CN113249746B - 电解槽流场板结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解槽流场板结构，包括：电解槽端板（1）；设置于所述电解槽端板（1）上的电解质出口（2）；设置于所述电解槽端板（1）上的电解质入口（6），所述电解质出口（2）与所述电解质入口（6）对称设置；设置于所述电解槽端板（1）上的热管（4），所述热管（4）的冷凝段靠近所述电解质入口（6），所述热管（4）的蒸发段靠近所述电解质出口（2）。本发明提供的电解槽流场板结构，有效减小了电解质出口和电解质入口之间的温度差，提高电解槽端板上温度的均匀分布程度，提高了电解温度，进而有效提高了电解槽运行效率；有效降低了电解质出口的温度，进而避免了电解质出口易发生电解质沸腾的问题，消除安全隐患。

Description

电解槽流场板结构
技术领域
本发明涉及电解槽流场板结构设备技术领域，特别涉及一种电解槽流场板结构。
背景技术
氢能是未来能源发展的重要角色。可再生能源结合水电解制氢将在未来发挥重要的作用。随着电解槽规模的不断扩大，电解小室数目的增加和电解槽端板尺寸的加大，使得电解质的均匀分配成为难题，加剧了电解槽内部的温度不均匀性。
通过研究可知，提高电解温度可以有效提高电解效率（如在目前已有的工艺中已证实的是温度每提升1℃，电解效率约提高1~2%）。电解槽的槽温过低会引起槽压上升，电流效率下降；电解槽的槽温过高会引起固定压力条件下电解质的沸腾，隔膜在无液体覆盖的情况下氢氧产物气体容易混合，存在安全隐患。并且，电解槽的槽温过高还会造成电极材料的老化，同样存在安全隐患。
由于电解槽运行过程中，电解槽内的电化学反应会产生一定的热量，导致电极和电解质温度升高。目前，主要是通过调节电解质流速，进行对流换热，电解槽端板上存在乳突状结构增强扰动，加强传热传质过程，从而使电解槽温度维持在一定范围内。但是，电解质出口和电解质入口之间的温度差仍然很大，使得电解槽端板的温度分布不均，需要对电解质出口流出的电解质温度进一步冷却才能重新被利用，影响电解槽运行效率；电解质出口易发生电解质沸腾的问题，存在安全隐患。
因此，如何提高电解槽运行效率，消除安全隐患，是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电解槽流场板结构，以提高电解槽运行效率，消除安全隐患。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电解槽流场板结构，其特征在于，包括：
电解槽端板；
设置于所述电解槽端板上的电解质出口；
设置于所述电解槽端板上的电解质入口，所述电解质出口与所述电解质入口对称设置；
设置于所述电解槽端板上的热管，所述热管的冷凝段靠近所述电解质入口，所述热管的蒸发段靠近所述电解质出口。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述热管的延伸方向沿所述电解质出口与所述电解质入口的排列方向设置。
可选地，上述电解槽流场板结构中，，所述热管的数量为多个且相邻两个所述热管相互平行。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述电解槽端板为圆形端板；
所述电解质出口与所述电解质入口相对于所述圆形端板的中心点对称设置。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述热管的数量为多个且相邻两个所述热管相互平行且间距相同；
多个所述热管的长度由所述圆形端板的中心点向其两侧依次递减。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述电解槽端板的端面具有：
用于与隔膜形成气体密封的第一凸起环，所述电解质出口与所述电解质入口设置于所述第一凸起环上，所述第一凸起环的外侧面与所述电解槽端板的外边缘之间具有一定距离；
用于与电极配合的第二凸起环，所述第二凸起环位于所述第一凸起环内，所述第二凸起环凸出于所述第一凸起环；
用于形成电解质流动空间的凹陷结构，所述凹陷结构位于所述二凸起环内，所述热管位于所述凹陷结构的凹陷底面。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述凹陷结构包括外部环状结构及位于所述外部环状结构内的内部实体结构；
所述热管与所述内部实体结构为一体式结构。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述外部环状结构与所述内部实体结构通过焊接连接。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述外部环状结构与所述内部实体结构的厚度相同且端面对齐。
可选地，上述电解槽流场板结构中，所述第二凸起环设置有第一集流导电板及第二集流导电板；
所述第一集流导电板与所述电解质出口对应设置，所述第二集流导电板与所述电解质入口对应设置。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的电解槽流场板结构，通过在电解槽端板上设置热管，使得热管的冷凝段靠近电解质入口，热管的蒸发段靠近电解质出口，以便于将电解质出口的热量吸收到热管的蒸发段，并将吸收的热量传递至热管的冷凝段，进而提高电解质入口的温度。本发明实施例提供的电解槽流场板结构，通过上述设置，有效减小了电解质出口和电解质入口之间的温度差，提高电解槽端板上温度的均匀分布程度，也降低了电解质出口流出的电解质的温度，并且，避免了电解槽内的电化学反应产生的热量流出电解槽，提高了电解温度，进而有效提高了电解槽运行效率；并且，热管的蒸发段吸收电解质出口的热量，有效降低了电解质出口的温度，进而避免了电解质出口易发生电解质沸腾的问题，消除安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电解槽流场板结构的主视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电解槽流场板结构的侧视结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种电解槽流场板结构，提高电解槽运行效率，消除安全隐患。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1及图2所示，本发明实施例提供了一种电解槽流场板结构，包括：电解槽端板1；设置于电解槽端板1上的电解质出口2；设置于电解槽端板1上的电解质入口6，电解质出口2与电解质入口6对称设置；设置于电解槽端板1上的热管4，热管4的冷凝段靠近电解质入口6，热管4的蒸发段靠近电解质出口2。
本发明实施例提供的电解槽流场板结构，通过在电解槽端板1上设置热管4，使得热管4的冷凝段靠近电解质入口6，热管4的蒸发段靠近电解质出口2，以便于将电解质出口2的热量吸收到热管4的蒸发段，并将吸收的热量传递至热管4的冷凝段，进而提高电解质入口6的温度。本发明实施例提供的电解槽流场板结构，通过上述设置，有效减小了电解质出口2和电解质入口6之间的温度差，提高电解槽端板1上温度的均匀分布程度，也降低了电解质出口流出的电解质的温度，并且，避免了电解槽内的电化学反应产生的热量流出电解槽，提高了电解温度，进而有效提高了电解槽运行效率；并且，热管4的蒸发段吸收电解质出口2的热量，有效降低了电解质出口2的温度，进而避免了电解质出口2易发生电解质沸腾的问题，消除安全隐患。
优选地，热管4为扁平管状热管。
为了进一步提高热管4的作用，热管4的延伸方向沿电解质出口2与电解质入口6的排列方向设置。通过上述设置，进一步提高了电解槽端板1上温度的均匀分布程度。当然，也可以使热管4的延伸方向和电解质出口2与电解质入口6的排列方向呈一定夹角设置，在此不做具体限制且均在保护范围之内。
更进一步地，热管4的数量为多个且相邻两个热管4相互平行。通过上述设置，在方便热管4导热的基础上，热管4对电解质的流动起到了一定引导作用。也可以为了增强扰动，使得相邻两个热管4呈一定夹角设置，在此不再一一累述且均在保护范围之内。
如图1所示，电解槽端板1为圆形端板；电解质出口2与电解质入口6相对于圆形端板的中心点对称设置。
优选地，热管4的数量为多个且相邻两个热管4相互平行且间距相同；多个热管4的长度由圆形端板的中心点向其两侧依次递减。通过上述设置，尽可能地使多个热管4均匀分布，从而进一步使得电解槽端板1的温度均匀分布。
为了实现电极（包括阴电极和阳电极）的密封和气体的隔离，电解槽端板1的端面具有第一凸起环11、第二凸起环12及凹陷结构，其中，第一凸起环11、第二凸起环12及凹陷结构由外到内依次设置，第一凸起环11的外侧面与电解槽端板1的外边缘之间具有一定距离。第一凸起环11用于与隔膜形成气体密封，电解质出口2与电解质入口6设置于第一凸起环11上， 第二凸起环12用于与电极配合，第二凸起环12位于第一凸起环11内，第二凸起环12凸出于第一凸起环11；凹陷结构用于形成电解质流动空间，凹陷结构位于二凸起环12内，热管4位于凹陷结构的凹陷底面。
可以理解的是，第一凸起环11的外侧面与电解槽端板1的外边缘之间的位置可以用于电解槽端板1的安装。
出于方便加工的考虑，凹陷结构包括外部环状结构13及位于外部环状结构13内的内部实体结构14；热管4与内部实体结构14为一体式结构。也可也将热管4通过焊接或螺栓连接等方式固定于内部实体结构14上。
外部环状结构13与内部实体结构14也可以设置为一体式结构。
优选地，外部环状结构13与内部实体结构14通过焊接连接。
为了确保电解质在凹陷结构内的流动顺畅程度，外部环状结构13与内部实体结构14的厚度相同且端面对齐。
本实施例中， 第二凸起环12设置有第一集流导电板3及第二集流导电板5；第一集流导电板3与电解质出口2对应设置，第二集流导电板5与电解质入口6对应设置。当然，也可以不设置集流导电板，通过其他导电部件与电极适配连接。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电解槽流场板结构，其特征在于，包括：
电解槽端板（1）；
设置于所述电解槽端板（1）上的电解质出口（2）；
设置于所述电解槽端板（1）上的电解质入口（6），所述电解质出口（2）与所述电解质入口（6）对称设置；
设置于所述电解槽端板（1）上的热管（4），所述热管（4）的冷凝段靠近所述电解质入口（6），所述热管（4）的蒸发段靠近所述电解质出口（2）。
2.如权利要求1所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述热管（4）的延伸方向沿所述电解质出口（2）与所述电解质入口（6）的排列方向设置。
3.如权利要求1所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述热管（4）的数量为多个且相邻两个所述热管（4）相互平行。
4.如权利要求1所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述电解槽端板（1）为圆形端板；
所述电解质出口（2）与所述电解质入口（6）相对于所述圆形端板的中心点对称设置。
5.如权利要求4所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述热管（4）的数量为多个且相邻两个所述热管（4）相互平行且间距相同；
多个所述热管（4）的长度由所述圆形端板的中心点向其两侧依次递减。
6.如权利要求1所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述电解槽端板（1）的端面具有：
用于与隔膜形成气体密封的第一凸起环（11），所述电解质出口（2）与所述电解质入口（6）设置于所述第一凸起环（11）上，所述第一凸起环（11）的外侧面与所述电解槽端板（1）的外边缘之间具有一定距离；
用于与电极配合的第二凸起环（12），所述第二凸起环（12）位于所述第一凸起环（11）内，所述第二凸起环（12）凸出于所述第一凸起环（11）；
用于形成电解质流动空间的凹陷结构，所述凹陷结构位于所述第 二凸起环（12）内，所述热管（4）位于所述凹陷结构的凹陷底面。
7.如权利要求6所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述凹陷结构包括外部环状结构（13）及位于所述外部环状结构（13）内的内部实体结构（14）；
所述热管（4）与所述内部实体结构（14）为一体式结构。
8.如权利要求7所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述外部环状结构（13）与所述内部实体结构（14）通过焊接连接。
9.如权利要求7所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述外部环状结构（13）与所述内部实体结构（14）的厚度相同且端面对齐。
10.如权利要求6所述的电解槽流场板结构，其特征在于，所述第二凸起环（12）设置有第一集流导电板（3）及第二集流导电板（5）；
所述第一集流导电板（3）与所述电解质出口（2）对应设置，所述第二集流导电板（5）与所述电解质入口（6）对应设置。
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