CN216039848U - 电解槽 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电解槽，包括柱形槽体及分别安装于柱形槽体的两个端部的第一端压板和第二端压板，柱形槽体的内部设有第一极板和第二极板，包括：中间极板，设于柱形槽体的内部且位于柱形槽体的长度方向上的中间位置；双极性主极板，第一极板和中间极板之间及第二极板和中间极板之间分别设有多个双极性主极板，以将柱形槽体的电解腔室分隔为多个电解小室；承托架，固定于柱形槽体的外壁并布置在柱形槽体的长度方向上的中间位置，承托架的底部设有与各个电解小室的进液口连通的电解液通道，承托架的顶部设有分别与各个电解小室的气液出口连通的阴极通道和阳极通道。通过上述技术方案，能使电解槽热场和各个电解小室的阻值更均匀。

Description

电解槽

技术领域

本公开涉及水电解制氢技术领域，具体地，涉及一种电解槽。

背景技术

在工业上常见的制氢方法有：工业副产物制氢、电解水制氢、甲醇重整制氢以及化石燃料制氢等，其中，电解水制氢是工业上制备氢气的一种重要方法，通过该方法制得的氢气纯度可高达99％以上。

在水电解槽中，电解水化学反应是在电解小室中完成的，电解小室是电解槽的最基本单元，多个电解小室通过多根拉紧螺杆压紧在两个端压板之间。伴随着GW级产氢量市场需求的出现，单台千方级碱性电解槽将成为未来水电解制氢快速发展的首选。

电解槽的大型化必然会增加电解小室的数量，电解小室的数量增加越多，电解槽的槽体则越长，影响电解液进入各个电解小室的均匀性。通常，在水电解槽中，碱液入口设置在槽体的一端部，电解液由碱液入口进入槽体内并依次流经各个电解小室，如果电解小室内的电解液过少，那么电解液则不能充满整个电解小室，这样，电解小室的上方会形成一个气腔，气腔的存在会增大电解小室的电阻，从而导致电解槽的电耗增大。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种电解槽，该电解槽能够使得电解槽热场和各个电解小室的阻值更加均匀。

为了实现上述目的，本公开提供一种电解槽，包括柱形槽体、第一端压板、第二端压板，所述第一端压板和所述第二端压板分别安装于所述柱形槽体的两个端部，所述柱形槽体的内部设置有分别固设在所述第一端压板和所述第二端压板上的第一极板和第二极板，所述电解槽还包括：中间极板，设置在所述柱形槽体的内部并且位于所述柱形槽体的长度方向上的中间位置；双极性主极板，所述第一极板和所述中间极板之间以及所述第二极板和所述中间极板之间分别设置有多个所述双极性主极板，以将所述柱形槽体的电解腔室分隔为多个电解小室；以及承托架，用于支撑所述柱形槽体，所述承托架固定于所述柱形槽体的外壁并布置在所述柱形槽体的长度方向上的中间位置，所述承托架的底部设置有电解液通道，该电解液通道与各个电解小室的进液口连通，所述承托架的顶部设置有阴极通道和阳极通道，该阴极通道和阳极通道分别与各个电解小室的气液出口连通。

可选地，所述电解槽包括拉紧螺杆，所述拉紧螺杆依次穿过所述第一端压板、所述承托架和所述第二端压板，以将所述第一端压板和所述第二端压板压紧在所述柱形槽体上。

可选地，所述阴极通道连接有阴极管道，所述阴极管道中设置有单向导通结构，以允许流体从所述电解小室向所述阴极管道流通。

可选地，所述阳极通道连接有阳极管道，所述阳极管道中设置有单向导通结构，以允许流体从所述电解小室向所述阳极管道流通。

可选地，所述电解液通道连接有碱液管道，所述碱液管道中设置有单向导通结构，以允许电解液从所述电解液通道向所述电解小室流通。

可选地，所述单向导通结构构造为单向阀。

可选地，所述阴极管道具有水平法兰面，以用于与后端管道连接。

可选地，所述阳极管道具有水平法兰面，以用于与后端管道连接。

可选地，所述碱液管道具有竖直法兰面，以用于与输液管道连接。

通过上述技术方案，本公开提供的电解槽在其柱形槽体的外壁上固定设置有承托架且该承托架位于柱形槽体的长度方向上的中间位置，通过承托架能够对柱形槽体提供支撑，以防止柱形槽体因重力而下垂进而泄漏，并且，承托架的底部设置有电解液通道，承托架的顶部设置有阴极通道和阳极通道，电解液通过电解液通道进入到柱形槽体的电解腔室中并从电解腔室的中间位置向两侧流通，以均匀地进入各个电解小室中，各个电解小室的阴极生成物经气液出口流向阴极通道后排出，各个电解小室的阳极生成物经气液出口流向阳极通道后排出，通过这种方式，能够将电解液的流通长度缩短一半，使得进入各个电解小室中的电解液更加均匀，从而能够使得电解槽热场和各个电解小室的阻值更加均匀，减少电耗。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供的电解槽的结构示意图，其中，未示出柱形槽体；

图2是本公开提供的电解槽中的承托架的结构示意图。

附图标记说明

1-第一端压板；2-第二端压板；3-承托架；31-支撑座；4-拉紧螺杆；5- 双极性主极板；6-蝶形弹簧；7-锁紧螺母；8-第一极板；9-第二极板；10-中间极板；11-阴极管道；12-阳极管道；13-碱液管道；100-后端管道。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相对于对应的部件自身轮廓而言的“内、外”。另外，本公开所使用的术语“第一”、“第二”等是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。

根据本公开的具体实施方式，参考图1和图2中所示，提供一种电解槽，包括柱形槽体、第一端压板1、第二端压板2，第一端压板1和第二端压板2 分别安装于柱形槽体的两个端部，柱形槽体的内部设置有分别固设在第一端压板1和第二端压板2上的第一极板8和第二极板9，电解槽还包括：中间极板10，设置在柱形槽体的内部并且位于柱形槽体的长度方向上的中间位置；双极性主极板5，第一极板8和中间极板10之间以及第二极板9和中间极板10之间分别设置有多个双极性主极板5，以将柱形槽体的电解腔室分隔为多个电解小室；以及承托架3，用于支撑柱形槽体，承托架3固定于柱形槽体的外壁并布置在柱形槽体的长度方向上的中间位置，承托架3的底部设置有电解液通道，该电解液通道与各个电解小室的进液口连通，承托架3的顶部设置有阴极通道和阳极通道，该阴极通道和阳极通道分别与各个电解小室的气液出口连通。

通过上述技术方案，本公开提供的电解槽在其柱形槽体的外壁上固定设置有承托架3且该承托架3位于柱形槽体的长度方向上的中间位置，通过承托架3能够对柱形槽体提供支撑，以防止柱形槽体因重力而下垂进而泄漏，并且，承托架3的底部设置有电解液通道，承托架3的顶部设置有阴极通道和阳极通道，电解液通过电解液通道进入到柱形槽体的电解腔室中并从电解腔室的中间位置向两侧流通，以均匀地进入各个电解小室中，各个电解小室的阴极生成物经气液出口流向阴极通道后排出，各个电解小室的阳极生成物经气液出口流向阳极通道后排出，通过这种方式，能够将电解液的流通长度缩短一半，使得进入各个电解小室中的电解液更加均匀，从而能够使得电解槽热场和各个电解小室的阻值更加均匀，减少电耗。

其中，本公开提供的电解槽可以包括用于制取氢气的电解水制氢电解槽，本公开对此不做具体限制。

在本公开提供的具体实施方式中，电解槽包括拉紧螺杆4，拉紧螺杆4 依次穿过第一端压板1、承托架3和第二端压板2，以将第一端压板1和第二端压板2压紧在柱形槽体上，使得柱形槽体具有良好的耐压性和密封性。其中，拉紧螺杆4的两端部分别套设有蝶形弹簧6并通过锁紧螺母7锁紧，以将第一端压板1和第二端压板2可靠地压紧在柱形槽体上，使得柱形槽体具有良好的耐压性和密封性。结合参考图1和图2中所示，拉紧螺杆4沿柱形槽体的轴向间隔设置为多个，多个拉紧螺杆4可以关于柱形槽体的中心轴线对称地布置，以将第一端压板1和第二端压板2分别可靠地紧固安装于柱形槽体的两个端部，并使得柱形槽体受力均匀。

参考图2中所示，承托架3上沿其竖直中心轴线可以对称地设置有两个支撑座31，两个支撑座31的下表面齐平，以向柱形槽体提供支撑，这样，柱形槽体由第一端压板1、承托架3和第二端压板2承托，防止因重力而导致的柱形槽体下垂进而泄漏等问题，从而保证电解槽在使用过程中的安全性和可靠性。其中，第一端压板1和第二端压板2可以具有与承托架3相同的形状，本公开对此不作具体限制。此外，柱形槽体可以具有圆形截面，也可以具有方形截面，第一端压板1、第二端压板2和承托架3根据柱形槽体的形状进行适应性设计即可，本公开对此不作具体限制。

在本公开提供的具体实施方式中，参考图2中所示，阴极通道连接有阴极管道11，阴极管道11中设置有单向导通结构，以允许流体从电解小室向阴极管道11流通，即流体不能够从阴极管道11流向电解小室，由此防止电解小室的阴极生成物逆流到电解小室中。其中，单向导通结构可以以任意合适的方式构造，例如单向阀，该单向阀允许流体从电解小室向阴极管道11 单向地流通，使得电解小室的阴极生成物从阴极管道11中排出。此外，该单向导通结构还可以构造为任意能够实现流体从电解小室向阴极管道11单向地流动的结构，本公开对此不作具体限制。需要说明的是，此处的“流体”是指电解小室的阴极所生成的气体和电解液，该气体随着电解液一起从阴极管道11中排出。

在本公开提供的具体实施方式中，参考图2中所示，阳极通道连接有阳极管道12，阳极管道12中设置有单向导通结构，以允许流体从电解小室向阳极管道12流通，即流体不能够从阳极管道12流向电解小室，由此防止电解小室的阳极生成物逆流到电解小室中。其中，该单向导通结构可以以任意合适的方式构造，例如单向阀，该单向阀允许流体从电解小室向阳极管道12 单向地流通，使得电解小室的阳极生成物从阳极管道12中排出。此外，该单向导通结构还可以构造为任意能够实现流体从电解小室向阳极管道12单向地流动的结构，本公开对此不作具体限制。需要说明的是，此处的“流体”是指电解小室的阳极所生成的气体和电解液，该气体随着电解液一起从阳极管道12中排出。

在本公开提供的具体实施方式中，参考图2中所示，电解液通道连接有碱液管道13，碱液管道13中设置有单向导通结构，以允许电解液从电解液通道向电解小室流通，即电解液不能够从电解小室流向电解液通道，由此防止电解液逆流到电解液通道中。其中，该单向导通结构可以以任意合适的方式构造，例如单向阀，该单向阀允许电解液从电解液通道向电解小室单向地流通。此外，该单向导通结构还可以构造为任意能够实现电解液从电解液通道向电解小室单向地流动的结构，本公开对此不作具体限制。

在本公开提供的具体实施方式中，为了现场配管方便、美观，阴极管道 11可以具有水平法兰面，该水平法兰面用于与后端管道100连接，通过该水平法兰面的设置能够便于阴极管道11与后端管道100的连接。该后端管道 100将电解液及电解小室的阴极所生成的气体输送至后端处理设备，以将阴极所生成的气体和电解液分离，经过分离后，该气体进入后端被收集，电解液通过泵进入电解液冷却器后流回到柱形槽体的电解腔室中，继续利用。

其中，阳极管道12也可以具有水平法兰面，该水平法兰面用于与后端管道100连接，通过该水平法兰面的设置能够便于阳极管道12与后端管道 100的连接。该后端管道100将电解液及电解小室的阳极所生成的气体输送至后端处理设备，以将阳极所生成的气体和电解液分离，经过分离后，该气体进入后端被收集，电解液通过泵进入电解液冷却器后流回到柱形槽体的电解腔室中，继续利用。

需要解释的是，上述后端管道100为电解槽用于与后端处理设备等装置连通的管道。其中，在本公开提供的电解槽用于电解水制氢时，阴极生成物为氢气，阳极生成物为氧气，氢气和氧气通过后端管道输送至后端处理设备中进行分离，在此情况下，后端处理设备为氢氧分离器。此外，在不同的应用场景下，电解槽的阴极生成物和阳极生成物有所不同，因此本公开对后端处理设备不做具体限制。

此外，碱液管道13可以具有竖直法兰面，该竖直法兰面用于与输液管道连接，通过该竖直法兰面的设置能够便于碱液管道13与输液管道的连接。其中，该输液管道用于将电解液输送至碱液管道13中，可以为上述电解液冷却器的输出管道和/或用于储存电解液的装置的排出管道。

在本公开中，第一端压板1上固定设置有第一极板8，该第一极板8上焊接有第一接线柱(未示出)，该第一接线柱用于连接整流电源的负极，第二端压板2固定设置有第二极板9，该第二极板9焊接有第二接线柱(未示出)，该第二接线柱用于连接整流电源的正极，从而为电解槽提供电解电能。第一极板8和中间极板10之间以及第二极板9和中间极板10之间分别设置有多个双极性主极板5，其中，双极性主极板5的一面为阳极电极板、另一面为阴极电极板，任意相邻的两个双极性主极板5中，其中一个双极性主极板5的阳极电极板与另一个双极性主极板5的阴极电极板相对设置，以将柱形槽体分割成多个电解小室，在电解过程中，电解液通过电解液通道进入到柱形槽体的电解腔室中并从电解腔室的中间位置向两侧流通，以均匀地进入各个电解小室中，各个电解小室的阴极生成物经气液出口流向阴极通道并通过阴极管道11和后端管道100进入后端处理设备，各个电解小室的阳极生成物经气液出口流向阳极通道并通过阳极管道12和后端管道100进入后端处理设备，后端处理设备将阴极生成物和阳极生成物从电解液中分离输送至后端被收集，经过处理后的电解液通过泵进入电解液冷却器后流回到柱形槽体的电解腔室中，继续利用。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (9)

1.一种电解槽，包括柱形槽体、第一端压板、第二端压板，所述第一端压板和所述第二端压板分别安装于所述柱形槽体的两个端部，所述柱形槽体的内部设置有分别固设在所述第一端压板和所述第二端压板上的第一极板和第二极板，其特征在于，所述电解槽还包括：

中间极板，设置在所述柱形槽体的内部并且位于所述柱形槽体的长度方向上的中间位置；

双极性主极板，所述第一极板和所述中间极板之间以及所述第二极板和所述中间极板之间分别设置有多个所述双极性主极板，以将所述柱形槽体的电解腔室分隔为多个电解小室；以及

承托架，用于支撑所述柱形槽体，所述承托架固定于所述柱形槽体的外壁并布置在所述柱形槽体的长度方向上的中间位置，所述承托架的底部设置有电解液通道，该电解液通道与各个电解小室的进液口连通，所述承托架的顶部设置有阴极通道和阳极通道，该阴极通道和阳极通道分别与各个电解小室的气液出口连通。

2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽包括拉紧螺杆，所述拉紧螺杆依次穿过所述第一端压板、所述承托架和所述第二端压板，以将所述第一端压板和所述第二端压板压紧在所述柱形槽体上。

3.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述阴极通道连接有阴极管道，所述阴极管道中设置有单向导通结构，以允许流体从所述电解小室向所述阴极管道流通。

4.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述阳极通道连接有阳极管道，所述阳极管道中设置有单向导通结构，以允许流体从所述电解小室向所述阳极管道流通。

5.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述电解液通道连接有碱液管道，所述碱液管道中设置有单向导通结构，以允许电解液从所述电解液通道向所述电解小室流通。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的电解槽，其特征在于，所述单向导通结构构造为单向阀。

7.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于，所述阴极管道具有水平法兰面，以用于与后端管道连接。

8.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于，所述阳极管道具有水平法兰面，以用于与后端管道连接。

9.根据权利要求5所述的电解槽，其特征在于，所述碱液管道具有竖直法兰面，以用于与输液管道连接。

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