CN205115613U - 一种模拟工业电解水操作的测试用电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电解槽领域，具体为一种模拟工业电解水操作的测试用电解槽。该电解槽采用氧端压板、氧端板、氧极板、氧极框、氧电极、隔膜、氢电极、氢极框、氢极板、氢端板和氢端压板依次组合结构，氧电极嵌设于氧极框，氢电极嵌设于氢极框；氧端板上分别设有氧端碱液进口、氧端气液出口，氢端板上分别设有氢端碱液进口、氢端气液出口；氧极板和氢极板的一侧分别带有凸起结构，氧极板通过凸起与氧电极接触，氢极板通过凸起与氢电极接触。该电解水槽既能模拟工业电解水操作，又结构简单、体积小、重量轻、便于拆卸。
Description
技术领域
本实用新型涉及电解槽领域，具体为一种模拟工业电解水操作的测试用电解槽。
背景技术
近年来，能源日益紧缺以及能源消耗带来的环境污染问题，使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。随着化石资源的不断消耗，以石油、天然气和煤为主的制氢方式面临挑战。与此同时，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，“弃风”和“弃光”现象普遍存在，使用廉价且丰富的“弃风”、“弃光”资源制氢，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。
电解槽，作为工业电解水装置的核心部件，由阴极板、阳极板、电极以及隔膜等主要构件组成，是工业以及实验室研究的重点，其装配结构及内部构件选材是研究的核心方向。通常情况，工业电解槽由电解小室以及两端的端压板通过螺栓、螺母装配而成，电解小室由隔膜分隔成阳极室和阴极室，阳极室和阴极室通过隔膜分隔。隔膜，主要用于防止两极短路、隔离阴阳极气体以及离子导通。阳极室和阴极室，由极板、极框、电极等一系列构件组成，内部碱液在阳极室和阴极室内发生电化学反应，并通过各自循环通道将气体产物排出。一般工业电解水槽体积大、重量重、装配复杂，不利于进行槽体内部构件(如：电极、隔膜等)的实验室研究。
实用新型内容
为了便于开展实验室范围内的电解槽研究，本实用新型的目的在于提供一种模拟工业电解水操作的测试用电解槽，该电解水槽既能模拟工业电解水操作，又结构简单、体积小、重量轻、便于拆卸。
本实用新型的技术方案是：
一种模拟工业电解水操作的测试用电解槽，该电解槽采用氧端压板、氧端板、氧极板、氧极框、氧电极、隔膜、氢电极、氢极框、氢极板、氢端板和氢端压板依次组合结构，氧电极嵌设于氧极框，氢电极嵌设于氢极框；氧端板上分别设有氧端碱液进口、氧端气液出口，氢端板上分别设有氢端碱液进口、氢端气液出口；氧极板和氢极板的一侧分别带有凸起结构，氧极板通过凸起与氧电极接触，氢极板通过凸起与氢电极接触。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，该组合结构通过氧端压板和氢端压板之间的紧固件装配夹紧，相邻部分之间通过垫片密封。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，电解槽通过隔膜分隔成阳极室和阴极室，氧端板、氧极板、氧极框、氧电极依次叠加形成阳极室，氢电极、氢极框、氢极板、氢端板依次叠加形成阴极室。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，氧端板或氢端板为圆形聚氯乙烯材质厚度板。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，在氧端板靠近氧极板侧具有上下两个不在厚度方向贯通的氧端板圆形开口，所述氧端板圆形开口与氧端板同一水平线上的氧端板侧壁开口相连通；在氢端板靠近氢极板侧具有上下两个不在厚度方向贯通的氢端板圆形开口，所述氢端板圆形开口与氢端板同一水平线上的氢端板侧壁开口相连通。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，氧极板或氢极板为不锈钢板或镀镍板。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，氧电极或氢电极为镍丝网电极、泡沫镍电极、烧结镍电极或活性电极。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，氧极框为聚氯乙烯氧极框，氢极框为聚氯乙烯氢极框。
所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，隔膜为石棉布或各种改性石棉隔膜。
本实用新型具有以下优点及有益效果：
1.本实用新型电解槽在保证功能的前提下结构简单，便于加工制造及拆卸装配；
2.本实用新型电解槽主体采用非金属材料，大幅降低槽体重量，同时降低制造成本；
3.由于气液进出口开在端板上便于实验操作，碱液不易外漏。
附图说明
图1为本实用新型电解槽的分解示意图。
图2为本实用新型电解槽的氧端压板或氢端压板示意图。
图3(a)和图3(b)为本实用新型电解槽的氧端板或氢端板示意图。其中，图3(a)为主视图；图3(b)为侧视图。
图4为本实用新型电解槽的氧电极或氢电极示意图。
图5为本实用新型电解槽的氧极框或氢极框示意图。
图中，1氧端压板；2氧端板；3氧极板；4氧极框；5氧电极；6隔膜；7氢电极；8氢极框；9氢极板；10氢端板；11氢端压板；12氧端碱液进口；13氢端碱液进口；14氧端气液出口；15氢端气液出口；16凸起；17氧端板圆形开口；18氧端板侧壁开口；19氢端板圆形开口；20氢端板侧壁开口。
具体实施方式
如图1-图5所示，本实用新型模拟工业电解水操作的测试用电解槽，采用氧端压板1、氧端板2、氧极板3、氧极框4、氧电极5、隔膜6、氢电极7、氢极框8、氢极板9、氢端板10和氢端压板11依次组合结构，该组合结构通过氧端压板1和氢端压板11之间的紧固件(螺栓、螺母)装配夹紧，相邻部分之间通过垫片密封，氧电极5嵌设于氧极框4，氢电极7嵌设于氢极框8。氧端板2上分别设有氧端碱液进口12、氧端气液出口14，氢端板10上分别设有氢端碱液进口13、氢端气液出口15。由隔膜6分隔成阳极室和阴极室，氧端板2、氧极板3、氧极框4、氧电极5依次叠加形成阳极室，氢电极7、氢极框8、氢极板9、氢端板10依次叠加形成阴极室。隔膜6将阴极室和阳极室分开，起到隔离阴极气体和阳极气体、防止阴极和阳极短路以及离子导通的作用。
碱液从氧端板2上的氧端碱液进口12流入阳极室，流经氧极板3和氧极框4上的通道，流入已嵌入氧极框4的氧电极5并发生化学反应。电解产生的氧气经过氧极板3和氧极框4上的通道，从氧端板2上的氧端气液出口14，连同碱液一同排出。碱液从氢端板10上的氢端碱液进口13流入阴极室，流经氢极板9和氢极框8上的通道，流入已嵌入氢极框8的氢电极7并发生化学反应。电解产生的氢气经过氢极板9和氢极框8上的通道，从氢端板10上的氢端气液出口15，连同碱液一同排出。
如图3(a)和图3(b)所示，氧端板2和氢端板10为圆形聚氯乙烯材质厚度板；在氧端板2靠近氧极板3侧具有上下两个不在厚度方向贯通的氧端板圆形开口17，所述氧端板圆形开口17与氧端板2同一水平线上的氧端板侧壁开口18相连通，为碱液和气体产物提供进出通道。在氢端板10靠近氢极板9侧具有上下两个不在厚度方向贯通的氢端板圆形开口19，所述氢端板圆形开口19与氢端板10同一水平线上的氢端板侧壁开口20相连通，为碱液和气体产物提供进出通道。
如图1和图4所示，氧极板3或氢极板9可以为一侧带有凸起16结构的不锈钢板或镀镍板，氧极板3通过凸起16与氧电极5接触，氢极板9通过凸起与氢电极7接触，从而起到支撑电极、导电和提供流场的作用。
如图1和图5所示，氧电极5嵌入氧极框4内，氢电极7嵌入氢极框8内，氧极框4和氢极框8为电化学反应提供场所。
另外，氧电极5和氢电极7的材质可以为镍丝网、泡沫镍、烧结镍或各种包覆有活性材料的活性电极。氧极框4和氢极框8可以为聚氯乙烯材质，隔膜6可以为石棉布或各种改性石棉隔膜。
结果表明，本实用新型结构简单、体积小、重量轻、便于拆卸，在模拟工业电解水操作的同时便于开展槽体内部构件的实验室研究。
Claims (9)
1.一种模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，该电解槽采用氧端压板、氧端板、氧极板、氧极框、氧电极、隔膜、氢电极、氢极框、氢极板、氢端板和氢端压板依次组合结构，氧电极嵌设于氧极框，氢电极嵌设于氢极框；氧端板上分别设有氧端碱液进口、氧端气液出口，氢端板上分别设有氢端碱液进口、氢端气液出口；氧极板和氢极板的一侧分别带有凸起结构，氧极板通过凸起与氧电极接触，氢极板通过凸起与氢电极接触。
2.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，该组合结构通过氧端压板和氢端压板之间的紧固件装配夹紧，相邻部分之间通过垫片密封。
3.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，电解槽通过隔膜分隔成阳极室和阴极室，氧端板、氧极板、氧极框、氧电极依次叠加形成阳极室，氢电极、氢极框、氢极板、氢端板依次叠加形成阴极室。
4.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，氧端板或氢端板为圆形聚氯乙烯材质厚度板。
5.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，在氧端板靠近氧极板侧具有上下两个不在厚度方向贯通的氧端板圆形开口，所述氧端板圆形开口与氧端板同一水平线上的氧端板侧壁开口相连通；在氢端板靠近氢极板侧具有上下两个不在厚度方向贯通的氢端板圆形开口，所述氢端板圆形开口与氢端板同一水平线上的氢端板侧壁开口相连通。
6.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，氧极板或氢极板为不锈钢板或镀镍板。
7.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，氧电极或氢电极为镍丝网电极、泡沫镍电极、烧结镍电极或活性电极。
8.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，氧极框为聚氯乙烯氧极框，氢极框为聚氯乙烯氢极框。
9.按照权利要求1所述的模拟工业电解水操作的测试用电解槽，其特征在于，隔膜为石棉布或各种改性石棉隔膜。
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