CN220034148U - 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,包括有具有电极室(110)的槽体(1),所述电极室(110)内设有一对间隔布置的电极片(3),其特征在于:两片所述的电极片(3)相互平行,还包括有至少一组与电极片(3)相对应的驱动机构(5),用于驱动对应的电极片(3)相对于另一电极片(3)沿斜向移动,用以在调节两片电极片(3)的间距的同时调节其中一片电极片(3)在另一片电极片(3)表面的正投影面积。与现有技术相比,本实用新型的电解槽能够方便调节出水pH值、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,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。
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,提供一种能够方便调节出水pH值的电解槽。
本实用新型所要解决的第二个技术问题是提供一种能够加速排气的电解槽。
本实用新型所要解决的第三个技术问题是提供一种能够抑制水垢沉积的电解槽。
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电解槽。
本实用新型解决上述第一、第二、第三和第四个技术问题所采用的技术方案为:一种电解槽,包括有具有电极室的槽体,所述电极室内设有一对间隔布置的电极片,其特征在于:两片所述的电极片相互平行,所述的电解槽还包括有至少一组与所述电极片相对应的驱动机构,用于驱动对应的电极片相对于另一电极片沿斜向移动,用以在调节两片电极片的间距的同时调节其中一片电极片在另一片电极片表面的正投影面积。
为了实现电极片的斜向移动,所述的驱动机构包括有
至少一组连杆组件,各连杆组件包括有第一连杆和第二连杆,所述第一连杆和第二连杆的第一端通过第一销轴相铰接,各所述第一连杆的第二端通过第二销轴铰接在所述的槽体上;以及
驱动件,具有能沿垂直于所述电极片的方向伸缩的伸缩杆,所述第二连杆的第二端通过第三销轴铰接在所述伸缩杆的端部;
所述的电极片限位于所述的第一销轴上。
为了方便电极片的供电,所述的电极室内安装有与电极片相对应的导电座,该导电座具有沿对应电极片的移动方向延伸的导电片,所述电极片的第一端限位于对应的第一销轴上,电极片的第二端设有导向片,该导向片紧贴于对应的导电片,并能沿导电片的延伸方向滑移。
为了方便电极片在第一销轴上的限位,所述的第一销轴上设有插接座,所述电极片的边沿插设在该插接座上。
为了方便驱动机构的安装,所述的连杆组件位于所述的电极室内,所述的驱动件安装在所述槽体的外侧,该驱动件的伸缩杆穿过所述槽体的侧壁伸入到所述的电极室内。
为了保证电极室的密封性,所述的伸缩杆通过套设在该伸缩杆外周的密封圈与所述槽体的侧壁密封配合。
为了加强扰流作用,所述驱动机构的数量为两组,与所述的电极片一一对应。
优选地,两组所述的驱动机构对称布置,且其动力输出方向镜像对称。
为了阻止两极溶液互混,所述的槽体内设有隔膜,该隔膜将所述槽体的内腔分隔为至少两个所述的电极室,两片所述的电极片分别设于两个所述的电极室内。
为了避免隔膜接触电极片引起干烧,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。
优选地,所述隔膜的数量为一片,并将所述槽体的内腔分隔为两个所述的电极室。这样,电解槽为单隔膜电解槽,加工方便,当然也可以根据需要设计成双隔膜电解槽。
与现有技术相比,本实用新型的优点在于:通过设置驱动机构驱动对应的电极片相对于另一电极片沿斜向移动,一方面,通过电极片的斜向移动,可以在调节两片电极片的间距的同时调节其中一片电极片在另一片电极片表面的正投影面积,从而实现pH调节;另一方面,电极片运动形成动态扰流,可加速排气、抑制水垢沉积、加速离子传递。
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2中驱动机构的立体结构示意图;
图4为图1的纵向剖视图;
图5为图4中Ⅰ部分的放大图;
图6为图4中在电极片相对移动并上升之后的纵向剖视图;
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。
如图1至图7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和驱动机构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;罩体11内部顶侧安装有导电座13,各导电座13的底部具有斜向延伸的导电片130,各导电座13的顶部具有导电柱131,该导电柱131向上穿过对应罩体11并外露于该罩体11的顶壁,前后两个导电座13的导电柱131分别用于与外接电源的负极和正极电连接。
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,且阴极片3a平行于阳极片3b。本实施例中,各电极片3呈平板状,各电极片3的顶端设有导向片31,该导向片31紧贴于对应导电片130的底面实现电连接,并能沿导电片130的延伸方向滑移。
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,可有效避免隔膜2接触电极片3引起干烧。
驱动机构5的数量为两组,与上述电极室110一一对应,对称布置在槽体1的两侧,且其动力输出方向镜像对称。各驱动机构5包括有连杆组件51和驱动件52。
具体地,连杆组件51位于对应的电极室110内,其数量为两组,相对于水平面对称布置,各连杆组件51包括有第一连杆511和第二连杆512,第一连杆511和第二连杆512的第一端通过第一销轴513相铰接,位于上方的第一销轴513上设有插接座5131,各第一连杆511的第二端通过第二销轴514铰接在对应的环形密封垫12上;
驱动件52为电动推杆,安装在对应罩体11的外侧,具有能沿前后方向伸缩的伸缩杆521,该伸缩杆521穿过罩体11伸入到对应的电极室110内,且与对应的罩体11之间通过套设在伸缩杆521外周的密封圈522进行密封配合,第二连杆512的第二端通过第三销轴515铰接在该伸缩杆521的端部。
上述电极片3底端的边沿插设在上述插接座5131上。
这样,启动驱动件52,带动伸缩杆521伸缩,可带动对应的电极片3相对于另一电极片3沿斜向移动,一方面,通过电极片3的斜向移动,可以在调节两片电极片3的间距的同时调节其中一片电极片3在另一片电极片3表面的正投影面积,从而实现pH调节;另一方面,电极片3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,可通过驱动机构5带动对应的电极片3相对于另一电极片3沿斜向移动,一方面,通过电极片3的斜向移动,可以在调节两片电极片3的间距的同时调节其中一片电极片3在另一片电极片3表面的正投影面积,从而实现pH调节;另一方面,电极片3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。
Claims (11)
1.一种电解槽,包括有具有电极室(110)的槽体(1),所述电极室(110)内设有一对间隔布置的电极片(3),其特征在于:两片所述的电极片(3)相互平行,所述的电解槽还包括有至少一组与所述电极片(3)相对应的驱动机构(5),用于驱动对应的电极片(3)相对于另一电极片(3)沿斜向移动,用以在调节两片电极片(3)的间距的同时调节其中一片电极片(3)在另一片电极片(3)表面的正投影面积。
2.根据权利要求1所述的电解槽,其特征在于:所述的驱动机构(5)包括有
至少一组连杆组件(51),各连杆组件(51)包括有第一连杆(511)和第二连杆(512),所述第一连杆(511)和第二连杆(512)的第一端通过第一销轴(513)相铰接,各所述第一连杆(511)的第二端通过第二销轴(514)铰接在所述的槽体(1)上;以及
驱动件(52),具有能沿垂直于所述电极片(3)的方向伸缩的伸缩杆(521),所述第二连杆(512)的第二端通过第三销轴(515)铰接在所述伸缩杆(521)的端部;
所述的电极片(3)限位于所述的第一销轴(513)上。
3.根据权利要求2所述的电解槽,其特征在于:所述的电极室(110)内安装有与电极片(3)相对应的导电座(13),该导电座(13)具有沿对应电极片(3)的移动方向延伸的导电片(130),所述电极片(3)的第一端限位于对应的第一销轴(513)上,电极片(3)的第二端设有导向片(31),该导向片(31)紧贴于对应的导电片(130),并能沿导电片(130)的延伸方向滑移。
4.根据权利要求2所述的电解槽,其特征在于:所述的第一销轴(513)上设有插接座(5131),所述电极片(3)的边沿插设在该插接座(5131)上。
5.根据权利要求2所述的电解槽,其特征在于:所述的连杆组件(51)位于所述的电极室(110)内,所述的驱动件(52)安装在所述槽体(1)的外侧,该驱动件(52)的伸缩杆(521)穿过所述槽体(1)的侧壁伸入到所述的电极室(110)内。
6.根据权利要求5所述的电解槽,其特征在于:所述的伸缩杆(521)通过套设在该伸缩杆(521)外周的密封圈(522)与所述槽体(1)的侧壁密封配合。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的电解槽,其特征在于:所述驱动机构(5)的数量为两组,与所述的电极片(3)一一对应。
8.根据权利要求7所述的电解槽,其特征在于:两组所述的驱动机构(5)对称布置,且其动力输出方向镜像对称。
9.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的电解槽,其特征在于:所述的槽体(1)内设有隔膜(2),该隔膜(2)将所述槽体(1)的内腔分隔为至少两个所述的电极室(110),两片所述的电极片(3)分别设于两个所述的电极室(110)内。
10.根据权利要求9所述的电解槽,其特征在于: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)。
11.根据权利要求9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)的内腔分隔为两个所述的电极室(110)。
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