專利名稱：壓力型水電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓力型水電解槽，屬于一種以水為原料制氫裝置。
背景技術(shù)：
水電解是工業(yè)制氫的主要實(shí)現(xiàn)手段之一，現(xiàn)有技術(shù)中，電解槽是水電解制氫裝置的主體設(shè)備，它由2個(gè)電極，主極板和隔膜墊片組成的小室構(gòu)成。其內(nèi)部采用板框式結(jié)構(gòu)單元，其中目前使用比較多的電解槽為壓濾型結(jié)構(gòu)的水電解槽，包括框板，壓圈，鎳網(wǎng)，隔膜，密封墊，正負(fù)電極構(gòu)成，其中隔膜主要為石棉材料。
現(xiàn)有的上述的電解槽的不足之處在于常壓操作，電解效率低且泄漏點(diǎn)多，能耗大。采用的石棉隔膜厚度大，電阻高；長期電解過程容易發(fā)生顆粒脫落；在高溫堿液中石棉會(huì)發(fā)生溶解；石棉顆粒易于造成污染，它的應(yīng)用使槽電壓過大，能量消耗大大提高。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓力型水電解槽，該水電解槽具有密封性能好、能耗低、電解效率高特點(diǎn)。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的， 一種壓力型水電解槽，其特征在于，該壓力型水電解槽包括內(nèi)壓筒體和設(shè)置在內(nèi)壓筒體內(nèi)的電解槽構(gòu)成，所述的內(nèi)壓筒體包括殼體，在殼體的一端設(shè)置封頭法蘭，它與封頭密封連接，在封頭上設(shè)置正極接線柱，在殼體的另一端設(shè)置端極板法蘭，它密封連接電解槽的負(fù)極端極板；所述的電解槽，包括負(fù)極端極板，其上設(shè)置拉緊螺栓，拉緊螺栓的另一端連接殼體內(nèi)靠近封頭處的電解槽的正極端極板，在正極端極板和負(fù)極端極板之間設(shè)置電解單元體，其中，電解單元體由一側(cè)帶有凹槽的框板、在框板的凹槽內(nèi)依次放置的主極板、主極板的邊緣放置的壓圈、鎳網(wǎng)、隔膜，框板的另一側(cè)設(shè)置的鎳網(wǎng)構(gòu)成，在兩個(gè)框板之間設(shè)置絕緣墊。
上述的主極板與鎳網(wǎng)接觸的兩側(cè)平面上制有小凸包群，上述的隔膜為改性聚醚醚酮膜，或?yàn)楦男跃郾搅蛎涯?，或?yàn)檠趸喕蜓趸伵c為聚砜材料的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合隔膜。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型工作壓力為8-20MPa，由于工作壓力高，其電解效率明顯高于常壓電解槽的效率，出口的高壓氫氣可直接進(jìn)行貯存，同時(shí)高壓氫氣也可以通過連通穩(wěn)壓管參與系統(tǒng)的壓力平衡。另外，本實(shí)用新型采用的隔膜電阻小，致使裝置工作電壓低，降低了能源消耗，且不會(huì)產(chǎn)生污染，產(chǎn)出氣體純度高。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖l中主極板的平面示意圖3為主極板兩側(cè)面上小凸包的放大示意圖4為圖1中電解單元體8的結(jié)構(gòu)示意圖。
上述的圖中l(wèi)一封頭；2—穩(wěn)壓管；3—正極接線柱；4一螺栓；5—?dú)んw；6一拉緊螺栓；7—正極端極板；8—電解單元體；9—負(fù)極端極板；IO—負(fù)極接線柱；ll一出液管；12—進(jìn)液管；13—框板；14一絕緣墊；15—壓圈；16—隔膜；17—鎳網(wǎng)；18—主極板；I一封頭法蘭；II—端極板法蘭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型加以詳細(xì)說明
附圖l和圖4所示，本實(shí)用新型采用的內(nèi)壓筒體的殼體5，它的內(nèi)徑D=400mm，在該殼體的左側(cè)設(shè)置為PN16， DN400的標(biāo)準(zhǔn)對焊帶頸的封頭法蘭，該封頭法蘭通過螺栓4密封連接封頭1，在封頭1上設(shè)置正極接線柱3。在殼體的另一端也設(shè)置型號和封頭法蘭I相同的端極板法蘭II ，該端極板法蘭通過螺栓與負(fù)極端極板9密封連接，負(fù)極端極板9上設(shè)置12個(gè)拉緊螺栓6，拉緊螺栓6的另一端連接設(shè)置在殼體5內(nèi)靠近封頭1處的正極端極板7，正極端極板的外徑0=35Omm，在負(fù)極端極板9和正極端極板7之間設(shè)置36個(gè)電解單元體8，每個(gè)電解單元體由d-320mm的框板13、絕緣墊14、壓圈15、隔膜16、鎳網(wǎng)17和主極板18組成，其中隔膜采用氧化鋯和聚砜復(fù)合隔膜，其直徑0z32Omm，厚度
為250|im，每個(gè)電解單元體軸向尺寸為8.5mm。外電源的正極通過封頭1上設(shè)置的正極接線柱3連接在正極端極板7上，外電源的負(fù)極與負(fù)極端極板9通過負(fù)極 接線柱10連接。封頭1上設(shè)置的穩(wěn)壓管2的直徑0-14mm，負(fù)極端極板上設(shè)置
的進(jìn)液管12和出液管11，它們的直徑0-14mm。 本實(shí)用新型的具體工作過程如下-
當(dāng)本實(shí)用新型工作條件為壓力P^12MPa，溫度t-ll(TC，工作電流密度為 4000A/m2。以KOH水溶液作為的電解液時(shí)，具體的工作步驟如下電解液經(jīng)過 進(jìn)液管12進(jìn)入電解槽內(nèi)部，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，水被電解為氫氣和氧氣，氣液混 合物經(jīng)過出液管ll輸出，然后分別進(jìn)入氫氣液分離器和氧氣液分離器，產(chǎn)出的 氧氣通過氧氣壓力緩沖罐后進(jìn)入氧氣貯罐；產(chǎn)出的氫氣通過氫氣壓力緩沖罐后一 路直接進(jìn)行貯存，另一路氫氣通過與封頭相連的穩(wěn)壓管2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的壓力平衡。
正極端極板7如采用金屬材料時(shí)，其周邊與殼體內(nèi)壁間應(yīng)增設(shè)絕緣層；而當(dāng) 正極端極板7采用聚醚醚酮或聚苯硫醚材料時(shí)，其內(nèi)部應(yīng)增設(shè)金屬墊板，以保證 導(dǎo)電及與殼體間的絕緣。
權(quán)利要求1.一種壓力型水電解槽，其特征在于，該壓力型水電解槽包括內(nèi)壓筒體和設(shè)置在內(nèi)壓筒體內(nèi)的電解槽構(gòu)成，所述的內(nèi)壓筒體包括殼體，在殼體的一端設(shè)置封頭法蘭，它與封頭密封連接，在封頭上設(shè)置正極接線柱，在殼體的另一端設(shè)置端極板法蘭，它密封連接電解槽的負(fù)極端極板；所述的電解槽，包括負(fù)極端極板，其上設(shè)置拉緊螺栓，拉緊螺栓的另一端連接設(shè)置在殼體內(nèi)靠近封頭處的電解槽的正極端極板，在正極端極板和負(fù)極端極板之間設(shè)置電解單元體，其中，電解單元體由一側(cè)帶有凹槽的框板、在框板的凹槽內(nèi)依次放置的主極板、主極板的邊緣放置的壓圈、鎳網(wǎng)、隔膜，框板的另一側(cè)設(shè)置的鎳網(wǎng)構(gòu)成，在兩個(gè)框板之間設(shè)置絕緣墊。
2. 按權(quán)利要求1所述的壓力型水電解槽，其特征在于，主極板與鎳網(wǎng)接觸的兩側(cè)平面上制有小凸包群，隔膜為改性聚醚醚酮膜，或?yàn)楦男跃郾搅蛎涯?，或?yàn)檠趸喕蜓趸伵c為聚砜材料的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合隔膜。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種壓力型水電解槽，屬于一種以水為原料制氫裝置。該電解槽包括內(nèi)壓筒體和設(shè)置在內(nèi)壓筒體內(nèi)的電解槽構(gòu)成，所述的內(nèi)壓筒體包括殼體，在殼體的兩端設(shè)置法蘭，其中一法蘭與封頭連接，另一法蘭與電解槽的負(fù)極端極板連接。負(fù)極端極板與正極端極板通過拉緊螺栓連接，它們之間設(shè)置電解單元體，電解單元體由框板、主極板、壓圈、鎳網(wǎng)和隔膜構(gòu)成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，工作壓力高，電解效率高，隔膜電阻小，工作電壓低，不會(huì)產(chǎn)生污染，產(chǎn)出氣體純度高。
文檔編號C25B1/12GK201326018SQ200820144258
公開日2009年10月14日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者王宇新, 莉 許, 高海濱 申請人:天津大學(xué)