CN115254709B - 一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电极制备领域，尤其是涉及一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置及方法，包括底座，所述底座上固定有两个平行的轨道箱，两个所述轨道箱的上、下表面均滑动设置有用于清理阳极泥的清泥机构，两个所述轨道箱内均设置有行走机构，两组所述行走机构分别位于清泥机构的两侧，用于驱动清泥机构沿阳极板行走；每组清泥机构均包括滑动连接于轨道箱上的滑动座。本发明以高压水为驱动力，使得刮泥板转动，对阳极板表面的阳极泥进行清理，相较于现有技术，无需设置额外驱动装置，即可实现对阳极板表面的阳极泥的清理，并且，刮泥板上的阳极泥会在离心力作用下脱离，避免增大刮泥板在阳极板表面行进的阻力，实现降低能耗的目的。
Description
技术领域
本发明属于电极制备领域，尤其是涉及一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置及方法。
背景技术
碱水电解是产业化发展时间最长、现阶段技术最为成熟的电解制氢技术，其以氢氧化钾水溶液为电解质，以石棉膜为隔膜，通电将水分子进行电解得到氢气和氧气，碱水电解槽是碱水电解技术所需的核心装备，主要由槽体、阳极、阴极、隔膜等组成，在阳极的制备加工过程中，需要对阳极表面的阳极泥进行清理，以保证电解效率。
经检索，国家专利公开号为CN214115752U公开了一种镍始极片阳极泥清除机，属于有色冶金机械技术领域。本实用新型包括刮铲组件、提升组件、机架、冲洗组件。镍阳极板安装在提升组件上，刮铲组件、提升组件、冲洗组件分别安装在机架上，刮铲组件、冲洗组件分别位于提升组件下方。
使用上述方案对阳极泥清理时仍存在不足，不足之处如下：
1、该方案通过拉动阳极板在刮刀表面行走的方式进行阳极泥的清理，然而由于阳极泥较厚，并且与阳极板表面的附着力度较大，刮刀行进的阻力较大，对阳极板的拉力容易使得阳极板受压变形；
2、该方案在工作时，刮除的阳极泥会在刮刀上堆积，会进一步增大刮刀在阳极板表面行进的阻力，会造成刮刀驱动设备电能消耗的增大；
3、该方案通过刮铲组件、提升组件和清洗组件实现对阳极板的制备生产，但三者需要独立运作，没有根据阳极板的加工需要，进行适应性的结构设计，难以达到简化产品结构以及对产品的结构进行合理布局的要求，同时也没有充分的利用产品的既有部件以及该部件在特定场景的下运动规律，来实现各个功能机构之间的联动，继而无法做到高效的协同运作，进而导致设备的整体运作效率不高。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术中提出能耗较大和效率不高的问题，提供一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置及方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置，包括底座，所述底座上固定有两个平行的轨道箱，两个所述轨道箱的上、下表面均滑动设置有用于清理阳极泥的清泥机构，两个所述轨道箱内均设置有行走机构，两组所述行走机构分别位于清泥机构的两侧，用于驱动清泥机构沿阳极板行走；
每组清泥机构均包括滑动连接于轨道箱上的滑动座，所述滑动座上设置有高压水泵，所述滑动座上转动连接有高压水管，所述高压水泵的输出端与高压水管连通，所述滑动座侧壁上开设有开槽，所述高压水管的输出端延伸至开槽内，所述开槽内设置有若干转动板，若干所述转动板呈环形阵列固定于高压水管上，所述高压水管的输出端连通有若干L形管，若干所述L形管绕高压水管呈环形阵列排布，所述转动板上铰接有刮泥板，在所述高压水由L形管排出时，使得所述转动板带动刮泥板转动，实现对阳极泥的清理；
所述转动板上设置有调角机构，所述调角机构用于调节刮泥板与转动板之间夹角的角度，所述调角机构包括设置于转动板表面的滑槽，所述滑槽内滑动配合有调节块，所述调节块通过弹簧与滑槽的侧壁连接，所述调节块的侧壁上铰接有支撑杆，所述支撑杆远离调节块的一端铰接于刮泥板上，所述滑槽内安装有电磁铁，所述调节块采用磁性材料制成，并且所述电磁铁与调节块之间同极相对，所述滑动座内设置有用于为电磁铁供电的供电机构。
进一步，所述供电机构包括嵌设于转动板内的绝缘筒，所述绝缘筒的内圈侧壁上设置有电阻线圈，所述电阻线圈与电源电性连接，所述电阻线圈呈螺旋状绕置，所述电阻线圈内滑动配合有导电块，所述导电块通过弹簧与绝缘筒的内壁连接，所述导电块与电磁铁电性连接。
进一步，两个所述轨道箱的两端均转动连接有一对导向辊。
进一步，所述滑动座上固定安装有支架，所述高压水泵固定于支架上。
进一步，所述高压水管上固定有驱动齿轮，所述滑动座的两侧均贯穿转动连接有转轴，所述转轴上固定有从动齿轮，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合。
进一步，两根所述转轴分别延伸至两侧的轨道箱内，所述轨道箱内转动连接有沿其长度方向延伸的往复螺杆，所述往复螺杆上螺纹配合有螺母，所述螺母上转动套接有转环，所述转环固定连接于滑动座上，所述螺母上固定有蜗轮，所述转轴上固定有与之共轴的蜗杆，所述蜗杆与蜗轮相互啮合。
进一步，所述轨道箱的表面开设有供转轴贯穿滑动的条形槽。
一种应用于所述碱水制氢用阳极低能耗制备装置的方法，包括以下步骤：
步骤S1，将待清洁阳极板由导向辊输送至两个轨道箱之间，使得待清洁阳极板位于两个滑动座之间；
步骤S2，启动高压水泵，对阳极板进行冲刷，水压推动转动板转动，使得刮泥板转动，对阳极板表面的阳极泥进行清理；
步骤S3，逐渐增大高压水泵的输出功率，使得刮泥板与转动板之间夹角的角度逐渐减小，刮泥板向阳极板表面偏转靠近，将阳极泥层层刮除；
步骤S4，清泥完成后，关闭高压水泵，将清洁完成的阳极板取出即可。
与现有的技术相比，本碱水制氢用阳极低能耗制备装置及方法的优点在于：
1、本发明通过设置高压水管、转动板和刮泥板，在工作时，高压水管内的清洗水由L形管喷出，对阳极板表面的阳极泥进行冲洗，清洗水喷出的反作用力会推动高压水管转动，使得清洗水的出水位置持续变动，便于对阳极板表面进行均匀且充分的清理。
2、本发明通过设置刮泥板，以高压水为驱动力，使得刮泥板转动，对阳极板表面的阳极泥进行清理，相较于现有技术，无需设置额外驱动装置，即可实现对阳极板表面的阳极泥的清理，并且，刮泥板上的阳极泥会在离心力作用下脱离，避免增大刮泥板在阳极板表面行进的阻力，实现降低能耗的目的。
3、本发明通过设置电磁铁和电位器，刮泥工作时，初始状态下，导电块位于绝缘筒的一端，随着清泥工作的进行，通过逐渐增大高压水管内水流速度的方式，实现对阳极板的充分清理，并且，随着水流速度的加快，转动板的转速也随之加快，在离心力作用下，使得导电块与电阻线圈的接触位置发生变化，使电磁铁上的电流强度增大，则刮泥板与转动板之间夹角的角度逐渐减小，刮泥板向阳极板表面偏转靠近，将阳极泥层层逐渐刮除，避免在阳极泥较厚时，刮泥板在阳极板表面刮动阻力较大，导致阳极板受损变形的情况发生。
4、本发明通过设置驱动齿轮、从动齿轮、蜗杆、蜗轮、往复螺杆和螺母，以高压水为驱动力，实现滑动座在阳极板表面的往复行走，进而实现对阳极泥的充分清理，无需设置额外动力驱动装置，降低成本和能耗，并且使得滑动座的行走和清洁工作协同配合进行，有利于工作效率的提高。
附图说明
图1是本发明提供的一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置的俯视结构示意图；
图2是本发明提供的一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置中开槽的内部结构俯视示意图；
图3是本发明提供的一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置的局部侧面结构示意图；
图4是图3中A处放大图；
图5是本发明提供的一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置中滑动座的内部结构侧面示意图；
图6是本发明提供的一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置中供电机构的结构示意图；
图7是本发明提供的一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置中调角机构的结构示意图；
图8是本发明提供的一种碱水制氢用阳极低能耗制备方法的流程图。
图中，1底座、2轨道箱、3滑动座、4高压水泵、5高压水管、6开槽、7转动板、8L形管、9刮泥板、10滑槽、11调节块、12第一弹簧、13支撑杆、14电磁铁、15绝缘筒、16电阻线圈、17导电块、18第二弹簧、19导向辊、20支架、21驱动齿轮、22转轴、23从动齿轮、24螺母、25转环、26蜗轮、27蜗杆、28往复螺杆。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
如图1-7所示，一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置，包括底座1，底座1上固定有两个平行的轨道箱2，两个轨道箱2的上、下表面均滑动设置有用于清理阳极泥的清泥机构，两个轨道箱2内均设置有行走机构，两组行走机构分别位于清泥机构的两侧，用于驱动清泥机构沿阳极板行走；
每组清泥机构均包括滑动连接于轨道箱2上的滑动座3，滑动座3上设置有高压水泵4，滑动座3上转动连接有高压水管5，高压水泵4的输出端与高压水管5连通，滑动座3侧壁上开设有开槽6，高压水管5的输出端延伸至开槽6内，开槽6内设置有若干转动板7，若干转动板7呈环形阵列固定于高压水管5上，高压水管5的输出端连通有若干L形管8，若干L形管8绕高压水管5呈环形阵列排布，在本实施例中，L形管8和转动板7的数量均为三个，且交错设置，需要说明的是，高压水管5内的清洗水由各个L形管8喷出时，清洗水喷出的反作用力会推动高压水管5转动，使得清洗水的出水位置持续变动，便于对阳极板表面进行均匀且充分的清理，转动板7上铰接有刮泥板9，在高压水由L形管8排出时，使得转动板7带动刮泥板9转动，实现对阳极泥的清理。
转动板7上设置有调角机构，调角机构用于调节刮泥板9与转动板7之间夹角的角度，调角机构包括设置于转动板7表面的滑槽10，滑槽10内滑动配合有调节块11，调节块11通过第一弹簧12与滑槽10的侧壁连接，调节块11的侧壁上铰接有支撑杆13，支撑杆13远离调节块11的一端铰接于刮泥板9上，滑槽10内安装有电磁铁14，调节块11采用磁性材料制成，并且电磁铁14与调节块11之间同极相对，以高压水为驱动力，使得刮泥板9转动，对阳极板表面的阳极泥进行清理，相较于现有技术，无需设置额外驱动装置，即可实现对阳极板表面的阳极泥的清理，并且，刮泥板9上的阳极泥会在离心力作用下脱离，避免增大刮泥板9在阳极板表面行进的阻力，实现降低能耗的目的。
滑动座3内设置有用于为电磁铁14供电的供电机构，供电机构包括嵌设于转动板7内的绝缘筒15，绝缘筒15的内圈侧壁上设置有电阻线圈16，电阻线圈16与电源电性连接，电阻线圈16呈螺旋状绕置，电阻线圈16内滑动配合有导电块17，导电块17通过第二弹簧18与绝缘筒15的内壁连接，导电块17与电磁铁14电性连接刮泥，需要说明的是，导电块17与电阻线圈16不同位置接触时，使得电阻线圈16接入电路的长度不同，即电阻线圈16接入电路的电阻值不同，类似于滑动变阻器结构，第二弹簧18在初始状态时，导电块17位于绝缘筒15的一端，此时电阻线圈16全部接入电路，电阻值较大，使得电磁铁14上电流较弱、磁力较小；
工作时，初始状态下，导电块17位于绝缘筒15的一端，随着清泥工作的进行，通过逐渐增大高压水管5内水流速度的方式，实现对阳极板的充分清理，并且，随着水流速度的加快，转动板7的转速也随之加快，在离心力作用下，使得导电块17与电阻线圈16的接触位置发生变化，使电磁铁14上的电流强度增大，电磁铁14对调节块11的磁力作用增大，则刮泥板9与转动板7之间夹角的角度逐渐减小，刮泥板9向阳极板表面偏转靠近，将阳极泥层层逐渐刮除，避免在阳极泥较厚时，刮泥板9在阳极板表面刮动阻力较大，导致阳极板受损变形的情况发生。
两个轨道箱2的两端均转动连接有一对导向辊19。
滑动座3上固定安装有支架20，高压水泵4固定于支架20上。
高压水管5上固定有驱动齿轮21，滑动座3的两侧均贯穿转动连接有转轴22，转轴22上固定有从动齿轮23，驱动齿轮21与从动齿轮23啮合。
两根转轴22分别延伸至两侧的轨道箱2内，轨道箱2内转动连接有沿其长度方向延伸的往复螺杆28，往复螺杆28上螺纹配合有螺母24，螺母24上转动套接有转环25，转环25固定连接于滑动座3上，螺母24上固定有蜗轮26，转轴22上固定有与之共轴的蜗杆27，蜗杆27与蜗轮26相互啮合，值得一提的是，轨道箱2的表面开设有供转轴22贯穿滑动的条形槽，能够以高压水为驱动力，实现滑动座3在阳极板表面的往复行走，进而实现对阳极泥的充分清理，无需设置额外动力驱动装置，降低成本和能耗，并且使得滑动座3的行走和清洁工作协同配合进行，有利于工作效率的提高。
上述装置在使用时，首先将待清洁的阳极板经由导向辊19推送至两个轨道箱2之间，阳极板的两面分别与两个滑动座3正对，启动高压水泵4，向高压水管5内输送清洗水，高压水管5内的清洗水由各个L形管8喷出时，清洗水喷出的反作用力会推动高压水管5转动，使得清洗水的出水位置持续变动，便于对阳极板表面进行均匀且充分的清理；
高压水管5转动过程中，带动转动板7和刮泥板9同步转动，对阳极板表面的阳极泥进行清理，相较于现有技术，无需设置额外驱动装置，即可实现对阳极板表面的阳极泥的清理，并且，刮泥板9上的阳极泥会在离心力作用下脱离，避免增大刮泥板9在阳极板表面行进的阻力，实现降低能耗的目的；
在工作过程中，逐渐增大高压水管5内水流速度，随着水流速度的加快，高压水管5和转动板7的转速也随之加快，导电块17受到的离心力增大，第二弹簧18的拉伸程度变大，使得导电块17在电阻线圈16上滑动，使得电阻线圈16接入电路的长度变短，电阻值减小，则电磁铁14上的电流强度增大，电磁铁14对调节块11的磁力作用增大，推动调节块11下移，使得刮泥板9与转动板7之间夹角的角度逐渐减小，刮泥板9向阳极板表面偏转靠近，将阳极泥层层逐渐刮除，避免在阳极泥较厚时，刮泥板9在阳极板表面刮动阻力较大，导致阳极板受损变形的情况发生；
在工作过程中，高压水管5带动驱动齿轮21转动，由于驱动齿轮21与从动齿轮23啮合，继而带动蜗杆27转动，由于蜗杆27与蜗轮26相互啮合，则使得螺母24发生转动，又因为螺母24与往复螺杆28螺纹配合，则螺母24转动时，可实现沿往复螺杆28轴线方向往复折返移动，进而实现滑动座3在阳极板表面的往复行走，进而实现对阳极泥的充分清理，无需设置额外动力驱动装置，降低成本和能耗，并且使得滑动座3的行走和清洁工作协同配合进行，有利于工作效率的提高。
参照图8，一种应用于碱水制氢用阳极低能耗制备装置的方法，包括以下步骤：
步骤S1，将待清洁阳极板由导向辊输1送至两个轨道箱2之间，使得待清洁阳极板位于两个滑动座3之间；
步骤S2，启动高压水泵4，对阳极板进行冲刷，水压推动转动板7转动，使得刮泥板9转动，对阳极板表面的阳极泥进行清理；
步骤S3，逐渐增大高压水泵4的输出功率，使得刮泥板9与转动板7之间夹角的角度逐渐减小，刮泥板9向阳极板表面偏转靠近，将阳极泥层层刮除；
步骤S4，清泥完成后，关闭高压水泵4，将清洁完成的阳极板取出即可。
以上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 (8)
1.一种碱水制氢用阳极低能耗制备装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)上固定有两个平行的轨道箱(2)，两个所述轨道箱(2)的上、下表面均滑动设置有用于清理阳极泥的清泥机构，两个所述轨道箱(2)内均设置有行走机构，两组所述行走机构分别位于清泥机构的两侧，用于驱动清泥机构沿阳极板行走；
每组清泥机构均包括滑动连接于轨道箱(2)上的滑动座(3)，所述滑动座(3)上设置有高压水泵(4)，所述滑动座(3)上转动连接有高压水管(5)，所述高压水泵(4)的输出端与高压水管(5)连通，所述滑动座(3)侧壁上开设有开槽(6)，所述高压水管(5)的输出端延伸至开槽(6)内，所述开槽(6)内设置有若干转动板(7)，若干所述转动板(7)呈环形阵列固定于高压水管(5)上，所述高压水管(5)的输出端连通有若干L形管(8)，若干所述L形管(8)绕高压水管(5)呈环形阵列排布，所述转动板(7)上铰接有刮泥板(9)，在所述高压水由L形管(8)排出时，使得所述转动板(7)带动刮泥板(9)转动，实现对阳极泥的清理；
所述转动板(7)上设置有调角机构，所述调角机构用于调节刮泥板(9)与转动板(7)之间夹角的角度，所述调角机构包括设置于转动板(7)表面的滑槽(10)，所述滑槽(10)内滑动配合有调节块(11)，所述调节块(11)通过第一弹簧(12)与滑槽(10)的侧壁连接，所述调节块(11)的侧壁上铰接有支撑杆(13)，所述支撑杆(13)远离调节块(11)的一端铰接于刮泥板(9)上，所述滑槽(10)内安装有电磁铁(14)，所述调节块(11)采用磁性材料制成，并且所述电磁铁(14)与调节块(11)之间同极相对，所述滑动座(3)内设置有用于为电磁铁(14)供电的供电机构。
2.根据权利要求1所述的碱水制氢用阳极低能耗制备装置，其特征在于，所述供电机构包括嵌设于转动板(7)内的绝缘筒(15)，所述绝缘筒(15)的内圈侧壁上设置有电阻线圈(16)，所述电阻线圈(16)与电源电性连接，所述电阻线圈(16)呈螺旋状绕置，所述电阻线圈(16)内滑动配合有导电块(17)，所述导电块(17)通过第二弹簧(18)与绝缘筒(15)的内壁连接，所述导电块(17)与电磁铁(14)电性连接。
3.根据权利要求1所述的碱水制氢用阳极低能耗制备装置，其特征在于，两个所述轨道箱(2)的两端均转动连接有一对导向辊(19)。
4.根据权利要求1所述的碱水制氢用阳极低能耗制备装置，其特征在于，所述滑动座(3)上固定安装有支架(20)，所述高压水泵(4)固定于支架(20)上。
5.根据权利要求1所述的碱水制氢用阳极低能耗制备装置，其特征在于，所述高压水管(5)上固定有驱动齿轮(21)，所述滑动座(3)的两侧均贯穿转动连接有转轴(22)，所述转轴(22)上固定有从动齿轮(23)，所述驱动齿轮(21)与从动齿轮(23)啮合。
6.根据权利要求5所述的碱水制氢用阳极低能耗制备装置，其特征在于，两根所述转轴(22)分别延伸至两侧的轨道箱(2)内，所述轨道箱(2)内转动连接有沿其长度方向延伸的往复螺杆(28)，所述往复螺杆(28)上螺纹配合有螺母(24)，所述螺母(24)上转动套接有转环(25)，所述转环(25)固定连接于滑动座(3)上，所述螺母(24)上固定有蜗轮(26)，所述转轴(22)上固定有与之共轴的蜗杆(27)，所述蜗杆(27)与蜗轮(26)相互啮合。
7.根据权利要求5所述的碱水制氢用阳极低能耗制备装置，其特征在于，所述轨道箱(2)的表面开设有供转轴(22)贯穿滑动的条形槽。
8.一种应用于权利要求1-7中任意一项所述碱水制氢用阳极低能耗制备装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将待清洁阳极板由导向辊输1送至两个轨道箱(2)之间，使得待清洁阳极板位于两个滑动座(3)之间；
步骤S2，启动高压水泵(4)，对阳极板进行冲刷，水压推动转动板(7)转动，使得刮泥板(9)转动，对阳极板表面的阳极泥进行清理；
步骤S3，逐渐增大高压水泵(4)的输出功率，使得刮泥板(9)与转动板(7)之间夹角的角度逐渐减小，刮泥板(9)向阳极板表面偏转靠近，将阳极泥层层刮除；
步骤S4，清泥完成后，关闭高压水泵(4)，将清洁完成的阳极板取出即可。
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| 热分解法制备电解煤浆用阳极及其电催化活性;印仁和;赵永刚;吕士银;刘怀有;曹为民;;应用化学(02);全文 * |
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