CN220926971U - 电解单元和高压电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电解单元以及由该电解单元形成的一种高压电解槽，属于压力电解槽技术领域。该电解单元由一对电极板、贴靠在电极板正反侧面上的环形密封垫和夹放于一对电极板相对侧面之间的电解隔膜构成，一对电极板的两个环形密封垫分别与电解隔膜的两侧面形成彼此错开的两圈线密封，大大提高了电解单元的密封性；用多个该电解单元彼此叠放压紧后放置在压力容器内构成的高压电解槽可以实现无泄漏地高压制氢制氧。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于高压电解槽的电解单元结构以及由该电解单元结构形成的一种高压电解槽，属于压力电解槽技术领域。
背景技术
公告号CN219032404U的中国专利公开了一种制取高压氢气和氧气的电解槽，如图1所示。该电解槽的组成电解单元组由平面贴靠的极板、密封垫和隔膜三种正多边形平面件构成，每个电解单元组依次是由第一密封垫103、阳极板104、第一密封垫103、隔膜105、第二密封垫106、阴极板107、第二密封垫106和隔膜105叠靠紧贴构成。由于电解单元组的极板、密封垫和隔膜全部是彼此平面贴靠，在压紧后的极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封。但是，上述专利的发明人在后续制作电解槽的试验中发现，当电解槽内随着电解反应不断产生气体（氢气和氧气）而逐步形成高压时，极板、密封垫和隔膜之间会产生气液泄露，即密封出现失效。为此，上述专利的发明人深入研究该电解槽电解单元组的组件密封结构并对此作出进一步的改进。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：改进上述现有高压电解槽的电解单元结构，以适应高压电解密封的需要，并形成密封可靠的高压电解槽以实现高压制取氢气和氧气。
本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案一是：一种电解单元，由一对电极板、贴靠在电极板正反侧面上的环形密封垫和夹放于一对电极板相对侧面之间的电解隔膜构成，一对电极板中的一个接电源正极作为阳电极而另一个接电源负极作为阴电极，所述电极板的正反两侧面中部具有参与电解反应的电解区域并在该区域制有一个进液孔、两个出液气孔和多个小通孔，所述电解隔膜覆盖所述电解区域并夹放于相对的两个环形密封垫之间，所述电解隔膜上开设有分别与所述进液孔和出液气孔对应的膜开孔；所述环形密封垫朝外的侧面上形成有凸圈，分别构成阴电极板与阳电极板的两个电极板相对两侧面的两个环形密封垫的两个凸圈的圈径大小不等；一对电极板中的一个电极板上的环形密封垫的凸圈与电解隔膜的一侧面贴靠形成第一圈线密封，另一个电极板上的环形密封垫的凸圈与电解隔膜的另一侧面贴靠形成第二圈线密封；第一圈线密封和第二圈线密封在周圈上彼此错开。
本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案二是：一种高压电解槽，由多个上述技术方案一的一种密封电解单元彼此叠放压紧后放置在压力容器内构成，所述进液孔及其对应的膜开孔用于电解液进入并充满电极板正反两侧面的电解区域，所述两个出液气孔及其对应的膜开孔用于将阴极侧和阳极侧电解反应后的气液分别导出。
进一步，所述压力容器内初始压力是大气压。
进一步，所述压力容器内随着电解不断充入压力气体或液体。
本专利申请的发明人深入研究上述现有电解槽电解单元组的组件密封结构后发现：一、压紧后的极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封，由于加工精度的原因，难以使极板、密封垫和隔膜密封面的平面度达到很高的精度，当电解反应区域逐渐产生气液形成高压时就与外界形成很大的压力差，在此大压力差作用下，容易导致极板、密封垫和隔膜之间的密封失效；二、由于极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封，虽然压紧后在轴向受力形成约束，但在径向上并没有有效约束，因此在电解反应区域产生高压气液的作用力下，容易在平面上产生微小的移动，从而导致极板、密封垫和隔膜之间的密封容易失效。
本实用新型的有益效果是：技术方案一由于设计了环形密封垫设于一对电极板侧面之间，当构成阴电极和阳电极的一对电极板相对贴靠且中间夹有电解隔膜时，一对电极板相对侧面上相对的两个环形密封垫分别与电解隔膜的两侧面形成彼此错开的两圈线密封（第一圈线密封和第二圈线密封），因此，本发明把现有的密封垫分别与电解隔膜和极板之间的平面密封变成了二圈线密封，大大提高了电极单元的密封性。当将这样的电解单元彼此叠放压紧后放置在压力容器内就构成技术方案二的高压电解槽。技术方案二由于每个电解单元全部在压力容器内，一种情况是：即使内环密封垫出现泄漏，但在持续制氢或制氧后，在电解隔膜内圈和外圈的压力差会慢慢自我平衡而消失，最终在压力容器内达到与电解单元内的高压，即该高压电解槽在持续电解后可达到所需的高压而无需担心泄漏，从而实现无泄露地高压制氢制氧，即生产出高压氢气和氧气。另一张情况是：压力容器在电解过程中不断填充入压力液体或气体，其压力始终与高压电解槽内部产生的氢气或氧气压力相同，这样高压电解槽内部与外部始终处于同一压力环境下，没有任何压差，亦即，密封垫内部与外界始终处于无压差的高压状态，密封难度大大降低，从而实现无泄露的高压制氢制氧，即生产出高压氧气与氢气。
进一步，所述凸圈是O形圈或截面其他形状。
进一步，所述凸圈是粘黏在所述环形密封垫朝外的空侧面上的胶条。
进一步，所述凸圈是在所述环形密封垫朝外的空侧面上形成的一圈镀层。
进一步，所述凸圈是与所述环形密封垫一体制成的凸圈条。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的一种电解单元和高压电解槽作进一步说明。
图1是现有一种制取高压氢气和氧气的电解槽的电解单元密封组件的结构示意图。
图2是实施例一的电解单元结构示意图。
图3是图2的A-A向截面视图。
图4是图2中标B处圆圈内的局部放大图。
图5是图2中分解的一个电极板及环形密封垫的结构示意图。
图6是实施例二中一种高压电解槽的的结构示意图。
图7是图6中多个电解单元爆炸图。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供一种密封电解单元，如图2所示，由一对电极板1、贴靠在电极板1侧面上的环形密封垫6和夹放于一对电极板1相对侧面之间的电解隔膜10构成，一对电极板1中的一个接电源正极作为阳电极，一对电极板1中的另一个接电源负极作为阴电极，一对电极板1、环形密封垫6和电解隔膜10彼此压紧。如图3所示，电极板1的正反两侧面中部具有参与电解反应的电解区域100并在该区域制有一个进液孔2、两个出液气孔3-1、3-2和多个小通孔4。电解隔膜10上开设有分别与进液孔2和出液气孔3-1、3-2对应的膜开孔。电解隔膜1覆盖电解区域100并夹放于相对的两个环形密封垫6之间。
如图4、5所示，环形密封垫6朝外的侧面上形成有凸圈8，本实施例的凸圈8选择是嵌在环形密封垫6朝外的空侧面上的O形圈。如图4所示，分别构成阴电极板与阳电极板的一对电极板1相对两侧面的两个环形密封垫6的两个凸圈8的圈径大小不等。如图4所示，一对电极板1中的一个电极板1上的环形密封垫6的凸圈8与电解隔膜10的一侧面贴靠形成第一圈线密封5-1，另一个电极板1上的环形密封垫6的凸圈8与电解隔膜10的另一侧面贴靠形成第二圈线密封5-2；第一圈线密封5-1和第二圈线密封5-2在周圈上彼此错开。
实施例二
本实施例提供一种高压电解槽，如图6所示，由多个实施例一的电解单元彼此叠放压紧后放置在压力容器7内构成。如图7所示，电极板1的进液孔2及其对应的电解隔膜10上第二开孔20用于电解液进入并充满电极板正反两侧面的电解区域100，两个出液气孔3-1、3-2及其对应的电解隔膜10上第二开孔10-1、10-2用于将阴极侧和阳极侧电解反应后的气液分别导出。本实施例中，压力容器内的情况有两种，一种是压力容器内初始压力是大气压，即普通空气状态；另一种是在电解过程中不断向压力容器内充入压力气体或液体，充入压力气体或液体的压力与电解单元内的高压氢气或氧气压力相同。
对于上述实施例一和二中的凸圈8也可以做如下的变化：
1）凸圈8是粘黏在环形密封垫6朝外的空侧面上的胶条；
2）凸圈8是在环形密封垫6朝外的空侧面上形成的一圈镀层，如陶瓷镀层等；
3）凸圈8是与环形密封垫6一体制成的凸圈条，即凸圈8是环形密封垫6相同材料的一部分；
4）凸圈8的截面形状除了O形以外还可以由任何合理的形状构成，例如：三角形、四边形等；
5）用作密封的凸圈8的数量不限，可以是1个、2个、3个、4个或5个等等。
上述实施例的电极板1呈圆形，但不代表圆形是电极板唯一可选的形状，电极板1还可以变成方形、菱形、椭圆形或多边形等其他形状。同样，环形密封垫6和外密封环7的环形可以是圆环形，也可以是方环形或其他环形。
另外，上述实施例涉及的电解单元和电解槽的其他现有技术参见背景技术中提到的中国专利或者类似公开文献，本实用新型不再赘述。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型并不局限于此，所有根据本实用新型的构思及其技术方案加以等同替换或等同改变均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电解单元，由一对电极板、贴靠在电极板正反侧面上的环形密封垫和夹放于一对电极板相对侧面之间的电解隔膜构成，一对电极板中的一个接电源正极作为阳电极而另一个接电源负极作为阴电极，所述电极板的正反两侧面中部具有参与电解反应的电解区域并在该区域制有一个进液孔、两个出液气孔和多个小通孔，所述电解隔膜覆盖所述电解区域并夹放于相对的两个环形密封垫之间，所述电解隔膜上开设有分别与所述进液孔和出液气孔对应的膜开孔；其特征在于：所述环形密封垫朝外的侧面上形成有凸圈，分别构成阴电极板与阳电极板的两个电极板相对两侧面的两个环形密封垫的两个凸圈的圈径大小不等；一对电极板中的一个电极板上的环形密封垫的凸圈与电解隔膜的一侧面贴靠形成第一圈线密封，另一个电极板上的环形密封垫的凸圈与电解隔膜的另一侧面贴靠形成第二圈线密封；第一圈线密封和第二圈线密封在周圈上彼此错开。
2.根据权利要求1所述电解单元，其特征在于：所述凸圈是O形圈。
3.根据权利要求1所述电解单元，其特征在于：所述凸圈是粘黏在所述环形密封垫朝外的空侧面上的胶条。
4.根据权利要求1所述电解单元，其特征在于：所述凸圈是在所述环形密封垫朝外的空侧面上形成的一圈镀层。
5.根据权利要求1所述电解单元，其特征在于：所述凸圈是与所述环形密封垫一体制成的凸圈条。
6.一种高压电解槽，其特征在于：由多个权利要求1所述电解单元彼此叠放压紧后放置在压力容器内构成，所述进液孔及其对应的膜开孔用于电解液进入并充满电极板正反两侧面的电解区域，所述两个出液气孔及其对应的膜开孔用于将阴极侧和阳极侧电解反应后的气液分别导出。
7.根据权利要求6所述高压电解槽，其特征在于：所述压力容器内初始压力是大气压。
8.根据权利要求6所述高压电解槽，其特征在于：所述压力容器内随着电解不断充入压力气体或液体。
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