CN114381752A - 一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，具有提高电解制氢过程中电解液与极板接触面积的结构方式，具备缩短电解槽中电解液的路径，降低阻力，改善流场，减小能耗，确保电解槽可靠正常运行的特点。本发明一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，它的特征至少包括：端极板，中间极板，左(右)侧双极板，支撑扩散层。要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种水电解槽极板中具有紊流作用的多连孔扰流元的支撑扩散层。
Description
技术领域
本发明一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，属于水电解制氢技术领域，具体涉及一种提高水电解制氢过程中电解液与极板接触面积的结构方式。
背景技术
近年来，氢能作为一种新型的绿色能源，越来越受到全球范围内的关注。由于太阳能、风能、核能大量用于发电，电解制氢成本将持续下降，尤其是在风电和光伏装机快速增长的今天，可实现制氢过程“零污染”。可以预见，低成本、高效率水电解制氢将是未来制氢工业的核心技术之一，将为社会带来巨大的环境和经济效益。
水电解制氢是在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。氢能作为清洁能源的重要组成部分，正处于产业的快速发展期，与其相适应的水电解制氢装置正在向大型化发展。水电解槽是制氢装置中核心设备，水电解槽的大型化必然大幅增加电解小室数量，电解小室的增加引起电解槽内流场的均匀性变差，各电解室的温度差异增大，电解液流动的阻力增大，电解槽的运行状态变差，这些不利因素将影响水电解槽大型化的发展。设计水电解槽新型紊流流场的多连孔扰流元结构，缩短电解槽中电解液的路径，降低阻力，改善流场，确保电解槽可靠正常运行是本发明的特点。
发明内容
本发明涉及一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，具有提高水电解制氢过程中电解液与极板接触面积的结构方式，具备缩短电解槽中电解液的路径，降低阻力，改善流场，减小能耗，确保电解槽可靠正常运行的特点。
本发明一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，它的特征至少包括：端极板，中间极板，左(右)侧双极板，多连孔扰流元的支撑扩散层。本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种水电解制氢电解槽极板中具有高效紊流作用的多连孔扰流元的支撑扩散层。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，其核心部件左(右)侧双极板由极框和平面极板连接而成，布置在极框中间的平面极板与极框间构成左、右对称腔室用于镶嵌布置有多连孔扰流元的支撑扩散层，所述极框、平面极板和多连孔扰流元的支撑扩散层形成腔室结构即为电解小室，所述极框的环形(方形)平面上部开有两个圆孔为电解槽氢、氧出气孔，所述位于极框环形(方形)平面下部的条形孔为碱液进液孔，所述圆(条形)孔通过导沟连通形成气(液)路通道，所述多连孔扰流元的支撑扩散层为两侧是多孔平面、内部是细密的多连孔不规则迷宫式结构、能够对电解液进行充分紊流、且电解液可以均匀分布到结构内任何角落的通流支撑框架，所述的端(中间)极板极框的外侧面上还焊接有输电板。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：将传统极框中分布有若干乳头状凸起的极板改用平面极板，原有由乳突形成的电解液流道及支撑改由本发明具有高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层完成。极框、极板、隔膜与多连孔扰流元的支撑扩散层构成小室腔室，腔室内可以容纳电解液。具有高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层，具备高支撑强度、充分紊流、流通阻力小、孔孔相连的特点，解决了现有乳头状凸起的极板形成的电解液腔室流通阻力大、通流面积小、流场不均、加工工艺复杂等问题。高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层可以是编织、铸造、发泡等工艺实现。
附图说明
下面结合附图和实施例对一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽作进一步说明。
图1是本发明的结构图。
一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽包括：端极板(1)、中间极板(2)，左(右)
侧双极板(3)，多连孔扰流元的支撑扩散层(4)。
图2是左(右)侧双极板的剖面图A-A
具体实施方式
如图1、图2所示的本发明一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，至少包括：端极板(1)、中间极板(2)，左(右)侧双极板(3)，多连孔扰流元的支撑扩散层(4)。
如图1、图2所示，一种具有高效紊流多连孔扰流元电解槽：由端极板(1)，中间极板(2)，电解槽左(右)侧双极板(3)，高效紊流多连孔扰流元支撑扩散层(4)构成，左(右)侧双极板(3)是由极框(5)和平面极板(6)组成，在所述小室外侧(环形或方形)极框上开有圆孔(7)、(8)和条形孔(9)，下部条形孔(9)作为碱液进液口，上部左侧圆孔(7)作为氢气出气孔，上部右侧圆孔(8)作为氧气出气孔，所述上部圆孔(7)、(8)和下部条形孔(9)与电解小室间开有贯通槽，作为气体(液体)流道。在极框(5)和平面极板(6)构成的双侧腔室内镶嵌布置多连孔扰流元支撑扩散层(4)，由极框(5)、平面极板(6)、多连孔扰流元支撑扩散层(4)构成电解小室，端极板(1)和中间级板(2)除了具有和左(右)双极板(3)相同的结构外，还在极框(5)外缘焊接有输电板(10)，用以连接直流电源。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：将传统极框中分布有若干乳头状凸起的极板改用平面极板，由乳突形成的电解液流道及支撑改由本发明具有高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层(4)完成。极框(5)、平面极板(6)、隔膜与多连孔扰流元的支撑扩散层(4)构成小室腔室，腔室内可以容纳电解液。具有高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层(4)为两侧是多孔平面、内部是细密的多连孔不规则迷宫式结构、能够对电解液进行充分紊流、且电解液可以均匀分布到结构内任何角落的通流支撑框架，具备高支撑强度、充分紊流、流通阻力小、孔孔相连的特点，解决了现有乳头状凸起的极板形成的电解液腔室流通阻力大、通流面积小、流场不均、加工工艺复杂等问题。高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层可以是编织、铸造、发泡等工艺实现。
Claims (3)
1.一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，至少包括：端极板(1)、中间极板(2)，左(右)侧双极板(3)，多连孔扰流元支撑扩散层(4)。
2.根据权利要求1所述的一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，其特征是核心部件左(右)侧双极板(3)由极框(5)和平面极板(6)连接而成，布置在中间的平面极板(6)与极框(5)间形成左、右对称腔室用于镶嵌布置有多连孔扰流元的支撑扩散层(4)，所述平面极板(6)、极框(5)和高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层(4)形成的腔室结构即为电解小室，所述极框的环形(方形)平面上部开有圆孔(7)为氢气出气孔，所述极框上部开有圆孔(8)为氧气出气孔，所述极框环形(方形)平面下部开有条形孔(9)为碱液进液孔，所述圆(条形)孔通过导沟连通构成气(液)路通道，所述的极框的外侧面上还焊接有输电板。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有高效紊流多连孔扰流元的电解槽，其特征是高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层(4)两侧是多孔平面、内部是细密的多连孔不规则迷宫式结构、能够对电解液进行充分紊流、且电解液可以均匀分布到结构内任何角落的通流支撑框架，具备高支撑强度、充分紊流、流通阻力小、孔孔相连的特点，高效紊流多连孔扰流元的支撑扩散层可以是编织、铸造、发泡等工艺实现。
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