CN219861594U - 一种用于电解槽的绝缘隔网及电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电解槽的绝缘隔网，其特征在于：所述的绝缘隔网(4)用于分隔在所述电解槽的两片电极片(3)之间，该绝缘隔网(4)呈平板状，且表面凸设有多个间隔布置的凸柱(42)。本实用新型还公开了一种应用有该绝缘隔网的电解槽。与现有技术相比，本实用新型的绝缘隔网能够提高扰流效果从而加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

Description

一种用于电解槽的绝缘隔网及电解槽

技术领域

本实用新型涉及电解设备技术领域，具体指一种用于电解槽的绝缘隔网及电解槽。

背景技术

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用离子交换膜(也称隔膜)将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取电解水。

如专利申请号为CN201810264395.4(公布号为CN108609693A)的中国发明专利《一种酸性水和碱性水的制备方法》以电解食盐水形成阳离子和阴离子，分别向电解电极两极运动，从阳极产生氢离子和活性很强的氯气，氯气溶于水生成次氯酸和盐酸溶液作为酸性水，从阴极产生氢氧根离子和氢气，形成氢氧化钠溶液作为碱性水。

现有电解水制备过程中存在以下问题：

第一，离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的阳离子或阴离子具有选择透过能力的独特高分子膜，具有一定的柔性，时间长了，受气压、水压影响，会变形，甚至接触电极片引起干烧，影响出水效果及电解槽寿命，尤其在小型电解槽内上述问题更严重；

第二，电解过程中，阴、阳极片上会产生大量气泡，气泡积攒在电极片、离子交换膜上和电解槽内水路中，导致电解体系所需电压高，能耗大，且减少了电解有效面积，降低电解反应效率，导致出水pH低，并阻碍水路通畅，使得pH值及电压极不稳定，气压还会加剧中间的离子交换膜形变，尤其在小型电解槽内上述问题更严重；

第三，电解过程中，阴极(负极)生成的OH^-会与水中的Ca²⁺、Mg²⁺等反应生成水垢，沉积在阴极及离子交换膜上，影响电解效果及电解槽寿命；

第四，电解过程中，离子需要先从阳极室通过离子交换膜进入到阴极室后方能促进整个电解反应的进行，但电解反应过程中离子及产物容易聚集在电极片周围，不利于离子的扩散及传递以及产物的均匀性，从而影响电解效率及pH的稳定性。

另外，专利申请号为CN202080012097.1(公布号为CN113474492A)的中国发明专利《电解液制造装置及电解液的制造方法》公开了通过在隔膜和电极片之间设置隔网来分隔隔膜和电极片，避免隔膜接触电极片引起干烧，虽然水流在穿过网孔的过程中可形成局部微扰流，但是其扰流效果有限，无法很好地加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递，另外为了避免隔膜接触电极片，需保证隔网的安装稳定性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是是针对现有技术的现状，提供一种能够提高扰流效果从而加速排气的用于电解槽的绝缘隔网。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种能够提高扰流效果从而抑制水垢沉积的用于电解槽的绝缘隔网。

本实用新型所要解决的第三个技术问题是提供一种能够提高扰流效果从而加速离子传递的用于电解槽的绝缘隔网。

本实用新型所要解决的第四个技术问题是提供一种应用有上述绝缘隔网的电解槽。

本实用新型所要解决的第五个技术问题是提供一种能够实现绝缘隔网稳定安装的电解槽。

本实用新型解决上述第一、第二和第三个技术问题所采用的技术方案为：一种用于电解槽的绝缘隔网，其特征在于：所述的绝缘隔网用于分隔在所述电解槽的两片电极片之间，该绝缘隔网呈平板状，且表面凸设有多个间隔布置的凸柱。

本实用新型解决上述第四个技术问题所采用的技术方案为：一种应用有上述绝缘隔网的电解槽。

为了方便绝缘隔网的设置，所述的电解槽包括有槽体以及设于所述槽体内的隔膜，所述的隔膜将所述槽体的内腔分隔为至少两个电极室，每个电极室内设有所述的电极片和所述的绝缘隔网，所述的绝缘隔网分隔在相邻的隔膜和电极片之间。

为了保证电解稳定性，所述的隔膜和电极片相对于所述的槽体固定。

为了进一步解决上述第五个技术问题，有以下方案：

方案一中，所述绝缘隔网朝向相邻电极片一侧的表面凸设有所述的凸柱，所述的电极片上开设有多个与所述凸柱相对应的插孔，各所述的凸柱插设在对应的插孔中。

为了避免凸柱脱离插孔，所述凸柱的端部具有限位扣，该限位扣抵接在所述电极片背向绝缘隔网一侧的表面上。

为了方便绝缘隔网的装卸，所述的限位扣为弹性件。

方案二中，所述绝缘隔网两侧的表面均凸设有所述的凸柱，且绝缘隔网两侧的凸柱分别抵接在相邻隔膜和电极片的相对面上。

为了方便隔膜的稳定安装，所述的槽体由两个罩体装配形成，两个罩体之间包围形成槽体的内腔，所述隔膜的周缘夹设在两个罩体相对的两个端面之间。

为了保证电极片的稳定安装，所述的电极室内设有至少两个沿所述电极片的周向间隔布置的安装座，该安装座上开设有供所述电极片的边沿插入的插槽。

为了方便原料的供应以及电解水的排出，每个所述电极室所对应的槽体部位设有与该电极室相贯通的进液口和出液口。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过在绝缘隔网的表面设置多个间隔布置的凸柱，凸柱四周形成局部扰流，可加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

附图说明

图1为本实用新型电解槽的实施例1的立体结构示意图；

图2为图1中电解槽的立体分解示意图；

图3为图2中绝缘隔网的立体结构示意图；

图4为图1中电解槽的纵向剖视图；

图5为图4中Ⅰ部分的放大图；

图6为本实用新型电解槽的实施例2的纵向剖视图；

图7为图6中Ⅱ部分的放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

如图1至图5所示，为本实用新型电解槽的第一个优选实施例。该电解槽包括有槽体1、隔膜2、电极片3和绝缘隔网4。本实施例中的电解槽为单隔膜电解槽，当然也可以根据需要设计成双隔膜电解槽或无隔膜电解槽。

其中，槽体1由两个罩体11通过紧固件前后装配形成，两个罩体11之间包围形成有一个封闭的内腔；两个罩体11相对的两个端面之间夹设有两个前后依次布置的环形密封垫12。

隔膜2为阳离子交换膜，竖直布置在上述槽体1的内腔中，且隔膜2的周缘夹设在上述两个环形密封垫12之间。上述隔膜2的数量为一片，并将槽体1的内腔分隔为两个电极室110，位于前方的罩体11与隔膜2之间的电极室110记为阴极室110a，位于后方的罩体11与隔膜2之间的电极室110记为阳极室110b，各罩体11的下部和上部分别设有与对应电极室110相贯通的进液口111和出液口112，因此，各电极室110内的水流自下而上流动。

电极片3的数量为一对，分别记为阴极片3a和阳极片3b，上述阴极片3a基本竖直布置在阴极室110a的前部，上述阳极片3b基本竖直布置在阳极室110b的后部。各电极片3的顶部具有导电柱31，该导电柱31向上穿过对应罩体11并外露于该罩体11的顶壁，阴极片3a和阳极片3b上的导电柱31分别用于与外接电源的负极和正极电连接；电极片3上开设有多个间隔布置的插孔32。另外，各电极室110内设有至少两个沿电极片3的周向间隔布置的安装座13，该安装座13上开设有供电极片3的边沿插入的插槽131，实现对电极片3的稳定限位。

绝缘隔网4的数量为两片，与上述两个电极室110一一对应，分别位于对应的电极室110内，用于对相邻的隔膜2和电极片3进行分隔。

本实施例中，绝缘隔网4呈平板状，绝缘隔网4的表面开设有多个供流体通过的网孔41；绝缘隔网4朝向相邻电极片3一侧的表面凸设有多个与上述插孔32相对应的凸柱42，该凸柱42的端部具有具有弹性的限位扣421，各凸柱42插设在对应的插孔32中，且凸柱42端部的限位扣421抵接在电极片3背向绝缘隔网4一侧的表面上，避免凸柱42脱离插孔32。

上述绝缘隔网4具有以下作用：第一，绝缘隔网4分隔在隔膜2和电极片3之间，可有效避免隔膜2接触电极片3引起干烧；第二，水流在穿过网孔41的过程中可形成局部微扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递；第三，凸柱42四周可形成局部扰流，提高扰流效果。

本实施例中，绝缘隔网4采用耐高低温、耐强酸碱、绝缘性能好的材料(食品级)制成，优选为食品级特氟龙；绝缘隔网4的孔隙率＞1％，优选为50％，绝缘隔网4的厚度＞0.1mm，优选为0.4mm，绝缘隔网4的网孔41形状优选为方孔，方孔边长优选为1mm，尽可能提高水流在穿过网孔41时形成的微扰流；凸柱42的数量优选为8个，分两排布置，凸柱42数量过多则增大绝缘隔网4体积，增加电压和能耗，过少则无法起到固定作用。

实施例2：

如图6和图7所示，为本实用新型电解槽的第二个优选实施例。与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：

本实施例中，绝缘隔网4两侧的表面均凸设有凸柱42，且绝缘隔网4两侧的凸柱42分别抵接在相邻隔膜2和电极片3的相对面上。这样，无需在电极片3上开孔，绝缘隔网4可依靠凸柱42与相邻隔膜2和电极片3之间的摩擦力进行自限位，结构简单。

以实施例1为例，其工作原理如下：工作时，电解液通过进液口111进入电极室110，阴极片3a与溶液界面处发生还原反应，阳极片3b与溶液界面处发生氧化反应，以制取电解水，在电解过程中，第一，绝缘隔网4分隔在隔膜2和电极片3之间，可有效避免隔膜2接触电极片3引起干烧；第二，绝缘隔网4的网孔411形成局部微扰流，凸柱42四周形成局部扰流，可加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

本实用新型的优点如下：

(1)通过在隔膜2及电极片3之间加入绝缘隔网4，起到隔膜2支撑及隔断保护作用，并在绝缘隔网4表面设置凸柱42，利用绝缘隔网4网孔形成的局部扰流，凸柱42四周形成的局部扰流，大大加速电极片3、隔膜2及电解槽水路中的气泡排出，且该加速排气方法相较于目前常用的在电解槽上设计排气口，需额外的密封设计以及其他辅助排气设计的方式，排气效果更好，结构更简单，且成本可控，非常适合小型电解槽；

(2)利用绝缘隔网4网孔形成的局部扰流，凸柱42四周形成的局部扰流，防止水垢沉积，相较于目前常用的正、负极切换除垢方法，不需要正、负电极上均有可参与正极反应的催化涂层和频繁的正、负极切换，成本较低、结构简单、对电控要求也低、且电极寿命有保证；

(3)利用绝缘隔网4网孔形成的局部扰流，凸柱42四周形成的局部扰流，加快离子扩散及传递，提出出水pH值及稳定性；

(4)凸柱42一方面起到扰流作用，另一方面起到定位作用，一物两用，结构简单。

Claims (11)

1.一种用于电解槽的绝缘隔网，其特征在于：所述的绝缘隔网(4)用于分隔在两片电极片(3)之间，该绝缘隔网(4)呈平板状，且表面凸设有多个间隔布置的凸柱(42)。

2.一种应用有权利要求1所述的绝缘隔网的电解槽。

3.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述的电解槽包括有槽体(1)以及设于所述槽体(1)内的隔膜(2)，所述的隔膜(2)将所述槽体(1)的内腔分隔为至少两个电极室(110)，每个电极室(110)内设有所述的电极片(3)和所述的绝缘隔网(4)，所述的绝缘隔网(4)分隔在相邻的隔膜(2)和电极片(3)之间。

4.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于：所述的隔膜(2)和电极片(3)相对于所述的槽体(1)固定。

5.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于：所述绝缘隔网(4)朝向相邻电极片(3)一侧的表面凸设有所述的凸柱(42)，所述的电极片(3)上开设有多个与所述凸柱(42)相对应的插孔(32)，各所述的凸柱(42)插设在对应的插孔(32)中。

6.根据权利要求5所述的电解槽，其特征在于：所述凸柱(42)的端部具有限位扣(421)，该限位扣(421)抵接在所述电极片(3)背向绝缘隔网(4)一侧的表面上。

7.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于：所述的限位扣(421)为弹性件。

8.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于：所述绝缘隔网(4)两侧的表面均凸设有所述的凸柱(42)，且绝缘隔网(4)两侧的凸柱(42)分别抵接在相邻隔膜(2)和电极片(3)的相对面上。

9.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于：所述的槽体(1)由两个罩体(11)装配形成，两个罩体(11)之间包围形成槽体(1)的内腔，所述隔膜(2)的周缘夹设在两个罩体(11)相对的两个端面之间。

10.根据权利要求4所述的电解槽，其特征在于：所述的电极室(110)内设有至少两个沿所述电极片(3)的周向间隔布置的安装座(13)，该安装座(13)上开设有供所述电极片(3)的边沿插入的插槽(131)。

11.根据权利要求3至10中任一权利要求所述的电解槽，其特征在于：每个所述电极室(110)所对应的槽体(1)部位设有与该电极室(110)相贯通的进液口(111)和出液口(112)。