一种具有导流功能的碱性电解槽

allin2025-04-19  41


本发明涉及水处理电解工艺,具体而言,尤其涉及一种具有导流功能的碱性电解槽。


背景技术:

1、氢能源作为高效、洁净和理想的二次能源已经受到了全世界的广泛重视。利用绿电采用电解水技术制h2能够实现整个过程的零碳,在碱性电解槽中,阴极产生h2,阳极产生o2,制得的h2纯度高是实现大规模生产h2的重要手段。

2、现有碱性电解槽的主极板表面布有球形的凹凸结构,形成乳突结构,凹凸结构一方面可以使隔膜两侧的极板能够以“顶对顶”的形式形成可靠的多点电接触,尽可能多的接触电能够降低小室内部构件的接触电阻。另一方面球凸球凹型结构曲面构成了电解单元内部的容腔及循环通道,使电解液在进入电解单元极板流道时不能直接向上流动,而需经过许多球状凹凸结构之间的弯曲间隙,有利于增强流动的扰动程度,减小流道内各处的电解液浓度差,使电解液分布更均匀,从而降低电解设备的能耗,提高其长期运行的稳定性。

3、现有的电解槽的双极板设置方式使得电解液的均匀性较差,现有的电解槽的双极板没有对液体或气体进行导流分配或汇流的结构,从而使得流体分配不均匀,导致流体阻力过大,无法耐受高电密工况,限制了大面积电极材料的使用。


技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题,而提供一种具有导流功能的碱性电解槽。

2、本发明采用的技术手段如下:

3、一种具有导流功能的碱性电解槽,包括阴极端板和阳极端板,在阴极端板和阳极端板之间设置有若干由双极板组成的电解槽单元;相邻电解槽单元之间设置有阻隔件;阴极端板、双极板和阳极端板均包括板本体,在各板对应位置处均设置有定位孔、紧固孔、碱液进口、气液出口和导流组件;所述阴极端板和阳极端板的导流组件开设于靠近双极板的里侧,双极板的导流组件开设于其中一侧,在板体端面的中部位置开设供碱液进口和气液出口连通的流道,所述导流组件对流道进行预设形式的分割,所述导流组件具体包括阻隔机构、增压机构和导流机构,所述阻隔机构设置于碱液进口侧,所述导流机构设置于碱液出口侧,所述增压机构设置于阻隔机构和导流机构之间。

4、进一步地,阴极端板、双极板和阳极端板均通过密封槽将其分为板本体和板框,版本体设置于板框的内部,所述密封槽呈圆周方向设置有多组,所述密封槽凸出于板本体和板框预设距离,板本体上开设有若干定位孔,所述板框沿其周向开设若干安装孔。

5、进一步地,所述阻隔机构包括阻液台,所述阻液台的宽度不大于碱液进口的直径,所述阻液台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面。

6、进一步地,所述增压机构包括设置于流道中的连接左右侧壁的增压台,所述增压台为完整无间断的弧形,该增压台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面,且突出的距离小于阻隔机构、导流机构的厚度。

7、进一步地,所述导流机构位于板本体中心位置,包括若干沿流道的主体方向平行设置的导流板。

8、进一步地,所述导流板包括依次相连的上端部、中间段和下端部,端部导流板的上端部、下端部到流道侧壁之间的距离小于端部导流板的中间段到流道侧壁之间的距离,相邻导流板之间的上端部、下端部之间的距离小于相邻导流板之间中间段之间的距离。

9、进一步地,所述导流板沿着垂直于流道的方向呈对称结构,所述导流板的上端部的顶面为弧面或为平直段,具有预设的弧度或倾斜度,所述导流板的下端部的底面为弧面或为平直段,具有预设的弧度或倾斜度,所有导流板布置后,以中心位置的两导流板之间通过流道的中线为轴对称设置;以板中心为弧心,各导流板上端部的顶面整体、下端部的底面整体呈现为去除了流道弧线段的预设弧度的趋势。

10、进一步地,板本体流道附近的端面上开设有用于安装垫片的槽,主流道的中间位置不开槽,槽的形状与垫片匹配,所述垫片包括第一垫片和第二垫片,所述第一垫片和第二垫片均包括上片和下片,上片和下片分别设置于不开槽的中间位置的上方和下方,上片的下部和下片的上部均为弧面,弧度与导流板端部整体趋势的弧度相同,所述第一垫片能够遮住部分导流板端部,所述第二垫片设置于第一垫片的上方,能够遮住完整的导流板端部,所述第二垫片的厚度与板本体的密封槽厚度匹配。

11、进一步地,预设板的板框底部设置有支撑柱;在各电解槽单元上均设置有测压柱,用于日常检测电解槽是否存在异常情况。

12、较现有技术相比,本发明具有以下优点:本发明在碱液进口处设置阻水凸台,使反应区域进水均匀。在反应区域设置导流板,使水流可以均匀通过反应区域,使得碱液流动更加通畅,整体流道为居中形式,减少了传统圆形全面积反应带来的边界死区,可以耐受高电密,本发明具有制备成本低,组装方便等优点。



技术特征:

1.一种具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,包括阴极端板和阳极端板,在阴极端板和阳极端板之间设置有若干由双极板组成的电解槽单元;相邻电解槽单元之间设置有阻隔件;阴极端板、双极板和阳极端板均包括板本体,在各板对应位置处均设置有定位孔、紧固孔、碱液进口、气液出口和导流组件;所述阴极端板和阳极端板的导流组件开设于靠近双极板的里侧,双极板的导流组件开设于其中一侧,在板体端面的中部位置开设供碱液进口和气液出口连通的流道,所述导流组件对流道进行预设形式的分割,所述导流组件具体包括阻隔机构、增压机构和导流机构,所述阻隔机构设置于碱液进口侧,所述导流机构设置于碱液出口侧,所述增压机构设置于阻隔机构和导流机构之间。

2.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,阴极端板、双极板和阳极端板均通过密封槽将其分为板本体和板框,版本体设置于板框的内部,所述密封槽呈圆周方向设置有多组,所述密封槽凸出于板本体和板框预设距离,板本体上开设有若干定位孔,所述板框沿其周向开设若干安装孔。

3.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,所述阻隔机构包括阻液台,所述阻液台的宽度不大于碱液进口的直径,所述阻液台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面。

4.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,所述增压机构包括设置于流道中的连接左右侧壁的增压台,所述增压台为完整无间断的弧形,该增压台凸出于流道预设距离但不超过所在板的板本体的端面,且突出的距离小于阻隔机构、导流机构的厚度。

5.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,所述导流机构位于板本体中心位置,包括若干沿流道的主体方向平行设置的导流板。

6.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,所述导流板包括依次相连的上端部、中间段和下端部,端部导流板的上端部、下端部到流道侧壁之间的距离小于端部导流板的中间段到流道侧壁之间的距离,相邻导流板之间的上端部、下端部之间的距离小于相邻导流板之间中间段之间的距离。

7.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,所述导流板沿着垂直于流道的方向呈对称结构,所述导流板的上端部的顶面为弧面或为平直段,具有预设的弧度或倾斜度,所述导流板的下端部的底面为弧面或为平直段,具有预设的弧度或倾斜度,所有导流板布置后,以中心位置的两导流板之间通过流道的中线为轴对称设置;以板中心为弧心,各导流板上端部的顶面整体、下端部的底面整体呈现为去除了流道弧线段的预设弧度的趋势。

8.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,板本体流道附近的端面上开设有用于安装垫片的槽,主流道的中间位置不开槽,槽的形状与垫片匹配,所述垫片包括第一垫片和第二垫片,所述第一垫片和第二垫片均包括上片和下片,上片和下片分别设置于不开槽的中间位置的上方和下方,上片的下部和下片的上部均为弧面,弧度与导流板端部整体趋势的弧度相同,所述第一垫片能够遮住部分导流板端部,所述第二垫片设置于第一垫片的上方,能够遮住完整的导流板端部,所述第二垫片的厚度与板本体的密封槽厚度匹配。

9.根据权利要求1所述的具有导流功能的碱性电解槽,其特征在于,预设板的板框底部设置有支撑柱;在各电解槽单元上均设置有测压螺钉,用于日常检测电解槽是否存在异常情况。


技术总结
本发明涉及一种具有导流功能的碱性电解槽,包括阴极端板和阳极端板,在阴极端板和阳极端板之间设置有若干由双极板组成的电解槽单元;相邻电解槽单元之间设置有阻隔件;阴极端板、双极板和阳极端板均包括板本体,在各板对应位置处均设置有定位孔、紧固孔、碱液进口、气液出口和导流组件;阴极端板和阳极端板的导流组件开设于靠近双极板的里侧,双极板的导流组件开设于其中一侧,在板体端面的中部位置开设供碱液进口和气液出口连通的流道,导流组件对流道进行预设形式的分割,所述导流组件具体包括阻隔机构、增压机构和导流机构,阻隔机构设置于碱液进口侧,所述导流机构设置于碱液出口侧,增压机构设置于阻隔机构和导流机构之间。

技术研发人员:邓德会,刘艳廷,朱培鑫
受保护的技术使用者:中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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