CN219653142U - 一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备 - Google Patents
一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219653142U CN219653142U CN202320567769.6U CN202320567769U CN219653142U CN 219653142 U CN219653142 U CN 219653142U CN 202320567769 U CN202320567769 U CN 202320567769U CN 219653142 U CN219653142 U CN 219653142U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring
- equipment
- shell
- electrolysis chamber
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 81
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 34
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 12
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，包括组合电解室，所述组合电解室安装于承压外腔中，该承压外腔包括壳体，该壳体一侧由平盖密封，另一侧依次密封连接预紧环兼做设备法兰、设备法兰、壳体短节、封头而组成承压外腔；所述平盖上设有氢气、氧气出口通道、碱液入口通道及导电铜排阴极接入口通道，各通道均和组合电解室的相应的通道贯通连接；靠近预紧环兼做设备法兰侧的组合电解室侧由压紧机构压紧密封，而壳体短节上开有去离子水入口、去离子水出口、导电铜排阳极接入口通道；所述组合电解室的极板框由非金属制成。本实用新型降低了设备运行维护难度并使其满足设备室外多场景应用的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及碱性水电解制氢设备，具体指一种新型绝缘碱性水电解制氢设备的结构。
背景技术
现有工业应用的碱性水电解制氢设备主要是由电极板、隔膜、绝缘密封件和夹紧装置以及其它附件组成，其结构特点为若干个电解室串联组合后由夹紧装置配合其实现为电解反应提供反应场所并兼具承压（满足压力、温度等操作条件）的功能。因其总体结构特征决定现有设备（由电解室组成的）外壳在操作工况下为带电状态，增加了运行维护难度；因夹紧且需要承压这一结构特征导致现有设备在满足大型化、大规模生产的需求下同时提高（压力、温度等）操作条件难以实现，一旦在大型化需求的同时提高操作条件后，各电解室间的密封性能较难保障；考虑电解槽内介质的危害性及操作（条件）状态，现有电解槽需配套设置甲类厂房，增加了项目的总体投资。
实用新型内容
本实用新型提供一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，降低设备运行维护难度并使其满足设备室外多场景应用的需求。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，包括组合电解室，所述组合电解室安装于承压外腔中，该承压外腔包括壳体，该壳体一侧由平盖密封，另一侧依次由密封连接预紧环兼做设备法兰、设备法兰、壳体短节、封头而组成承压外腔；所述平盖上设有氢气、氧气出口通道、碱液入口通道及导电铜排阴极接入口通道，各通道均和组合电解室的相应的通道贯通连接；靠近预紧环兼做设备法兰侧的组合电解室侧由压紧机构压紧密封，而壳体短节上开有去离子水入口、去离子水出口、导电铜排阳极接入口通道；所述组合电解室的极板框由非金属制成。
所述压紧机构包括压紧环板，该压紧环板安装于支撑环内侧上后压住组合电解室侧端，安装于预紧环兼做设备法兰上的钩圈通过压紧螺栓和支撑环连接。
所述预紧环兼做设备法兰和钩圈的连接结构为：预紧环兼做设备法兰的法兰密封面端面位置延伸出环形卡槽结构，而钩圈内壁开有带斜角的凹形槽，该凹形槽与预紧环兼做设备法兰上的环形卡槽相互配合，该环形卡槽可为钩圈提供固定位置并在压紧螺栓压紧组合电解室时平衡螺栓预紧力。
所述钩圈为分体结构，分为2~4块，安装后由钩圈连接环板连接为一体。
所述支撑环上设有支撑筋板。
所述承压腔体内壁上设置了绝缘衬里。
所述碱性水电解制氢设备由鞍座支撑。
本发明采用外腔承压、内腔（组合电解室）提供电解反应场所的双腔室结构，利用外腔中通入的去离子水作为压力平衡的介质以规避非金属材料制（绝缘）极板框承压能力差的缺陷，可实现在满足大型化需求的同时提高（压力、温度等）操作条件，从而达到提高电解反应效率的目的；通过对各承压腔室分别进行绝缘防护（非金属材料制极板框+绝缘衬里或涂层），以达到使电解槽外腔在操作工况下不带电的状态，从而降低设备运行维护难度并使其满足设备（室外）多场景应用的需求，即，达到降低项目总体投资（无必须配套甲类厂房的要求）的同时保障设备安全运行的要求。
本实用新型结构简单、无转动部件、性能可靠、设备紧凑、处理量大、安全可靠，特别适合有多场景使用需求的电解制氢设备的建造。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型侧视图；
图3为本实用新型轴侧剖视图；
图4为本实用新型预紧环兼做设备法兰结构轴测示意图；
图5为本实用新型预紧环兼做设备法兰结构侧视示意图；
图6为本实用新型钩圈结构轴测示意图；
图7为本实用新型钩圈结构剖视示意图；
图8为本实用新型平盖结构示意图；
图中：1.组合电解室 2.壳体 3.压紧环板 4.螺栓 5.螺母 6.预紧环兼做设备法兰
7.钩圈 8.设备法兰 9.壳体短节 10.封头 11. 导电铜排 12. 钩圈连接环板13.压紧螺栓 14.支撑筋板 15.支撑环 16.鞍座 17.平盖 A1~A4：碱液入口通道 H1~H2：氢出口通道 O1~O2：氧出口通道 E1~E2：导电铜排阴极接入口通道 E3~E4：导电铜排阳极接入口通道 W：去离子水入口 V：去离子水出口 M：人孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
参见图1-图3，一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，包括组合电解室，所述组合电解室安装于承压外腔中，该承压外腔包括壳体2，该壳体2一侧由平盖17密封，另一侧依次密封连接预紧环兼做设备法兰6、设备法兰8、壳体短节9、封头10组成承压外腔；所述平盖17上设有氢气、氧气出口通道、碱液入口通道及导电铜排阴极接入口通道，各通道均和组合电解室的相应的通道贯通连接；靠近预紧环兼做设备法兰6侧的组合电解室侧由压紧机构压紧密封，而壳体短节9上开有去离子水入口W、去离子水出口V、导电铜排阳极接入口通道；所述组合电解室的极板框由非金属制成。
本实用新型采用外腔承压、内腔（组合电解室）提供电解反应场所的双腔室结构，通过对各承压腔室分别进行绝缘防护以达到承压和绝缘的双重目的。具体如下：
由壳体2、螺栓4、螺母5、预紧环兼做设备法兰6、设备法兰8、壳体短节9、封头10、鞍座16和平盖17组成设备的承重（压）腔体，主要是为了保证组合电解室1的强度（内外压力的平衡）和刚度。
内腔由组合电解室构成，而组合电解室采用现有技术，由若干个电解室串联组合而成。单个电解室采用绝缘性能优良、热稳定性好、耐化学腐蚀、抗蠕变、易注塑的非金属材料（如PTFE等）制成极板框，通过夹持电极板或电极板与极板框一体注塑成型的制造方式使单个电解室对外绝缘，并通过压紧机构使串联组合的各电解室之间达到密封状态。单个电解室包括：极板框、主极板、副极板、副极板支撑架、隔膜等组件。
为保证组合电解室1的强度，由壳体短节9底部的去离子水入口W引入与碱液同等压力的去离子水与组合电解室1内的碱液压力进行平衡，从而保证组合电解室1在运行过程中不发生强度失效（即操作过程中处于内、外压相等的“非承压”状态）。去离子水需为循环供给状态，故在壳体短节9顶部设置去离子水出口V。
为保证组合电解室1的刚度，设备承压外腔应为机械强度优良的金属材料加工建造而成并在腔体内侧（接触去离子水侧）设置绝缘衬里，从而构成对电解室内电极板（电解反应）的二重绝缘结构。从而避免了组合电解室密封失效导致的设备金属腔体带电或其他事故的发生。
平盖17与壳体2焊接，为固定端，结构形式详见图6。其与压紧环板3对组合电解室1构成一组完整的压紧力，其中，碱液分配槽一端与碱液入口A1~A4连接，一端与组合电解室1的碱液通道连接，起到均匀的将入口碱液分配至组合电解室1内；氢分配槽一端与氢出口H1，H2连接，一端与组合电解室1的氢通道连接，起到均匀的汇集组合电解室1内氢至设备外的作用；氧分配槽一端与氢出口O1，O2连接，一端与组合电解室1的氧通道连接，起到均匀的汇集组合电解室1内氧至设备外的作用。
组合电解室1的供电方式为：由平盖17外的导电铜排阴极接入口通道E1，E2接入阴极的导电铜排11，由壳体短节9外的导电铜排阳极接入口通道E3，E4接入阳极的导电铜排11，导电铜排均需做绝缘处理。
所述压紧机构包括压紧环板3，该压紧环板3安装于支撑环15内侧上后压住组合电解室侧端，安装于预紧环兼做设备法兰6上的钩圈7通过压紧螺栓13和支撑环15连接。压紧螺栓13通过钩圈7将预紧力传递至由压紧环板3、支撑筋板14和支撑环15组成的压紧环结构上，其中，压紧环板起到对组合电解室1非金属制成极板框压紧密封的作用。
所述预紧环兼做设备法兰6（图4）和钩圈7的连接结构为：预紧环兼做设备法兰6的法兰密封面端面位置延伸出环形卡槽结构，而钩圈7内壁开有带斜角的凹形槽，该凹形槽与预紧环兼做设备法兰6上的环形卡槽相互配合，该环形卡槽可为钩圈7提供固定位置并在压紧螺栓13压紧组合电解室时平衡螺栓预紧力。预紧环兼做设备法兰6为压紧机构的固定端。
所述钩圈7为分体结构，为便于安装将其分为2~4块，安装后由钩圈连接环板12连接为一体。钩圈7结构形式详见图5，钩圈7与预紧环兼做设备法兰6配合使用的活动端，为给压紧螺栓13预紧时提供固定位置。
所述支撑环15上设有支撑筋板14。和支撑环15起到提高压紧环刚度的作用。
所述碱性水电解制氢设备由鞍座16支撑。
本实用新型的工作原理：
参见图1，碱液由碱液入口A1~A4通过平盖17上的碱液分配槽均匀的进入组合电解室1内，由近平盖17侧的第一个电解室流通至近压紧环板3侧的最后一个电解室，在各电解室内的隔膜两侧完成电解反应生产氢、氧。氢、氧由各自通道汇集并通过平盖17外氢出口H1~H2、氧出口O1~O2输出至设备外部。注：碱液、氢、氧通道均在非金属材料制成的极板框内，由多电解室串联组合并压紧密封后构成，从而保证组合电解室被压紧机构密封后，导电介质不外溢至设备承重（压）腔体内，构成对电解室内电极板（电解反应）的一重绝缘结构。
其关键点在于，由压紧环板3、预紧环兼做设备法兰6、钩圈7、钩圈连接环板12、压紧螺栓13、支撑筋板14、支撑环15和平盖17组成的压紧机构可以提供足够的预紧力，从而使组合电解室1的各电解小室间形成完整的密封，从而保证导电介质不外溢至设备承重（压）腔体内，构成对电解室内电极板（电解反应）的一重绝缘结构。
一旦因误操作等原因，组合电解室1内导电介质外溢至设备承重（压）腔体内时，设备承重（压）腔体内侧（接触去离子水侧）设置的绝缘衬里（二重绝缘结构）起到绝缘作用，从而避免设备金属腔体带电或其他事故的发生。
Claims (7)
1.一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，包括组合电解室，其特征在于，所述组合电解室安装于承压外腔中，该承压外腔包括壳体（2），该壳体（2）一侧由平盖（17）密封，另一侧依次密封连接预紧环兼做设备法兰（6）、设备法兰（8）、壳体短节（9）、封头（10）而组成承压外腔；所述平盖（17）上设有氢气、氧气出口通道、碱液入口通道及导电铜排阴极接入口通道，各通道均和组合电解室的相应的通道贯通连接；靠近预紧环兼做设备法兰（6）侧的组合电解室侧由压紧机构压紧密封，而壳体短节（9）上开有去离子水入口（W）、去离子水出口（V）、导电铜排阳极接入口通道；所述组合电解室的极板框由非金属制成。
2.根据权利要求1所述的一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，其特征在于，所述压紧机构包括压紧环板（3），该压紧环板（3）安装于支撑环（15）内侧上后压住组合电解室侧端，安装于预紧环兼做设备法兰（6）上的钩圈（7）通过压紧螺栓（13）和支撑环（15）连接。
3.根据权利要求2所述的一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，其特征在于，所述预紧环兼做设备法兰（6）和钩圈（7）的连接结构为：预紧环兼做设备法兰（6）的法兰密封面端面位置延伸出环形卡槽结构，而钩圈（7）内壁开有带斜角的凹形槽，该凹形槽与预紧环兼做设备法兰（6）上的环形卡槽相互配合，该环形卡槽可为钩圈（7）提供固定位置并在压紧螺栓（13）压紧组合电解室时平衡螺栓预紧力。
4.根据权利要求3所述的一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，其特征在于，所述钩圈（7）为分体结构，分为2~4块，安装后由钩圈连接环板（12）连接为一体。
5.根据权利要求2所述的一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，其特征在于，所述支撑环（15）上设有支撑筋板（14）。
6.根据权利要求1所述的一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，其特征在于，所述承压腔体内壁上设置了绝缘衬里。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备，其特征在于，所述碱性水电解制氢设备由鞍座（16）支撑。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320567769.6U CN219653142U (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320567769.6U CN219653142U (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219653142U true CN219653142U (zh) | 2023-09-08 |
Family
ID=87856491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202320567769.6U Active CN219653142U (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219653142U (zh) |
-
2023
- 2023-03-22 CN CN202320567769.6U patent/CN219653142U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210215563U (zh) | 一种高压水电解槽 | |
| US4715938A (en) | Method and apparatus for electrolyzing water | |
| US20030211379A1 (en) | Fuel cell stack having an improved pressure plate and current collector | |
| CN219653142U (zh) | 一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备 | |
| CN215568722U (zh) | 一种便于拆卸的法兰 | |
| US4136004A (en) | Solid electrode electrolyzer for electrolysis of aqueous solutions | |
| CN112038660B (zh) | 一种基于对称双阴极结构固体氧化物燃料电池电堆 | |
| US10041178B2 (en) | End pressure plate for electrolysers | |
| CN218030439U (zh) | 一种船用增程发电机的供电系统和电解槽结构 | |
| CN116516364A (zh) | 一种具有绝缘功能的碱性水电解制氢设备 | |
| CN115094452A (zh) | 一种复合极框和电解槽 | |
| CN201918471U (zh) | 极耳引出焊接的铅酸蓄电池 | |
| CN213459799U (zh) | 一种300ml氢燃料电池浆料分散器 | |
| CN218621063U (zh) | 一种采氢电解管结构 | |
| CN218666315U (zh) | 一种用于采集氢气的循环电解装置 | |
| CN218587357U (zh) | 高温炉密封绝缘电极 | |
| CN111430760A (zh) | 一种膜电极发电性能测试极板控温组件 | |
| CN111769301A (zh) | 一种燃料电池电堆金属双极板 | |
| CN217077808U (zh) | 一种室外制氢电解槽 | |
| CN216738559U (zh) | 一种电解槽 | |
| CN221681218U (zh) | 一种pem电解槽阳极流场结构及pem电解槽 | |
| CN217809693U (zh) | 一种复合极框和电解槽 | |
| CN211743314U (zh) | 一种膜电极发电性能测试极板控温组件 | |
| CN217499434U (zh) | 一种高寿命且组装周期短的水电解槽 | |
| CN218860918U (zh) | 一种双极冷却电解式臭氧发生器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |