CN116288453A - 一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，涉及电解制氢技术领域，包括底座，所述底座上固定安装有左侧支板，所述左侧支板上固定安装有用以冷却电解液的冷却箱，所述左侧支板上固定安装有氧管道，氧管道是用以连接装置外部的氧气储存室，所述氧管道上还活动安装有氧分管，所述氧分管上固定安装有双极绝缘壳，所述双极绝缘壳上固定安装有双极板，所述双极绝缘壳上还滑动安装有浮动块管，所述浮动块管的一端固定安装有浮动块，所述浮动块是为了检测双极绝缘壳内电解液高度而设置的，所述双极绝缘壳上还固定安装有进水分管，本装置通过设置浮动块以检测电解室内的水位，同时还可根据水位来判断电解室内的水垢或堵塞情况。

Description

一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽

技术领域

本发明涉及电解制氢技术领域，具体涉及一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽。

背景技术

压滤式双极性电解槽是一种水电解制氢、氧装置，其化学反应是在电解小室中完成的，电解小室是电解槽的最基本的单元，由众多的电解小室串在一起，通过若干根拉紧螺杆，把这些电解小室紧紧地压在两块端压板之间。

目前应用于新能源汽车领域的制氢电解槽，通常为混合型电解装置，由于装置在使用对电解液进行通电，所以会使得电解液不断的升温，这导致电解槽在长时间进行制氢工作中，其内部的多个电解小室会被电解液中的水垢杂质给堵塞，同时由于电解小室之间为进行的密封处理，导致电解槽中零件被损坏或者失效，导致电解槽维护复杂。

公告号为CN113943944B的发明专利，公开了一种质子交换膜电解槽及制氢模块，其包括槽体，槽体的顶部设置有用于封堵槽体顶部开口的盖板，槽体内设置有电解组件，电解组件包括质子交换膜、阳极催化板、阴极催化板、阳极极板和阴极极板，质子交换膜位于槽体的中心位置处，阳极催化板和阴极催化板分别位于质子交换膜的两侧，阳极极板位于阳极催化板远离质子交换膜的一侧，阴极极板位于阴极催化板远离质子交换膜的一侧，槽体内设置有用于卡紧电解组件的上卡紧机构和下卡紧机构，上卡紧机构和下卡紧机构分别位于电解组件的上下两侧，此装置具有便于提高电解组件在槽体内安装后的稳定性的效果。

上述装置主要解决了电解槽中电解组件的稳定效果，但并未考虑到电解槽的更换与维护，还有针对电解槽内添加或减少电解室的数量，从而更改电解效率的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，包括底座，所述底座上固定安装有左侧支板，所述底座上还固定安装有右侧支板，所述左侧支板上固定安装有用以冷却电解液的冷却箱，所述冷却箱上固定安装有冷却盖，其特征在于：所述左侧支板上固定安装有氧管道，氧管道是用以连接装置外部的氧气储存室，所述氧管道上还活动安装有氧分管，所述氧分管上固定安装有双极绝缘壳，所述双极绝缘壳上固定安装有双极板，所述双极绝缘壳上固定安装有水位管道，所述双极绝缘壳上还滑动安装有浮动块管，所述浮动块管的一端固定安装有浮动块，所述浮动块是为了检测双极绝缘壳内电解液高度而设置的，所述双极绝缘壳上还固定安装有进水分管。

进一步的，所述左侧支板上还活动安装有电极绝缘壳，所述电极绝缘壳上固定安装有直流负极，所述电极绝缘壳与双极绝缘壳活动连接，所述双极绝缘壳远离左侧支板的一端活动安装有密封外壳，所述密封外壳上固定安装有起到隔离效果的密封板，所述左侧支板上还固定安装有氢管道。

进一步的，左侧支板上还固定安装有出水主管，所述出水主管还与冷却箱固定连接，所述冷却盖上还固定安装有电机齿轮，所述电机齿轮的输出轴上固定安装有电机齿轮，所述电机齿轮上固定安装有扇叶轴，所述扇叶轴上固定安装有用以驱动电解液循环的蜗轮扇叶，所述冷却箱上固定安装有滤网，所述滤网与蜗轮扇叶转动连接，所述冷却箱上固定安装有进水主管道，所述进水主管道的另一端与进水分管活动连接。

进一步的，所述底座上固定安装有挤压块，底座上还转动安装有驱动丝杆，所述底座上还固定安装有竖立支架，所述竖立支架上滑动安装有第一横杆，所述竖立支架上滑动安装有被动块，所述被动块与驱动丝杆通过螺纹连接，所述被动块上固定安装有第一弹簧，第一弹簧的另一端固定安装在第一横杆上，所述第一横杆上还转动安装有左分段液压缸，所述左分段液压缸与左侧支板滑动连接。

进一步的，所述竖立支架上滑动安装有第一倾斜块，所述第一倾斜块与驱动丝杆通过螺纹连接，所述第一倾斜块上固定安装有第二弹簧，所述第二弹簧的另一端固定安装有第二横杆，所述第二横杆与竖立支架滑动连接，所述第二横杆上转动安装有第一支撑轴，所述第一支撑轴与左侧支板滑动连接，所述竖立支架上滑动安装有第二倾斜块，所述第二倾斜块与驱动丝杆通过螺纹连接，所述第二倾斜块上固定安装有第三弹簧，所述第二弹簧的另一端固定安装有第三横杆，所述第三横杆与竖立支架滑动连接，所述第三横杆上转动安装有第二支撑轴，所述第一支撑轴与左侧支板滑动连接。

进一步的，所述氢管道上活动安装有氢分管，所述氢分管与双极绝缘壳固定连接，所述底座上还滑动安装有多个底部滑轨，所述底部滑轨上固定安装有多个底部支撑块，在电极绝缘壳、双极绝缘壳、密封外壳上都有一个底部支撑块与之接触，用以支撑电极绝缘壳、双极绝缘壳、密封外壳。

进一步的，所述左侧支板上转动安装有主支撑轴，所述左侧支板上滑动安装有滑动支撑轴，所述滑动支撑轴的一端固定安装有按压手柄，所述按压手柄上固定安装有开关弹簧，所述开关弹簧的另一端固定安装在左侧支板上。

进一步的，所述左侧支板上还滑动安装有滑动板，所述滑动板上滑动安装有触发杆，所述触发杆与双极绝缘壳固定连接，所述触发杆上固定安装有检测弹簧，检测弹簧的另一端固定安装在滑动板上，所述滑动板的一端还转动安装有滑动齿轮，所述滑动齿轮可与滑动板啮合，所述滑动齿轮与冷却盖活动连接，所述滑动齿轮上设置有皮带。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本装置通过设置浮动块以检测电解室内的水位，同时还可根据水位来判断电解室内的水垢或堵塞情况；（2）通过同步驱动左分段液压缸与滑动支撑轴，再配合左分段液压缸与滑动支撑轴上的凸出圆盘去驱动电解室，使电解室可逐步分离开，以此可清理维护电解室，具有维护装置简单还有延长装置寿命等效果；（3）本装置还通过左分段液压缸、滑动支撑轴等辅助零件加强对多个电解室的固定，同时还可驱动这些辅助零件例如左分段液压缸、第一支撑轴等，让维护人员可对电解室内损坏的某一零件进行更换。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明冷却箱、冷却盖、滤网、电极绝缘壳剖视图。

图3为本发明电极绝缘壳、双极绝缘壳、密封外壳剖视图。

图4为本发明水位管道结构正视图。

图5为本发明被动块结构示意图。

图6为本发明按压手柄结构示意图。

附图标记：101-底座；102-冷却箱；103-氧管道；104-氢管道；105-左侧支板；106-中间隔板；107-右侧支板；108-冷却盖；109-电机；110-电机齿轮；111-扇叶轴；112-滤网；113-蜗轮扇叶；114-进水主管道；201-直流负极；202-电极绝缘壳；203-双极绝缘壳；204-双极板；205-密封外壳；206-密封板；301-进水分管；302-氧分管；303-氢分管；304-浮动块管；305-浮动块；306-出水分管；307-水位管道；308-触发杆；309-滑动板；310-出水主管；401-左分段液压缸；402-第一支撑轴；403-第二支撑轴；404-滑动支撑轴；405-主支撑轴；501-滑动齿轮；502-皮带；503-竖立支架；504-被动块；505-第一横杆；506-驱动丝杆；507-第二横杆；508-第一倾斜块；509-第三横杆；510-第二倾斜块；511-挤压块；601-底部支撑块；602-底部滑轨；603-按压手柄。

具体实施方式

如图1到图4所示，一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，包括底座101，所述底座101上固定安装有左侧支板105，所述底座101上还固定安装有右侧支板107，所述左侧支板105上固定安装有用以冷却电解液的冷却箱102，所述冷却箱102上固定安装有冷却盖108，所述左侧支板105上固定安装有氧管道103，氧管道103是用以连接装置外部的氧气储存装置，氧管道103上还活动安装有氧分管302，所述氧分管302上固定安装有电解室，电解室是由双极绝缘壳203、双极板204、密封外壳205、密封板206组成，双极绝缘壳203与双极板204固定连接，密封外壳205与起到隔离效果密封板206固定连接，双极绝缘壳203与密封外壳205活动连接，而在左侧支板105与中间隔板106之间设置有多个电解室进行制氢工作，所述双极绝缘壳203上固定安装有水位管道307，水位管道307设置的目的是针对电解进行循环，同时水位管道307的进水口设置在双极绝缘壳203的五分之二高度的位置，其目的是让电解液能给氢气或氧气留出一定空隙进行暂时储存，之后通过管道输送到装置外，所述双极绝缘壳203上还滑动安装有浮动块管304，浮动块管304的一端固定安装有浮动块305，浮动块305是为了检测双极绝缘壳203内电解液高度而设置的，双极绝缘壳203上还固定安装有进水分管301，所述左侧支板105上还活动安装有电极绝缘壳202，所述电极绝缘壳202上固定安装有直流负极201，所述电极绝缘壳202与双极绝缘壳203活动连接。

如图5、图6所示，所述底座101上还固定安装有挤压块511，底座101上转动安装有驱动丝杆506，底座101上还固定安装有竖立支架503，竖立支架503上滑动安装有第一横杆505，所述竖立支架503上滑动安装有被动块504，被动块504与驱动丝杆506通过螺纹连接，被动块504上还设置有倾斜块，所述被动块504上固定安装有第一弹簧，第一弹簧的另一端固定安装在第一横杆505上，第一横杆505上还转动安装有左分段液压缸401，左分段液压缸401与左侧支板105滑动连接，竖立支架503上滑动安装有第一倾斜块508，第一倾斜块508与驱动丝杆506通过螺纹连接，第一倾斜块508上固定安装有第二弹簧，第二弹簧的另一端固定安装有第二横杆507，第二横杆507与竖立支架503滑动连接，第二横杆507上转动安装有第一支撑轴402，第一支撑轴402与左侧支板105滑动连接，所述竖立支架503上滑动安装有第二倾斜块510，第二倾斜块510与驱动丝杆506通过螺纹连接，第二倾斜块510上固定安装有第三弹簧，第三弹簧的另一端固定安装有第三横杆509，第三横杆509与竖立支架503滑动连接，第三横杆509上转动安装有第二支撑轴403，所述第一支撑轴402与左侧支板105滑动连接。

如图1到图3所示，左侧支板105上还固定安装有出水主管310，所述出水主管310与出水分管306活动连接，所述出水主管310还与冷却箱102固定连接，所述冷却盖108上还固定安装有电机齿轮110，所述电机齿轮110的输出轴上固定安装有电机齿轮110，所述电机齿轮110上固定安装有扇叶轴111，所述扇叶轴111上固定安装有用以驱动电解液循环的蜗轮扇叶113，所述冷却箱102上固定安装有滤网112，所述滤网112与蜗轮扇叶113转动连接，所述冷却箱102上固定安装有进水主管道114，进水主管道114内设置有电控阀门，所述进水主管道114的另一端与进水分管301活动连接，所述左侧支板105上还固定安装有氢管道104，所述氢管道104上活动安装有氢分管303，所述氢分管303与双极绝缘壳203固定连接。

如图4到图6所示，所述左侧支板105上转动安装有主支撑轴405，所述左侧支板105上滑动安装有滑动支撑轴404，所述滑动支撑轴404的一端固定安装有按压手柄603，所述按压手柄603上固定安装有开关弹簧，所述开关弹簧的另一端固定安装在左侧支板105上，所述电极绝缘壳202、双极绝缘壳203、密封外壳205上都设置有滑动凹槽，所述左分段液压缸401、第一支撑轴402、第二支撑轴403、滑动支撑轴404、主支撑轴405上都设置有多个凸出圆盘，所述凸出圆盘与电极绝缘壳202、双极绝缘壳203、密封外壳205上的滑动凹槽契合，所述左分段液压缸401、第一支撑轴402、第二支撑轴403、滑动支撑轴404都与中间隔板106、右侧支板107滑动连接，所述主支撑轴405与中间隔板106、右侧支板107转动连接，所述底座101上还滑动安装有多个底部滑轨602，所述底部滑轨602上固定安装有多个底部支撑块601，在电极绝缘壳202、双极绝缘壳203、密封外壳205上都有一个底部支撑块601与之接触，用以支撑电极绝缘壳202、双极绝缘壳203、密封外壳205，以防止装置在扩充多个电解室时，多个电解室的轴心对不齐。

如图2、图4、图5所示，所述左侧支板105上还滑动安装有滑动板309，所述滑动板309上滑动安装有触发杆308，所述触发杆308与双极绝缘壳203固定连接，所述触发杆308上固定安装有检测弹簧，检测弹簧的另一端固定安装在滑动板309上，所述滑动板309的一端还转动安装有滑动齿轮501，所述滑动齿轮501可与滑动板309啮合，所述滑动齿轮501与冷却盖108活动连接，所述滑动齿轮501上设置有皮带502，皮带502的另一端设置在驱动丝杆506上用以传递动力，此处值得说明的是在中间隔板106远离左侧支板105的另一侧也设置有多个电解室是对称设计的，不同的地方在于靠近右侧支板107的直流负极201是正极，而靠近左侧支板105的直流负极201为负极。

工作原理：本装置的工作原理即是通过电解水进行制氢，在靠近左侧支板105的一端设置正极，在靠近右侧支板107的一端设置负极，而在左侧支板105与右侧支板107之间设置多个电解室进行制氢工作，而在制氢进行的过程中，直流负极201与双极板204是通电的，通过电机109带动蜗轮扇叶113转动，从而驱动电解液流入进水主管道114内，再通过多个进水分管301从而分别流入多个电解室内，而当电解室内的水位超过水位管道307的高度之后，即可启动电源进行制氢，而超过水位管道307的水就会通过水位管道307与出水分管306流回冷却箱102内，达到一个循环的过程，在制氢工作中由于电流会导致水温升高，而当水流在电解室内与冷却箱102内进行循环的时候，冷却箱102内设置的冷却系统就会对电解液进行冷却，以调节电解室内的温度，而在电解进行时，在直流负极201与双极板204之间产生的氢气就会通过氢分管303与氢管道104排除装置外，而在双极板204与密封板206之间的氧气也会通过氧分管302排除装置外，而密封板206的效果就是隔绝多个电解室之间的氧气与氢气。

而在本装置长时间的工作中，如果电解液中的杂质或污垢较多就会堵塞某一个电解室，阻碍电解液的流动，而当堵塞到了一定程度时，流入电解室的电解液就会减少或增多，此时浮动块305将会随着水位上升或下降，而当浮动块305移动的范围超过了触发杆308的限制之后，触发杆308就会激活滑动板309，使滑动板309向靠近底座101方向移动，让滑动板309带动滑动齿轮501与电机齿轮110啮合，之后电机109就会反转，驱动蜗轮扇叶113将多个电解室内的水吸回到冷却箱102中，在预定时间之后进水主管道114电控阀门会关闭冷却箱102与进水分管301之间的通道。

而在电机109反转时会通过电机齿轮110、滑动齿轮501、皮带502带动驱动丝杆506转动，而驱动丝杆506会带动第一横杆505、第二横杆507、第三横杆509向靠近底座101方向移动，此时第一横杆505、第二横杆507、第三横杆509会带动左分段液压缸401、第一支撑轴402、第二支撑轴403绕着左侧支板105轴心在图4中逆时针转动，其目的是让滑动支撑轴404、第一支撑轴402、第二支撑轴403收缩，为后续对电解室内进行清理做准备，而在第二倾斜块510滑动到预定位置之后就会和挤压块511接触，挤压块511就会挤压第二倾斜块510，让第二倾斜块510向远离左侧支板105方向移动，让滑动齿轮501脱离与驱动丝杆506的接触，脱离之后第二倾斜块510就会停止运动，此刻第二支撑轴403也会运动到极限位置了，之后在驱动丝杆506持续转动轴，依次第一倾斜块508被第二倾斜块510挤压第一倾斜块508停止运动，然后被动块504被第一倾斜块508挤压被动块504停止运动，此时左分段液压缸401、第一支撑轴402、第二支撑轴403就会运动到双极绝缘壳203的下半部位，当运动完成后，电机109即可停止工作。

在电机109停止工作之后，即可启动左分段液压缸401与滑动支撑轴404，让左分段液压缸401与滑动支撑轴404带动电极绝缘壳202、双极绝缘壳203、密封板206向远离左侧支板105方向移动，这样做的目的是为了让多个电解室分离，打开电解室内部以方便维护与清理，而分离运动只需达到图3所示状态即可停止，此时的状态是本装置进行堵塞后清理电解室的状态，而如果要对某一个电解室进行零件更换即可按压按压手柄603，让按压手柄603也滑动到靠近底座101的一端，此时的多个电解室没有进行限位，只有凸出圆盘对电极绝缘壳202、双极绝缘壳203、密封外壳205进行稳定，而如果需要在本装置上增添或减少电解室，即增加或减少电解室相关设备，如进水分管301、氧分管302、氢分管303、水位管道307、凸出圆盘等零件，其工作方式不变，此处值得说明的是，底部支撑块601与底部滑轨602也会随着双极绝缘壳203一起滑动，目的是为了支撑双极绝缘壳203。

Claims (8)

1.一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，包括底座（101），所述底座（101）上固定安装有左侧支板（105），所述底座（101）上还固定安装有右侧支板（107），所述左侧支板（105）上固定安装有用以冷却电解液的冷却箱（102），所述冷却箱（102）上固定安装有冷却盖（108），其特征在于：所述左侧支板（105）上固定安装有氧管道（103），氧管道（103）是用以连接装置外部的氧气储存室，所述氧管道（103）上还活动安装有氧分管（302），所述氧分管（302）上固定安装有双极绝缘壳（203），所述双极绝缘壳（203）上固定安装有双极板（204），所述双极绝缘壳（203）上固定安装有水位管道（307），所述双极绝缘壳（203）上还滑动安装有浮动块管（304），所述浮动块管（304）的一端固定安装有浮动块（305），所述浮动块（305）是为了检测双极绝缘壳（203）内电解液高度而设置的，所述双极绝缘壳（203）上还固定安装有进水分管（301）。

2.根据权利要求1所述一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，其特征在于：所述左侧支板（105）上还活动安装有电极绝缘壳（202），所述电极绝缘壳（202）上固定安装有直流负极（201），所述电极绝缘壳（202）与双极绝缘壳（203）活动连接，所述双极绝缘壳（203）远离左侧支板（105）的一端活动安装有密封外壳（205），所述密封外壳（205）上固定安装有起到隔离效果的密封板（206），所述左侧支板（105）上还固定安装有氢管道（104）。

3.根据权利要求1所述一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，其特征在于：左侧支板（105）上还固定安装有出水主管（310），所述出水主管（310）还与冷却箱（102）固定连接，所述冷却盖（108）上还固定安装有电机齿轮（110），所述电机齿轮（110）的输出轴上固定安装有电机齿轮（110），所述电机齿轮（110）上固定安装有扇叶轴（111），所述扇叶轴（111）上固定安装有用以驱动电解液循环的蜗轮扇叶（113），所述冷却箱（102）上固定安装有滤网（112），所述滤网（112）与蜗轮扇叶（113）转动连接，所述冷却箱（102）上固定安装有进水主管道（114），所述进水主管道（114）的另一端与进水分管（301）活动连接。

4.根据权利要求1所述一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，其特征在于：所述底座（101）上固定安装有挤压块（511），底座（101）上还转动安装有驱动丝杆（506），所述底座（101）上还固定安装有竖立支架（503），所述竖立支架（503）上滑动安装有第一横杆（505），所述竖立支架（503）上滑动安装有被动块（504），所述被动块（504）与驱动丝杆（506）通过螺纹连接，所述被动块（504）上固定安装有第一弹簧，第一弹簧的另一端固定安装在第一横杆（505）上，所述第一横杆（505）上还转动安装有左分段液压缸（401），所述左分段液压缸（401）与左侧支板（105）滑动连接。

5.根据权利要求4所述一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，其特征在于：所述竖立支架（503）上滑动安装有第一倾斜块（508），所述第一倾斜块（508）与驱动丝杆（506）通过螺纹连接，所述第一倾斜块（508）上固定安装有第二弹簧，所述第二弹簧的另一端固定安装有第二横杆（507），所述第二横杆（507）与竖立支架（503）滑动连接，所述第二横杆（507）上转动安装有第一支撑轴（402），所述第一支撑轴（402）与左侧支板（105）滑动连接，所述竖立支架（503）上滑动安装有第二倾斜块（510），所述第二倾斜块（510）与驱动丝杆（506）通过螺纹连接，所述第二倾斜块（510）上固定安装有第三弹簧，所述第二弹簧的另一端固定安装有第三横杆（509），所述第三横杆（509）与竖立支架（503）滑动连接，所述第三横杆（509）上转动安装有第二支撑轴（403），所述第一支撑轴（402）与左侧支板（105）滑动连接。

6.根据权利要求2所述一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，其特征在于：所述氢管道（104）上活动安装有氢分管（303），所述氢分管（303）与双极绝缘壳（203）固定连接，所述底座（101）上还滑动安装有多个底部滑轨（602），所述底部滑轨（602）上固定安装有多个底部支撑块（601），在电极绝缘壳（202）、双极绝缘壳（203）、密封外壳（205）上都有一个底部支撑块（601）与之接触，用以支撑电极绝缘壳（202）、双极绝缘壳（203）、密封外壳（205）。

7.根据权利要求1所述一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，其特征在于：所述左侧支板（105）上转动安装有主支撑轴（405），所述左侧支板（105）上滑动安装有滑动支撑轴（404），所述滑动支撑轴（404）的一端固定安装有按压手柄（603），所述按压手柄（603）上固定安装有开关弹簧，所述开关弹簧的另一端固定安装在左侧支板（105）上。

8.根据权利要求1所述一种双极压滤式强碱性制氢用水电解槽，其特征在于：所述左侧支板（105）上还滑动安装有滑动板（309），所述滑动板（309）上滑动安装有触发杆（308），所述触发杆（308）与双极绝缘壳（203）固定连接，所述触发杆（308）上固定安装有检测弹簧，检测弹簧的另一端固定安装在滑动板（309）上，所述滑动板（309）的一端还转动安装有滑动齿轮（501），所述滑动齿轮（501）可与滑动板（309）啮合，所述滑动齿轮（501）与冷却盖（108）活动连接，所述滑动齿轮（501）上设置有皮带（502）。

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