CN113430551B - 一种具有环型结构的水电解电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有环型结构的水电解电解槽，包括中心固定杆，中心固定杆外侧由内及外依次套设有一个内环端压板、若干电解室层、一个外环端压板，电解室层包括膜组件、环型双极板，环型双极板套设于膜组件外侧，内环端压板两端外侧及膜组件两端外侧均开设有沟槽，沟槽内设置有密封圈，膜组件和环型双极板之间形成电解室，本发明适用于水电解制氢技术领域，通过环型结构，解决了同体积下膜电极面积小的问题，实现了增大产气量的效果；使用O型密封圈进行电解槽的密封，解决了端压板短路和双极板密封不良的问题，也实现了电解槽耐压更大。

Description

一种具有环型结构的水电解电解槽

技术领域

本发明属于水电解制氢技术领域，具体是一种具有环型结构的水电解电解槽。

背景技术

目前，在众多的水电解制氢电解槽中，采用传统的方型电解槽结构比较多，电解槽是通过一个个的电解小室层层堆叠而成，这种结构设计的关键是膜电极的正确安装和密封。

现有的电解小室堆叠为了避免正负极之间直接接触，一般采用聚四氟密封垫和极框。但此种结构有以下缺点：(1)许多电解小室的堆叠限制了电解槽的尺寸规格，小室越多，电解槽的固定和密封越难，同时每个电解小室的比表面积非常有限，进而增加了电解槽的用料成本和体积质量规模，不利于电解槽大型化、产量化发展；(2)聚四氟密封圈用久后会变薄，增加了双极板之间直接接触的风险，从而导致膜电极的短路烧坏；(3)聚四氟密封材质与金属板属于面密封，接触不良会直接导致电解槽漏气，耐压不够。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有环型结构的水电解电解槽。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有环型结构的水电解电解槽，包括中心固定杆，所述中心固定杆外侧由内及外依次套设有一个内环端压板、若干电解室层、一个外环端压板，所述电解室层包括膜组件、环型双极板，所述环型双极板套设于所述膜组件外侧，所述内环端压板两端外侧及所述膜组件两端外侧均开设有沟槽，所述沟槽内设置有密封圈，所述膜组件和所述环型双极板之间形成电解室。

优选的，所述外环端压板顶部设置有顶盖，所述外环端压板底部设置有底托，所述顶盖和所述底托通过中心固定杆连接，并通过固定杆杆销固定，所述外环端压板外侧设置有若干紧固螺栓，所述外环端压板两端还设置有固定销。

优选的，所述膜组件包括膜极框，所述膜极框包括膜电极极框和电极，所述电极嵌设于所述膜电极极框内部，包括隔膜、阴极和阳极。

优选的，所述内环端压板上开设有氢侧出气口和氧侧出气口，所述氢侧出气口与所述电极的阴极相通，所述氧侧出气口与所述电极的阳极相通。

优选的，所述外环端压板的接口处设置有若干紧固卡套，内环端压板固定之后，在密封线的作用下，通过直接拧紧外环端压板实现电解槽的固定和密封。

优选的，所述外环端压板外侧开设有液体流道。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过环型结构，解决了同体积下膜电极面积小的问题，实现了增大产气量的效果；使用O型密封圈进行电解槽的密封，解决了端压板短路和双极板密封不良的问题，也实现了电解槽耐压更大。

附图说明

图1是本发明一种具有环型结构的水电解电解槽的剖视图；

图2是本发明一种具有环型结构的水电解电解槽的整体结构示意图；

图3是本发明一种具有环型结构的水电解电解槽的拆分结构示意图。

附图标记：1、中心固定杆；2、内环端压板；3、沟槽；4、膜极框；5、环型双极板；6、膜组件；7、外环端压板；8、密封圈；9、膜电极极框；10、电极；11、液体流道；12、氧侧出气口；13、和氢侧出气口；14、底托；15、固55定销；16、固定杆杆销；17、顶盖；18、螺栓。

具体实施方式

以下结合附图1，进一步说明本发明一种具有环型结构的水电解电解槽的具体实施方式。本发明一种具有环型结构的水电解电解槽不限于以下实施例的描述。

实施例1：

本实施例给出一种具有环型结构的水电解电解槽的具体结构，如图1所示，包括中心固定杆1，中心固定杆1外侧由内及外依次套设有一个内环端压板2、若干电解室层、一个外环端压板7，电解室层包括膜组件6、环型双极板5，环型双极板5套设于膜组件6外侧，内环端压板2两端外侧及膜组件6两端外侧均开设有沟槽3，沟槽3内设置有密封圈8，膜组件6和环型双极板5之间形成电解室。

进一步的，外环端压板7顶部设置有顶盖17，外环端压板7底部设置有底托14，顶盖17和底托14通过中心固定杆1连接，并通过固定杆杆销16固定，外环端压板7外侧设置有若干紧固螺栓18，外环端压板7两端还设置有固定销15。

进一步的，膜组件6包括膜极框4，膜极框4包括膜电极极框9和电极10，电极10嵌设于膜电极极框9内部，包括隔膜、阴极和阳极。

进一步的，内环端压板2上开设有氢侧出气口13和氧侧出气口12，氢侧出气口13与电极10的阴极相通，氧侧出气口12与电极10的阳极相通。

进一步的，外环端压板7的接口处设置有若干紧固卡套，内环端压板2固定之后，在密封线的作用下，通过直接拧紧外环端压板7实现电解槽的固定和密封。

进一步的，外环端压板7外侧开设有液体流道11。

工作原理：如图1-3所示；

在固定好中心固定杆1之后，安装内环端压板2，通过O型密封圈8与沟槽3的位置固定，将膜极框4整体的环绕安装于外侧，环型双极板5一侧与膜极框4密封形成电解室，另一侧与外圈的膜极框4密封形成第二个电解室，多个电解室环环安装后，最后安装最外侧的外环端压板7，通过螺栓进行紧固和密封，使内部结构稳定。

密封圈8安装于环型双极板5和膜极框4的两侧，通过矩形沟槽3进行定位和固定，使电解槽密封更好，耐压也更高。

中心固定杆1上端通过固定杆杆销16固定，下端通过固定杆底托14卡住电解槽的内环端压板2、膜极框4、环型双极板5和外环端压板7。

顶盖17进一步对电解小室进行密封，同时防止了氢气泄漏。

密封系统通过密封圈8的线密封来实现，具体是与环型双极板5直接接触的膜电极极框9的两侧均带有沟槽3，两侧沟槽3的直径不等，均安装有密封圈8，膜电极极框9与环型双极板5和外环端压板7接触挤压，密封圈8被挤压变形，充满整个沟槽3，使得电解室密封良好，电解槽拆卸过程，所有密封部件的安装可逆。

在满足结构稳定和密封良好的同时，相同的体积下，电解室的电极10表面积大大增加，在保证相同水平的电流密度的情况下，环形结构的电解槽的制氢能力同比例提高，与此同时，电解槽不需要笨重螺栓进行整体，仅需要通过外环端压板7的密封卡扣来固定。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有环型结构的水电解电解槽，其特征在于：包括中心固定杆(1)，所述中心固定杆(1)外侧由内及外依次套设有一个内环端压板(2)、若干电解室层、一个外环端压板(7)，所述电解室层包括膜组件(6)、环型双极板(5)，所述环型双极板(5)套设于所述膜组件(6)外侧，所述内环端压板(2)两端外侧及所述膜组件(6)两端外侧均开设有沟槽(3)，所述沟槽(3)内设置有密封圈(8)，所述膜组件(6)和所述环型双极板(5)之间形成电解室。

2.如权利要求1所述的一种具有环型结构的水电解电解槽，其特征在于：所述外环端压板(7)顶部设置有顶盖(17)，所述外环端压板(7)底部设置有底托(14)，所述顶盖(17)和所述底托(14)通过中心固定杆(1)连接，并通过固定杆杆销(16)固定，所述外环端压板(7)外侧设置有若干紧固螺栓(18)，所述外环端压板(7)两端还设置有固定销(15)。

3.如权利要求1所述的一种具有环型结构的水电解电解槽，其特征在于：所述膜组件(6)包括膜极框(4)，所述膜极框(4)包括膜电极极框(9)和电极(10)，所述电极(10)嵌设于所述膜电极极框(9)内部，包括隔膜、阴极和阳极。

4.如权利要求3所述的一种具有环型结构的水电解电解槽，其特征在于：所述内环端压板(2)上开设有氢侧出气口(13)和氧侧出气口(12)，所述氢侧出气口(13)与所述电极(10)的阴极相通，所述氧侧出气口(12)与所述电极(10)的阳极相通。

5.如权利要求1所述的一种具有环型结构的水电解电解槽，其特征在于：所述外环端压板(7)的接口处设置有若干紧固卡套，内环端压板(2)固定之后，在密封线的作用下，通过直接拧紧外环端压板(7)实现电解槽的固定和密封。

6.如权利要求1所述的一种具有环型结构的水电解电解槽，其特征在于：所述外环端压板(7)外侧开设有液体流道(11)。