CN202297800U - 隔膜电解装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种隔膜电解装置，包括电解槽(1)、阴极(2)和阳极(3)，其特征在于，还包括隔膜(4)和冷却装置，所述隔膜(4)设置在电解槽(1)中央并将电解槽(1)分隔成两个电解室，所述阴极(2)和阳极(3)分别设置在电解槽(1)的两个电解室内并靠近隔膜(4)一侧，所述冷却装置设置在电解槽(1)的内部或者外部，通过循环冷却水带走电解产生的热量。本实用新型采用开放构造的电解装置，内部反应状况容易观察，易于操作，可在常温常压下制作氧化还原电池用电解质，不产生有毒废气和废水。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种隔膜电解装置，尤其涉及一种用于制备氧化还原电池用电解质的电解装置。
背景技术
氧化还原电池是在电解质中积蓄电力的二次电池，通过电解质的氧化还原反应进行充放电。一般的氧化还原电池所使用的电解质其正极电解质采用硫酸氧钒(IV)溶液，而负极电解质则采用硫酸钒(III)溶液。其中正极电解质使用的硫酸氧钒的制作工序极为复杂，还需要高温(200～300℃)，高压(5～20个大气压)。
另外，负极电解液的制作工艺氧化钒(III)还包括了在浓硫酸中溶解，因此作业存在极大的危险性，这些都需要高度熟练的技术和特别的上岗资格，特殊的机器设备，安全设备，环境要求等，往往因法律上的许多的限制不能制造。
实际上从数十年前开始就有低成本的氧化还原电池且能稳定地储备大量的电力的考虑，但是由于不能安全有效地制造电解质而延迟了氧化还原电池的普及。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于制备氧化还原电池用电解质的隔膜电解装置，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本实用新型是通过如下的技术方案实现的：
一种隔膜电解装置，包括电解槽、阴极和阳极，其特征在于，还包括隔膜和冷却装置，所述隔膜设置在电解槽中央并将电解槽分隔成两个电解室，所述阴极和阳极分别设置在电解槽的两个电解室内并靠近隔膜一侧，所述冷却装置设置在电解槽的内部或者外部，通过循环冷却水带走电解产生的热量。
所述冷却装置为一包覆在电解槽外的冷却夹层，在所述冷却夹层两侧设置进水口和出水口。
所述冷却装置也可以是分别设置在电解槽两个电解室内的两个换热器，在所述换热器上连接进水管和出水管。
所述电解槽采用聚氯乙烯(PVC)或玻璃等热电导性好的材质制造。
所述隔膜为陶瓷材质，包括氧化铝或硅藻土，优选氧化铝。
所述进水管和出水管的材质可以采用不溶性金属或耐药性塑料，不溶性金属包括钛，耐药性塑料包括特氟隆。
作为优选方案，在电解室下部和上部分别设置进液管和出液管，与设置在电解装置外部的电解质存积桶连接，通过循环泵使电解质循环。
所述阳极使用不溶性金属(譬如钛等)铂镀等材质，所述阴极采用不溶性金属(无镀层)。
本实用新型隔膜电解装置可用于制备氧化还原电池用电解质，例如可以在如下氧化还原电池用电解质制造工艺中使用：
(1)向碱性水溶液中缓慢加入五氧化二钒并不断搅拌，五氧化二钒的加入量为碱性水溶液质量的20～50wt％；
(2)五氧化二钒加料完毕后，继续搅拌使其充分溶解；
(3)在上述体系中缓慢加入硫酸反应生成硫酸氧钒(IV)，体系pH值达到2.0～2.2时停止加入，继续反应20～30分钟；
(4)搅拌结束后用电渗析装置除去硫酸钠，然后进入膈膜电解工序1，将从电渗析装置获得的溶液还原为硫酸钒(III)和硫酸氧钒(IV)混合溶液；
(5)在步骤(4)获得的混合溶液中加入硫酸，然后进入膈膜电解工序2，在阳极侧获得硫酸氧钒(IV)，在阴极侧获得硫酸钒(III)；
(6)将步骤(5)中获得的硫酸氧钒(IV)导入膈膜电解工序3，在阳极侧获得高浓度的硫酸氧钒，即正极电解质；
(7)将从隔膜电解工序3的阴极获得的溶液转移到膈膜电解工序4的阳极侧，然后将从步骤(5)中获得的硫酸钒(III)转移到膈膜电解工序4的阴极侧，进行电解，就可从阴极侧获得高浓度的硫酸钒(III)，即负极电解质。
上述步骤(4)～(7)中各道隔膜电解工序即采用本实用新型隔膜电解装置。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
①现有技术是必须在高温高压的不溶性密封容器内让硫酸将氧化钒(III)溶解，而本实用新型则无需此工艺，只需在常温常压的大气中制作氧化还原电池用电解质。
②在制造工序中不产生有害气体和有毒的废水等。
③电解装置的电源电压很低，没有触电的危险性。
④因为采用开放构造的电解装置因此内部反应状况的观察容易，装置的自动运行也极为简单易行。
⑤膈膜电解装置所使用的膈膜是以硅藻土作为主要成分的陶瓷，价格便宜且物理强度很强，化学稳定性好寿命长，能达到降低制造成本的目的。
⑥膈膜电解装置所使用的电极采用在铂等的耐氧化性金属上镀钛，同时也可以用以石墨为主要成分陶瓷电极，这样能降低装置的成本。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是本实用新型另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
一种隔膜电解装置，包括电解槽1、阴极2和阳极3，还包括隔膜4和冷却装置，所述隔膜4设置在电解槽1中央并将电解槽1分隔成两个电解室，所述阴极2和阳极3分别设置在电解槽1的两个电解室内并靠近隔膜4一侧，所述冷却装置设置在电解槽1的内部或者外部，通过循环冷却水带走电解产生的热量。
作为一个优选实施例，如图1所示，所述冷却装置为一包覆在电解槽1外的冷却夹层5，在所述冷却夹层5两侧设置进水口501和出水口502，循环冷却水从进水口501进入冷却夹层5，流经电解槽外壁带走电解过程产生的热量，然后从出水口502流出。
作为另一个优选实施例，如图2所示，所述冷却装置是分别设置在电解槽1两个电解室内的两个换热器6，在两个换热器6上都连接进水管601和出水管602。循环冷却水从进水管601进入换热器6，然后从出水管602流出。每个换热器单独对电解槽的一个电解室内的溶液进行冷却。
所述电解槽1采用PVC或玻璃等热电导性好的材质制造，优选PVC材质。
所述隔膜4为陶瓷材质，包括氧化铝或硅藻土，优选氧化铝。
所述进水管601和出水管602的材质可以采用不溶性金属或耐药性塑料，不溶性金属优选钛，耐药性塑料优选特氟隆。
作为进一步的优选方案，如图1所示，在电解室下部和上部分别设置进液管101和出液管102，与设置在电解装置外部的电解质存积桶连接，通过循环泵使电解质循环。
Claims (9)
1.一种隔膜电解装置，包括电解槽(1)、阴极(2)和阳极(3)，其特征在于，还包括隔膜(4)和冷却装置，所述隔膜(4)设置在电解槽(1)中央并将电解槽(1)分隔成两个电解室，所述阴极(2)和阳极(3)分别设置在电解槽(1)的两个电解室内并靠近隔膜(4)一侧，所述冷却装置设置在电解槽(1)的内部或者外部，通过循环冷却水带走电解产生的热量。
2.如权利要求1所述的隔膜电解装置，其特征在于，所述冷却装置为一包覆在电解槽(1)外的冷却夹层(5)，在所述冷却夹层(5)两侧设置进水口(501)和出水口(502)。
3.如权利要求1所述的隔膜电解装置，其特征在于，所述冷却装置为分别设置在电解槽(1)两个电解室内的两个换热器(6)，在所述换热器(6)上连接进水管(601)和出水管(602)。
4.如权利要求1所述的隔膜电解装置，其特征在于，所述电解槽(1)为聚氯乙烯或玻璃材质。
5.如权利要求3所述的隔膜电解装置，其特征在于，所述进水管(601)和出水管(602)的材质采用不溶性金属或耐药性塑料。
6.如权利要求5所述的隔膜电解装置，其特征在于，所述不溶性金属为钛，所述耐药性塑料为特氟隆。
7.如权利要求1所述的隔膜电解装置，其特征在于，所述隔膜(4)为陶瓷材质。
8.如权利要求7所述的隔膜电解装置，其特征在于，所述隔膜(4)材质为氧化铝或硅藻土。
9.如权利要求1～8任一项所述的隔膜电解装置，其特征在于，在电解室下部和上部分别设置进液管(101)和出液管(102)。
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|---|---|---|---|---|
| CN107513722A (zh) * | 2016-06-15 | 2017-12-26 | 庄政霖 | 电解设备 |
| CN109722676A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-05-07 | 刘蕊 | 复合电解槽 |
| CN113122882A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-07-16 | 中南大学 | 一种矿浆电池 |
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2011
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