CN211079353U - 一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，包括基台和设置于基台上的反应腔室，所述反应腔室包括阳极反应腔室、阴极反应腔室，以及位于两者之间的连接腔室，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室内分别设置阳极反应电极片和阴极反应电极片，所述阳极反应电极片和阴极反应电极片分别位于可旋转的基座上，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室外壁相互远离的一侧分别设置电磁铁，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室顶部开设出气口；所述阳极反应腔室和阴极反应腔室下方的基台上分别设置LED灯带，本实用新型所公开的装置结构简单、应用广泛，且操作简单适用性强、便于观测、磁场可调、能实现电极旋转，进行不同方向电解气泡实验。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电解装置，特别涉及一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置。
背景技术
电解水作为一种重要的制氢方法，在航天、化工等工业领域有着广泛的应用。水电解过程的实质是在电极电势差作用下，将水分解为氢气和氧气的过程，在此过程中，外部电路输入的电能转化为化学能储存在氢气与氧气中。
目前，电解水制氢采用的电解槽主要有三种：1，固体聚合物电解槽；2，高温固体氧化物电解槽；3，碱性电解槽。在这三种工艺中，碱性电解槽是一种技术最成熟，结构最简单，生产成本最低的电解槽，适合大规模电解制氢的应用。在碱性电解槽制氢过程中，气泡的核化和气泡的出现对于整个电化学反应有着重要影响。一直以来，对于电解水过程中气泡的生长、脱落、运动轨迹的研究以及磁场对其产生的影响对于水槽电解水的研究有着重要的意义。
对于电解槽电解质、气泡的核化及生长等运动过程的观察、研究，目前现有试验设备主要面临以下问题：
1、现有电解水装置的结构复杂，不利于电解水槽内水电解过程的气泡核化、生成的全方位观测。
2、现有电解装置的电极尺寸、位置等比较单一，不利于实验室的多数据、多尺寸观测。
3、现有装置多需要外部补充观测光源，不利于电介质气泡生发过程的精确观测。
4、在研究磁力对于电解影响的实验时，现有实验装置所安装的永磁体，改变磁力大小时需要拆卸置换，对于实时实验造成较大不便。
5、现有实验装置，电流不可控因此导致电流密度单一，不利用实验室里多组实验数据的提取、比对。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，以达到结构简单、应用广泛，且操作简单适用性强、便于观测、磁场可调、能实现电极旋转，进行不同方向电解气泡实验的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，包括基台和设置于基台上的反应腔室，所述反应腔室包括阳极反应腔室、阴极反应腔室，以及位于两者之间的连接腔室，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室内分别设置阳极反应电极片和阴极反应电极片，所述阳极反应电极片和阴极反应电极片分别位于可旋转的基座上，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室外壁相互远离的一侧分别设置电磁铁，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室顶部开设出气口；所述阳极反应腔室和阴极反应腔室下方的基台上分别设置LED灯带。
上述方案中，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室内设置温度传感器和浓度传感器。
上述方案中，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室顶部分别设置顶盖。
上述方案中，所述基台底部设置电解液排出口及开关，以及电源数据传输口。
进一步的技术方案中，所述基台上设置控制器，所述控制器分别控制电磁铁的磁力大小、阳极反应电极片和阴极反应电极片的通电电流大小，所述控制器上还设有数据采集模块，用于采集温度传感器和浓度传感器的数据，以及电磁铁磁力大小数据和电极电流密度大小数据。
上述方案中，所述LED灯带包括设置于阳极反应电极片和阴极反应电极片外围的外圈LED灯带和内圈LED灯带。
上述方案中，所述基台表面设置装置总开关、电极开关、内圈LED灯带开关、外圈LED灯带开关、电磁铁开关，以及温度浓度显示器。
优选地，所述反应腔室的外壳为有机玻璃材质。
通过上述技术方案，本实用新型提供的实验室用电解水气泡生发研究观测装置具有以下有益效果：
1、本装置电极片的基座方向可以做180°旋转调整，因此可以根据试验设计方案转换不同角度，以便于各个角度观察、捕捉气泡。
2、本装置的反映腔室内配有浓度传感器、温度传感器，因此能够实时监控反应腔室内的温度及浓度。
3、本装置反映腔室为透明有机玻璃，底座安装有LED灯带，该灯带能够直接提供光源，避免了观测过程中外来光源、光线等对其产生的观测影响。反映腔室为透明有机玻璃，因此可在反映腔室两侧安装摄像头等外部观测装备。
4、本装置反应腔室的两侧安装有可控磁力强度的电磁铁，能够根据实验设计需求调节磁力大小。
5、本装置的电极开关可调节电极电流大小，进而调节电解过程中的电流密度。
6、本装置的反映腔室的顶盖可自由拆卸，同时在顶端有出气口，在实验过程中可尽快排出反应气体。
7、本装置基台底部设有电解液排出口，实验结束后，可以尽快排空反应腔室内的水电解液。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例所公开的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置外部示意图；
图2为本实用新型实施例所公开的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置正视图；
图3为本实用新型实施例所公开的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置俯视图；
图4为本实用新型实施例所公开的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置侧视图。
图中，1、阳极反应电极片；2、阴极反应电极片；3、阳极反应腔室；4、阴极反应腔室；5、出气口；6、顶盖；7、电磁铁；8、基台；9、基座一；10、基座二；11、温度传感器；12、浓度传感器；13、内圈LED灯带；14、外圈LED灯带；15、装置总开关；16、电极开关；17、内圈LED灯带开关；18、外圈LED灯带开关；19、电磁铁开关一；20、电磁铁开关二；21、控制器；22、电源数据传输口；23、电解液排出口及开关；24、温度浓度显示器；25、连接腔室。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实用新型提供了一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，如图1所示，该装置具有结构简单、应用广泛，且操作简单适用性强的特点。
如图2至图4所示，一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，包括基台8和设置于基台8上的反应腔室，反应腔室包括阳极反应腔室3、阴极反应腔室4，以及位于两者之间的连接腔室25，阳极反应腔室3和阴极反应腔室4内分别设置阳极反应电极片1和阴极反应电极片2，阳极反应电极片1和阴极反应电极片2分别位于可旋转的基座一9和基座二10上，基座一9和基座二10通过可调节的螺栓固定于基台8上，在实验开始之前，可进行手动调节到合适的角度进行实验。
阳极反应腔室3和阴极反应腔室4外壁相互远离的一侧分别设置电磁铁7，该电磁铁7可通过电磁铁开关一19和电磁铁开关二20调整通入的电流大小，进而调整磁力的大小，可实现对产生的气泡的扰动。
阳极反应腔室3和阴极反应腔室4顶部开设出气口5，电解产生的气体可通过顶部的出气口5排出。
阳极反应腔室3和阴极反应腔室4下方的基台8上分别设置LED灯带，LED灯带包括设置于阳极反应电极片1和阴极反应电极片2外围的外圈LED灯带14和内圈LED灯带13。两圈灯带可以实现反应腔室内的照明亮度，便于观察。
阳极反应腔室3和阴极反应腔室4内设置温度传感器11和浓度传感器12。
阳极反应腔室3和阴极反应腔室4顶部分别设置顶盖6，该顶盖6可以拆卸，便于添加电解液。
基台8底部设置电解液排出口及开关23，以及电源数据传输口22，电解后的电解液可通过电解液排出口排出，实验数据包括磁力、电流密度、温度、浓度等可通过电源数据传输口22传输到电脑端。
基台8上设置控制器21，控制器21分别控制电磁铁的磁力大小、阳极反应电极片1和阴极反应电极片2的通电电流大小，还可以控制电解液排出口及开关23的开启和关闭。控制器上还设有数据采集模块，用于采集温度传感器11和浓度传感器12的数据，以及电磁铁磁力大小数据和电流密度数据。
基台8表面设置装置总开关15、电极开关16、内圈LED灯带开关17、外圈LED灯带开关18、电磁铁开关一19，电磁铁开关二20，以及温度浓度显示器24。
工作过程：
实验开始前，根据实验需求，分别调节阳极电极片1和阴极电极片2的角度；打开反应腔室顶盖6，装入足量的电解溶液；打开装置总开关15开始实验。
实验过程中，根据既定实验方案，调节电磁铁开关19、20选择不同强度磁力；同时调节电极开关16，控制电解过程的电极电流密度；根据不同的电解液，结合实验观测、拍照需求选择外圈LED灯带开关18和内圈LED灯带开关17的开或关。
整个实验过程中，温度浓度显示器24会实时显示反应腔室内的温度以及浓度；同时，数据采集模块，集成于控制器21内，会实时将反应腔室内数据传到电脑端，传输的数据包括：磁力、电流密度、温度、浓度。实验过程中，所产生的气体会经过反应腔室顶部的出气口5排出。实验完毕后，关闭装置总开关15切断电源。打开电解液排出口23，将电解质溶液排净、收集，做进一步处理。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，包括基台和设置于基台上的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室包括阳极反应腔室、阴极反应腔室，以及位于两者之间的连接腔室，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室内分别设置阳极反应电极片和阴极反应电极片，所述阳极反应电极片和阴极反应电极片分别位于可旋转的基座上，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室外壁相互远离的一侧分别设置电磁铁，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室顶部开设出气口；所述阳极反应腔室和阴极反应腔室下方的基台上分别设置LED灯带。
2.根据权利要求1所述的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，其特征在于，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室内设置温度传感器和浓度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，其特征在于，所述阳极反应腔室和阴极反应腔室顶部分别设置顶盖。
4.根据权利要求1所述的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，其特征在于，所述基台底部设置电解液排出口及开关，以及电源数据传输口。
5.根据权利要求2所述的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，其特征在于，所述基台上设置控制器，所述控制器分别控制电磁铁的磁力大小、阳极反应电极片和阴极反应电极片的通电电流大小，所述控制器上还设有数据采集模块，用于采集温度传感器和浓度传感器的数据，以及电磁铁磁力大小数据和电极电流密度大小数据。
6.根据权利要求1所述的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，其特征在于，所述LED灯带包括设置于阳极反应电极片和阴极反应电极片外围的外圈LED灯带和内圈LED灯带。
7.根据权利要求1所述的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，其特征在于，所述基台表面设置装置总开关、电极开关、内圈LED灯带开关、外圈LED灯带开关、电磁铁开关，以及温度浓度显示器。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种实验室用电解水气泡生发研究观测装置，其特征在于，所述反应腔室的外壳为有机玻璃材质。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113092551A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-09 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种具有多电极的工作电极、组合平行测试系统及其使用方法 |
| CN113445067A (zh) * | 2021-06-04 | 2021-09-28 | 清华大学 | 氢气生产设备与质子交换膜电解槽内气泡观测方法 |
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2019
- 2019-11-22 CN CN201922039477.1U patent/CN211079353U/zh active Active
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| CN113445067B (zh) * | 2021-06-04 | 2022-04-08 | 清华大学 | 氢气生产设备与质子交换膜电解槽内气泡观测方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20201210 Address after: No.28, Zhejiang Road, Shinan District, Qingdao City, Shandong Province Patentee after: SHANDONG PROVINCE OCEANOGRAPHIC INSTRUMENTATION TECHNOLOGY CENTER Address before: 266200, Qingdao, Shandong, Qingdao, Qingdao, the core of the blue Silicon Valley, blue Silicon Valley business center, phase one, building No. 1. Patentee before: OCEANOGRAPHIC INSTRUMENTATION Research Institute SHANDONG ACADEMY OF SCIENCES |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |