CN114293212A - 一种立式电解池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电解水制氢技术领域，特别涉及一种立式电解池装置。其结构包括上方型钢框架和下方型钢框架，其特征在于，所述的上方型钢框架与下方型钢框架内通过上端板和下端板夹固有电解反应模块，上方型钢框架与下方型钢框架两侧的拉杆实现上端板和下端板之间的拉紧，从而实现所述的电解反应模块在上端板和下端板之间的密封。本发明的一种立式电解池装置，其采用具有很强抗弯曲和抗剪切刚度的工字钢或H型钢和拉杆配合作用，改善电解池装置的密封性，同时使生产装配方式更简易，安装更方便，端板上部设计的圆形腔室可在内部将电解液和产物气体分离，提升气液分离效率，降低分离工段的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及电解水制氢技术领域，特别涉及一种立式电解池装置。
背景技术
氢广泛用于合成肥料工业、清洁能源和交通燃料。2017年，国际氢能委员会在联合国波恩气候变化大会上发布了全球首份关于氢能未来发展趋势的调查报告。报告指出：“氢能是转变能源结构的重要途径，可以产生相当大的商业价值和就业机会。同时，氢能被纳入能源体系，氢能将占约占整个能源消耗量的20％。每年可减少二氧化碳排放量约60亿吨。
因此，开发一种清洁高效的制氢方法势在必行。电解水制氢是实现这一目标的有前途的技术。但传统电解池存在密封性差、组装维修难度大、电解效率低等缺点。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种立式电解池装置，其采用具有很强抗弯曲和抗剪切刚度的工字钢或H型钢和拉杆配合作用，改善电解池装置的密封性，同时使生产装配方式更简易，安装更方便，端板上部设计的圆形腔室可在内部将电解液和产物气体分离，提升气液分离效率，降低分离工段的能耗。
本发明所采用的技术方案如下：
一种立式电解池装置，包括上方型钢框架和下方型钢框架，上方型钢框架与下方型钢框架内通过上端板和下端板夹固有电解反应模块，上方型钢框架与下方型钢框架两侧的拉杆实现上端板和下端板之间的拉紧，从而实现所述的电解反应模块在上端板和下端板之间的密封。
优选的，电解反应模块包括垂直方向自上而下叠置的导电板、极板、气体扩散层、交换膜、结构板和双极板，所述电解反应模块与上端板之间设置密封垫片。
优选的，上方型钢框架和下方型钢框架采用工字钢或H型钢。
优选的，上端板和下端板为方形端板，内部设计有圆形腔室，气体由腔室上部排出，电解液由腔室下部流回电解池，所述上端板和下端板边缘设置有通孔，所述的通孔用于穿插拉杆，所述的上端板和下端板上还设置有用于固定的螺栓孔。
优选的，结构板为方形结构板，结构板包括极框，所述的极框内部设置反应活性区域，所述的极框内设置流体通道，电解液经过环形流体通道进入反应活性区域，电解产生的气体通过流体通道向上扩散，由氢气出口和氧气出口排出，并送到下一处理工段。
优选的，导电板为方形导电板，包括流体通道、接电耳和反应活性区域，直流电通过接电耳导入电解池通电，所述导电板由碳钢或不锈钢制成。
优选的，结构板为圆形结构板，其结构包括流体通道、极框和反应活性区域，结构板的多个环形的流体通道均匀分布，电解液经过环形流体通道进入反应活性区域，电解产生的气体通过流体通道向上扩散，由氢气出口和氧气出口排出，并送到下一处理工段。
本发明的一种立式电解池装置，包括电解池、工字钢/H型钢和拉杆，使用具有很强抗弯曲和抗剪切刚度的工字钢/H型钢和拉杆配合作用，为电解池装置提供更高的密封压力。电解池包括端板(上端板与下端板)、密封垫片、导电板、结构板、阴/阳极板、气体扩散层、离子交换膜/质子交换膜/阴离子交换膜、双极板。端板内部设计有圆形腔室，气体可由腔室上部排出，电解液体由腔室下部流回电解池电解区域，提升气液分离效率，降低分离工段的负荷。结构板的多个流体通道均匀分布，使电解池装置内部流体流通性得到改善。结构板外围流体通道与电解池装置内部活性区域之间设计多个连接通道。双极板是由钛合金、碳钢或不锈钢制成的二维金属板。电解池装置可适用于碱性电解池装置、阴离子膜电解池装置或质子交换膜电解池装置。阳极板是由涂覆析氧催化剂的钛合金、镍合金网结构制成。阴极板是由涂覆析氢催化剂多孔镍或镀镍的金属网制成。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、高强度规格的工字钢/H型钢和拉杆配合作用，为电解池装置提供更高的密封压力。
2、极大减少了拉杆的数量，装配方式更简易，安装更方便。
3、提升气液分离效率，降低分离工段的能耗。端板上部圆形腔室可在内部将电解液和产物气体分离，气体由腔室上部排出，电解液体由腔室下部流回电解池电解区域。
4、传质效率高的多通道结构板可适用于碱性电解池装置、阴离子膜电解池装置或质子交换膜电解池装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明的一种立式电解池装置的结构示意图；
图2为本发明的一种立式电解池装置的电解反应模块结构示意图；
图3为本发明的一种立式电解池装置的方形结构板的结构主视图；
图4为本发明的一种立式电解池装置的方形结构板的俯视图；
图5为本发明的一种立式电解池装置的方形端板的结构主视图；
图6为本发明的一种立式电解池装置的方形端板的结构俯视图；
图7为本发明的一种立式电解池装置的方形导电板的结构主视图；
图8为本发明的一种立式电解池装置的方形导电板的结构俯视图；
图9为本发明的一种立式电解池装置的圆形结构板的结构主视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
如图1所示，本实施例的立式电解池装置，包括上方型钢框架1和下方型钢框架2，上方型钢框架1与下方型钢框架2内通过上端板3和下端板4夹固有电解反应模块5，上方型钢框架1与下方型钢框架2两侧的拉杆6实现上端板3和下端板4之间的拉紧，从而实现所述的电解反应模块5在上端板3和下端板4之间的密封。
如附图2所示，本实施例的电解反应模块5包括垂直方向自上而下叠置的导电板51、极板52、气体扩散层53、交换膜54、结构板55和双极板56，所述电解反应模块5与上端板3之间设置密封垫片57。
如图3-4所示，本实施例中的结构板采用方形结构板，该结构板包括流体通道551、极框552和反应活性区域553。电解液经过流体通道551进入反应活性区域553，电解产生的气体通过流体通道551向上扩散，由氢气出口和氧气出口排出，并送到下一处理工段。
本实施例的结构板可由金属、合金或聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚芳醚、聚缩醛、聚酰亚胺、聚芳砜、聚芳酯、聚砜类、芳香族聚酰胺、聚苯酯或氟树脂等耐高温的工程塑料制成。在本实施例中，结构板由聚醚醚酮制成。
如图5-6所示，本本实施例的上端板或下端板采用方形端板，该端板用于向结构板施加密封压力。端板内部设计有圆形腔室7，气体可由腔室7上部流体通道8排出，液体可由流体通道8下部回流至电解池装置腔体内的反应活性区域。下部环形通道为电解液进口。端板边缘的通孔9用于穿插拉杆。端板不锈钢制成。端板上有用于固定的螺栓孔10。
如图7-8所示，本实施例采用方形导电板51，该导电板包括流体通道511、接电耳512和反应活性区域513。直流电通过接电耳512导入电解池通电。导电板由碳钢或不锈钢制成。
实施例二
本实施例和实施例一的不同之处在于，如图9所示，结构板为圆形结构板，包括流体通道554、极框555和反应活性区域556。结构板的多个流体通道555均匀分布，使电解池装置内部流体流通性得到改善。电解液经过流体通道555进入反应活性区域556，电解产生的气体通过流体通道向上扩散，由氢气出口和氧气出口排出，并送到下一处理工段。
在本实施例中，结构板由聚砜制成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种立式电解池装置，包括上方型钢框架和下方型钢框架，其特征在于，所述的上方型钢框架与下方型钢框架内通过上端板和下端板夹固有电解反应模块，上方型钢框架与下方型钢框架两侧的拉杆实现上端板和下端板之间的拉紧，从而实现所述的电解反应模块在上端板和下端板之间的密封。
2.根据权利要求1所述的一种立式电解池装置，其特征在于，所述的电解反应模块包括垂直方向自上而下叠置的导电板、极板、气体扩散层、交换膜、结构板和双极板，所述电解反应模块与上端板之间设置密封垫片。
3.根据权利要求1所述的一种立式电解池装置，其特征在于，所述的上方型钢框架和下方型钢框架采用工字钢或H型钢。
4.根据权利要求1所述的一种立式电解池装置，其特征在于，所述的上端板和下端板为方形端板，内部设计有圆形腔室，气体由腔室上部排出，电解液由腔室下部流回电解池，所述上端板和下端板边缘设置有通孔，所述的通孔用于穿插拉杆，所述的上端板和下端板上还设置有用于固定的螺栓孔。
5.根据权利要求2所述的一种立式电解池装置，其特征在于，所述的结构板为方形结构板，结构板包括极框，所述的极框内部设置反应活性区域，所述的极框内设置流体通道，电解液经过环形流体通道进入反应活性区域，电解产生的气体通过流体通道向上扩散，由氢气出口和氧气出口排出，并送到下一处理工段。
6.根据权利要求1所述的一种立式电解池装置，其特征在于，所述的导电板为方形导电板，包括流体通道、接电耳和反应活性区域，直流电通过接电耳导入电解池通电，所述导电板由碳钢或不锈钢制成。
7.根据权利要求1所述的一种立式电解池装置，其特征在于，所述的结构板为圆形结构板，其结构包括流体通道、极框和反应活性区域，结构板的多个环形的流体通道均匀分布，电解液经过环形流体通道进入反应活性区域，电解产生的气体通过流体通道向上扩散，由氢气出口和氧气出口排出，并送到下一处理工段。
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| CN (1) | CN114293212A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116288515A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-06-23 | 中船(邯郸)派瑞氢能科技有限公司 | 一种碱性阴离子交换膜电解槽 |
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2021
- 2021-12-17 CN CN202111557976.5A patent/CN114293212A/zh active Pending
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