CN219861608U - 一种无隔膜电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无隔膜电解槽，包括有槽体(1)，内部具有电极室(110)；电解液储存箱(2)，内部具有供电解液容置的容置腔(21)；以及两片电极片(3)，均设于所述的电极室(110)内，分别记为阴极片(3a)和阳极片(3b)；其特征在于：所述电解液储存箱(2)的容置腔(21)和所述槽体(1)的电极室(110)共用同一腔室。与现有技术相比，本实用新型的无隔膜电解槽结构简单且可避免因外置输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率。

Description

一种无隔膜电解槽

技术领域

本实用新型涉及电解设备技术领域，具体指一种无隔膜电解槽。

背景技术

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，按是否具有采用离子交换膜(也称隔膜)分为水无隔膜电解槽和有隔膜电解槽两类。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CN201380006473.6(公布号为CN104080954A)的中国发明专利《无隔膜电解槽》公开了一种通过供给稀释水，使发生盐酸电解反应产生次氯酸的无隔膜电解槽。

现有电解水制备过程中存在以下问题：

第一，电解水制备过程中会不断消耗电解质，目前普遍是通过将配置好的电解质溶液通入槽体来实现电解质的供给，但是这种方式需要额外设置电解质溶液配制装置和电解质输送管路，结构复杂且输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率；

第二，不同使用场景对电解水的pH值要求不同，如中、重度油污清洁需要pH＞12的超强碱性电解水、轻度油污清洁pH可降低至11左右，饮用水则需要弱碱性电解水(pH8-8.5)；目前大型电解槽采用多组电极同时电解，且电极面积大，因此产水的流量也较大，一般通过智能调整水流量大小来调节pH值；对于只有一对正、负电极且电极面积较小的低成本、小型电解槽体系，出水流量有限，过低的出水流量不利于用户体验，因此难以通过调整水流量大小来调节pH值，一般通过将电解槽拆装后调整电极间距改变水路大小及电流大小来调整pH值，这种方法需要专业人员操作，无法在线实时调整，不够智能，不利于用户体验；

第三，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，尤其在小型电解槽内上述问题更严重；

第四，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，沉积在阴极上，影响电解效果及电解槽寿命；

第五，电解过程中，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。

实用新型内容

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单且可避免因外置输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率的无隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种能够加速排气的无隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第三个技术问题是提供一种能够抑制水垢沉积的无隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第四个技术问题是提供一种能够加速离子传递的无隔膜电解槽。

本实用新型所要解决的第五个技术问题是提供一种能够方便调节出水pH值的无隔膜电解槽。

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：一种无隔膜电解槽，包括有

槽体，内部具有电极室；

电解液储存箱，内部具有供电解液容置的容置腔；以及

两片电极片，均设于所述的电极室内，分别记为阴极片和阳极片；

其特征在于：所述电解液储存箱的容置腔和所述槽体的电极室共用同一腔室。

为了加强容置腔内电解质的溶解，同时进一步解决上述第二、第三和第四个技术问题，所述的电解液储存箱具有与所述容置腔相贯通的电解质投放口，所述的容置腔内安装有搅拌件。

为了进一步解决上述第五个技术问题，所述的阳极片平行于所述的阴极片，所述的无隔膜电解槽还包括有用于驱动所述阳极片或/和阴极片平移的驱动机构，用以调节阳极片与阴极片的间距。

为了实现阳极片的平移，有以下两种方案：

方案一中，所述的驱动机构包括有

螺母，安装在对应的电极片上；

丝杆，能转动地连接在所述的槽体上，与所述的螺母螺纹连接；以及

驱动件，其动力输出端与所述的丝杆相连。

方案二中，所述的驱动机构包括有

螺母，安装在所述的槽体上；

丝杆，能转动地连接在对应的电极片上，与所述的螺母螺纹连接；以及

驱动件，其动力输出端与所述的丝杆相连。

为了实现搅拌件的自动搅拌，所述的搅拌件相对于所述的丝杆固定。这样，驱动机构既能带动阳极片平移又能带动搅拌件转动，一物两用，结构简单。

上述方案二中，阳极片和搅拌件的间距固定，当两者的间距设定较小时，阳极片周围的电解质浓度均匀和避免结晶效果会更佳。

为了保证电极片的稳定平移，所述的电极室内安装有沿所述丝杆的长度方向布置的导轨，所述的电极片上设有与该导轨导向配合的导向件。

为了避免阴极片和阳极片接触引起短路，所述的电极室内设有用于对所述阴极片和阳极片进行分隔的绝缘隔网。

为了方便原料的供应以及电解水的排出，所述的槽体上设有与所述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：

(1)通过将电解液储存箱的容置腔和槽体的电极室共用同一腔室，电解质溶液在电极室内原位配制，无需额外设置电解质溶液配制装置和电解质输送管路，结构简单且可避免因外置输送管路中易发生电解质结晶影响电解效率；

(2)通过在容置腔内安装有搅拌件，一方面，搅拌件可对电解质溶液进行搅拌，让电解质浓度更加均匀，并加强电解质溶解避免结晶析出；另一方面，搅拌件可形成动态扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递；

(3)通过设置驱动机构驱动电极片平移，用以调节阳极片与阴极片的间距，方便调节出水pH值。

附图说明

图1为本实用新型无隔膜电解槽的实施例1的立体结构示意图；

图2为图1中无隔膜电解槽的立体分解示意图；

图3为图2中位于左侧的罩体的立体结构示意图

图4为图1中电极片、驱动机构和搅拌件的立体结构示意图；

图5为图1的纵向剖视图；

图6为本实用新型无隔膜电解槽的实施例2中电极片、驱动机构和搅拌件的立体结构示意图；

图7为本实用新型无隔膜电解槽的实施例2的纵向剖视图。

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。

实施例1：

如图1至图5所示，为本实用新型无隔膜电解槽的第一个优选实施例。该无隔膜电解槽包括有槽体1、电解液储存箱2、电极片3、绝缘隔网4、驱动机构5和搅拌件6。

其中，槽体1由两个罩体11通过紧固件左右装配形成，两个罩体11之间包围形成有封闭的电极室110，位于右侧的罩体11的下部和上部分别设有与电极室110相贯通的进液口111和出液口112；两个罩体11相对的两个端面之间夹设有一个环形密封垫12；位于左侧的罩体11内水平布置有导轨13。

电解液储存箱2的内部具有供电解液容置的容置腔21，该容置腔21和上述电极室110共用同一腔室；电解液储存箱2的顶部开设有与容置腔21相贯通的电解质投放口22，且该电解质投放口22处覆盖有旋盖221。

电极片3的数量为一对且间隔布置在电极室110内，分别记为阴极片3a和阳极片3b，上述阴极片3a基本竖直布置在电极室110的右侧，上述阳极片3b基本竖直布置在电极室110的左侧，且阳极片3b平行于阴极片3a。阴极片3a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，阳极片3b的底部具有导电柱31，该导电柱31向左水平穿过对应罩体11并外露于该罩体11的左侧壁，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；阳极片3b的外周安装有与上述导轨13导向配合的导向件32，用于限定阳极片3b只能沿左右方向平移。

绝缘隔网4设于电极室110内，用于对阴极片3a和阳极片3b进行分隔，可有效避免阴极片3a和阳极片3b接触引起短路。

驱动机构5包括有螺母51、丝杆52和驱动件53，用于驱动上述阳极片3b沿左右方向平移。

具体地，螺母51安装在阳极片3b的中心位置；

丝杆52沿左右方向延伸，丝杆52的左端能转动地连接在位于左侧的罩体11的左侧壁的中间位置，丝杆52的右端与上述螺母51螺纹连接；

驱动件53为电机，安装在位于左侧的罩体11的外侧，其动力输出端与丝杆52的左端相连，用以驱动该丝杆52绕自身轴线转动。

搅拌件6容置在容置腔21内，并与丝杆52相连。本实施例中，搅拌件6为搅拌扇叶。

这样，启动驱动件53，丝杆52随之转动，一方面，由于丝杆52和螺母51的相互作用，可带动阳极片3b相对于阴极片3a左右平移，以调节两片电极片3的间距，从而实现pH调节；另一方面，可带动搅拌件6随丝杆52同步转动，对电解质溶液进行搅拌，让电解质浓度更加均匀，并加强电解质溶解避免结晶析出，还可以形成动态扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

实施例2：

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

本实施例中，采用驱动机构5’来替代驱动机构5，该驱动机构5’包括有螺母51’、丝杆52’和驱动件53’。

具体地，螺母51’安装在位于左侧的罩体11的左侧壁的中间位置；

丝杆52’沿左右方向延伸，丝杆52’的右端能转动地连接在阳极片3b的中心位置，丝杆52’的左端与螺母51’螺纹连接；

驱动件53’为电机，安装在位于左侧的罩体11的外侧，其动力输出端与丝杆52’的左端相连，用以驱动该丝杆52’绕自身轴线转动。

这样，启动驱动件53’，丝杆52’随之转动，由于丝杆52’和螺母51’的相互作用，丝杆52’会随之左右平移，从而带动阳极片3b和搅拌件6同步平移，相比实施例1，本实施例中，阳极片3b和搅拌件6的间距固定，当两者的间距设定较小时，阳极片3b周围的电解质浓度均匀和避免结晶效果会更佳。

需要注意的是，本实施例中，驱动件53’也会随丝杆52’同步平移，因此，需要在罩体11外侧设置导向机构(图中未示出)限定驱动件53’只能沿左右方向平移，保证驱动件53’的运动稳定性。

以实施例1为例，上述无隔膜电解槽的工作原理如下：工作时，软水通过进液口111进入电极室110，电解质通过电解质投放口22投入至容置腔21(即电极室110)内与软水配制得到电解质溶液，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，可通过驱动件53驱动丝杆52转动，一方面，可带动阳极片3b相对于阴极片3a左右平移，以调节两片电极片3的间距，从而实现电解水的出水pH调节，相比加长/缩短电解时间来改变pH值的方式效率更高；另一方面，可带动搅拌件6随丝杆52同步转动，对电解质溶液进行搅拌，让电解质浓度更加均匀，并加强电解质溶解避免结晶析出，还可以形成动态扰流，加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。

Claims (10)

1.一种无隔膜电解槽，包括有

槽体(1)，内部具有电极室(110)；

电解液储存箱(2)，内部具有供电解液容置的容置腔(21)；以及

两片电极片(3)，均设于所述的电极室(110)内，分别记为阴极片(3a)和阳极片(3b)；

其特征在于：所述电解液储存箱(2)的容置腔(21)和所述槽体(1)的电极室(110)共用同一腔室。

2.根据权利要求1所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的电解液储存箱(2)具有与所述容置腔(21)相贯通的电解质投放口(22)，所述的容置腔(21)内安装有搅拌件(6)。

3.根据权利要求2所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的阳极片(3b)平行于所述的阴极片(3a)，所述的无隔膜电解槽还包括有用于驱动所述阳极片(3b)或/和阴极片(3a)平移的驱动机构(5,5’)，用以调节阳极片(3b)与阴极片(3a)的间距。

4.根据权利要求3所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的驱动机构(5)包括有螺母(51)，安装在对应的电极片(3)上；

丝杆(52)，能转动地连接在所述的槽体(1)上，与所述的螺母(51)螺纹连接；以及

驱动件(53)，其动力输出端与所述的丝杆(52)相连。

5.根据权利要求4所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的搅拌件(6)相对于所述的丝杆(52)固定。

6.根据权利要求3所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的驱动机构(5’)包括有螺母(51’)，安装在所述的槽体(1)上；

丝杆(52’)，能转动地连接在对应的电极片(3)上，与所述的螺母(51’)螺纹连接；以及

驱动件(53’)，其动力输出端与所述的丝杆(52’)相连。

7.根据权利要求6所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的搅拌件(6)相对于所述的丝杆(52’)固定。

8.根据权利要求4至7中任一权利要求所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的电极室(110)内安装有沿所述丝杆(52,52’)的长度方向布置的导轨(13)，所述的电极片(3)上设有与该导轨(13)导向配合的导向件(32)。

9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的电极室(110)内设有用于对所述阴极片(3a)和阳极片(3b)进行分隔的绝缘隔网(4)。

10.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的无隔膜电解槽，其特征在于：所述的槽体(1)上设有与所述电极室(110)相贯通的进液口(111)和出液口(112)。