CN219195151U - 一种内置电极多排管隔离膜电解设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内置电极多排管隔离膜电解设备，包括电解槽，所述电解槽内设置有若干交替平行设置阳极多排管和阴极多排管；所述阳极多排管包括多排管隔离膜以及设置于该多排管隔离膜内的中心阳极线；所述阴极多排管包括多排管隔离膜、渗透性覆膜层以及设置于该多排管隔离膜内的中心阴极线；所述多排管隔离膜包括两层隔离膜，两层所述隔离膜之间设置有若干供电极放置的空腔。本实用新型通过采用内置电极多排管膜的方式，大比例的增加同样容积设备中电极间膜表面积和膜通量，从而提高设备效率，同时降低所需能耗。

Description

一种内置电极多排管隔离膜电解设备

技术领域

本实用新型属于电解设备技术领域，特别是涉及一种内置电极多排管隔离膜电解设备。

背景技术

隔膜法电解是目前电解法生产烧碱最主要的方法之一，所谓隔膜法是指在阳极与阴极之间设置隔膜，把阴、阳极产物隔开。目前，工业上用的较多的是立式隔膜电解槽。阳极用石墨或金属，阴极用铁丝网或冲孔铁板。以食盐水(氯化钠)为例，当输入直流电进行电解后，食盐水溶液中的部分氯离子在阳极上失去电子生成氯气并逸出。阳极溶液中剩下的钠离子随溶液一同向阴极迁移，流入阴极的电解液，其中的氢离子在阴极得到电子生成氢气自电解槽阴极室逸出。由于氢离子不断放电析出氢气，从而进一步促使水电离。溶液中所剩的氢氧根离子与钠离子形成碱溶液，与未电解的氯化钠溶液一起不断自电解槽中排出。新盐水不断得到补充，在电解槽的阳极室进行连续生产。

中国专利一种用太阳能由含水盐溶液制备氢氧化钠、氯气和氢气的方法(公开号CN101423952A)，公开了一种采用太阳能由含水盐溶液制备氢氧化钠、氯气和氢气的方法，包括：形成氯化钠的水溶液，将所述氯化钠水溶液置于槽中，所述槽具有由分隔物隔开的两个隔室；使所述槽承受大约3－24V和0.1－500K安培的直流电流；由此生成氢气、氯气和氢氧化钠水溶液，并且其中所述电流由太阳能电池板生成，该发明方法的优点在于它在没有常规电力的情况下操作，但是其生产效率低难以大规模生产需要。

隔膜电解技术关键在于隔膜材料,隔膜材料的高选择性,耐酸碱性和抗氧化性成为影响隔膜使用寿命的一个重要因素。目前隔膜电解技术中所采用的隔膜材料大致有以下几种:石棉、涤纶布、尼龙筛网膜、素烧陶瓷板、高分子阴阳离子交换膜等。目前能满足上述要求的新型隔膜材料主要为平板膜，即二维展开的膜材料，其有效作用面积即为膜材料在电解槽中与溶液接触的部分。由于该面积对于同样体积设备的电解效率起关键作用，故扩大膜的有效交换面积成为该工艺的重要改进方向。

同时，由于隔膜电解技术需要将离子交换膜放置在阴阳极之间，如无法有效的将隔膜放置在阴阳极之间，则电解过程无法进行。

因此，提高设备中介于阴阳极之间的膜通量，即增加隔膜的有效表面积，是提高隔膜电解技术的一个关键技术突破方向。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种内置电极多排管隔离膜电解设备，能够通过采用内置电极多排管膜的方式，大比例的增加同样容积设备中电极间膜表面积和膜通量，从而提高设备效率，同时降低所需能耗。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

一种内置电极多排管隔离膜电解设备，包括电解槽，

所述电解槽内设置有若干交替平行设置阳极多排管和阴极多排管；

所述阳极多排管包括多排管隔离膜以及设置于该多排管隔离膜内的中心阳极线；

所述阴极多排管包括多排管隔离膜、渗透性覆膜层以及设置于该多排管隔离膜内的中心阴极线；

所述多排管隔离膜包括两层隔离膜，两层所述隔离膜之间设置有若干供电极放置的空腔。

优选的是，两层所述隔离膜内设置有供所述隔离膜定型的材料骨架，所述材料骨架能够供溶液透过。

优选的是，所述阳极多排管以及所述阴极多排管顶部均设置有管壳，所述管壳与所述多排管隔离膜相连接，所述空腔与所述管壳内部相连通。

优选的是，所述管壳顶部设置有供电极丝固定的电触点。

优选的是，所有所述阳极多排管均与阳极集管相连通，所述阴极多排管均与阴极集管相连通。

优选的是，所述阳极集管与阳极端气体收集装置相连通，所述阴极集管与阴极端气体收集装置相连通。

优选的是，还包括太阳能电池板，所述中心阳极线与所述太阳能电池的正极电连接，所述中心阴极线与所述太阳能电池板的负极电连接。

优选的是，所述电解槽顶部设置有供电解液放入的溶液入水口，所述电解槽底部设置有供电解液排出的溶液排水口。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型通过采用内置电极多排管膜的方式，电解槽电连接到向电解槽提供电能的太阳能电池板上。太阳能电池板电连接到槽的阴极和阳极。阴极多排管中电极作为阴极，阳极多排管中电极作为阳极，分别以多排管形式平行放置在电解槽中。阴极通过导线分别导入阴极多排管中心阴极线，阳极通过导线分别导入阳极多排管中心阳极线。环绕阴极的阴极多排管形成分隔阴离子的分隔物。环绕阳极的阳极多排管没有离子分隔功能，但可以保护阳极不被溶液中杂质污染。大比例的增加同样容积设备中电极间膜表面积和膜通量，从而提高设备效率，同时降低所需能耗。

附图说明

图1是本实用新型的电解槽结构示意图；

图2是本实用新型的电解槽结构原理示意图；

图3是本实用新型的多排管隔离膜结构示意图；

图4是本实用新型的多排管隔离膜与管壳结构示意图；

附图中各部分标记如下：

1、电解槽，2、阳极多排管，3、阴极多排管，4、溶液入水口，5、溶液排水口，6、太阳能电池板，7、阴极集管，8、阳极集管，9、多排管隔离膜，10、管壳，11、电极丝，12、电触点。

具体实施方式

为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本具体实施例详细公开了一种内置电极多排管隔离膜电解设备，包括电解槽1，所述电解槽内设置有若干交替平行设置阳极多排管2和阴极多排管3；

所述阳极多排管包括多排管隔离膜以及设置于该多排管隔离膜内的中心阳极线；

所述阴极多排管包括多排管隔离膜9、渗透性覆膜层以及设置于该多排管隔离膜内的中心阴极线；

渗透性覆膜层通过涂覆膜材料(PVDF、PPR等)，并进一步通过萃取方式形成分子筛。

所述多排管隔离膜包括两层隔离膜，两层所述隔离膜之间设置有若干供电极放置的空腔。

优选的是，两层所述隔离膜内设置有供所述隔离膜定型的材料骨架，所述材料骨架能够供溶液透过。

多排管采用双层无纺布或纤维织物内夹定型棒并在棒间通过高频焊或其它方式焊接完成膜骨架制作。

将上述带电极与分集液管壳的管排(电极管排)并排平行放入电解槽；阳极多排管与阴极极多排管交替放置，形成相互间正负极电场；将两侧分集液管壳相互连接成为离子液体通道；在电解槽中，各排电极排管间插入另一电极，形成电解电场形式；在电解槽相应部位安装液体进出口。

完成后隔膜电解槽形式如图2。由多排阴极、阳极多排管膜形成类似电堆的隔离膜电解堆，可以大幅提高电解槽的效率。

优选的是，所述阳极多排管以及所述阴极多排管顶部均设置有管壳10，所述管壳与所述多排管隔离膜相连接，所述空腔与所述管壳内部相连通。

优选的是，所述管壳顶部设置有供电极丝11固定的电触点12。

优选的是，所有所述阳极多排管均与阳极集管8相连通，所述阴极多排管均与阴极集管7相连通。

优选的是，所述阳极集管与阳极端气体收集装置相连通，所述阴极集管与阴极端气体收集装置相连通；阳极端气体收集装置用于收集负离子形成的气体(如氯气)，阴极端气体收集装置用于收集正离子所形成的气体(如氢气)。

优选的是，还包括太阳能电池板6，所述中心阳极线与所述太阳能电池的正极电连接，所述中心阴极线与所述太阳能电池板的负极电连接。

优选的是，所述电解槽顶部设置有供电解液放入的溶液入水口4，所述电解槽底部设置有供电解液排出的溶液排水口5。

工作原理：

本实用新型的电解槽电连接到向电解槽提供电能的太阳能电池板上。太阳能电池板电连接到槽的阴极和阳极。阴极多排管中电极作为阴极，阳极多排管中电极作为阳极，分别以多排管形式平行放置在电解槽中。阴极通过导线分别导入阴极多排管中心阴极线，阳极通过导线分别导入阳极多排管中心阳极线。环绕阴极的阴极多排管形成分隔阴离子的分隔物。环绕阳极的阳极多排管没有离子分隔功能，但可以保护阳极不被溶液中杂质污染。

以电解食盐水(氯化钠)为例：盐水(NaCl水溶液)溶液入水口位于电解槽上方，向电解槽注入盐水。电解槽中形成氢气的氢离子(H+)和钠离子(Na+)集中在槽的带负电荷的阴极附近，透过阴极多排管进入排管内腔；形成氯气(Cl₂)的氯离子(Cl-)集中在槽的带正电荷的阳极附近透过阳极多排管进入排管内腔。进入阴极多排管内腔的氢气通过阴极集管排出，进入阳极多排管的氯气经阳极集管排出。完成所述含水盐溶液的电解时，形成氢氧化钠水溶液，并通过槽的溶液排水口排出。水可以通过入口加入到槽中以调整氢氧化钠溶液的浓度到所需水平。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种内置电极多排管隔离膜电解设备，包括电解槽，其特征在于：

所述电解槽内设置有若干交替平行设置阳极多排管和阴极多排管；

所述阳极多排管包括多排管隔离膜以及设置于该多排管隔离膜内的中心阳极线；

所述阴极多排管包括多排管隔离膜、渗透性覆膜层以及设置于该多排管隔离膜内的中心阴极线；

所述多排管隔离膜包括两层隔离膜，两层所述隔离膜之间设置有若干供电极放置的空腔。

2.根据权利要求1所述的内置电极多排管隔离膜电解设备，其特征在于：两层所述隔离膜内设置有供所述隔离膜定型的材料骨架，所述材料骨架能够供溶液透过。

3.根据权利要求1所述的内置电极多排管隔离膜电解设备，其特征在于：所述阳极多排管以及所述阴极多排管顶部均设置有管壳，所述管壳与所述多排管隔离膜相连接，所述空腔与所述管壳内部相连通。

4.根据权利要求3所述的内置电极多排管隔离膜电解设备，其特征在于：所述管壳顶部设置有供电极丝固定的电触点。

5.根据权利要求1所述的内置电极多排管隔离膜电解设备，其特征在于：所有所述阳极多排管均与阳极集管相连通，所述阴极多排管均与阴极集管相连通。

6.根据权利要求5所述的内置电极多排管隔离膜电解设备，其特征在于：所述阳极集管与阳极端气体收集装置相连通，所述阴极集管与阴极端气体收集装置相连通。

7.根据权利要求1所述的内置电极多排管隔离膜电解设备，其特征在于：还包括太阳能电池板，所述中心阳极线与所述太阳能电池的正极电连接，所述中心阴极线与所述太阳能电池板的负极电连接。

8.根据权利要求1所述的内置电极多排管隔离膜电解设备，其特征在于：所述电解槽顶部设置有供电解液放入的溶液入水口，所述电解槽底部设置有供电解液排出的溶液排水口。

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