CN220685252U - 一种新型碱性水电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型碱性水电解槽，包括若干被压紧组件叠压其间的电解单元，所述电解单元包括上下正对设置的极框，所述极框上设置有流道，每个所述极框的中部均连接有一个双极板，所述双极板的两侧均卡设有电极板，一所述电解单元的两个所述电极板之间通过隔膜隔开，本实用新型从电解槽的外部形状到内部组件都做出相应的改变，在相同的产氢速率下降低了制氢的能耗、增大了电解槽的材料利用率，减少了电解槽自身的重量，从整体上提高了碱性电解槽的制氢效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及水电解制氢装备技术领域，具体涉及一种新型碱性水电解槽。
背景技术
水电解制氢(绿氢)的主要技术路线有碱性电解、质子交换膜(PEM)电解以及固体氧化物(SOEC)电解三种技术路线。其中碱性电解水制氢技术路线最为成熟，成本最低，更具经济性。在未来相当长时间内碱性电解水制氢都将会占据市场重要地位。从成本和运行方面考虑电解槽是水电解制氢装备最核心的部分。
碱性电解水制氢是指在碱性电解质溶液和一定电压下将水分子分解为氢气和氧气的技术。碱性水电解制氢装置在使用时，先向电解槽内注入常温浓度为10-30％的氢氧化钾或氢氧化钠水溶液，使得阴极电极、阳极电极与电解液充分接触，然后接通外部直流电源对阴极电极和阳极电极通电，在直流电解的作用下，电解液中的水分子在阴极电极表面被还原产生氢气，实现氢气的制取。传统的碱性电解槽因其体积大、能耗高、制氢效率低的特点，设备投资成本和电解成本相对较高。
实用新型内容
为此，本实用新型提供一种新型碱性水电解槽，以解决现有技术中的上述缺陷。
一种新型碱性水电解槽，包括若干被压紧组件叠压其间的电解单元，所述电解单元包括上下正对设置的极框，所述极框上设置有流道，每个所述极框的中部均连接有一个双极板，所述双极板的两侧均卡设有电极板，一所述电解单元的两个所述电极板之间通过隔膜隔开。
优选的，所述压紧组件包括安装在最外侧的所述电解单元外侧的端压板以及贯穿所述端压板以及若干所述电解单元上所述极框的螺杆，所述螺杆的两端与所述端压板之间通过螺母锁紧，并且所述螺母与端压板之间的螺杆上套装有弹簧。
优选的，所述极框为方形框，并且所述极框采用金属或塑料材质。
优选的，所述极框和双极板之间采用焊接方式连接。
优选的，所述双极板包括位于两面的阴极板面和阳极板面，所述双极板的两面对称设置有若干凸起棱，相邻所述凸起棱之间形成凹槽。
优选的，所述电极板为波浪形镍网，所述电极板的每一波浪弧度的宽度与所述凹槽的宽度相当，电极板的波浪弧卡设在对应所述凹槽中。
优选的，所述隔膜为聚醚类隔膜、聚砜类隔膜、PTFE隔膜、PPS隔膜、ES隔膜和陶瓷类隔膜中的任意一种。
优选的，上下相邻两个所述极框之间通过密封垫连接，所述极框上设置有与所述密封垫相互配合的密封线。
本实用新型具有如下优点：
本实用新型从电解槽的外部形状到内部组件都做出相应的改变，在相同的产氢速率下降低了制氢的能耗、增大了电解槽的材料利用率，减少了电解槽自身的重量，从整体上提高了碱性电解槽的制氢效率。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型电解单元的局部剖面结构示意图；
图3为本实用新型极框的结构示意图；
图4为本实用新型双极板的结构示意图；
图5为本实用新型电极板的结构示意图；
图6为本实用新型双极板的剖面结构示意图；
图7为本实用新型密封垫的结构示意图。
图中：
1-极框；101-流道；2-双极板；201-凸起棱；202-凹槽；3-电极板；4-隔膜；5-密封垫；10-电解单元；11-端压板；12-螺杆；13-螺母；14-弹簧。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
如图1至图7所示，本实用新型提供了一种新型碱性水电解槽，其内部包括若干被压紧组件叠压其间的电解单元10，多个电解单元10有规律叠压组成。
本实用新型的电解槽整体呈现方形结构，相较于传统圆柱形碱性电解槽增大了每个电解单元10的内部空间，提高了电解槽的材料利用率。
其中，每个所述电解单元10包括上下正对设置的极框1，所述极框1为方形框，所述极框1上设置有流道101，并且所述极框1采用金属或塑料材质。
每个所述极框1的中部均连接有一个双极板2，为了方便电解槽组装，并且减少漏点，所述极框1和双极板2之间采用焊接方式连接。
上下相邻两个所述极框1之间通过密封垫5连接，所述极框1上设置有与所述密封垫5相互配合的密封线(图中未示出)。密封垫5为方形，此外还配合相应的绝缘套与绝缘垫(图中未示出)。
所述双极板2包括位于两面的阴极板面和阳极板面，作用是将碱水制氢电解槽的内部空间分开，形成多个电解单元小室。
所述双极板2的两面对称设置有若干凸起棱201，相邻所述凸起棱201之间形成凹槽202，凸起棱201和凹槽202的宽度相当。此种结构不仅为电解过程中水的流动提供了相应流道，而且增大了电解小室的内部空间。
所述双极板2的两侧均卡设有电极板3，阳极和阴极电极是决定碱水制氢电解槽产氢效率的根本，本实用新型所述电极板3为波浪形镍网，所述电极板3的每一波浪弧度的宽度与所述凹槽202的宽度相当，电极板3的波浪弧卡设在对应所述凹槽202中。此种结构不需增加额外的电极支撑网，增加了电极表面积，为电解提供了更多的反应位点。在相同的产氢速率条件下，一定程度地减少了电解槽的自身重量和小室数量。
所述电解单元10的两个所述电极板3之间通过隔膜4隔开。隔膜4的作用是将水电解产生的氢气与氧气分离开，并可快速透过OH-离子、H2O和H+离子的作用，本电解槽选用耐碱腐蚀、孔径小、孔隙率大的商用复合隔膜(聚醚类隔膜、聚砜类隔膜、PTFE隔膜、PPS隔膜、ES隔膜和陶瓷类隔膜中的任意一种)，保证氢气与氧气纯度，降低电解能耗。
其中，所述压紧组件包括安装在最外侧的所述电解单元10外侧的端压板11以及贯穿所述端压板11以及若干所述电解单元10上所述极框1的螺杆12，所述螺杆12的两端与所述端压板11之间通过螺母13锁紧，并且所述螺母13与端压板11之间的螺杆12上套装有弹簧14。
本实用新型从电解槽的外部形状到内部组件都做出相应的改变，在相同的产氢速率下降低了制氢的能耗、增大了电解槽的材料利用率，减少了电解槽自身的重量，从整体上提高了碱性电解槽的制氢效率。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种新型碱性水电解槽，其特征在于：包括若干被压紧组件叠压其间的电解单元(10)，所述电解单元(10)包括上下正对设置的极框(1)，所述极框(1)上设置有流道(101)，每个所述极框(1)的中部均连接有一个双极板(2)，所述双极板(2)的两侧均卡设有电极板(3)，一所述电解单元(10)的两个所述电极板(3)之间通过隔膜(4)隔开。
2.根据权利要求1所述的一种新型碱性水电解槽，其特征在于：所述压紧组件包括安装在最外侧的所述电解单元(10)外侧的端压板(11)以及贯穿所述端压板(11)以及若干所述电解单元(10)上所述极框(1)的螺杆(12)，所述螺杆(12)的两端与所述端压板(11)之间通过螺母(13)锁紧，并且所述螺母(13)与端压板(11)之间的螺杆(12)上套装有弹簧(14)。
3.根据权利要求1所述的一种新型碱性水电解槽，其特征在于：所述极框(1)为方形框，并且所述极框(1)采用金属或塑料材质。
4.根据权利要求1所述的一种新型碱性水电解槽，其特征在于：所述极框(1)和双极板(2)之间采用焊接方式连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型碱性水电解槽，其特征在于：所述双极板(2)包括位于两面的阴极板面和阳极板面，所述双极板(2)的两面对称设置有若干凸起棱(201)，相邻所述凸起棱(201)之间形成凹槽(202)。
6.根据权利要求5所述的一种新型碱性水电解槽，其特征在于：所述电极板(3)为波浪形镍网，所述电极板(3)的每一波浪弧度的宽度与所述凹槽(202)的宽度相当，电极板(3)的波浪弧卡设在对应所述凹槽(202)中。
7.根据权利要求1所述的一种新型碱性水电解槽，其特征在于：所述隔膜(4)为聚醚类隔膜、聚砜类隔膜、PTFE隔膜、PPS隔膜、ES隔膜和陶瓷类隔膜中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种新型碱性水电解槽，其特征在于：上下相邻两个所述极框(1)之间通过密封垫(5)连接，所述极框(1)上设置有与所述密封垫(5)相互配合的密封线。
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