CN205856614U - 一种燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，包括电解槽主体，所述电解槽主体采用化工绝缘体专用工程塑料系列圆管，其直径为0.2‑0.8m；所述电解槽主体内设有与其管径相等的等距排列的电极板组合，电极板之间设有碱性电解液作为导电体；所述电极板上还设有电解液孔洞，前后电极板上的电解液孔洞之间处于不同的操纵水平线上。所述电解槽具有低能耗、低压力、低温度、制作工艺简单、成本低、高效能等特点，利于大量生产和大量应用，利用清洁的氢氧混合气体的燃烧热源来替代燃煤，减少了化石消耗，满足了工业、农业和民用的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及氢氧混合气体电解槽设备的技术领域，特别是一种燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，具有制作成本低、能耗低、压力低、温度低、能效高等特点。
背景技术
目前水电解制氢气氧气的水电解装置，通过水的电解分解出氢气和氧气，即把电极板安装在电解槽内，电极通过直流电流则在两极分别产生2：1氢气和氧气，独立氢气氧气道串联分别进行分储利用，跟据需要再进行混合，或者单独使用。现有的水电解槽通常高压高温状态下运行，且制作复杂，成本高。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，具有低能耗、低压力、低温度、制作工艺简单、成本低、高效能等特点，利于大量生产和大量应用，利用清洁的氢氧混合气体的燃烧热源来替代燃煤，减少了化石消耗，满足了工业、农业和民用的需求。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，包括电解槽主体，所述电解槽主体采用化工绝缘体专用工程塑料系列圆管，其直径为0.2-0.8m；所述电解槽主体内设有与其管径相等的等距排列的电极板组合，电极板之间设有碱性电解液作为导电体；所述电极板上还设有电解液孔洞，前后电极板上的电解液孔洞之间处于不同的操纵水平线上。
所述电解槽主体连接循环泵与氢氧气反应分离罐。
所述化工绝缘体专用工程塑料系列圆管是由绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料制得。
所述电解槽主体两端设有槽体法兰，其与外平内凹法兰封头连接，所述外平内凹法兰封头也是采用绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料（简称CPVC），两个外平内凹法兰封头的中心位分别设有直流电极导线正和负连接桩，其上部分别设有电解液输入口和电解液输出口，所述电解液输出口的下端设有排污口，所述外平内凹法兰封头与电解槽主体之间设有法兰螺栓孔通过法兰螺栓加以固定。
采用绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料（简称CPVC）制得的设备管道耐压强、耐腐蚀、耐高温，阻燃性、绝缘性等各项指标符合水电解氢氧混合气体的电解槽制作要求，且成本低。
所述电极板采用1-1.5毫米厚的316L不锈钢板材通过圆形冲压或洗割制得，所述电极板的形状为设有平口的圆形，所述平口设在所述圆形的十字四角边处并通过平切2mm形成。
316L不锈钢板材制作的电极板，冲压或洗割制作不影响材料的性质，不会因为切割产生的高温改变材料性质，而造成电极板实用面积减少以及造成产气量减少。
所述电极板上设有3-8个定位孔洞，连接杆穿过每个电极板上的对应孔洞固定连接所述电极板；优选地，所述定位孔洞设有5个，一个为中心定位孔，设在所述电极板的中心，中心定位孔向外圆周等距三分之二处另设有四处定位孔洞，优选地，从中心定位孔沿半径向水平和垂直方向向外的三分之二处设有四处定位孔洞，形成圆环等距定位五孔；所述连接杆为CPVC棒，所述CPVC棒通过所述圆环等距定位五孔等距固定连接所述电极板；或者所述定位孔洞为4个，不包括中心定位孔。
进一步地，所述电极板之间设有1.5-2.5毫米厚的四氟垫片，用于间隔定位电极板，垫片直径大于定位孔洞直径2毫米，依次排列。
所述电极板上还设有电解液孔洞，主要位于电极板的斜交叉四边上，是电解液的流经通道，根据电极板的单数和双数排列，所述电解液孔洞的排列方式分为单数排列孔距位和双数排列孔距位两种，具体地，所述单数排列孔距位是指所述电解液孔洞位于斜交叉四边的四分之三处，为上位，所述双数排列孔距位是指所述电解液孔洞位于斜交叉四边的五分之三处，为下位。所述电极板的电解液的流经通道由于前后电解液孔洞之间处于不同的操纵水平线上，使得电解液经由上下波浪山字形流动和迂回曲折之字形流动，增加了电解液在电解槽主体内电极板之间的接触面积和滞留时间，产生了更好的极性反应增加了产气量。
进一步地，所述电极板上开设的所述电解液孔洞的总面积大于所述电解液输出口的口径面积的1.2-2.0倍，有阀门控制可以调整流量，此时，电极反应的效果正常，以电极产生的气泡流经通通畅为准。
进一步地，所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽为卧式电解槽。
进一步地，所述电解液输出口的管道上设有温度传感器，为了保证电解液的运行温度小于50℃，当超过50℃的上限时，电解槽主体内电极板断电保护，热交换循环照常。
进一步地，所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽与循环泵连接，通过电极碱性电解液反应，产生的氢氧气泡被循环泵全部吸出，由下道工序的“氢氧气反应分离罐”进行气液分离，在气液重量比关系下自然分离，电解液水分下降，进入再循环，氢氧气体上升进入下道工序，电解槽及“氢氧气反应分离罐”的二者间运行平衡压力＜0.09MPa-0.125MPa，分离罐顶端设有压力传感器，超压上限时切断电解槽电极电源，停机进一步地保护。
进一步地，所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽设有反冲洗装置，电解槽定期保养，维护，电解槽进出口体外设反冲洗功能旁路管路，应用同一台循环泵进行阀门切换，柠檬酸液作清洗循环，清洁极板上碱性附着物及沉降电解槽底的碱性颗粒物质，恢复电解槽功效和延长电解槽使用寿命。
燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽是氢氧气体生产和使用成本的核心部件，经多年的实践，本申请发明人发现选用绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料做成电解槽主体，圆形电极板等距串联设于电解槽主体内，碱性电解液作为导电体，电解气液由反应分离罐进行气液分离是有利的。综合电解槽材质、电极板排布方式、电解液流道大小、流道走向等相关因素的匹配合理性，电解槽整体运行效果稳定，产气量达到设计要求。进一步地，本实用新型产气电能耗＜1.8KW/立方氢氧混合气体，运行压力＜0.12MPa，温度＜50℃，产气立方耗水＜300m L，具有突出的效果。
通过采用单数排列孔距位和双数排列孔距位，电解液流经通道形成山字形流经方式，电极板通电后的阴极产生氢气，阳极产生氧气，电解液经山字形态的流道曲经过程后产生的2：1的氢氧气体直接由循环泵吸出电解槽主体，混合状态下的氢氧气由下道工艺的“氢氧气反应分离罐”进行气液分离。
附图说明
图1为本实用新型所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽的一个实施例的结构示意图；
图2为本实用新型中单数排列的所述电极板的一个实施例的结构示意图；
图3为本实用新型中双数排列的所述电极板的一个实施例的结构示意图；
图4为含有反冲洗装置的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽的一个应用实施例的连接结构示意图。
具体实施方式
参见图1-4，本实用新型的技术方案为：
本实用新型提供了一种燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽1，包括电解槽主体1-1，所述电解槽主体1-1采用化工绝缘体专用工程塑料系列圆管，其直径为0.2-0.8m；所述电解槽主体1-1内设有与其管径相等的等距排列的电极板组合，电极板2-1之间设有碱性电解液作为导电体；所述电极板2-1上还设有电解液孔洞2-3和2-5，前后电极板2-1上的电解液孔洞2-3和2-5之间处于不同的操纵水平线上。
所述电解槽主体1-1连接循环泵6-1与氢氧气反应分离罐6-4。
所述化工绝缘体专用工程塑料系列圆管是由绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料制得。
所述电解槽主体1-1两端设有槽体法兰1-2，其与外平内凹法兰封头1-3连接，所述外平内凹法兰封头1-3也是采用绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料（简称CPVC），两个外平内凹法兰封头1-3的中心位分别设有直流电极导线正连接桩4-2和负连接桩4-1，其上部分别设有电解液输入口1-5和电解液输出口1-6，所述电解液输出口1-6的下端设有排污口5-1，所述外平内凹法兰封头1-3与电解槽主体1-1之间设有法兰螺栓孔通过法兰螺栓1-4加以固定。
采用绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料（简称CPVC）制得的设备管道耐压强、耐腐蚀、耐高温，阻燃性、绝缘性等各项指标符合水电解氢氧混合气体的电解槽制作要求，且成本低。
所述电极板2-1采用1-1.5毫米厚的316L不锈钢板材通过圆形冲压或洗割制得，所述电极板2-1的形状为设有平口2-4的圆形，所述平口2-4设在所述圆形的十字四角边处并通过平切2mm形成。
316L不锈钢板材制作的电极板，冲压或洗割制作不影响材料的性质，不会因为切割产生的高温改变材料性质，而造成电极板实用面积减少以及造成产气量减少。
所述电极板2-1上设有3-8个定位孔洞2-2，连接杆穿过每个电极板2-1上的对应孔洞固定连接所述电极板2-1；优选地，所述定位孔洞2-2设有5个，一个为中心定位孔，设在所述电极板2-1的中心，中心定位孔向外圆周等距三分之二处另设有四处定位孔洞2-2，优选地，从中心定位孔沿半径向水平和垂直方向向外的三分之二处设有四处定位孔洞2-2，形成圆环等距定位五孔；所述连接杆为CPVC棒，所述CPVC棒通过所述圆环等距定位五孔等距固定连接所述电极板；或者所述定位孔洞2-2为4个，不包括中心定位孔。
进一步地，所述电极板2-1之间设有1.5-2.5毫米厚的四氟垫片，用于间隔定位电极板，垫片直径大于定位孔洞直径2毫米，依次排列。
所述电极板2-1上还设有电解液孔洞2-3和2-5，主要位于电极板的斜交叉四边上，是电解液的流经通道，根据电极板2-1的单数和双数排列，所述电解液孔洞的排列方式分为单数排列孔距位和双数排列孔距位两种，具体地，所述单数排列孔距位是指所述电解液孔洞2-3位于斜交叉四边的四分之三处，为上位，所述双数排列孔距位是指所述电解液孔洞2-5位于斜交叉四边的五分之三处，为下位。所述电极板的电解液的流经通道由于前后电解液孔洞之间处于不同的操纵水平线上，使得电解液经由上下波浪山字形流动和迂回曲折之字形流动，增加了电解液在电解槽主体内电极板之间的接触面积和滞留时间，产生了更好的极性反应增加了产气量。
进一步地，所述电极板上开设的所述电解液孔洞的总面积大于所述电解液输出口的口径面积的1.2-2.0倍，有阀门控制可以调整流量，此时，电极反应的效果正常，以电极产生的气泡流经通畅为准。
进一步地，所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽为卧式电解槽。
进一步地，所述电解液输出口的管道上设有温度传感器，为了保证电解液的运行温度小于50℃，当超过50℃的上限时，电解槽主体内电极板断电保护，热交换循环照常。
进一步地，所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽与循环泵连接，通过电极碱性电解液反应，产生的氢氧气泡被循环泵全部吸出，由下道工序的“氢氧气反应分离罐”进行气液分离，在气液重量比关系下自然分离，电解液水分下降，进入再循环，氢氧气体上升进入下道工序，电解槽及“氢氧气反应分离罐”的二者间运行平衡压力＜0.09MPa-0.125MPa，分离罐顶端设有压力传感器，超压上限时切断电解槽电极电源，停机保护进一步地。
进一步地，所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽设有反冲洗装置，电解槽定期保养，维护，电解槽进出口体外设反冲洗功能旁路管路，应用同一台循环泵和阀门切换，柠檬酸液作清洗循环，清洁极板上碱性附着物及沉降电解槽底的碱性颗粒物质，恢复电解槽功效和延长电解槽使用寿命。
所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽设有反冲洗装置，包括旁路管路，利用同一台循环泵和开关阀门，达到反冲洗清洁效果。
电解槽的反冲洗装置，是设备维护的必要应用，关闭阀门5-1、5-2、5-3、5-4、5-7、5-10，打开阀门5-5、5-6、1、5-9、6-3、5-8、6-2，兑存好酸性液，启动6-1，循环30分钟，再更换清水循环10分钟，其中，阀门5-11可关可不关。
以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。
Claims (8)
1.一种燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，包括电解槽主体，所述电解槽主体采用化工绝缘体专用工程塑料系列圆管，其直径为0.2-0.8m；所述电解槽主体内设有与其管径相等的等距排列的电极板组合，电极板之间设有碱性电解液作为导电体；所述电极板上还设有电解液孔洞，前后电极板上的电解液孔洞之间处于不同的纵横水平线上。
2.根据权利要求1所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，所述化工绝缘体专用工程塑料系列圆管的材料为绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料。
3.根据权利要求1所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，所述电解槽主体两端设有槽主体法兰，其与外平内凹法兰封头连接，所述外平内凹法兰封头也是采用绝缘体改性聚氯乙烯工程塑料（简称CPVC），两个外平内凹法兰封头的中心位分别设有直流电极导线正和负连接桩，其上部分别设有电解液输入口和电解液输出口，所述电解液输出口的下端设有排污口，所述外平内凹法兰封头与电解槽主体之间设有法兰螺栓孔通过法兰螺栓加以固定。
4.根据权利要求1所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，所述电极板采用1-1.5毫米厚的316L不锈钢板材通过圆形冲压或洗割制得，所述电极板的形状为设有平口的圆形，所述平口设在所述圆形的十字四角边处并通过平切2mm形成。
5.根据权利要求1所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，所述电极板上设有定位孔洞，连接杆穿过每个电极板上的对应孔洞固定连接所述电极板；所述定位孔洞设有5个，一个为中心定位孔，设在所述电极板的中心，从中心定位孔沿半径向水平和垂直方向向外的三分之二处设有四处定位孔洞，形成圆环等距定位五孔；所述连接杆为CPVC棒，所述CPVC棒通过所述圆环等距定位五孔等距固定连接所述电极板。
6.根据权利要求1所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，所述电极板之间设有1.5-2.5毫米厚的四氟垫片，用于间隔定位电极板，垫片直径大于定位孔洞直径2毫米，依次排列。
7.根据权利要求1所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，所述电极板上还设有电解液孔洞，主要位于电极板的斜交叉四边上，是电解液的流经通道，根据电极板的单数和双数排列，所述电解液孔洞的排列方式分为单数排列孔距位和双数排列孔距位两种，其中，所述单数排列孔距位是指所述电解液孔洞位于斜交叉四边的四分之三处，为上位，所述双数排列孔距位是指所述电解液孔洞位于斜交叉四边的五分之三处，为下位。
8.根据权利要求1所述的燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽，其特征在于，所述燃气用水电解氢氧混合气体的电解槽设有反冲洗装置，包括旁路管路，利用同一台循环泵和开关阀门，达到反冲洗清洁效果。
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