本實(shí)用新型涉及一種利用光能電解海水制取次氯酸鈉的裝置，屬于次氯酸鈉制取裝置、光能利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)工業(yè)發(fā)展及人口激增，以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)亟需改善，人類(lèi)的生存發(fā)展所需的資源將會(huì)依靠海洋提供，但海洋尚未被人類(lèi)充分利用。

現(xiàn)有相似的一種裝置電解海水制次氯酸鈉，其原理為由電纜及電機(jī)設(shè)備提供交流電，通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成千伏高壓直流電分別連至垂直放置的兩電級(jí)進(jìn)行電解海水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，此過(guò)程會(huì)放出大量熱量。然后利用增壓設(shè)備將氫氣與氯氣的混合氣體循環(huán)通入冷卻后的電解池中，使氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成次氯酸鈉。此裝置不僅沒(méi)有分離出氫氣，存在著巨大的安全隱患，同時(shí)存在著過(guò)度的能源消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種利用光能電解海水制取次氯酸鈉的裝置，能夠?qū)㈦娊馍傻穆葰?、氫氣分開(kāi)，同時(shí)濃縮過(guò)程所消耗的能源由電解所得的氫氣燃燒提供；通過(guò)分離出的氫氣減少能源消耗，有效解降低安全隱患。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供利用光能電解海水制取次氯酸鈉的裝置，包括電解池、陰極、陽(yáng)極和隔膜；所述電解池為封閉容器，所述陰極、所述陽(yáng)極均分別固定設(shè)置在所述電解池內(nèi)，所述陰極位于所述電解池的上部，所述陽(yáng)極位于所述電解池的下部，所述隔膜橫向設(shè)置在所述陰極與所述陽(yáng)極之間。

優(yōu)先地，包括蒸發(fā)濃縮設(shè)備、金屬端、管道和過(guò)濾器，所述電解池的上部連通所述過(guò)濾器的一端，所述過(guò)濾器的另一端通過(guò)所述管道連通所述金屬端；所述蒸發(fā)濃縮設(shè)備上開(kāi)設(shè)有沉淀槽、進(jìn)水口、出水口，所述出水口連通所述電解池的下部左端，所述沉淀槽開(kāi)設(shè)在所述蒸發(fā)濃縮設(shè)備底部；還包括防護(hù)蓋，所述蒸發(fā)濃縮設(shè)備頂部開(kāi)設(shè)有一敞口，所述防護(hù)蓋卡合連接所述敞口，所述防護(hù)蓋上開(kāi)設(shè)一水蒸氣出口；所述金屬端包括氧氣進(jìn)氣口、金屬環(huán)和漏斗，所述金屬環(huán)上圍繞圓心開(kāi)設(shè)有多個(gè)等間距分布的孔，所述金屬環(huán)固定設(shè)置在所述漏斗頂部，所述漏斗底部分別密封連通氧氣進(jìn)氣口和所述管道。

優(yōu)先地，包括若干個(gè)填充料，若干個(gè)所述填充料等間距固定設(shè)置在所述過(guò)濾器內(nèi)，所述填充料包括NaOH粉末和紗網(wǎng)，所述NaOH粉末填充在所述紗網(wǎng)中。

優(yōu)先地，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能板、充放電控制器、蓄電池、正弦波輸出逆變器和整流橋；所述太陽(yáng)能板電連接所述充放電控制器，所述充放電控制器電連接所述蓄電池，所述蓄電池電連接所述正弦波輸出逆變器，所述正弦波輸出逆變器與所述整流橋串聯(lián)。

優(yōu)先地，包括儲(chǔ)存容器，所述電解池的下部右端連通所述儲(chǔ)存容器。

優(yōu)先地，所述陰極材質(zhì)為鐵，所述陽(yáng)極材質(zhì)為鈦，所述陰極、所述陽(yáng)極上均開(kāi)設(shè)有等間距分布的多個(gè)網(wǎng)孔；所述陽(yáng)極上覆蓋鈦氧化物或釕氧化物，陰極上覆蓋鎳涂層。

優(yōu)先地，所述隔膜為無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化離子交換膜。

優(yōu)先地，包括YWK自動(dòng)控溫系統(tǒng)和散熱器，所述YWK自動(dòng)控溫系統(tǒng)包括溫度傳感器，所述溫度傳感器位于所述電解池內(nèi)，所述YWK自動(dòng)控溫系統(tǒng)電連接所述散熱器。

優(yōu)先地，包括PH檢測(cè)器，所述PH檢測(cè)器固定設(shè)置在所述過(guò)濾器的出口處。

優(yōu)先地，所述金屬端材質(zhì)為銅。

本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果：

（1）本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)工藝存在的安全隱患，能源短缺及海水利用等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了光伏發(fā)電電解海水制取次氯酸鈉的裝置以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排并電解海水制取次氯酸鈉；依靠太陽(yáng)能板發(fā)電提供電解池所耗電能，充分利用大自然能源，清潔無(wú)污染，保護(hù)了周邊環(huán)境；由電解所得氫氣為燃料燃燒提供海水蒸發(fā)濃縮所需的能量，充分利用資源，設(shè)計(jì)巧妙；經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮后的海水所含離子濃度提高導(dǎo)電性達(dá)到使氯化鈉充分電解的目的，提高了電解效率；

由海水電解生成的氫氧化鈉和氯氣在電解池中直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成次氯酸鈉，本裝置具有非常廣闊的發(fā)展前景，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益高，安全可靠，發(fā)展前景廣闊；

（2）隔膜阻止了氣態(tài)氯通過(guò)卻允許氫氧根離子等通過(guò)，有效保證氯氣停留在電解液中與氫氧根離子反應(yīng)，使得氯氣與電解池中溶液充分混合提高了電解效率；

（3）充放電控制器智能調(diào)節(jié)太陽(yáng)能發(fā)電板的工作電壓，使太陽(yáng)能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點(diǎn)；對(duì)太陽(yáng)能板發(fā)電功率的利用率提高了10-30%，防止蓄電池過(guò)度充電和夜間蓄電池向太陽(yáng)能板反向放電，還有過(guò)載保護(hù)，短路保護(hù)，電池防反等有益效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型中金屬端的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型中蒸發(fā)濃縮設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)用新型中光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理框圖；

圖5是本實(shí)用新型中過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)圖。

附圖中標(biāo)記含義，1-太陽(yáng)能板；2-充放電控制器；3-電解池；4-蓄電池；5-正弦波輸出逆變器；6-電線；7-整流橋；8-陰極；9-隔膜；10-陽(yáng)極；11-過(guò)濾器；12-儲(chǔ)存容器；13-管道；14-蒸發(fā)濃縮設(shè)備；15-金屬端；16-PH檢測(cè)器；17-沉淀槽；18-氧氣進(jìn)氣口；19-進(jìn)水口；20-水蒸氣出口；21-出水口；22-填充料。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型提供利用光能電解海水制取次氯酸鈉的裝置，包括電解池3、陰極8、陽(yáng)極10和隔膜9；所述電解池3為封閉容器，所述陰極8、所述陽(yáng)極10均分別固定設(shè)置在所述電解池3內(nèi)，所述陰極8位于所述電解池3的上部，所述陽(yáng)極10位于所述電解池3的下部，所述隔膜9橫向設(shè)置在所述陰極8與所述陽(yáng)極10之間。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型包括包括蒸發(fā)濃縮設(shè)備14、金屬端15、管道13和過(guò)濾器11，所述電解池3的上部連通所述過(guò)濾器11的一端，所述過(guò)濾器11的另一端通過(guò)所述管道13連通所述金屬端15；所述蒸發(fā)濃縮設(shè)備14上開(kāi)設(shè)有沉淀槽17、進(jìn)水口19、出水口21，所述出水口21連通所述電解池3的下部左端，所述沉淀槽17開(kāi)設(shè)在所述蒸發(fā)濃縮設(shè)備14底部；還包括防護(hù)蓋，所述蒸發(fā)濃縮設(shè)備14頂部開(kāi)設(shè)有一敞口，所述防護(hù)蓋卡合連接所述敞口，所述防護(hù)蓋上開(kāi)設(shè)一水蒸氣出口20，夏季時(shí)打開(kāi)防護(hù)蓋便于本實(shí)用新型散熱，冬季時(shí)關(guān)上防護(hù)蓋打開(kāi)水蒸氣出口20便于利用水蒸氣取暖；

所述金屬端15包括氧氣進(jìn)氣口18、金屬環(huán)和漏斗，所述金屬環(huán)上圍繞圓心開(kāi)設(shè)有多個(gè)等間距分布的孔，所述金屬環(huán)固定設(shè)置在所述漏斗頂部，所述漏斗底部分別密封連通氧氣進(jìn)氣口18和所述管道13，所述沉淀槽17用于儲(chǔ)存海水中沉淀下的硫酸鈣等雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型包括若干個(gè)填充料，若干個(gè)所述填充料等間距固定設(shè)置在所述過(guò)濾器11內(nèi)，所述填充料本實(shí)用新型包括NaOH粉末和紗網(wǎng)，所述NaOH粉末填充在所述紗網(wǎng)中。隨水蒸氣體積濃度的增大，氫氣燃燒最高溫度下降，水蒸氣含量變化對(duì)氫氣燃燒峰值壓力和燃盡率無(wú)明顯影響，水蒸氣濃度小于10%時(shí)對(duì)氫氣燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣葻o(wú)明顯影響，當(dāng)水蒸氣濃度超過(guò)20%，氫氣火焰?zhèn)鞑ニ俣让黠@降低，所以需要過(guò)濾器11除去氫氣中附帶的水蒸氣，同時(shí)過(guò)濾器11防止因隔膜上出現(xiàn)針孔導(dǎo)致有氯氣混入氫氣的情況發(fā)生。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型包括光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)本實(shí)用新型包括太陽(yáng)能板1、充放電控制器2、蓄電池4、正弦波輸出逆變器5和整流橋7；所述太陽(yáng)能板1電連接所述充放電控制器2，所述充放電控制器2電連接所述蓄電池4，所述蓄電池4電連接所述正弦波輸出逆變器5，所述正弦波輸出逆變器5與所述整流橋7串聯(lián)。低壓直流電經(jīng)過(guò)正弦波輸出逆變器5及整流橋7轉(zhuǎn)換成高壓直流電為電解池提供電能。

充放電控制器智能調(diào)節(jié)太陽(yáng)能發(fā)電板的工作電壓，使太陽(yáng)能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點(diǎn)；比較普通太陽(yáng)能控制器，對(duì)太陽(yáng)能板發(fā)電功率的利用率提高了10-30%，防止蓄電池過(guò)度充電和夜間蓄電池向太陽(yáng)能板反向放電，還有過(guò)載保護(hù)，短路保護(hù)，電池防反等有益效果。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型包括儲(chǔ)存容器12，所述電解池3的下部右端連通所述儲(chǔ)存容器12。

進(jìn)一步地，所述陰極8材質(zhì)為鐵，所述陽(yáng)極10材質(zhì)為鈦，所述陰極8、所述陽(yáng)極10上均開(kāi)設(shè)有等間距分布的多個(gè)網(wǎng)孔，增大與電解液接觸面積；所述陽(yáng)極10上覆蓋鈦氧化物或釕氧化物，陰極8上覆蓋鎳涂層，延長(zhǎng)了電極使用壽命和提高了電解效率。

進(jìn)一步地，所述隔膜9為無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化離子交換膜，隔膜9韌性強(qiáng)且耐酸堿，阻止了氣態(tài)氯通過(guò)卻允許氫氧根離子等通過(guò)，有效保證氯氣停留在電解液中與氫氧根離子反應(yīng)。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型包括YWK自動(dòng)控溫系統(tǒng)和散熱器，所述YWK自動(dòng)控溫系統(tǒng)本實(shí)用新型包括溫度傳感器，所述溫度傳感器位于所述電解池3內(nèi)，所述YWK自動(dòng)控溫系統(tǒng)電連接所述散熱器。YWK-2溫度控制系統(tǒng)是用于監(jiān)測(cè)和控制水溫的儀表，當(dāng)水溫的溫度高于設(shè)置值時(shí)，系統(tǒng)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，啟動(dòng)風(fēng)扇或其它散熱器件給被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)降溫。當(dāng)水溫降到要求溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)退出控制狀態(tài)，關(guān)閉風(fēng)扇或其它散熱器件，停止降溫。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型包括PH檢測(cè)器16，所述PH檢測(cè)器固定設(shè)置在所述過(guò)濾器11的出口處。

進(jìn)一步地，所述金屬端15材質(zhì)為銅。

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)工藝存在的安全隱患，能源短缺及海水利用等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了光伏發(fā)電電解海水制取次氯酸鈉的裝置以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排并電解海水制取次氯酸鈉。該裝置主要包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、電解池系統(tǒng)和蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，依靠太陽(yáng)能板發(fā)電提供電解池所耗電能，由電解所得氫氣為燃料燃燒提供海水蒸發(fā)濃縮所需的內(nèi)能。經(jīng)過(guò)濃縮后的海水所含離子濃度提高導(dǎo)電性達(dá)到使氯化鈉充分電解的目的，同時(shí)由海水電解生成的氫氧化鈉和氯氣在電解池中直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成次氯酸鈉。本裝置利用太陽(yáng)能發(fā)電電解資源豐富的海水制取次氯酸鈉，涉及海水的蒸發(fā)濃縮技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)、氯堿工業(yè)和氫氣燃燒，皆是處于起步亦或已廣泛應(yīng)用于生活生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，太陽(yáng)能與氫能皆為清潔能源，其清潔無(wú)污染的特點(diǎn)將會(huì)代替化石燃料作為能源，本裝置具有非常廣闊的發(fā)展前景。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益高，安全可靠，發(fā)展前景廣闊。

白天通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電蓄電，為電解池提供能源電解濃縮后的海水生成氫氣、氫氧化鈉和氯氣。經(jīng)過(guò)過(guò)濾器11過(guò)濾掉殘余的氯氣、水蒸氣的氫氣作為燃料為蒸發(fā)濃縮海水供能。由于存在隔膜9，在陽(yáng)極生成的氯氣無(wú)法通過(guò)，避免了與氫氣混合發(fā)生爆炸。晚上利用白天所蓄電能繼續(xù)工作，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)次氯酸鈉的制取過(guò)程。

本實(shí)用新型將電極設(shè)置為上下兩層，陽(yáng)極10在電解池下部生成氯氣，陰極8在電解池上部生成氫氣，通過(guò)隔膜9避免了氫氣循環(huán)通入氯氣的環(huán)節(jié)，同時(shí)陰極8生成的氫氣從過(guò)濾器11直接分離出來(lái)。本裝置以太陽(yáng)能供能，在海水進(jìn)入電解池之前先對(duì)其進(jìn)行濃縮處理提升離子濃度增強(qiáng)導(dǎo)電性，降低了電解所需電壓。同時(shí)濃縮過(guò)程所消耗的能源由電解所得的氫氣燃燒提供，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的充分利用。同時(shí)，通過(guò)隔膜9、過(guò)濾器11分離出氫氣，有效解降低安全隱患。

反應(yīng)過(guò)程：氯化鈉和水電解生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣；氫氧化鈉和氯氣反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。