CN218989416U - 一种无框隔板的电解槽及电极组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无框隔板的电解槽及电极组件，包括端板、汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件，端板、汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件均为矩形结构，在两个对称设置的端板之间，设置了汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件，所有部件紧密贴合，通过设置在两端板之间的螺杆进行拉紧，共同形成了整体密封的电解槽，在各个部件的上部、下部和两侧分别设置有通液孔，用于通过氢碱液、氧碱液以及电解产生的氢气和氧气。本申请主要提供了无框隔板结构和一体化隔膜电极组件结构，使电解槽具有重量轻、部件数量少、加工量少，制造周期短的特点。

Description

一种无框隔板的电解槽及电极组件

技术领域

本申请属于用电化学方法将碱性水电解制氢、氧技术领域，尤其是一种新型隔板组成的电解槽。

背景技术

在碱性水电解制氢工艺中电解槽是关键设备，而电解室又是电解槽的核心结构，其由隔板、隔膜、阳极、阴极以及密封垫片、碱液进、出电解室的通道等结构构成，若干电解室构成电解单元，其结构占电解槽零部件数量的85％以上。

现有电解槽的隔板由外框和隔板芯经焊接组成一体；若干阴极、隔膜、阳极各自以单体形式与隔板顺序叠放在一起组成电解单元。电解槽的隔板数量多外框也就多，机加工工作量大。阴极、隔膜、阳极数量与隔板数量接近，其各自以单体形式进行组装其过程费工费时。

实用新型内容

本发明对现有电解槽的电解室结构做了重大改进，提供一种无框隔板的新型电解槽，本申请结构中设置有一体化隔板，它没有外框，可以节省大量钢材，电解槽总重量减少约1/3；还可减少大量的机加工工作量，机加工费用可节约40～50％以上；采用隔膜电极组件一体化结构，由于组件一次成型可以大幅减少加工时间，节省了人工；电解槽组装时间可以缩短1/3～1/2。

技术方案内容：

一种无框隔板的电解槽，包括端板、汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件，端板、汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件均为矩形结构，在两个对称设置的端板之间，设置了汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件，所有部件紧密贴合，通过设置在两端板之间的螺杆进行拉紧，共同形成了整体密封的电解槽，在各个部件的上部、下部和两侧分别设置有通液孔，用于通过氢碱液、氧碱液以及电解产生的氢气和氧气。

而且，隔膜电极组件包括矩形框体、隔膜、阳极和阴极，在矩形框体内框之间嵌装隔膜，在隔膜两侧分别嵌装阳极和阴极，形成一个整体的隔膜电极组件；

所述隔板为一体制成的矩形板状结构，中部为电解区，四周为密封框区，电解区一体制成间隔凸起或波纹，密封框区与隔膜电极组件的矩形框体紧密贴合，形成密封，在隔板的密封框区外侧一体制出延伸折边，相邻的延伸折边用于将夹紧固定隔膜电极组件的矩形框体。

而且，电解槽的结构为：两个对称设置的端板，在两端板的相向内侧分别安装一汇流板，两汇流板之间形成电解空间，电解空间中部设置导液板，导液板将电解空间分割成左电解单元和右电解单元；

在汇流板、导液板之间的电解单元内间隔平行设置有隔板，在相邻隔板之间安装隔膜电极组件，汇流板、若干隔板和隔膜电极组件以及支撑板、导液板紧密叠合设置，通过两侧的端板以及螺杆进行夹紧，组成整个电解槽；

在导液板设置直流电的正输电端，在两汇流板上均设置有负输电端，连通电源后给整个电解槽供电。

而且，在汇流板设置有氢碱液进口接管、氧碱液进口接管、氢碱液出口接管、氧碱液出口接管，氢碱液进口接管连通连接氢碱液导液孔，氧碱液进口接管连通连接氧碱液导液孔，氢碱液出口接管连通连接氢碱液出液孔，氧碱液出口接管连通连接氧碱液出液孔。

而且，所述汇流板、导液板、支撑板均为矩形碳素钢板框，其矩形碳素钢板框内嵌装支架。

而且，在导液板两侧、支撑板两侧以及汇流板侧均安装密封垫片。

而且，在隔板密封框区的下部制有氢碱液进液孔、氧碱液进液孔，在隔板密封框区的上部制有氢碱液出液孔、氧碱液出液孔，在隔板密封框区的两侧分别有氢碱液导液孔、氧碱液导液孔。

而且，在隔膜电极组件的矩形框体下部制有氢碱液进液孔、氧碱液进液孔，在矩形框体上部制有氢碱液出液孔、氧碱液出液孔，在矩形框体的两侧分别制有氢碱液导液孔、氧碱液导液孔。

而且，隔膜电极组件的矩形框体的氢碱液进液孔、氧碱液进液孔上部与电解区之间一体制出通液槽，氢碱液出液孔、氧碱液出液孔下部与电解区之间一体制出通液槽。

一种无框隔板的电极组件，包括电极组件和隔板，其特征在于：隔膜电极组件包括矩形框体、隔膜、阳极和阴极，在矩形框体内框之间嵌装隔膜，在隔膜两侧分别嵌装阳极和阴极，形成一个整体的隔膜电极组件；

所述隔板为一体制成的矩形板状结构，中部为电解区，四周为密封框区，电解区一体制成间隔凸起或波纹，密封框区与隔膜电极组件的矩形框体紧密贴合，形成密封，在隔板的密封框区外侧一体制出延伸折边，相邻的延伸折边用于将夹紧固定隔膜电极组件的矩形框体。

本申请的有益效果：

本实用新型针对现有电解室结构做了重大改进，尤其隔板的结构做了重大的改进。使电解槽的制造过程中节省了大量原材料，使设备重量可以减少了1/3；也使机加工的工作量相应地也减少了，可以节省40～50％的机加工费用；也使组装过程更加简单；还使生产周期大大缩短。最终，使电解槽的制造成本大幅降低。

本申请提供的无框隔板的电解槽由于一体化隔板结构没有外框的特点，使隔板制造可以采用辊压成型工艺，连续加工，一次成型。此方法工效高，生产量大，制造成本低；或也可以采用冲压工艺，效率比辊压工艺低，成本较高。

本申请提供的无框隔板的电解槽隔膜电极组件集成了众多零部件的功能，把密封垫片、隔膜、阳极、阴极和电解室的氢碱液进液通道、氢碱液出液通道、氧碱液进液通道、氧碱液出液通道、氢碱液导液通道、氧碱液导液通道的结构和功能组合在一起。组件采用热压或注塑工艺一次成型，大大减少了零部件数量，节省制造工时，提高了工效，降低加工成本。

本申请提供的无框隔板的电解槽由于隔膜电极组件的改进，把电解单元的组装步骤缩短到两步，即只有隔板和隔膜电极组件的叠合，使组装工时大大减少。

本申请提供的无框隔板的电解槽的导液板的托架和支撑板有效解决了电解槽体的下沉带来的密封垫片泄漏和螺杆的弯曲。

本申请提供的无框隔板的电解槽结构，可以节约大量钢材，减少近半的机加工费用。

附图说明

图1本实用新型电解槽的结构示意图。

图2为隔板A的结构示意图，图3为隔板B的结构示意图；

图4为隔膜电极组件A的结构示意图；图5为隔膜电极组件B的结构示意图；

图6为支撑板A的结构示意图；图7为支撑板B的结构示意图

图8为导液板的结构示意图；

图9为密封垫片的结构示意图；

图10为汇流板A的结构示意图；图11为汇流板B的结构示意图；

图12为通液槽的结构示意图。

图13为隔膜电极组件剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

一种无框隔板的电解槽，包括端板11、汇流板(10和7)、导液板5、隔膜电极组件(2和6)。端板、汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件均为矩形结构。在两个对称设置的端板之间，设置汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件，所有部件矩形结构的密封区之间紧密贴合，通过设置在两端板之间的螺杆进行拉紧，共同形成了电解槽的密封“外壳”。为了便于体现功能，各个部件上都设计有同等尺寸的密封区。在各个部件矩形的上、下和两侧分别设置有通液孔，用于通过氢碱液、氧碱液以及电解产生的氢气和氧气。

具体结构可以是：两对称设置的端板11，在两端板的相向内侧分别安装一汇流板(10和7)，两汇流板之间形成电解空间，电解空间中部设置导液板5，导液板5将电解空间分割成左电解单元和右电解单元，左侧为A电解单元，A电解单元内的组件标记带A(隔板除外)，右侧为B电解单元，B电解单元内的组件标记带B(隔板除外)。

在汇流板、导液板之间的电解单元内间隔平行设置有隔板(1和3)，在相邻隔板之间安装隔膜电极组件(2和6)，汇流板和若干隔板、隔膜电极组件以及支撑板、导液板紧密叠合设置，通过两侧的端板以及螺杆进行夹紧，形成整个电解槽。

为了增强电解槽的强度，A电解单元、B电解单元内推荐设置支撑板(4和8)，为了保证密封性能，在导液板两侧、支撑板两侧以及汇流板侧均安装密封垫片9，起到密封作用防止碱液泄漏。在导液板5设置直流电的正输电端，在两汇流板上均设置有负输电端，连通电源后给整个电解槽供电，上述所有组件外形均为矩形。

所述汇流板、导液板、支撑板均为矩形，由碳素钢板制成，其内嵌装支架。为了让氢碱液和氧碱液在电解单元内循环工作，分别在导液板、支撑板的下部制有氢碱液进液区(孔)、氧碱液进液区(孔)，分别在汇流板、导液板、支撑板上部制有氢碱液出液区(孔)、氧碱液出液区(孔)，分别在汇流板、导液板、支撑板两侧制有氢碱液导液区(孔)、氧碱液导液区(孔)，上述部件内放置支架。汇流板、导液板、支撑板的优选结构在下文会具体标号进行详细说明。

所述隔板为一体的矩形结构，由0.5～2mm钢板制成，四周是密封框区，中间是波纹形状电解区，或也可以是曲折的波纹形状或圆形凸起、凹陷等形状的结构，密封框区四周为延伸折边，用于限位和固定隔膜电极组件的方形边框，在隔板密封框区下部制有氢碱液进液区(孔)、氧碱液进液区(孔)，在隔板密封框区上部制有氢碱液出液区(孔)、氧碱液出液区(孔)，在隔板密封框区的两侧分别制有氢碱液导液区(孔)、氧碱液导液区(孔)。为了提高隔板与隔膜电极组件的密封性能，在密封区外一体延伸制成密封加强区(延伸折边)。隔板的优选结构在下文会具体标号进行详细说明。

其中设置在左侧A腔体内的所有组件中的氢碱液进液区(孔)彼此连通，氢碱液出液区(孔)彼此连通，氢碱液导液区(孔)彼此连通，氧碱液进液区(孔)彼此连通，氧碱液出液区(孔)彼此连通，氧碱液导液区(孔)彼此连通，设置在右侧B腔体内的所有组件连通方式同上。

汇流板(10和7)的结构分别见图10、图11，推荐设置加强支架，在汇流板设置有氢碱液进口接管、氧碱液进口接管、氢碱液出口接管、氧碱液出口接管。氢碱液进口接管连通连接氢碱液导液区(孔)，氧碱液进口接管连通连接氧碱液导液区(孔)，氢碱液出口接管连通连接氢碱液出液区(孔)，氧碱液出口接管连通连接氧碱液出液区(孔)。

隔膜电极组件(图13)包括矩形框体、隔膜、阳极和阴极，矩形框体为改性工程塑料材料，矩形框体形成密封区，在矩形框体内嵌装隔膜，在隔膜两侧分别嵌装阳极和阴极，阳极、隔膜、阴极紧密嵌装在矩形框体内，可以采用热压或注塑工艺一体成型，此生产工艺极大的提高了生产效率。在框体下部制有氢碱液进液区(孔)、氧碱液进液区(孔)，在框体上部制有氢碱液出液区(孔)、氧碱液出液区(孔)，在框体的两侧分别制有氢碱液导液区(孔)、氧碱液导液区(孔)。氢碱液进液区(孔)、氧碱液进液区(孔)与电解区之间一体制出通液槽，氢碱液出液区(孔)、氧碱液出液区(孔)与电解区之间一体制出通液槽。

电解槽生产组装时，可以将隔板和阳极、隔膜、阴极制造为一体的隔膜电极组件交替叠合，达到一定数量即组装成电解槽的一个电解单元。同样操作，就组成了第二个电解单元。两个电解单元与导液板5、汇流板10、汇流板7叠合，端板11将之间的所有部件夹住，再用若干螺杆螺母13将以上部件拉紧，组装成电解槽设备，见图1。碟簧组件12用来补偿电解槽在使用中由于温度变化所产生的热胀冷缩变化量。支撑板4、支撑板8视电解槽长度和重量确定是否设置，以防止电解槽中部的下垂，减少螺栓的弯曲和额外受力。

隔板在热辊压设备或冲压设备上一次成型，再经整理和镀镍加工，隔板即制造完成。

本申请中，隔板A1与隔膜电极组件A 2、隔板B 3构成电解室，若干电解室顺次叠放起来，组成图中左端的隔板单元，再与导液板5、汇流板10、支撑板4组合，组成为图中左半个电解槽；同样，隔板A1与隔膜电极组件B 6、隔板B 3组成电解室，若干电解室顺次叠放起来，组成图中右端隔板单元，再与导液板5的另一侧、汇流板7、支撑板8组合，组成为图中右半个电解槽。然后，端板11将左半个电解槽和右半个电解槽夹住，再用若干螺杆螺母13将以上部件拉紧，组装成电解槽设备，见图1。碟簧组件12用来补偿电解槽在使用中由于温度变化所产生的热胀冷缩变化量。

隔板A1上集成了电解室所应具备的所有功能结构(如图2)，由等径、等间距若干孔组成的氢碱液导液区1-1、氧碱液导液区1-2、氢碱液进液区1-3、氧碱液进液区1-4、氢碱液出液区1-5、氧碱液出液区1-6、密封区1-7、电解区1-8、密封加强区1-9。材质为拉伸性能好的钢材。

隔板B 3上集成了电解室所应具备的所有功能结构(如图3)，由等径、等间距若干孔组成的氢碱液导液区3-1、氧碱液导液区3-2、氢碱液进液区3-3、氧碱液进液区3-4、氢碱液出液区3-5、氧碱液出液区3-6、密封区3-7、电解区3-8、密封加强区3-9。材质为拉伸性能好的钢材。

注：隔板A和隔板B的电解区结构由曲折的波纹形状或圆形凸起、凹陷等形状的结构，隔板A和隔板B的波纹峰相对或凸起相对将隔膜电极组件夹在其中并固定。

隔膜电极组件A 2的结构见图4，有与隔板A和隔板B相同的氢碱液导液区2-1、氧碱液导液区2-2、氢碱液进液区2-3、氧碱液进液区2-4、氢碱液出液区2-5、氧碱液出液区2-6，还有密封区2-7、阳极2-8、隔膜2-9、阴极2-10、氢碱液由进液区进入电解区2-10区域的通液槽2-11、氢碱液由电解区送出到氢碱液出液区2-5的通液槽2-12和具有上述作用的氧碱液由进液区进入电解区2-8区域的通液槽2-13、氧碱液由电解区送出到氧碱液出液区2-6的通液槽2-14(通液槽2-12、2-14的结构见图12)。

隔膜电极组件B 6的详细结构如图5，有氢碱液导液区6-1、氧碱液导液区6-2、氢碱液进液区6-3、氧碱液进液区6-4、氢碱液出液区6-5、氧碱液出液区6-6、密封区6-7、阳极6-8、隔膜6-9、阴极6-10、氢碱液由进液区进入电解区6-10区域的通液槽6-11、氢碱液由电解区送出到氢碱液出液区6-5的通液槽6-12和具有上述作用的氧碱液由进液区进入电解区6-8区域的通液槽6-13、氧碱液由电解区送出到氧碱液出液区6-6的通液槽6-14。

矩形框体密封区采用改性工程塑料用加热模压的方法或注塑的方法将上述结构一次成型，成为一个整体，称为隔膜电极组件。

阳极是由金属镍丝编织成40～80目的网状，阴极是镍合金用喷涂或电镀等方法附着在金属镍丝编织的40～70目的网状骨架上制成。

隔膜采用非石棉纤维材料编织而成，并经过旨在提高其性能的表面处理工艺加工。

隔膜电极组件制造工艺的改变使隔膜电极组件具有如下特点：各功能部位的结构尺寸精度高，定位准确、表面平整、一次成型省工省时，组装简单。

导液板5的结构见图8，有与隔板结构相同的氢碱液导液区5-1、氧碱液导液区5-2、氢碱液进液区5-3、氧碱液进液区5-4、氢碱液出液区5-5、氧碱液出液区5-6、密封区5-7，还有支架5-8、托架5-9、氢导液罩5-10、氧导液罩5-11、直流电的正输电端5-12。托架5-9由绝缘板、托板、螺丝支架、底板组成。绝缘板用作导液板对地的电气绝缘。导液板的作用是将氢碱液导液区5-1的碱液通过氢导液罩5-10送入氢碱液进液区5-3，将氧碱液导液区5-2的碱液通过氧导液罩5-11送入氧碱液进液区5-4。氢导液罩5-10与导液板5相邻边缘焊接形成封闭空间，氧导液罩5-11与导液板5相邻边缘焊接形成封闭空间。

汇流板A10的结构见图10，有氢碱液导液区10-1、氧碱液导液区10-2、氢碱液出液区10-5、氧碱液出液区10-6、密封区10-7，还有支架10-8、氢碱液进口接管10-9、氧碱液进口接管10-10、氢碱液出口接管10-11、氧碱液出口接管10-12、直流电的负输电端10-13。

汇流板B 7的结构见图11，有氢碱液导液区7-1、氧碱液导液区7-2、氢碱液出液区7-5、氧碱液出液区7-6、密封区7-7，还有支架7-8、氢碱液进口接管7-9、氧碱液进口接管7-10、氢碱液出口接管7-11、氧碱液出口接管7-12、负输电端7-13。

汇流板A和汇流板B结构相同且对称，汇流板的作用是将氢碱液进口接管7-9的碱液送入氢碱液导液区7-1，将氢碱液出液区7-5的碱液送出到氢碱液出口接管7-11。同样，将氧碱液进口接管7-10的碱液送入氧碱液导液区7-2，将氧碱液出液区7-6的碱液送出到氧碱液出口接管7-12。

支撑板A 4的结构见图6，有氢碱液导液区4-1、氧碱液导液区4-2、氢碱液进液区4-3、氧碱液进液区4-4、氢碱液出液区4-5、氧碱液出液区4-6、密封区4-7，还有支架4-8、托架4-9。

支撑板B 8的结构见图7，有氢碱液导液区8-1、氧碱液导液区8-2、氢碱液进液区8-3、氧碱液进液区8-4、氢碱液出液区8-5、氧碱液出液区8-6、密封区8-7，还有支架8-8、托架8-9。

支撑板A和支撑板B结构相同且对称，作用是承担端板之间部件的重量，尤其是对于大型电解槽，可防止电解槽槽体下沉变形引起密封垫片泄漏，也防止螺杆受到下沉槽体的重量影响而产生弯曲。

密封垫片9的结构见图9，有与隔膜电极组件相同的氢碱液导液区9-1、氧碱液导液区9-2、氢碱液进液区9-3、氧碱液进液区9-4、氢碱液出液区9-5、氧碱液出液区9-6，还有密封区9-7。此垫片安装于汇流板A10的右侧、汇流板B 7的左侧、导液板5的两侧、支撑板A 4的两侧，支撑板B 8的两侧，起到密封作用防止碱液泄漏。

螺杆螺母13和碟簧组件12将图1中的两件端板11之间的所有部件拉紧成为一个整体，对电解槽体的密封结构施加一定的预紧力以承受电解槽内工作介质的压力，使各部件相互接触的部位紧密贴合防止碱液泄漏。材质为合金结构钢。

电解槽的工作流程：

由界外送来的电解液分为两种：送入氢电解室的电解液称为氢碱液；送入氧电解室的电解液称为氧碱液。

氢碱液分两路分别送入电解槽的流程：

一路电解液进入汇流板A10的氢碱液进口接管10-9(见图10)，然后进入氢碱液导液区10-1，并按图1的顺序依次经过密封垫片9的氢碱液导液区(图9中的)9-1、隔板A1的氢碱液导液区(图2中的)1-1、隔膜电极组件A 2的氢碱液导液区(图4中)2-1、隔板B的氢碱液导液区(图3中)3-1、密封垫片9的氢碱液导液区(图9中)9-1、支撑板A 4的氢碱液导液区(图6中)4-1、到达导液板5的氢碱液导液区(图8中)5-1、经由此区每个圆孔侧壁上开的孔通向氢导液罩5-10内、再经氢碱液进液区5-3每个圆孔侧壁上开的孔进入氢碱液进液区5-3的每个孔。其作用就是将氢碱液导液区5-1的电解液导入氢碱液进液区5-3。然后，电解液向相反的方向依次流经支撑板A 4的氢碱液进液区4-3、密封垫片9的氢碱液进液区9-3、隔板B 3的氢碱液进液区3-3、隔膜电极组件A 2的氢碱液进液区2-3、隔板A1的氢碱液进液区1-3、密封垫片9的氢碱液进液区9-3、到汇流板A10停止，电解液充满所流经的各部件氢进液区的每个圆孔，并经在隔膜电极组件A 2(见图4)的氢碱液进液区2-3的圆孔部位在阴极与隔板A之间、且通向电解区位置的碱液通道槽2-11流入电解室的阴极侧，碱液在电流的作用下，阴极产生氢气并以气泡的状态与电解液一同流向隔膜电极组件A 2的上部经碱液通道槽2-12进入氢碱液出液区2-5。

此路电解液在流经的每件隔膜电极组件A 2都如此，含有氢气的电解液汇集到氢碱液出液区2-5的每个圆孔内，最终由汇流板A10的氢碱液出液区10-5流入氢碱液出口接管10-11送出电解槽。

同样，另一路电解液进入汇流板B 7的氢碱液进口接管7-9(见图11)，然后进入氢碱液导液区7-1，并按图1的顺序依次经过密封垫片9的氢碱液导液区(图9中的)9-1、隔板A1的氢碱液导液区(图2中的)1-1、隔膜电极组件B 6的氢碱液导液区(图5中)6-1、隔板B 3的氢碱液导液区(图3中)3-1、密封垫片9的氢碱液导液区(图9中)9-1、支撑板B 8的氢碱液导液区(图7中)8-1、到达导液板5的氢碱液导液区(图8中)5-1、经由此区每个圆孔侧壁上开的孔通向氢导液罩5-10内、再经氢碱液进液区5-3每个圆孔侧壁上开的孔进入氢碱液进液区5-3的每个孔。其作用就是将氢碱液导液区5-1的电解液导入氢碱液进液区5-3。然后，电解液向相反的方向依次流经支撑板B 8的氢碱液进液区8-3、密封垫片9的氢碱液进液区9-3、隔板B 3的氢碱液进液区3-3、隔膜电极组件B 6的氢碱液进液区6-3、隔板A1的氢碱液进液区1-3、密封垫片9的氢碱液进液区9-3、到汇流板B 7停止，电解液充满所流经的各部件氢进液区的每个圆孔，并经在隔膜电极组件B 6(见图5)的氢碱液进液区6-3的圆孔部位在阴极与隔板A1之间、且通向电解区位置的碱液通道槽6-11流入电解室的阴极侧，碱液在电流的作用下，阴极产生氢气并以气泡的状态与电解液一同流向隔膜电极组件B 6的上部经碱液通道槽6-12进入氢碱液出液区6-5。

此路电解液在流经的每件隔膜电极组件B 6都如此，含有氢气的电解液汇集到氢碱液出液区6-5的每个圆孔内，最终由汇流板B 7的氢碱液出液区7-5流入氢碱液出口接管7-11送出电解槽。

同样，氧碱液的流程与氢碱液原理相同，但是经过的路径不同，简述如下：

氧碱液分两路分别送入电解槽的流程：

一路电解液进入汇流板A10的氧碱液进口接管10-10(见图10)，然后进入氧碱液导液区10-2，并按图1的顺序依次经过密封垫片9的氧碱液导液区(图9中的)9-2、隔板A1的氧碱液导液区(图2中的)1-2、隔膜电极组件A 2的氧碱液导液区(图4中)2-2、隔板B的氧碱液导液区(图3中)3-2、密封垫片9的氧碱液导液区(图9中)9-2、支撑板A 4的氧碱液导液区(图6中)4-2、到达导液板5的氧碱液导液区(图8中)5-2、经由此区每个圆孔侧壁上开的孔通向氧导液罩5-11内、再经氧碱液进液区5-4每个圆孔侧壁上开的孔进入氧碱液进液区5-4的每个孔。其作用就是将氧碱液导液区5-2的电解液导入氧碱液进液区5-4。然后，电解液向相反的方向依次流经支撑板A 4的氧碱液进液区4-4、密封垫片9的氧碱液进液区9-4、隔板B 3的氧碱液进液区3-4、隔膜电极组件A 2的氧碱液进液区2-4、隔板A1的氧碱液进液区1-4、密封垫片9的氧碱液进液区9-4、到汇流板A10停止，电解液充满所流经的各部件氧进液区的每个圆孔，并经在隔膜电极组件A 2(见图4)的氧碱液进液区2-4的圆孔部位在阳极2-8与隔板B3之间、且通向电解区位置的碱液通道槽2-13流入电解室的阳极侧，碱液在电流的作用下，阳极产生氧气并以气泡的状态与电解液一同流向隔膜电极组件A 2的上部经碱液通道槽2-14进入氧碱液出液区2-6。

此路电解液在流经的每件隔膜电极组件A 2都如此，含有氧气的电解液汇集到氧碱液出液区2-6的每个圆孔内，最终由汇流板A10的氧碱液出液区10-6流入氧碱液出口接管10-12送出电解槽。

同样，另一路电解液进入汇流板B 7的氧碱液进口接管7-10(见图11)，然后进入氧碱液导液区7-2，并按图1的顺序依次经过密封垫片9的氧碱液导液区(图9中的)9-2、隔板A1的氧碱液导液区(图2中的)1-2、隔膜电极组件B 6的氧碱液导液区(图5中)6-2、隔板B 3的氧碱液导液区(图3中)3-2、密封垫片9的氧碱液导液区(图9中)9-2、支撑板B 8的氧碱液导液区(图7中)8-2、到达导液板5的氧碱液导液区(图8中)5-2、经由此区每个圆孔侧壁上开的孔通向氧导液罩5-11内、再经氧碱液进液区5-4每个圆孔侧壁上开的孔进入氧碱液进液区5-4的每个孔。其作用就是将氧碱液导液区5-2的电解液导入氧碱液进液区5-4。然后，电解液向相反的方向依次流经支撑板B 8的氧碱液进液区8-4、密封垫片9的氧碱液进液区9-4、隔板B 3的氧碱液进液区3-4、隔膜电极组件B 6的氧碱液进液区6-4、隔板A1的氧碱液进液区1-4、密封垫片9的氧碱液进液区9-4、到汇流板B 7停止，电解液充满所流经的各部件氧进液区的每个圆孔，并经在隔膜电极组件B 6(见图5)的氧碱液进液区6-4的圆孔部位在阳极与隔板B 3之间、且通向电解区位置的碱液通道槽6-13流入电解室的阳极侧，碱液在电流的作用下，阳极产生氧气并以气泡的状态与电解液一同流向隔膜电极组件B 6的上部经碱液通道槽6-14进入氧碱液出液区6-6。

此路电解液在流经的每件隔膜电极组件B 6都如此，含有氧气的电解液汇集到氧碱液出液区6-6的每个圆孔内，最终由汇流板B 7的氧碱液出液区7-6流入氧碱液出口接管7-12送出电解槽。

本申请可产生的经济效益：

1、单台电解槽制氢能力大，可达2500～4000m3/h,适宜大型制氢工厂的需要。如：光伏发电制氢、风电制氢场合。

2、零部件减少，制造工时减少，人工费低，制造成本降低。

3、电解槽制造周期短，生产量大，资金效率高。

4、由于大型化可以降低风、光发电制氢项目的设备投资。

Claims (10)

1.一种无框隔板的电解槽，包括端板、汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件，端板、汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件均为矩形结构，在两个对称设置的端板之间，设置了汇流板、导液板、支撑板、隔板、隔膜电极组件，所有部件紧密贴合，通过设置在两端板之间的螺杆进行拉紧，共同形成了整体密封的电解槽，在各个部件的上部、下部和两侧分别设置有通液孔，用于通过氢碱液、氧碱液以及电解产生的氢气和氧气。

2.根据权利要求1所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：所述隔膜电极组件包括矩形框体、隔膜、阳极和阴极，在矩形框体内框之间嵌装隔膜，在隔膜两侧分别嵌装阳极和阴极，形成一个整体的隔膜电极组件；

所述隔板为一体制成的矩形板状结构，中部为电解区，四周为密封框区，电解区一体制成间隔凸起或波纹，密封框区与隔膜电极组件的矩形框体紧密贴合，形成密封，在隔板的密封框区外侧一体制出延伸折边，相邻的延伸折边用于将夹紧固定隔膜电极组件的矩形框体。

3.根据权利要求1所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：电解槽的结构为：两个对称设置的端板，在两端板的相向内侧分别安装一汇流板，两汇流板之间形成电解空间，电解空间中部设置导液板，导液板将电解空间分割成左电解单元和右电解单元；

在汇流板、导液板之间的电解单元内间隔平行设置有隔板，在相邻隔板之间安装隔膜电极组件，汇流板、若干隔板和隔膜电极组件以及支撑板、导液板紧密叠合设置，通过两侧的端板以及螺杆进行夹紧，组成整个电解槽；

在导液板设置直流电的正输电端，在两汇流板上均设置有负输电端，连通电源后给整个电解槽供电。

4.根据权利要求1或2所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：在汇流板设置有氢碱液进口接管、氧碱液进口接管、氢碱液出口接管、氧碱液出口接管，氢碱液进口接管连通连接氢碱液导液孔，氧碱液进口接管连通连接氧碱液导液孔，氢碱液出口接管连通连接氢碱液出液孔，氧碱液出口接管连通连接氧碱液出液孔。

5.根据权利要求1所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：所述汇流板、导液板、支撑板均为矩形碳素钢板框，其矩形碳素钢板框内嵌装支架。

6.根据权利要求1所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：在导液板两侧、支撑板两侧以及汇流板侧均安装密封垫片。

7.根据权利要求1所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：在隔板密封框区的下部制有氢碱液进液孔、氧碱液进液孔，在隔板密封框区的上部制有氢碱液出液孔、氧碱液出液孔，在隔板密封框区的两侧分别有氢碱液导液孔、氧碱液导液孔。

8.根据权利要求1所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：在隔膜电极组件的矩形框体下部制有氢碱液进液孔、氧碱液进液孔，在矩形框体上部制有氢碱液出液孔、氧碱液出液孔，在矩形框体的两侧分别制有氢碱液导液孔、氧碱液导液孔。

9.根据权利要求1所述的无框隔板的电解槽，其特征在于：隔膜电极组件的矩形框体的氢碱液进液孔、氧碱液进液孔上部与电解区之间一体制出通液槽，氢碱液出液孔、氧碱液出液孔下部与电解区之间一体制出通液槽。

10.一种无框隔板的电极组件，包括电极组件和隔板，其特征在于：隔膜电极组件包括矩形框体、隔膜、阳极和阴极，在矩形框体内框之间嵌装隔膜，在隔膜两侧分别嵌装阳极和阴极，形成一个整体的隔膜电极组件；

所述隔板为一体制成的矩形板状结构，中部为电解区，四周为密封框区，电解区一体制成间隔凸起或波纹，密封框区与隔膜电极组件的矩形框体紧密贴合，形成密封，在隔板的密封框区外侧一体制出延伸折边，相邻的延伸折边用于将夹紧固定隔膜电极组件的矩形框体。

Images