部电极以及一内部电极,该外部电极以及该内部电极在各自的第一端彼此电性连接,并且在各自的第二端彼此分开;以及
一管式双极电极,包括一中间电极,该中间电极安装于该些终端电极之间,并且与该些终端电极电性绝缘。
2.根据权利要求1所述的管式电解槽,其特征在于,更包括:
一绝缘单元,支撑该些终端电极的分开的该些第二端;以及
一螺旋块,与该些终端电极的连接的该些第一端相结合并设置有一螺旋导引孔,流体通过该螺旋导引孔。
3.根据权利要求2所述的管式电解槽,其特征在于,该些终端电极包括一连接板,该连接板支撑并连接该内部电极的该第一端以及该外部电极的该第一端,并且该连接板设置有一流体通孔,该流体通孔连通形成于该内部电极以及该外部电极之间的一通道,由此将流体引导到该通道。
4.根据权利要求3所述的管式电解槽,其特征在于,还包括:终端绝缘间隔件,设置于该双极电极的各端以将该双极电极从该连接板、该内部电极以及该外部电极电性绝缘并隔开。
5.根据权利要求2所述的管式电解槽,其特征在于,具有管式形状的该外部电极的外表面以及具有管式形状的该内部电极的内表面中的任一者或两者,镀有具有高导电性的金属,其中该外表面以及该内表面不参与电解反应。
6.根据权利要求3所述的管式电解槽,其特征在于,设置有该流体通孔的该连接板与该外部电极以及该内部电极通过焊接连接。
7.根据权利要求3所述的管式电解槽,其特征在于,形成在该连接板中的多个的该流体通孔与形成在该螺旋块的多个的该螺旋导引孔对准。
8.根据权利要求3所述的管式电解槽,其特征在于,一定位导引销,形成从该连接板的一外表面突出,该螺旋块与该连接板的该外表面相结合,并且该螺旋块设置有多个的该螺旋导引孔,该些螺旋导引孔被布置在圆周方向上以对应于该连接板的多个的该流体通孔。
9.根据权利要求8所述的管式电解槽,其特征在于,该螺旋块上设置有一定位孔,当该螺旋块与该连接板相结合,该定位导引销被插入到该定位孔内,使该些螺旋导引孔与该连接板的该些流体通孔良好地对准。
10.根据权利要求2所述的管式电解槽,其特征在于,该绝缘单元包括:
一外部绝缘间隔件,设置在该双极电极的外表面在纵向方向上的中间部分;以及
一内部绝缘间隔件,设置在该双极电极的内部在纵向方向上的中间部分。
11.根据权利要求3至9中任一项所述的管式电解槽,其特征在于,
该绝缘单元更将该些终端电极的分开的该些第二端彼此连接。
12.根据权利要求11所述的管式电解槽,其特征在于,该绝缘单元包括:
一外部绝缘间隔件,设置在该双极电极的外表面在纵向方向上的中间部分;以及
一内部绝缘间隔件,设置在该双极电极的内部在纵向方向上的中间部分。
13.根据权利要求10所述的管式电解槽,其特征在于,该外部绝缘间隔件包括:
多个突出部,形成在该外部绝缘间隔件的内表面在纵向方向上的中间部分,并在圆周方向上以规则的间隔设置,该些突出部与该中间电极的该外表面接触;以及
一对电极连接部分,设置在该外部绝缘间隔件的各端,该些外部电极插入该些电极连接部分,该些电极连接部分具有比该外部绝缘间隔件的中间部分的内径大的内径,使得该些电极连接部分的内表面以及该外部绝缘间隔件的中间部分的内表面形成台阶形状。
14.根据权利要求10所述的管式电解槽,其特征在于,该内部绝缘间隔件包括:
多个突出部,设置在该中间电极在纵向方向上的中间部份,在圆周方向上以规则的间隔设置,并形成从该内部绝缘间隔件的外表面突出;以及
一对电极连接部分,设置在该内部绝缘间隔件的各端,并具有比该内部绝缘间隔件的中间部分的外径小的外径,使得该些电极连接部分的外表面以及该内部绝缘间隔件的中间部分的该外表面形成台阶形状,其中该些电极连接部分插入该些内部电极内。
15.根据权利要求1至10中的任一项所述的管式电解槽,其特征在于,还包括:一连接管或一入口/出口连接接头,与该些终端电极的该些第一端相结合,并用来将该些管式电解槽中的一个连接到另一个管式电解槽,其中该连接管或该入口/出口连接接头构造成使得其底表面朝向该连接管或该入口/出口连接接头的一端向上倾斜。
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CN112030183B (zh) * | 2020-08-26 | 2021-11-02 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种套管式微通道电解反应装置及其应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1030264A (zh) * | 1987-06-09 | 1989-01-11 | 清洁及回收公司 | 电解处理液体的系统 |
CN2064366U (zh) * | 1989-12-05 | 1990-10-24 | 航空航天部航空工业规划设计研究院 | 双极阴极换向除垢次氯酸钠发生器 |
KR20130110429A (ko) * | 2012-03-29 | 2013-10-10 | (주) 테크윈 | 파이프형 전해셀 |
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Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL174072C (nl) * | 1971-09-08 | 1984-04-16 | Engelhard Corp | Elektrolysecel. |
JPS5268872A (en) * | 1975-12-05 | 1977-06-08 | Hitachi Cable Ltd | Electrolytic cell for generating apparatus of electrolyzed sodium hypo chlorite |
JPS52139677A (en) * | 1976-05-18 | 1977-11-21 | Kobe Steel Ltd | Electrolytic cell of plural tubes structure |
US4392937A (en) * | 1982-04-26 | 1983-07-12 | Uhde Gmbh | Electrolysis cell |
US5385650A (en) * | 1991-11-12 | 1995-01-31 | Great Lakes Chemical Corporation | Recovery of bromine and preparation of hypobromous acid from bromide solution |
RU2104961C1 (ru) * | 1997-03-11 | 1998-02-20 | Харрисон Инвестментс Лтд. | Электрохимическая установка |
US20030205482A1 (en) * | 2002-05-02 | 2003-11-06 | Allen Larry D. | Method and apparatus for generating hydrogen and oxygen |
WO2004097072A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-11 | Hydrox Holdings Limited | Method and apparatus for producing combustible fluid |
KR100718723B1 (ko) | 2005-03-03 | 2007-05-15 | 주식회사 성창엔지니어링 | 전자장 수처리 장치 및 그 제어방법 |
JP4915761B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2012-04-11 | 株式会社竹中工務店 | 流水式電気分解装置 |
US7374645B2 (en) * | 2006-05-25 | 2008-05-20 | Clenox, L.L.C. | Electrolysis cell assembly |
WO2011115370A2 (ko) * | 2010-03-15 | 2011-09-22 | 유니테크 주식회사 | 차아염소산나트륨 제조용 전해조 |
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US20140261252A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | CFT Global, LLC. | Pressure induced cylindrical gas generator system for the electrolysis of ammonium hydroxide |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1030264A (zh) * | 1987-06-09 | 1989-01-11 | 清洁及回收公司 | 电解处理液体的系统 |
CN2064366U (zh) * | 1989-12-05 | 1990-10-24 | 航空航天部航空工业规划设计研究院 | 双极阴极换向除垢次氯酸钠发生器 |
KR20130110429A (ko) * | 2012-03-29 | 2013-10-10 | (주) 테크윈 | 파이프형 전해셀 |
KR101412721B1 (ko) * | 2013-05-23 | 2014-06-30 | (주) 테크윈 | 전해모듈 |
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