專利名稱：離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于離子膜(固體聚合物電解質(zhì))法電解純水制氫、氧氣體的一類電解設(shè)備。
八十年代中期，山東省化工研究院(原山東省化學(xué)研究所)在我國(guó)最早推出這類小型儀器，后來(lái)又將這一技術(shù)轉(zhuǎn)讓給山東省無(wú)線電廠，到目前為止，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這類氫氣發(fā)生器的單位有三、四家。但是，上述所有生產(chǎn)這類氫氣發(fā)生器的單位，都是只生產(chǎn)含有一個(gè)電解槽的單槽式產(chǎn)品，其明顯缺點(diǎn)是由于只含一個(gè)電解槽，產(chǎn)氫量少，最高產(chǎn)氫量只有每分鐘210毫升左右。這種小氣量設(shè)備，只能為化學(xué)儀器分析中的色譜分析配套使用，受產(chǎn)氣量的限制，一臺(tái)這樣的氫氣發(fā)生器只能滿足一臺(tái)色譜儀的用氫量，從而大大限制了該類設(shè)備的應(yīng)用范圍。若想在單槽式的氫氣發(fā)生器中，增加產(chǎn)氫量時(shí)，就必須進(jìn)一步提高電流，眾所周知，這類設(shè)備在電解過(guò)程中，本來(lái)已是采用低電壓、大電流工作，若再增加電流，電流密度必將進(jìn)一步增加，過(guò)高的電流密度易產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，其后果將使離子膜燒壞擊穿而不能工作。因此，生產(chǎn)多元槽氫氣發(fā)生器，提供大小不同的產(chǎn)氫量，將會(huì)進(jìn)一步拓寬該設(shè)備的使用范圍。早在七十年代中期，美國(guó)已有離子膜法復(fù)極多元電解槽氫氣發(fā)生器專利產(chǎn)品問(wèn)世，其專利號(hào)為4056452。這種復(fù)極多元電解槽氫氣發(fā)生器產(chǎn)品的出現(xiàn)，使其能按用戶要求隨意組配電槽個(gè)數(shù)，提供不同的產(chǎn)氫量。這自然擴(kuò)大了該類儀器的應(yīng)用范圍。但是，上述美國(guó)這種專利產(chǎn)品，有其明顯的缺點(diǎn)，即電解槽結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尤其電極隔板是一塊兩面都帶凹平面的異型板材，它的橫斷面呈工字形構(gòu)型，這種元件的成型必須用模具才能加工完成，若變更電槽尺寸，就必須重新加工模具，眾所周知，模具加工費(fèi)是比較高的，用模具成型電解槽元件，不僅增加了電槽成本，而且還限制了開(kāi)發(fā)電解槽尺寸不同的系列產(chǎn)品，因?yàn)槊孔兏淮坞娊獠鄢叽纾捅仨毻度胍还P較大的模具加工費(fèi)，因此生產(chǎn)者就不易按社會(huì)要求，隨機(jī)應(yīng)變地加工大小不同尺寸的各種電解槽，也不易按電路參數(shù)要求，提供與之匹配得當(dāng)?shù)模瑐髻|(zhì)傳熱良好的優(yōu)質(zhì)多元電解槽設(shè)備。
鑒于上述背景技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是推出一種與離子膜法單槽式氫氣發(fā)生器相比，能產(chǎn)生大氣量、結(jié)構(gòu)更加先進(jìn)的復(fù)極多元電解槽式產(chǎn)品；與已有的復(fù)極多元電解槽氫氣發(fā)生器相比，其電解槽各部件呈平板式構(gòu)型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，易于實(shí)施的一種離子膜法復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器。
下面清楚完整地描述本實(shí)用新型技術(shù)方案的技術(shù)特征本實(shí)用新型是一種由電源，貯水槽，電解槽，氣水分離器，電磁閥，壓力控制器，穩(wěn)壓閥，干燥器等組成的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于a)復(fù)極多元電解槽的陽(yáng)極板、陰極板、電極隔板、陽(yáng)極隔框、陰極隔框均為平板式結(jié)構(gòu)。
b)氫水分離器和干燥器均用拉桿與墊片和螺帽將各部件組配成一個(gè)密封整體。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于復(fù)極多元電解槽的陽(yáng)極隔框的水導(dǎo)入支管和氧水導(dǎo)出支管為豁口、鉆孔或挖槽形狀皆可。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于氫水分離器的上蓋和底盤(pán)與其中間的外筒管用拉桿與墊片和螺帽組配成一個(gè)密封整體。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于干燥器的裝料筒底座與上蓋用拉桿與墊片和螺帽組配成一個(gè)密封整體。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于氫水分離器的浮漂滑桿頂端有一個(gè)限制浮漂上升高度的頂檔板。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于干燥器的裝料筒內(nèi)設(shè)置了一塊將裝料筒的筒底上的氫氣進(jìn)口和氫氣出口分開(kāi)，并與其裝料筒的內(nèi)壁和底部完全密封的長(zhǎng)方形檔板，從而延長(zhǎng)了氫氣干燥路程。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是該儀器的復(fù)極多元電解槽中各部件均勻板式平面外形，加工成型時(shí)，不必使用特制模具，這不僅降低了該類儀器的重要部件電解槽成本，而且加工方便，若在加工過(guò)程中，周密規(guī)劃、有機(jī)排料，可將不同尺寸及型號(hào)的電解槽部件同時(shí)匹配下料，這不僅充分利用原材料，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，還能提供系列產(chǎn)品供社會(huì)選用。此外，本實(shí)用新型的氫水分離器和干燥器，由于采用拉桿裝配，組裝、維修方便、密封性好，更換干燥劑極為方便。
本實(shí)用新型有10幅附圖，這些附圖的圖面說(shuō)明如下


圖1是總裝示意圖；圖2是復(fù)極多元電解槽結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖3是長(zhǎng)方形陽(yáng)極隔框；圖4是正方形陽(yáng)極隔框；圖5是園形陽(yáng)極隔框；圖6是離子膜電極示意圖；圖7是氫水分離器示意圖；圖8是氫水分離器俯視圖；圖9是干燥器示意圖；
圖10是干燥器仰視圖。
下面詳細(xì)說(shuō)明實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型最好方式的具體實(shí)施方案本實(shí)用新型由電源1、貯水槽2、電解槽3、氧水分離器4、氫水分離器5、電磁閥6、壓力控制器7、穩(wěn)壓閥8、干燥器9等上述各部分組成。電源1的正(＋)、負(fù)(－)兩極與電解槽3兩端的陽(yáng)極板21、陰極板32對(duì)應(yīng)聯(lián)接，電解槽3中，除兩端的陽(yáng)極板21與陰極板32外，其余中間的任意一塊極板都是一面為陽(yáng)極，一面為陰極，故稱電極隔板30。電流通過(guò)電解槽3中緊密接觸的各導(dǎo)電部件及電解槽3內(nèi)進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)使電流導(dǎo)通。貯水槽2的水，從進(jìn)水管11經(jīng)過(guò)陽(yáng)極端板19的進(jìn)水口12進(jìn)入電解槽3的各陽(yáng)極隔框24的導(dǎo)水口37和導(dǎo)水支管(口)38進(jìn)入陽(yáng)極隔框24內(nèi)，并經(jīng)過(guò)陽(yáng)極導(dǎo)電多孔板26到達(dá)與離子膜27緊密接觸的電催化陽(yáng)極40，在此，水被電催化陽(yáng)極40上的電催化劑分解，反應(yīng)式如下2H2O→4H＋＋20－，與此同時(shí)，氧負(fù)離子在電催化陽(yáng)極40上放出電子，生成氧氣，生成的氧氣伴隨陽(yáng)極隔框24內(nèi)的水，從陽(yáng)極隔框24的氧水導(dǎo)出支管(口)39和氧水導(dǎo)出口22經(jīng)陽(yáng)極端板19上的氧水排出口20排出，再經(jīng)氧水排出管10，到氧水分離器4，在此將氧、水分離，氧氣待接收使用，分離出的水從氧水分離器4的下部直接進(jìn)入貯水槽2循環(huán)使用；水分解后產(chǎn)生的氫正離子以水合離子形式，在電場(chǎng)力作用下，穿過(guò)離子膜27，到達(dá)與離子膜27緊密接觸的電催化陰極41，并在此接受電子生成氫氣，氫氣與被氫正離子攜帶到電催化陰極41的水，穿過(guò)陰極導(dǎo)電多孔板29，經(jīng)陰極隔框28的氫水導(dǎo)出支管(口)31和氫水導(dǎo)出口25，從陽(yáng)極端板19上的氫水排出口23排出，再經(jīng)氫水排出管14和氫水分離器5的氫水進(jìn)口50到達(dá)氫水分離器5，在此將氫、水分離，分離出的氫氣，從氫水分離器5頂部的氫氣出口44經(jīng)氫氣管16進(jìn)入第一干燥器91干燥，經(jīng)初步脫水干燥的氫氣，通過(guò)壓力控制器7和穩(wěn)壓閥8后，再進(jìn)入第二干燥器92再次干燥脫除微量水分，不含水的純氫氣從氫氣排出管17放出，提供使用，分離出的水從氫水分離器5底部的排水口51排出，經(jīng)水排出管15到電磁閥6，電磁閥6定期開(kāi)啟，將水由回水管13送往貯水槽2循環(huán)使用。復(fù)極多元電解槽3的各部件，用螺栓18穿過(guò)陽(yáng)極端板19到陰極端板33之間各部件上所有的螺栓孔36與墊片34和螺帽35緊固。整個(gè)設(shè)備的硬質(zhì)材料間，需密封的部位，如電解槽3的各部件間及其他器件和各接頭等均用彈性材料，如聚四氟乙烯板或橡膠板等，作為密封墊47密封(在圖7和圖9中有標(biāo)記，在圖2中因不易表示，未標(biāo)記)。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器的電解槽3的陽(yáng)極板21、陰板板32、電極隔板30、陽(yáng)極隔框24和陰極隔框28均為平板材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工成型方便，造價(jià)低。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器的電解槽3的陽(yáng)極隔框24的水導(dǎo)入支管(口)38和氧水導(dǎo)出支管(口)39為豁口、挖槽或鉆孔形式皆可。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器的氫水分離器5的上蓋43和底盤(pán)49與其中間的外筒管52用拉桿42與墊片34和螺帽35組配成一個(gè)密封整體，組裝、維修方便，且密封性好。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器的氫水分離器5內(nèi)的浮漂滑桿46頂端有一個(gè)限制浮漂48上升高度的頂檔板45。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器的干燥器9的裝料筒底座59與上蓋54用拉桿42與墊片34和螺帽35組配成一個(gè)密封整體，不但密封性好，而且容易組裝和拆卸，使干燥劑更換十分方便。
上面所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器的干燥器9的裝料筒55內(nèi)設(shè)置了一塊將裝料筒55的筒底58上的氫氣進(jìn)口56和氫氣出口57分開(kāi)，并且與其裝料筒55的內(nèi)壁和底部完全密封的長(zhǎng)方形檔板53，從而進(jìn)一步延長(zhǎng)了氫氣干燥路程，使干燥效果更好。
該實(shí)用新型的電解槽3外形可以有幾種形式，長(zhǎng)方形、正方形、園形皆可，從耐壓角度看，園形結(jié)構(gòu)比較耐壓，從充分利用原材料看，長(zhǎng)方形、正方形對(duì)材料利用率高。電解槽3的尺寸不易過(guò)大，以園形為例直徑最好在500毫米以下合適，若尺寸太大，電解槽3的各部件受力不易均勻，從而導(dǎo)致接觸不良，電傳導(dǎo)不好。此外，緊貼在離子膜兩面的電催化陽(yáng)極和電催化陰極，以鉑系元素作電催化劑有很好的電催化效率，過(guò)電位低，電解效率高。最后還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，本實(shí)用新型的重要部件電解槽3的各部件應(yīng)具有很好的平面性和平行性，才能組裝成非常嚴(yán)密和接觸導(dǎo)電良好的優(yōu)質(zhì)離子膜復(fù)極多元電解槽。
權(quán)利要求1.一種由電源，貯水槽，電解槽，氣水分離器，電磁閥，壓力控制器，穩(wěn)壓閥，干燥器等組成的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于a)復(fù)極多元電解槽(3)的陽(yáng)極板(21)、陰極板(32)、電極隔板(30)、陽(yáng)極隔框(24)、陰極隔框(28)均為平板式結(jié)構(gòu)。b)氫水分離器(5)和干燥器(9)均用拉桿(42)與墊片(34)和螺帽(35)將各部件組配成一個(gè)密封整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于復(fù)極多元電解槽(3)的陽(yáng)極隔框(24)的水導(dǎo)入支管(38)和氧水導(dǎo)出支管(39)為豁口、鉆孔或挖槽形狀皆可。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于氫水分離器(5)的上蓋(43)和底盤(pán)(49)與其中間的外筒管(52)用拉桿(42)與墊片(34)和螺帽(35)組配成一個(gè)密封整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于干燥器(9)的裝料筒底座(59)與上蓋(54)用拉桿(42)與墊片(34)和螺帽(35)組配成一個(gè)密封整體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于氫水分離器(5)的浮漂滑桿(46)頂端有一個(gè)限制浮漂(48)上升高度的頂檔板(45)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子膜復(fù)極多元電解槽氫氧發(fā)生器，其特征在于干燥器(9)的裝料筒(55)內(nèi)設(shè)置了一塊將裝料筒(55)的筒底(58)上的氫氣進(jìn)口(56)和氫氣出口(57)分開(kāi)，并與其裝料筒(55)的內(nèi)壁和底部完全密封的長(zhǎng)方形檔板(53)，從而延長(zhǎng)了氫氣干燥路程。
專利摘要本實(shí)用新型屬離子膜(固體聚合物電解質(zhì))法電解純水制氫、氧氣體的一類電解設(shè)備。其特征在于復(fù)極多元電解槽(3)的陽(yáng)極板(21)、陽(yáng)極隔框(24)、陰極隔框(28)、電極隔板(30)、陰極板(32)均為平板式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工成型方便，造價(jià)低；此外，本實(shí)用新型的氫水分離器(5)和干燥器(9)均用拉桿(42)與墊片(34)與螺帽(35)組裝而成。
文檔編號(hào)C25B1/10GK2196126SQ9422568
公開(kāi)日1995年5月3日 申請(qǐng)日期1994年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月28日
發(fā)明者劉慶蘭, 于國(guó)臣, 唐紅娟, 王錫錦 申請(qǐng)人:山東省化工研究院