CN204898090U - 一种电解槽结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水电解槽结构领域。一种电解槽结构，包括多个叠加的框架及安装在框架上的极板，所述框架上部设气道孔，相叠加的框架间的气道孔一一对应连通并构成气道；所述框架下部设液道孔，相叠加的框架间的液道孔一一对应连通并构成液道；所述框架气道孔或液道孔上设置绝缘挡板，所述绝缘挡板将对应的气道或液道隔成S型通道。本实用新型结构简单，生产成本低，耗能少，适合现代生产中水电解生产的需要。

Description

一种电解槽结构

技术领域

本实用新型属于水电解槽结构领域，特别是一种水电解槽结构。

背景技术

电解槽通过电化学反应将反应物转变为所需的产物，电化学反应即在与电解液接触的电极处发生的反应。可产生氢气的电解槽包含：水电解槽，其由水和电产生氢气和氧气；氨水电解槽，其由氨水和电产生氢气和氮气；以及氯碱电解槽，其由盐水和电产生氢气、氯气和苛性碱溶液。

水电解小室指由阴、阳电极、隔膜和电解液等构成，在直流电的作用下，能将水分解成氢气和氧气的最小单元。电解时，在阳电极界面上发生氧化反应，在阴电极界面上发生还原反应。隔膜将水电解槽水电解小室分隔为阴极区、阳极区，并使产生的氢气、氧气分隔，防止氢气、氧气互相穿透，但离子可迁移。水电解小室中，两个互相隔离的容积单元叫极室，其中一个为阴极室，亦称氢室；一个为阳极室，亦称氧室。与各极室相连通，并向其内部输送碱液的通道是液道。气道分别与各氢室或氧室相连通，并向外引出氢气或氧气。其中，引出氢气的，称氢气道；引出氧气的，称氧气道。也有电解槽不设置隔膜，生成的氢气和氧气混在一起输出。

现在电解槽主流形式是双极性电解槽，将多个电解小室堆叠串联工作。电解槽的两个电解小室之间靠框架上下端的气道和液道连接或者直接在极板上开孔连接。由于两个电解小室间电压在1.8-3V，而两个电解小室间连接的电解液电阻非常小，因此有大量电流从框架的气道或液道内通过，造成了电能的浪费。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是：针对上述技术问题，提供一种电解槽结构。通过增大电解槽中电解小室之间的液道和气道的通道长度，从而增大电解小室间连接的气液的电阻，从而减少从气道和液道通过的电流，减少电能的浪费。具体上从优化电解小室组成结构，增大电解小室中气道和液道通道长度，达到减少电流从框架的气道和液道通过，减少电能的浪费的目的。

本实用新型技术方案为：一种电解槽结构，包括多个叠加的框架及安装在框架上的极板，所述框架上部设气道孔，相叠加的框架间的气道孔一一对应连通并构成气道；所述框架下部设液道孔，相叠加的框架间的液道孔一一对应连通并构成液道；所述框架气道孔或液道孔上设置绝缘挡板，所述绝缘挡板将对应的气道或液道隔成S型通道。

这里进一步了解，框架是在水电解槽中，起支撑、包容各水电解小室等作用的框式构件。框架和极板叠加构成容纳电解液的电解小室，隔膜将此电解腔室分隔为氢室和氧室；不用隔膜时，氢气和氧气在同一腔室中同时产生。框架气道孔可以由框架叠加组成气道，气道孔上设置有小孔连接相应的电解腔室，即连接各个水电解小室，输出氢气和氧气；同样的，框架液道孔也可以由框架叠加组成液道，液道连接各个电解腔室，输送电解液。

这样在结构设置上，通过将直通的液道和气道设置成S型结构，连通长度增加了多倍，水电解小室间连接的气液电阻相应增加，从而减小从框架的气道和液道通过的电流，减少电能的浪费。这里的绝缘挡板可以根据框架的厚度等实际情况设置多个，满足不同尺寸规格的电解槽需要或者不同电解电压的需要。

优选的，所述绝缘挡板设置在气道孔或液道孔中，相邻两框架上对应气道或液道中的绝缘挡板位置呈错位设置。即将气道孔隔成更小的通孔，而绝缘挡板呈错位设置即将相邻气道孔通道交错设置，即将原直通的液道或者气道间隔成S型走向的通道。这里还可以，绝缘挡板设置在气道孔或液道孔中，包括至少两个呈错位设置的绝缘挡板并将气道孔或液道孔隔成S型通道。这样可以根据需要设置一个或多个绝缘挡板，以便调节气道或液道长度，或者说调节两个相邻水电解小室间之间连通距离。

优选的，所述框架至少包括两个气道孔，所述气道孔呈左右对称设置；所述框架至少包括两个液道孔，所述液道孔呈左右对称设置；所述气道孔或液道孔的横截面呈长圆形。本方案对上述优化，设置双气道和双液道，生产时，可以进行氢气和氧气分开收集。即所述连通距离可以由气道孔或液道孔的形状保证，或设置多个上述绝缘挡板保证，使得本实用新型结构更加优化，适应性进一步增强，满足本实用新型需要。

这里对本实用新型提供另一种技术方案，所述极板两端设有隔绝部，所述隔绝部对应贴合气道孔和液道孔；所述隔绝部上设有通孔并将气道和液道分隔成S型通道结构。所述极板与框架分体设置，通过框架将极板的隔绝部加紧在液道和气道，极板的隔绝部上设有相互错位的通孔并将气道或液道分隔成S型通道结构。易见，与前方案不同的是在框架上减少了绝缘挡板。这里同样可以实现对气道和液道增加距离的目的，为生产者提供了不同的方案选择，扩大了适应范围，增强了本实用新型的适应性。

同样的，当电解槽中设有隔膜时，隔膜同样的也可以设置隔绝部，即在隔膜两端设有隔绝部，所述隔绝部对应贴合气道孔和液道孔；所述隔绝部上设有通孔并将气道和液道分隔成S型通道结构。

优选的，所述气道孔和液道孔分别通过框架上的沟槽连通极板两侧的电解腔室。

优选的，所述框架中设置若干加强拉条，所述加强拉条端面分别与隔膜和极板贴合。加强拉条可以增加框架的结构强度及稳定性。

本实用新型有益效果是：

1.本实用新型通过增大电解槽中电解小室之间的液道和气道的通道长度，从而增大电解小室间连接的气液电阻，从而减少电流从框架的气道和液道通过，减少电能的浪费。

2.本实用新型结构简单，生产成本低，耗能少，适合现代生产中水电解生产的需要。

附图说明

图1是本实用新型装配爆炸图；

图2是图1中框架结构示意图；

图3是本实用新型另一种实施例的装配爆炸图；

图4是图3中框架结构示意图；

图5是图1中极板结构示意图；

图6是图3中极板结构示意图；

图7是本实用新型工作原理结构示意图。

附图中，1－前压板、2－前端板、3－端极板、4－框架、5－极板、6－隔膜、7－后端板、8－后压板、9－气道孔、10－液道孔、11－绝缘挡板、12－沟槽、13－隔绝部、14－通孔。

具体实施方式

本实用新型公开的是一种电解槽结构，包括多个叠加的框架4及安装在框架4上的极板5，所述框架4上部设气道孔9，相叠加的框架4间的气道孔9一一对应连通并构成气道；所述框架4下部设液道孔10，相叠加的框架4间的液道孔10一一对应连通并构成液道；所述框架4气道孔9或液道孔10上设置绝缘挡板11，所述绝缘挡板11将对应的气道或液道隔成S型通道。

这里需要了解，本实用新型在结构设置上，通过将现有技术中直通的导流通道设置成S型结构，即通过增加原有两个相同通道极室间的连通距离，达到增大极室间连接的气液电阻，减少电流从框架4的气道和液道通过，减少电能的浪费的目的。

这里的绝缘挡板11可以根据框架4的厚度和实际情况设置多个，满足不同尺寸规格的电解槽需要或者不同电解电压的需要，满足减少电流从框架4的气道和液道通过，减少电能的浪费的需求。

以下结合附图对本实用新型实施进行说明。

如图1所示，为图1本实用新型装配爆炸图，为优选实施方案之一。这里电解槽由前压板1、前端板2、端极板3、若干框架4、端极板3、后端板7和后压板8依次堆叠组成；电解槽在部件堆叠后通过压紧机构压紧；前端板2和后端板7上这有用于输出气体和输入电解液的端口。其中，框架4的一叠加端面安装隔膜6，其另一叠加端面安装极板5；隔膜6和极板5通过框架4之间的叠加夹紧固定，这样隔膜6和极板5间隔排列安装。隔膜6、框架4和极板5相叠加组成用于容纳电解液并对电解液电解的电解腔室，位于隔膜6两侧的电解腔室可以组成一个水电解小室，完成氢气和氧气生产分离生产。其中，主极板5采用厚度0.1mm薄钢板，主极板5可连通电解电源；隔膜6是一种由石棉纤维制成的多孔渗透性隔层，具体可以参照现有技术；框架4采用为用橡胶石棉材料制成。其中，前压板1用于对应连接压紧机构，前端板2用于安装端极板3，端极板3用于与框架4另一侧的隔膜6组成电解腔室。

这里需要说明的是，隔膜6并不是水电解生产必须的，这里只是提供一个优选的技术方案。

如图2所示，本实用新型框架4结构示意图。这里框架4中部为中空结构，用于容纳电解液；框架4中空结构一端可以叠加安装隔膜6，另一端可以叠加安装极板5，隔膜6、框架4和极板5构成电解腔室。这里包括两个横截面呈长圆形的气道孔9，气道孔9呈左右对称设置在框架4上部；包括两个横截面呈长圆形的液道孔10，所述液道孔10呈左右对称设置在框架4下部。电解槽组装好后，气道孔9和液道孔10一一对应连通并构成气道和液道。框架4中气道孔9和液道孔10中分别设有绝缘挡板11，绝缘挡板11将对应的气道和液道隔成S型通道结构。即将气道孔9隔成更小的通孔14，而绝缘挡板11呈错位设置即将相邻气道孔9通道交错设置，即将原直通的液道或者气道间隔成S型走向的通道。实际上，单个框架4绝缘挡板11位置是一致的，S型通道结构是由于叠加形成的效果。

本实用新型实施例中框架4每个气道孔9或液道孔10中只采用一个绝缘挡板11，即每个框架4同于液道或气道的连通长度为绝缘挡板11的两倍，而现有技术中，每个框架4中所述连通长度为框架4的厚度。显然易见，通过绝缘挡板11、长圆形的气道孔9和液道孔10可以大大增加所述连通长度，例如本实施例中，绝缘挡板11沿气道孔9的长度方向设置，绝缘挡板11长度远大于框架4的厚度，易见本实用新型增加相邻电解腔室或相邻电解小室之间的连通距离是效果十分明显的，结构是简单的，成本是减少的。绝缘挡板11的数量可以根据不同大小的框架4规格，或电解槽规格设置一个或多个，以便增加需要的气道或液道长度；这里不再一一说明。

如图3所示，为本实用新型的另一种优选方案。这里电解槽由前压板1、前端板2、端极板3、若干框架4、端极板3、后端板7和后压板8依次堆叠组成；电解槽在部件堆叠后通过压紧机构压紧；前端板2和后端板7上这有用于输出气体和输入电解液的端口。可以知道这里的结构位置基本与图1中所示相同，不同的是框架4和极板5。

如图4所示，这里框架4中部为中空结构，用于容纳电解液；框架4中空结构一端可以叠加安装隔膜6，另一端可以叠加安装极板5，隔膜6、框架4和极板5构成电解腔室。这里包括两个横截面呈长圆形的气道孔9，气道孔9呈左右对称设置在框架4上部；包括两个横截面呈长圆形的液道孔10，所述液道孔10呈左右对称设置在框架4下部。

如图5和6所示，为两种极板5结构示意图；图5中显示现有技术中的极板5结构。这里极板5上端部和下端部可以设置有隔绝部13，隔绝部13由绝缘材料制成，与极板5可导电性质相反。在极板5隔绝部13上还设置有两个通孔14。电解槽组装好后，极板5的隔绝部13分别与框架4的气道孔9和液道孔10对应贴合，而隔绝部13的通孔14与极板5的气道孔9或液道孔10一一对应连通。

电解槽组装好后，气道孔9和液道孔10一一对应连通并构成气道和液道。隔膜6和极板5对应安装在框架4两端面上，所述极板5隔绝部13对应贴合气道孔9和液道孔10；通过隔绝部13上设有通孔14并将气道或液道分隔成S型通道结构。易见，与上述方案不同的是减少了绝缘挡板11，从而优化框架4生产工艺，减少框架4的制造成本，并采用极板5的隔绝部13替代绝缘挡板11。这里同样可以实现对气道和液道增加距离的目的，同样能够解决本实用新型面临的主要技术问题，也为生产者提供了不同的方案选择，扩大了适应范围，增强了本实用新型的适应性。

当然，隔膜6同样的也可以设置隔绝部13，即在隔膜6两端设有隔绝部13，所述隔绝部13对应贴合气道孔9和液道孔10；所述隔绝部13上设有通孔14并将气道和液道分隔成S型通道结构。

两个相邻的电解腔室可以组成水电解小室，当然需要电极匹配配对。水电解小室为最小的生产单元，可以分开产生氢气和氧气，再通过两个气道分开连接生产氢气和氧气的电解腔室，从而可以分开收集氢气和氧气，减小后期不同气体分离成本。为此，框架4上设有沟槽12，沟槽12用于气道和液道连通电解腔室；具体上，为气道孔9和液道孔10通过沟槽12连通框架4中部的中空结构构成的电解腔室。

如图7所示，为本实用新型工作原理结构示意图。图中显示气道或者液道的气体或液体的流动，即呈S型流动，即气道或者液道呈S型结构。从图7中可以看出图1和图3组装好后，气道或者液道的流向。这里显示的是极板5和隔膜6同时设置绝缘部，绝缘部上的通孔14将原来直通的气道孔9只保持左侧贯通，而气道孔9另一侧上的绝缘部将气道孔9右侧贯通，这样在框架4叠加后，原来直通的气道或液道变成S型贯通的通道。

对上述方案进一步优化，所述框架4中设置若干加强拉条，所述加强拉条端面分别与隔膜6和极板5贴合。加强拉条可以增加框架4的结构强度及稳定性。

这里要补充的是，上述实施例极板5、隔膜6和框架4采用的是分离式结构，但是这只是诸多实施例之一，极板5或隔膜6也可以与框架4合成一体结构，同样的可以实现本实用新型，这里不再详述。

对图1结构样品作相关试验，试验中采用相同规格结构(与本实用新型样品相比缺少绝缘挡板11)的电解槽作为对比组。相同条件下，作水电解试验，并测量气道中电流。结果表明产同样量的气体，本实用新型样本较对比组电流要小10-20％，即同样条件下可节约电能10-20％。易见，本实用新型相比现有技术具有重要的进步，符合行业节能环保的前进方向。

Claims (8)

1.一种电解槽结构，包括多个叠加的框架及安装在框架上的极板，所述框架上部设气道孔，相叠加的框架间的气道孔一一对应连通并构成气道；所述框架下部设液道孔，相叠加的框架间的液道孔一一对应连通并构成液道；其特征在于：所述框架气道孔或液道孔上设置绝缘挡板，所述绝缘挡板将对应的气道或液道隔成S型通道。

2.根据权利要求1所述的一种电解槽结构，其特征在于：所述绝缘挡板设置在气道孔或液道孔中，相邻两框架上对应气道或液道中的绝缘挡板位置呈错位设置。

3.根据权利要求1所述的一种电解槽结构，其特征在于：所述绝缘挡板设置在气道孔或液道孔中，包括至少两个呈错位设置的绝缘挡板并将气道孔或液道孔隔成S型通道。

4.根据权利要求1所述的一种电解槽结构，其特征在于：所述框架至少包括两个气道孔，所述气道孔呈左右对称设置；所述框架至少包括两个液道孔，所述液道孔呈左右对称设置；所述气道孔和液道孔的横截面呈长圆形。

5.根据权利要求1所述的一种电解槽结构，其特征在于：所述极板两端设有隔绝部，所述隔绝部对应贴合气道孔和液道孔；所述隔绝部上设有通孔并将气道和液道分隔成S型通道结构。

6.根据权利要求1所述的一种电解槽结构，其特征在于：还包括隔膜，所述隔膜安装在两相邻极板间的框架上，所述隔膜两端设有隔绝部，所述隔绝部对应贴合气道孔和液道孔；所述隔绝部上设有通孔并将气道和液道分隔成S型通道结构。

7.根据权利要求1所述的一种电解槽结构，其特征在于：所述气道孔和液道孔分别通过框架上的沟槽连通极板两侧的电解腔室。

8.根据权利要求1所述的一种电解槽结构，其特征在于：所述框架中设置若干加强拉条，所述加强拉条端面分别与隔膜和极板贴合。