CN2196126Y

CN2196126Y - 离子膜复极多元电解槽氢氧发生器

Info

Publication number: CN2196126Y
Application number: CN 94225682
Authority: CN
Inventors: 刘庆兰; 于国臣; 唐红娟; 王锡锦
Original assignee: CHEMICAL TECHNOLOGY ACADEMY OF SHANDONG PROVINCE
Current assignee: CHEMICAL TECHNOLOGY ACADEMY OF SHANDONG PROVINCE
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1995-05-03
Anticipated expiration: 2004-01-28

Abstract

本实用新型属离子膜(固体聚合物电解质)法电解纯水制氢、氧气体的一类电解设备。其特征在于复极多元电解槽(3)的阳极板(21)、阳极隔框(24)、阴极隔框(28)、电极隔板(30)、阴极板(32)均为平板式，结构简单，加工成型方便，造价低；此外，本实用新型的氢水分离器(5)和干燥器(9)均用拉杆(42)与垫片 (34)与螺帽(35)组装而成。

Description

本实用新型是关于离子膜（固体聚合物电解质）法电解纯水制氢、氧气体的一类电解设备。

八十年代中期，山东省化工研究院（原山东省化学研究所）在我国最早推出这类小型仪器，后来又将这一技术转让给山东省无线电厂，到目前为止，国内生产这类氢气发生器的单位有三、四家。但是，上述所有生产这类氢气发生器的单位，都是只生产含有一个电解槽的单槽式产品，其明显缺点是由于只含一个电解槽，产氢量少，最高产氢量只有每分钟210毫升左右。这种小气量设备，只能为化学仪器分析中的色谱分析配套使用，受产气量的限制，一台这样的氢气发生器只能满足一台色谱仪的用氢量，从而大大限制了该类设备的应用范围。若想在单槽式的氢气发生器中，增加产氢量时，就必须进一步提高电流，众所周知，这类设备在电解过程中，本来已是采用低电压、大电流工作，若再增加电流，电流密度必将进一步增加，过高的电流密度易产生过热现象，其后果将使离子膜烧坏击穿而不能工作。因此，生产多元槽氢气发生器，提供大小不同的产氢量，将会进一步拓宽该设备的使用范围。早在七十年代中期，美国已有离子膜法复极多元电解槽氢气发生器专利产品问世，其专利号为4056452。这种复极多元电解槽氢气发生器产品的出现，使其能按用户要求随意组配电槽个数，提供不同的产氢量。这自然扩大了该类仪器的应用范围。但是，上述美国这种专利产品，有其明显的缺点，即电解槽结构比较复杂，尤其电极隔板是一块两面都带凹平面的异型板材，它的横断面呈工字形构型，这种元件的成型必须用模具才能加工完成，若变更电槽尺寸，就必须重新加工模具，众所周知，模具加工费是比较高的，用模具成型电解槽元件，不仅增加了电槽成本，而且还限制了开发电解槽尺寸不同的系列产品，因为每变更一次电解槽尺寸，就必须投入一笔较大的模具加工费，因此生产者就不易按社会要求，随机应变地加工大小不同尺寸的各种电解槽，也不易按电路参数要求，提供与之匹配得当的，传质传热良好的优质多元电解槽设备。

鉴于上述背景技术中存在的不足，本实用新型的目的是推出一种与离子膜法单槽式氢气发生器相比，能产生大气量、结构更加先进的复极多元电解槽式产品；与已有的复极多元电解槽氢气发生器相比，其电解槽各部件呈平板式构型，结构简单，加工方便，易于实施的一种离子膜法复极多元电解槽氢氧发生器。

下面清楚完整地描述本实用新型技术方案的技术特征：本实用新型是一种由电源，贮水槽，电解槽，气水分离器，电磁阀，压力控制器，稳压阀，干燥器等组成的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于：

a）复极多元电解槽的阳极板、阴极板、电极隔板、阳极隔框、阴极隔框均为平板式结构。

b）氢水分离器和干燥器均用拉杆与垫片和螺帽将各部件组配成一个密封整体。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于复极多元电解槽的阳极隔框的水导入支管和氧水导出支管为豁口、钻孔或挖槽形状皆可。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于氢水分离器的上盖和底盘与其中间的外筒管用拉杆与垫片和螺帽组配成一个密封整体。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于干燥器的装料筒底座与上盖用拉杆与垫片和螺帽组配成一个密封整体。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于氢水分离器的浮漂滑杆顶端有一个限制浮漂上升高度的顶档板。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于干燥器的装料筒内设置了一块将装料筒的筒底上的氢气进口和氢气出口分开，并与其装料筒的内壁和底部完全密封的长方形档板，从而延长了氢气干燥路程。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是该仪器的复极多元电解槽中各部件均匀板式平面外形，加工成型时，不必使用特制模具，这不仅降低了该类仪器的重要部件电解槽成本，而且加工方便，若在加工过程中，周密规划、有机排料，可将不同尺寸及型号的电解槽部件同时匹配下料，这不仅充分利用原材料，进一步降低生产成本，还能提供系列产品供社会选用。此外，本实用新型的氢水分离器和干燥器，由于采用拉杆装配，组装、维修方便、密封性好，更换干燥剂极为方便。

本实用新型有10幅附图，这些附图的图面说明如下：

图1是总装示意图；

图2是复极多元电解槽结构分解示意图；

图3是长方形阳极隔框；

图4是正方形阳极隔框；

图5是园形阳极隔框；

图6是离子膜电极示意图；

图7是氢水分离器示意图；

图8是氢水分离器俯视图；

图9是干燥器示意图；

图10是干燥器仰视图。

下面详细说明实现本实用新型最好方式的具体实施方案：本实用新型由电源1、贮水槽2、电解槽3、氧水分离器4、氢水分离器5、电磁阀6、压力控制器7、稳压阀8、干燥器9等上述各部分组成。电源1的正（＋）、负（－）两极与电解槽3两端的阳极板21、阴极板32对应联接，电解槽3中，除两端的阳极板21与阴极板32外，其余中间的任意一块极板都是一面为阳极，一面为阴极，故称电极隔板30。电流通过电解槽3中紧密接触的各导电部件及电解槽3内进行的电化学反应使电流导通。贮水槽2的水，从进水管11经过阳极端板19的进水口12进入电解槽3的各阳极隔框24的导水口37和导水支管（口）38进入阳极隔框24内，并经过阳极导电多孔板26到达与离子膜27紧密接触的电催化阳极40，在此，水被电催化阳极40上的电催化剂分解，反应式如下：2H₂O→4H^＋＋20^－，与此同时，氧负离子在电催化阳极40上放出电子，生成氧气，生成的氧气伴随阳极隔框24内的水，从阳极隔框24的氧水导出支管（口）39和氧水导出口22经阳极端板19上的氧水排出口20排出，再经氧水排出管10，到氧水分离器4，在此将氧、水分离，氧气待接收使用，分离出的水从氧水分离器4的下部直接进入贮水槽2循环使用；水分解后产生的氢正离子以水合离子形式，在电场力作用下，穿过离子膜27，到达与离子膜27紧密接触的电催化阴极41，并在此接受电子生成氢气，氢气与被氢正离子携带到电催化阴极41的水，穿过阴极导电多孔板29，经阴极隔框28的氢水导出支管（口）31和氢水导出口25，从阳极端板19上的氢水排出口23排出，再经氢水排出管14和氢水分离器5的氢水进口50到达氢水分离器5，在此将氢、水分离，分离出的氢气，从氢水分离器5顶部的氢气出口44经氢气管16进入第一干燥器9₁干燥，经初步脱水干燥的氢气，通过压力控制器7和稳压阀8后，再进入第二干燥器9₂再次干燥脱除微量水分，不含水的纯氢气从氢气排出管17放出，提供使用，分离出的水从氢水分离器5底部的排水口51排出，经水排出管15到电磁阀6，电磁阀6定期开启，将水由回水管13送往贮水槽2循环使用。复极多元电解槽3的各部件，用螺栓18穿过阳极端板19到阴极端板33之间各部件上所有的螺栓孔36与垫片34和螺帽35紧固。整个设备的硬质材料间，需密封的部位，如电解槽3的各部件间及其他器件和各接头等均用弹性材料，如聚四氟乙烯板或橡胶板等，作为密封垫47密封（在图7和图9中有标记，在图2中因不易表示，未标记）。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器的电解槽3的阳极板21、阴板板32、电极隔板30、阳极隔框24和阴极隔框28均为平板材料，结构简单，加工成型方便，造价低。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器的电解槽3的阳极隔框24的水导入支管（口）38和氧水导出支管（口）39为豁口、挖槽或钻孔形式皆可。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器的氢水分离器5的上盖43和底盘49与其中间的外筒管52用拉杆42与垫片34和螺帽35组配成一个密封整体，组装、维修方便，且密封性好。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器的氢水分离器5内的浮漂滑杆46顶端有一个限制浮漂48上升高度的顶档板45。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器的干燥器9的装料筒底座59与上盖54用拉杆42与垫片34和螺帽35组配成一个密封整体，不但密封性好，而且容易组装和拆卸，使干燥剂更换十分方便。

上面所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器的干燥器9的装料筒55内设置了一块将装料筒55的筒底58上的氢气进口56和氢气出口57分开，并且与其装料筒55的内壁和底部完全密封的长方形档板53，从而进一步延长了氢气干燥路程，使干燥效果更好。

该实用新型的电解槽3外形可以有几种形式，长方形、正方形、园形皆可，从耐压角度看，园形结构比较耐压，从充分利用原材料看，长方形、正方形对材料利用率高。电解槽3的尺寸不易过大，以园形为例直径最好在500毫米以下合适，若尺寸太大，电解槽3的各部件受力不易均匀，从而导致接触不良，电传导不好。此外，紧贴在离子膜两面的电催化阳极和电催化阴极，以铂系元素作电催化剂有很好的电催化效率，过电位低，电解效率高。最后还要强调一点，本实用新型的重要部件电解槽3的各部件应具有很好的平面性和平行性，才能组装成非常严密和接触导电良好的优质离子膜复极多元电解槽。

Claims

1、一种由电源，贮水槽，电解槽，气水分离器，电磁阀，压力控制器，稳压阀，干燥器等组成的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于：

a)复极多元电解槽(3)的阳极板(21)、阴极板(32)、电极隔板(30)、阳极隔框(24)、阴极隔框(28)均为平板式结构。

b)氢水分离器(5)和干燥器(9)均用拉杆(42)与垫片(34)和螺帽(35)将各部件组配成一个密封整体。

2、根据权利要求1所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于复极多元电解槽（3）的阳极隔框（24）的水导入支管（38）和氧水导出支管（39）为豁口、钻孔或挖槽形状皆可。

3、根据权利要求1所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于氢水分离器（5）的上盖（43）和底盘（49）与其中间的外筒管（52）用拉杆（42）与垫片（34）和螺帽（35）组配成一个密封整体。

4、根据权利要求1所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于干燥器（9）的装料筒底座（59）与上盖（54）用拉杆（42）与垫片（34）和螺帽（35）组配成一个密封整体。

5、根据权利要求3所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于氢水分离器（5）的浮漂滑杆（46）顶端有一个限制浮漂（48）上升高度的顶档板（45）。

6、根据权利要求4所述的离子膜复极多元电解槽氢氧发生器，其特征在于干燥器（9）的装料筒（55）内设置了一块将装料筒（55）的筒底（58）上的氢气进口（56）和氢气出口（57）分开，并与其装料筒（55）的内壁和底部完全密封的长方形档板（53），从而延长了氢气干燥路程。