CN220703350U - 一种电解槽 - Google Patents

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：所述的电极室(110)内设有位于两片电极片(3)之间的绝缘隔网(4)，该绝缘隔网(4)自由悬空，以使其在水流作用下自由运动。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

一种电解槽

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、第二和第三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：所述的电极室内设有位于两片电极片之间的绝缘隔网，该绝缘隔网自由悬空，以使其在水流作用下自由运动。

为了防止绝缘隔网贴覆在电极片上发生干烧，所述的绝缘隔网呈平板状，所述电极片朝向所述绝缘隔网一侧的表面上具有绝缘凸起。

为了方便调整绝缘隔网的活动空间，所述的电极片上开设有安装孔，该安装孔处穿设并螺纹连接有螺栓，该螺栓的头部形成有所述的绝缘凸起，螺栓的尾部螺纹连接有螺母。

为了提高对绝缘隔网的阻挡效果，所述绝缘凸起的数量至少为两个，并沿所述电极片的长度方向间隔布置。

为了实现对隔膜的隔断保护作用，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，所述的绝缘隔网分隔于相邻的隔膜和电极片之间。

为了方便隔膜的稳定安装以及避免电解液泄漏，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，两个所述罩体相对的两个端面之间通过两个并排布置的环形密封垫进行密封配合，所述隔膜的周缘夹设在两个所述的环形密封垫之间。

为了提高密封性，所述环形密封垫两侧的表面凸设有环形凸起。

为了实现多重密封，所述环形密封垫的一侧至少对应有两个间隔布置的所述环形凸起，相邻两个所述的环形凸起中，后一所述环形凸起位于前一所述环形凸起的外周。

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。

优选地，所述绝缘隔网的孔隙率为40～60％。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)通过将绝缘隔网自由悬空设置在两片电极片之间，以使其在水流作用下自由运动，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；

(2)通过在电极片朝向绝缘隔网一侧的表面上设置绝缘凸起，可有效防止绝缘隔网贴覆在电极片上发生干烧。

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通过两个并排布置的环形密封垫12进行密封配合。本实施例中，环形密封垫12两侧的表面均凸设有至少两个间隔布置的环形凸起121，相邻两个环形凸起121中，后一环形凸起121位于前一环形凸起121的外周，从而实现多重密封。

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。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。具体地，绝缘隔网4呈平板状，表面开设有多个供流体通过的网孔41，该绝缘隔网4自由悬空设置，以使其在水流作用下自由运动。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。

另外，电极片3朝向绝缘隔网4一侧的表面上具有至少两个沿其长度方向间隔布置的绝缘凸起331，用于防止绝缘隔网4贴覆在电极片3上发生干烧。本实施例中，电极片3上开设有安装孔32，该安装孔32处穿设并螺纹连接有螺栓33，该螺栓33的头部形成有上述绝缘凸起331，螺栓33的尾部螺纹连接有螺母34，这样的结构设计可方便调节绝缘凸起331与隔膜2之间的间距，从而调整绝缘隔网4的活动空间。

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，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，电极片3上的绝缘凸起331可防止绝缘隔网4贴覆在电极片3上发生干烧；第二，绝缘隔网4的网孔411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，利用绝缘隔网4运动形成的动态扰流以及绝缘隔网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以及绝缘隔网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以及绝缘隔网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；

(4)电极片3上设计的绝缘凸起331可有效防止绝缘隔网4贴覆在电极片3上发生干烧，另外，通过一对螺栓螺母形成该绝缘凸起331，这样，绝缘凸起331到隔膜2的距离是可调的，在实际测试的过程中，可以通过微调该距离来调整绝缘隔网4的活动空间，从而实现绝缘隔网4的排气效果达到最佳。

Claims (10)

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：所述的电极室(110)内设有位于两片电极片(3)之间的绝缘隔网(4)，该绝缘隔网(4)自由悬空，以使其在水流作用下自由运动。

2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于：所述的绝缘隔网(4)呈平板状，所述电极片(3)朝向所述绝缘隔网(4)一侧的表面上具有绝缘凸起(331)。

3.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述的电极片(3)上开设有安装孔(32)，该安装孔(32)处穿设并螺纹连接有螺栓(33)，该螺栓(33)的头部形成有所述的绝缘凸起(331)，螺栓(33)的尾部螺纹连接有螺母(34)。

4.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述绝缘凸起(331)的数量至少为两个，并沿所述电极片(3)的长度方向间隔布置。

5.根据权利要求1至4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，所述的绝缘隔网(4)分隔于相邻的隔膜(2)和电极片(3)之间。

6.根据权利要求5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，两个所述罩体(11)相对的两个端面之间通过两个并排布置的环形密封垫(12)进行密封配合，所述隔膜(2)的周缘夹设在两个所述的环形密封垫(12)之间。

7.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于：所述环形密封垫(12)两侧的表面凸设有环形凸起(121)。

8.根据权利要求7所述的电解槽，其特征在于：所述环形密封垫(12)的一侧至少对应有两个间隔布置的所述环形凸起(121)，相邻两个所述的环形凸起(121)中，后一所述环形凸起(121)位于前一所述环形凸起(121)的外周。

9.根据权利要求5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)。

10.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的电解槽，其特征在于：所述绝缘隔网(4)的孔隙率为40～60％。