CN219861597U - 一种电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电解槽，包括有槽体(1)以及设于所述槽体(1)内的隔膜(2)，隔膜(2)将槽体(1)的内腔分隔为至少两个电极室(110)，每个电极室(110)内设有电极片(3)，其特征在于：至少一个电极室(110)内设有用于对相邻的隔膜(2)和电极片(3)进行分隔的绝缘隔网(4)，所述的电解槽还包括有与绝缘隔网(4)相对应的第一弹性件(5)和/或第二弹性件(6)，所述的第一弹性件(5)作用于对应的隔膜(2)和绝缘隔网(4)之间，所述的第二弹性件(6)作用于对应的电极片(3)和绝缘隔网(4)之间。与现有技术相比，本实用新型的电解槽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
技术领域
本实用新型涉及电解设备技术领域，具体指一种电解槽。
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。
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电解槽。
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电解槽。
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电解槽。
本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种电解槽，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，每个电极室内设有电极片，其特征在于：至少一个所述的电极室内设有用于对相邻的隔膜和电极片进行分隔的绝缘隔网，所述的电解槽还包括有与所述绝缘隔网相对应的第一弹性件和/或第二弹性件，所述的第一弹性件作用于对应的隔膜和绝缘隔网之间，所述的第二弹性件作用于对应的电极片和绝缘隔网之间。
为了对绝缘隔网的运动方向进行导向，所述的电极室内设有与所述绝缘隔网相对应的导向杆，所述的绝缘隔网套设在对应的导向杆上并能沿该导向杆的长度方向滑移。
为了保证绝缘隔网在隔膜和电极片之间横向移动，所述的导向杆基本垂直于所述的隔膜和电极片。
为了尽可能延长绝缘隔网横向移动的行程，所述的绝缘隔网呈平板状，所述的导向杆基本垂直于该绝缘隔网。
为了方便导向杆的加工，所述电极片朝向所述隔膜一侧的表面凸设有所述的导向杆。
为了方便第一弹性件的安装，所述的第一弹性件为弹簧，套设在对应导向杆的外周，且两端分别抵接在对应隔膜和绝缘隔网的相对面上。
为了方便第二弹性件的安装，所述的第二弹性件为弹簧，套设在对应导向杆的外周，且两端分别抵接在对应电极片和绝缘隔网的相对面上。
为了保证绝缘隔网能朝两侧自由运动，在无水流作用于所述绝缘隔网的状态下，该绝缘隔网与相邻的隔膜和电极片之间均具有间隙。
为了实现单隔膜电解槽的形成，所述隔膜的数量为一片，并将所述槽体的内腔分隔为两个电极室，两个电极室分别记为阴极室和阳极室，所述电极片的数量为一对，分别记为阴极片和阳极片，所述的阴极片设于所述的阴极室内，所述的阳极片设于所述的阳极室内。当然，也可以将上述电解槽设计成双隔膜电解槽。
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：通过将绝缘隔网通过第一弹性件和/或第二弹性件限位于相邻的隔膜和电极片之间，以使其在水流作用下移动，能够实现动态扰流，从而加速排气、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1中电解槽的纵向剖视图；
图4为图3中Ⅰ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。
在本实用新型的说明书及权利要求书中使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“顶”、“底”等，用来描述本实用新型的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，是基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本实用新型所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。
如图1至图4所示，为本实用新型电解槽的一个优选实施例。该电解槽包括有槽体1、隔膜2、电极片3、绝缘隔网4和弹性件5。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。
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；各电极片3朝向隔膜2一侧的表面凸设有沿前后方向延伸的导向杆32，该导向杆32基本垂直于隔膜2和电极片3。
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上开设有多个供流体通过的网孔41，绝缘隔网4的孔隙率为50％；各绝缘隔网4套设在对应的导向杆32上并能沿该导向杆32的长度方向滑移，且导向杆32基本垂直于该绝缘隔网4。另外，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。
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。
第一弹性件5的数量为两个，与上述绝缘隔网4一一对应。本实施例中，第一弹性件5为弹簧，套设在对应导向杆32的外周，且两端分别抵接在对应隔膜2和绝缘隔网4的相对面上。
第一弹性件6的数量为两个，与上述绝缘隔网4一一对应。本实施例中，第二弹性件6为弹簧，套设在对饮导向杆32的外周，且两端分别抵接在对应电极片3和绝缘隔网4的相对面上。
这样，绝缘隔网4能在水流作用下相对于槽体1移动，实现动态扰流，会加速气泡破裂排出并促进扰流，提升电解效率和稳定性，并在一定程度上抑制水垢沉积。另外，在无水流作用于绝缘隔网4的状态下，该绝缘隔网4与相邻的隔膜2和电极片3之间均具有间隙，一方面，可以保证绝缘隔网4朝两侧横向移动，另一方面，可以避免绝缘隔网4贴在隔膜2或电极片3上，起到限位保护作用。
本实施例的工作原理如下：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，绝缘隔网4能够在水流作用下横向移动，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41形成局部微扰流，绝缘隔网4运动形成动态扰流，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，并通过弹簧对绝缘隔网4进行限位，利用绝缘隔网4运动形成的动态扰流、绝缘隔网4网孔形成的局部扰流，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运动形成的动态扰流、绝缘隔网4网孔形成的局部扰流，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运动形成的动态扰流、绝缘隔网4网孔形成的局部扰流，加快离子扩散及传递，提出出水pH值及稳定性。
Claims (10)
1.一种电解槽，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)内设有电极片(3)，其特征在于：至少一个所述的电极室(110)内设有用于对相邻的隔膜(2)和电极片(3)进行分隔的绝缘隔网(4)，所述的电解槽还包括有与所述绝缘隔网(4)相对应的第一弹性件(5)和/或第二弹性件(6)，所述的第一弹性件(5)作用于对应的隔膜(2)和绝缘隔网(4)之间，所述的第二弹性件(6)作用于对应的电极片(3)和绝缘隔网(4)之间。
2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于：所述的电极室(110)内设有与所述绝缘隔网(4)相对应的导向杆(32)，所述的绝缘隔网(4)套设在对应的导向杆(32)上并能沿该导向杆(32)的长度方向滑移。
3.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述的导向杆(32)基本垂直于所述的隔膜(2)和电极片(3)。
4.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于：所述的绝缘隔网(4)呈平板状，所述的导向杆(32)基本垂直于该绝缘隔网(4)。
5.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述电极片(3)朝向所述隔膜(2)一侧的表面凸设有所述的导向杆(32)。
6.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述的第一弹性件(5)为弹簧，套设在对应导向杆(32)的外周，且两端分别抵接在对应隔膜(2)和绝缘隔网(4)的相对面上。
7.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述的第二弹性件(6)为弹簧，套设在对应导向杆(32)的外周，且两端分别抵接在对应电极片(3)和绝缘隔网(4)的相对面上。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的电解槽，其特征在于：在无水流作用于所述绝缘隔网(4)的状态下，该绝缘隔网(4)与相邻的隔膜(2)和电极片(3)之间均具有间隙。
9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的电解槽，其特征在于：所述隔膜(2)的数量为一片，并将所述槽体(1)的内腔分隔为两个电极室(110)，两个电极室(110)分别记为阴极室(110a)和阳极室(110b)，所述电极片(3)的数量为一对，分别记为阴极片(3a)和阳极片(3b)，所述的阴极片(3a)设于所述的阴极室(110a)内，所述的阳极片(3b)设于所述的阳极室(110b)内。
10.根据权利要求1至7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)。
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