CN218710899U - 一种便于拆装维护的小型三联式电解池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便于拆装维护的小型三联式电解池，该电解池包括由酸液容器、碱液容器和催化剂容器组装构成的三联式电解池体，催化剂容器左右两端为开口状，左侧与酸液容器可拆卸式地密贴连接，连接处设有阳离子交换膜，右侧与碱液容器可拆卸式地密贴连接，连接处设有阴离子交换膜，三联式电解池体的腔室经两个离子交换隔膜间隔为酸液腔室、催化剂腔室和碱液腔室，酸液腔室连接有第一电极和第一排气管，催化剂腔室连接有加水管和气压平衡管，碱液腔室连接有第二电极和第二排气管。本实用新型结构小巧紧凑，通过便于拆卸构成的三联式电解池体可以将池体结构按存储不同溶液介质的单体容器进行拆开，便于对内部结构件进行维护更换。

Description

一种便于拆装维护的小型三联式电解池

技术领域

本实用新型涉及水电解设备技术领域，具体涉及一种便于拆装维护的小型三联式电解池。

背景技术

氢能源作为一种新型能源，不易对环境造成污染且较为高效，因此受到了越来越广泛的关注。相关技术中，主要通过质子交换膜电解水的方式来获得氢气。常见的水电解槽是用于从纯水中制备超纯(例如，通常，至少99.9％的纯度)氢的通用的电化学装置。水电解制氢是成熟的制氢技术之一，制备出的氢气纯度高(99.99％以上)、便于输送，可直接用于燃料、载气、还原或保护气、冷却介质等用途。水电解制氢的核心技术是电解槽的制作，其用材、组合方式都十分关键。传统电解槽主要采用无铠装结构进行组装，整体按复极性方式集成，即在两块端板内按顺序叠加多块双极板、集电器及膜电极等，然后用螺杆进行整体固定。比如，授权公告号为CN212025475U的实用新型公开了“一种移动式水电解制氢加氢装置”，其质子交换膜电解槽就是采用上述结构。再比如，公开号为CN113684492A的发明申请公开了一种板框式可叠加的水电解制

氢PEM电解装置，其包括多个电解槽、设在相邻电解槽之间的双极板和固定装置。电解槽包括两个具有绝缘属性的板框和单个膜电极，板框紧密贴合在膜电极的两面。板框上开设有通槽，形成阳极室和阴极室，通槽内设有与膜电极和双极板电性连接的电极材料。多个电解槽和双极板交错排列，形成电解槽串，板框、双极板和膜电极上均开设有正相对的氧气孔、正相对的进水孔以及正相对的氢气孔，以在电解槽串中分别形成氧气通道、进水通道和氢气通道，氧气通道和进水通道均与阳极室连通，氢气通道与阴极室连通。固定装置用于抵紧并固定多个电解槽和双极板。

上述电解槽按复极性方式集成，即各单电池(膜电极)之间串联供电、供水与排气，假如电解槽内部有一片膜电极或者其他部件出现了故障，那么整个电解槽马上就会全部停止工作，维修时，需要将整个电解槽全部拆卸下来，找出并更换故障部件，然后再次组装进行恢复，恢复后还需要再次活化性能。整个维修过程费时费力，且拆装过程有可能导致其他膜电极或者部件发生损坏从而引起电解槽整体性能的下降。而对于实验室用或者微小型的制氢电解单元，其结构更为小巧，内部更为紧凑，采用现有的电解槽结构，更加不易进行拆装维护。

实用新型内容

为了解决上述技术存在的缺陷，本实用新型提供一种便于拆装维护的小型三联式电解池。

本实用新型实现上述技术效果所采用的技术方案是：

一种便于拆装维护的小型三联式电解池，包括由酸液容器、碱液容器和催化剂容器组装构成的三联式电解池体，所述催化剂容器位于所述酸液容器和所述碱液容器之间，所述催化剂容器的左右两端为开口状，左侧与所述酸液容器可拆卸式地密贴连接，连接处设有阳离子交换膜，右侧与所述碱液容器可拆卸式地密贴连接，连接处设有阴离子交换膜，所述三联式电解池体的内部腔室经所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜间隔为酸液腔室、催化剂腔室和碱液腔室，所述酸液腔室连接有第一电极和第一排气管，所述催化剂腔室连接有加水管和气压平衡管，所述碱液腔室连接有第二电极和第二排气管。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述三联式电解池体的四角处连接有用于将所述酸液容器、所述催化剂容器和所述碱液容器依次密贴组装固定为一体的锁紧连接件。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述锁紧连接件包括依次穿设在所述酸液容器、所述催化剂容器和所述碱液容器的四角处的连杆，所述连杆包括中间的光滑杆段和位于所述光滑杆段两端的螺纹杆段，所述螺纹杆段上设有用于松紧调节的锁头螺帽。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述三联式电解池体的上端面设有中间盖板，所述中间盖板的上端面设有顶端盖板，所述酸液容器、所述催化剂容器和所述碱液容器的上端面均成型有横截面为回字形的凸起台面，所述凸起台面上成型有方形通孔，所述中间盖板上成型有三个分别用于嵌套所述凸起台面的嵌套孔，所述顶端盖板在对应所述酸液容器的位置处设有第一电极孔和第一排气孔，所述第一电极和所述第一排气管分别固定在所述第一电极孔和第一排气孔中，所述顶端盖板在对应所述催化剂容器的位置处设有加水孔和气压平衡孔，所述加水管和所述气压平衡管分别固定在所述加水孔和所述气压平衡孔中，所述顶端盖板在对应碱液容器的位置处设有第二排气孔和第二电极孔，所述第二电极和所述第二排气管分别固定在所述第二电极孔和所述第二排气孔中。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述第一电极包括镀铂的银电极片、与所述银电极片导电连接的银线，以及与所述银线导电连接的铜接电端子，所述银线包裹在一聚四氟乙烯柱中，所述聚四氟乙烯柱穿设在所述第一电极孔中。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述酸液容器、所述催化剂容器和所述碱液容器分别在对应所述酸液腔室、催化剂腔室和碱液腔室的侧壁上开设有透明视窗。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述酸液容器的右侧开口壁面与所述催化剂容器的左侧开口壁面之间，以及所述碱液腔室的左侧开口壁面与所述催化剂容器的右侧开口壁面之间，均设有密贴用弹性密封垫片，相对的开口壁面的下侧位置成型有卡接槽，所述阳离子交换膜和所述阴离子交换膜的四周侧边沿卡接在对应的所述卡接槽中。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述阳离子交换膜固定在不锈钢夹板的中部方形孔上，所述不锈钢夹板的四周侧边沿卡接在所述卡接槽中。

优选地，在上述的便于拆装维护的小型三联式电解池中，所述酸液容器、所述碱液容器和所述催化剂容器的外壳材料均由聚四氟乙烯加％的硫酸钡构成，所述中间盖板和所述顶端盖板均由聚乙烯材料构成。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的小型三联式电解池结构小巧紧凑，尤其适用于实验室用或对尺寸大小有要求的场所，通过便于拆卸构成的三联式电解池体可以将池体结构按存储不同溶液介质的单体容器进行拆开，便于对离子交换隔膜、电极、排气管、加水管和气压平衡管等内部结构件进行维护更换。

附图说明

图1为本实用新型所述小型三联式电解池的组装结构图；

图2为本实用新型所述小型三联式电解池的拆解结构图；

图3为本实用新型所述三联式电解池体的立体图；

图4为图2中“Ⅰ”部分的放大图；

图5为本实用新型所述第一电极的结构图；

图6为本实用新型所述锁紧连接件的结构图；

图7为本实用新型所述不锈钢夹板的结构图。

具体实施方式

为使对本实用新型作进一步的了解，下面参照说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

本实用的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本实用的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用中的具体含义。

请参见图1和图2，如图所示，本实用新型的实施例提出了一种便于拆装维护的小型三联式电解池，该小型三联式电解池包括由酸液容器11、碱液容器12和催化剂容器13组装构成的三联式电解池体1，其中，催化剂容器13位于酸液容器11和碱液容器12之间。具体地，该催化剂容器1的左右两端为开口状，其左侧与酸液容器11可拆卸式地密贴连接，连接处设有阳离子交换膜3。催化剂容器13的右侧与碱液容器12可拆卸式地密贴连接，连接处设有阴离子交换膜4。其中，三联式电解池体1的内部腔室经阳离子交换膜3和阴离子交换膜4间隔为酸液腔室111、催化剂腔室131和碱液腔室121。具体地，该酸液腔室111连接有第一电极7和第一排气管112，电解水产生的氢气经该第一排气管112排出。催化剂腔室131连接有加水管132和气压平衡管133，通过加水管132可以向该催化剂腔室131补充超纯水，通过气压平衡管133可以平衡容器内部气压。碱液腔室121连接有第二电极9和第二排气管122，电解水产生的氧气经该第二排气管122排出。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图1所示，该三联式电解池体1的四角处连接有用于将酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12依次密贴组装固定为一体的锁紧连接件2。在需要拆解该三联式电解池体1时，通过调节锁紧连接件2，使其松卸，即可将密贴连接为一体的三联式电解池体1拆解为酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12。在需要密贴组装连接构成一体时，将酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12依次串接在该锁紧连接件2上，然后调节该锁紧连接件2的紧度，使酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12依次紧密贴合在一起，使得各容器的相应开口对接适配连接，并在挤压作用下密贴，形成内部具有不同介质腔室(酸液腔室111、催化剂腔室131和碱液腔室121)的密封结构。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图1和图3所示，该锁紧连接件2包括依次穿设在酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12的四角处的连杆21以及可调节地连接在该连杆21两端的锁头螺帽22。具体地，如图6所示，该连杆21包括中间的光滑杆段211和位于光滑杆段211两端的螺纹杆段212，其中，锁头螺帽22通过螺纹连接设在螺纹杆段212上，在需要拆解该三联式电解池体1时，将两端的锁头螺帽22向外旋出，从螺纹杆段212上取下，即可将受挤压作用密贴连接的酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12拆分开，从而便于对各容器的内部结构件进行维护更换。在维护更换好内部结构件后，将酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12按顺序串接在连杆21上，然后将锁头螺帽22分别连接在连杆21两端的螺纹杆段212上，并相对旋紧，即可对位于两侧的酸液容器11和碱液容器12进行相对挤压，使得酸液容器11的右侧开口与催化剂容器13的左侧开口对接密贴，使碱液容器12的右侧开口与催化剂容器13的右侧开口对接密贴，从而构成一体式可拆卸的三联式电解池体1。为便于调节锁紧连接件2两端的锁头螺帽22，该三联式电解池体1在对应酸液容器11和碱液容器12的左右两端在底部位置上设有条形块状的支脚16，通过条形块状的支脚16可以提高该三联式电解池体1的底部与工作台面之间的离地高度，避免三联式电解池体1的底部直接与工作台面接触导致的锁头螺帽22触底。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图1和图2所示，该三联式电解池体1的上端面设有中间盖板5，中间盖板5上端面设有顶端盖板6，该顶端盖板6的下表面与中间盖板5的上表面粘结固定。如图2和图3所示，该酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12的上端面均成型有横截面为回字形的凸起台面8，凸起台面8上成型有方形通孔81，中间盖板5上成型有三个分别用于嵌套凸起台面8的嵌套孔51，中间盖板5通过嵌套孔51嵌套卡接在方形通孔81的外围。具体地，该顶端盖板6在对应酸液容器11的位置处设有第一电极孔61和第一排气孔62，第一电极7和第一排气管112分别固定在第一电极孔61和第一排气孔62中。顶端盖板6在对应催化剂容器13的位置处设有加水孔63和气压平衡孔64，加水管132和气压平衡管133分别固定在加水孔63和气压平衡孔64中。顶端盖板6在对应碱液容器12的位置处设有第二排气孔65和第二电极孔66，第二电极9和第二排气管122分别固定在第二电极孔66和第二排气孔65中。通过中间盖板5和顶端盖板6可以将第一电极7、第一排气管112、加水管132、气压平衡管133、第二电极9和第二排气管122分别固定在相应的孔位上，便于完成快速组装。在需要拆解该酸度差电解池1时，先将中间盖板5和顶端盖板6作为一个整体从酸度差电解池1的主体结构上拆卸下来，然后再对酸度差电解池1的主体结构进行拆解，以将酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12分开。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图5所示，该第一电极7包括镀铂的银电极片71、与银电极片71导电连接的银线72，以及与银线72导电连接的铜接电端子73。其中，该银线72包裹在一聚四氟乙烯柱74中，聚四氟乙烯柱74穿设在第一电极孔61中。在本实用新型的实施例中，该第二电极9的结构与该第一电极7的结构相同。为方便观察各容器内部的腔室中的介质液体消耗情况，如图3所示，该酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12分别在对应酸液腔室111、催化剂腔室131和碱液腔室121的侧壁上开设有透明视窗10。

进一步地，在本实用新型的优选实施例中，如图4所示，该酸液容器11的右侧开口壁面与催化剂容器13的左侧开口壁面之间，以及碱液腔室121的左侧开口壁面与催化剂容器13的右侧开口壁面之间，均设有密贴用弹性密封垫片14，相对的开口壁面的下侧位置成型有卡接槽15，其中，该阳离子交换膜3和阴离子交换膜4的四周侧边沿卡接在对应的卡接槽15中。具体地，如图4和图7所示，该阳离子交换膜3固定在不锈钢夹板31的中部方形孔311上，不锈钢夹板31的四周侧边沿卡接在卡接槽15中。在本实用新型的实施例中，该阴离子交换膜4的四周侧也通过与不锈钢夹板31相同的不锈钢夹板卡接在对应位置的卡接槽中。在酸液容器11、催化剂容器13和碱液容器12依次对接密贴时，相对的开口壁面的下侧位置成型出该卡接槽15，以卡接不锈钢夹板31的四周侧边沿，而相对的开口壁面的上侧位置则通过弹性密封垫片14紧贴，形成密封结构。

在本实用新型的实施例中，该酸液容器11、碱液容器12和催化剂容器13的外壳材料均由聚四氟乙烯加20％的硫酸钡构成，中间盖板5和顶端盖板6均由聚乙烯材料构成。由聚四氟乙烯加20％的硫酸钡构成的酸液容器11、碱液容器12和催化剂容器13具有抗四氟蠕变的作用。作为本实用新型的一种具体实施例，酸液容器11、碱液容器12和催化剂容器13的侧面尺寸为20*20cm，具有透明视窗10正面侧壁的尺寸则为5*20cm，凸起台面8的外围尺寸为3*3cm，银电极片71的尺寸为10*10cm。第一电极孔61和第二电极孔66的孔径均为0.6mm，第一排气孔62、加水孔63、气压平衡孔64和第二排气孔65的孔径均为0.3mm。

综上所述，本实用新型的小型三联式电解池结构小巧紧凑，尤其适用于实验室用或对尺寸大小有要求的场所，通过便于拆卸构成的三联式电解池体可以将池体结构按存储不同溶液介质的单体容器进行拆开，便于对离子交换隔膜、电极、排气管、加水管和气压平衡管等内部结构件进行维护更换。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内，本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，包括由酸液容器(11)、碱液容器(12)和催化剂容器(13)组装构成的三联式电解池体(1)，所述催化剂容器(13)位于所述酸液容器(11)和所述碱液容器(12)之间，所述催化剂容器(13)的左右两端为开口状，左侧与所述酸液容器(11)可拆卸式地密贴连接，连接处设有阳离子交换膜(3)，右侧与所述碱液容器(12)可拆卸式地密贴连接，连接处设有阴离子交换膜(4)，所述三联式电解池体(1)的内部腔室经所述阳离子交换膜(3)和所述阴离子交换膜(4)间隔为酸液腔室(111)、催化剂腔室(131)和碱液腔室(121)，所述酸液腔室(111)连接有第一电极(7)和第一排气管(112)，所述催化剂腔室(131)连接有加水管(132)和气压平衡管(133)，所述碱液腔室(121)连接有第二电极(9)和第二排气管(122)。

2.根据权利要求1所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述三联式电解池体(1)的四角处连接有用于将所述酸液容器(11)、所述催化剂容器(13)和所述碱液容器(12)依次密贴组装固定为一体的锁紧连接件(2)。

3.根据权利要求2所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述锁紧连接件(2)包括依次穿设在所述酸液容器(11)、所述催化剂容器(13)和所述碱液容器(12)的四角处的连杆(21)，所述连杆(21)包括中间的光滑杆段(211)和位于所述光滑杆段(211)两端的螺纹杆段(212)，所述螺纹杆段(212)上设有用于松紧调节的锁头螺帽(22)。

4.根据权利要求1所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述三联式电解池体(1)的上端面设有中间盖板(5)，所述中间盖板(5)的上端面设有顶端盖板(6)，所述酸液容器(11)、所述催化剂容器(13)和所述碱液容器(12)的上端面均成型有横截面为回字形的凸起台面(8)，所述凸起台面(8)上成型有方形通孔(81)，所述中间盖板(5)上成型有三个分别用于嵌套所述凸起台面(8)的嵌套孔(51)，所述顶端盖板(6)在对应所述酸液容器(11)的位置处设有第一电极孔(61)和第一排气孔(62)，所述第一电极(7)和所述第一排气管(112)分别固定在所述第一电极孔(61)和第一排气孔(62)中，所述顶端盖板(6)在对应所述催化剂容器(13)的位置处设有加水孔(63)和气压平衡孔(64)，所述加水管(132)和所述气压平衡管(133)分别固定在所述加水孔(63)和所述气压平衡孔(64)中，所述顶端盖板(6)在对应碱液容器(12)的位置处设有第二排气孔(65)和第二电极孔(66)，所述第二电极(9)和所述第二排气管(122)分别固定在所述第二电极孔(66)和所述第二排气孔(65)中。

5.根据权利要求4所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述第一电极(7)包括镀铂的银电极片(71)、与所述银电极片(71)导电连接的银线(72)，以及与所述银线(72)导电连接的铜接电端子(73)，所述银线(72)包裹在一聚四氟乙烯柱(74)中，所述聚四氟乙烯柱(74)穿设在所述第一电极孔(61)中。

6.根据权利要求1所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述酸液容器(11)、所述催化剂容器(13)和所述碱液容器(12)分别在对应所述酸液腔室(111)、催化剂腔室(131)和碱液腔室(121)的侧壁上开设有透明视窗(10)。

7.根据权利要求1所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述酸液容器(11)的右侧开口壁面与所述催化剂容器(13)的左侧开口壁面之间，以及所述碱液腔室(121)的左侧开口壁面与所述催化剂容器(13)的右侧开口壁面之间，均设有密贴用弹性密封垫片(14)，相对的开口壁面的下侧位置成型有卡接槽(15)，所述阳离子交换膜(3)和所述阴离子交换膜(4)的四周侧边沿卡接在对应的所述卡接槽(15)中。

8.根据权利要求7所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述阳离子交换膜(3)固定在不锈钢夹板(31)的中部方形孔(311)上，所述不锈钢夹板(31)的四周侧边沿卡接在所述卡接槽(15)中。

9.据权利要求4所述的便于拆装维护的小型三联式电解池，其特征在于，所述酸液容器(11)、所述碱液容器(12)和所述催化剂容器(13)的外壳材料均由聚四氟乙烯加20％的硫酸钡构成，所述中间盖板(5)和所述顶端盖板(6)均由聚乙烯材料构成。

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