一種模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電解槽領(lǐng)域，具體為一種模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，能源日益緊缺以及能源消耗帶來的環(huán)境污染問題，使氫能作為一種新型的綠色能源，越來越受到全球范圍內(nèi)的關(guān)注。隨著化石資源的不斷消耗，以石油、天然氣和煤為主的制氫方式面臨挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，由于太陽能、風(fēng)能、核能大量用于發(fā)電，電解制氫成本將持續(xù)下降。尤其是在風(fēng)電和光伏裝機(jī)快速增長的今天，“棄風(fēng)”和“棄光”現(xiàn)象普遍存在，使用廉價(jià)且豐富的“棄風(fēng)”、“棄光”資源制氫，可實(shí)現(xiàn)制氫過程“零污染”?？梢灶A(yù)見，低成本、高效率水電解制氫將是未來制氫工業(yè)的核心技術(shù)之一，將為社會(huì)帶來巨大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]電解槽，作為工業(yè)電解水裝置的核心部件，由陰極板、陽極板、電極以及隔膜等主要構(gòu)件組成，是工業(yè)以及實(shí)驗(yàn)室研究的重點(diǎn)，其裝配結(jié)構(gòu)及內(nèi)部構(gòu)件選材是研究的核心方向。通常情況，工業(yè)電解槽由電解小室以及兩端的端壓板通過螺栓、螺母裝配而成，電解小室由隔膜分隔成陽極室和陰極室，陽極室和陰極室通過隔膜分隔。隔膜，主要用于防止兩極短路、隔離陰陽極氣體以及離子導(dǎo)通。陽極室和陰極室，由極板、極框、電極等一系列構(gòu)件組成，內(nèi)部堿液在陽極室和陰極室內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，并通過各自循環(huán)通道將氣體產(chǎn)物排出。一般工業(yè)電解水槽體積大、重量重、裝配復(fù)雜，不利于進(jìn)行槽體內(nèi)部構(gòu)件(如:電極、隔膜等)的實(shí)驗(yàn)室研究。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了便于開展實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)的電解槽研究，本實(shí)用新型的目的在于提供一種模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，該電解水槽既能模擬工業(yè)電解水操作，又結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、便于拆卸。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，該電解槽采用氧端壓板、氧端板、氧極板、氧極框、氧電極、隔膜、氫電極、氫極框、氫極板、氫端板和氫端壓板依次組合結(jié)構(gòu)，氧電極嵌設(shè)于氧極框，氫電極嵌設(shè)于氫極框;氧端板上分別設(shè)有氧端堿液進(jìn)口、氧端氣液出口，氫端板上分別設(shè)有氫端堿液進(jìn)口、氫端氣液出口 ；氧極板和氫極板的一側(cè)分別帶有凸起結(jié)構(gòu)，氧極板通過凸起與氧電極接觸，氫極板通過凸起與氫電極接觸。
[0007]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，該組合結(jié)構(gòu)通過氧端壓板和氫端壓板之間的緊固件裝配夾緊，相鄰部分之間通過墊片密封。
[0008]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，電解槽通過隔膜分隔成陽極室和陰極室，氧端板、氧極板、氧極框、氧電極依次疊加形成陽極室，氫電極、氫極框、氫極板、氫端板依次疊加形成陰極室。
[0009]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，氧端板或氫端板為圓形聚氯乙烯材質(zhì)厚度板。
[0010]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，在氧端板靠近氧極板側(cè)具有上下兩個(gè)不在厚度方向貫通的氧端板圓形開口，所述氧端板圓形開口與氧端板同一水平線上的氧端板側(cè)壁開口相連通;在氫端板靠近氫極板側(cè)具有上下兩個(gè)不在厚度方向貫通的氫端板圓形開口，所述氫端板圓形開口與氫端板同一水平線上的氫端板側(cè)壁開口相連通。
[0011 ]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，氧極板或氫極板為不銹鋼板或鍍鎳板。
[0012]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，氧電極或氫電極為鎳絲網(wǎng)電極、泡沫鎳電極、燒結(jié)鎳電極或活性電極。
[0013]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，氧極框?yàn)榫勐纫蚁┭鯓O框，氫極框?yàn)榫勐纫蚁錁O框。
[0014]所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，隔膜為石棉布或各種改性石棉隔膜。
[0015]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0016]1.本實(shí)用新型電解槽在保證功能的前提下結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造及拆卸裝配；
[0017]2.本實(shí)用新型電解槽主體采用非金屬材料，大幅降低槽體重量，同時(shí)降低制造成本；
[0018]3.由于氣液進(jìn)出口開在端板上便于實(shí)驗(yàn)操作，堿液不易外漏。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型電解槽的分解示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型電解槽的氧端壓板或氫端壓板示意圖。
[0021]圖3(a)和圖3(b)為本實(shí)用新型電解槽的氧端板或氫端板示意圖。其中，圖3(a)為主視圖；圖3(b)為側(cè)視圖。
[0022]圖4為本實(shí)用新型電解槽的氧電極或氫電極示意圖。
[0023]圖5為本實(shí)用新型電解槽的氧極框或氫極框示意圖。
[0024]圖中，1氧端壓板;2氧端板;3氧極板;4氧極框;5氧電極;6隔膜;7氫電極;8氫極框；9氫極板;10氫端板;11氫端壓板;12氧端堿液進(jìn)口 ； 13氫端堿液進(jìn)口 ； 14氧端氣液出口 ； 15氫端氣液出口 ； 16凸起;17氧端板圓形開口 ； 18氧端板側(cè)壁開口 ； 19氫端板圓形開口 ；20氫端板側(cè)壁開口。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1-圖5所示，本實(shí)用新型模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，采用氧端壓板1、氧端板2、氧極板3、氧極框4、氧電極5、隔膜6、氫電極7、氫極框8、氫極板9、氫端板10和氫端壓板11依次組合結(jié)構(gòu)，該組合結(jié)構(gòu)通過氧端壓板1和氫端壓板11之間的緊固件(螺栓、螺母)裝配夾緊，相鄰部分之間通過墊片密封，氧電極5嵌設(shè)于氧極框4，氫電極7嵌設(shè)于氫極框
8。氧端板2上分別設(shè)有氧端堿液進(jìn)口 12、氧端氣液出口 14，氫端板10上分別設(shè)有氫端堿液進(jìn)口 13、氫端氣液出口 15。由隔膜6分隔成陽極室和陰極室，氧端板2、氧極板3、氧極框4、氧電極5依次疊加形成陽極室，氫電極7、氫極框8、氫極板9、氫端板10依次疊加形成陰極室。隔膜6將陰極室和陽極室分開，起到隔離陰極氣體和陽極氣體、防止陰極和陽極短路以及離子導(dǎo)通的作用。
[0026]堿液從氧端板2上的氧端堿液進(jìn)口12流入陽極室，流經(jīng)氧極板3和氧極框4上的通道，流入已嵌入氧極框4的氧電極5并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。電解產(chǎn)生的氧氣經(jīng)過氧極板3和氧極框4上的通道，從氧端板2上的氧端氣液出口 14，連同堿液一同排出。堿液從氫端板10上的氫端堿液進(jìn)口 13流入陰極室，流經(jīng)氫極板9和氫極框8上的通道，流入已嵌入氫極框8的氫電極7并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。電解產(chǎn)生的氫氣經(jīng)過氫極板9和氫極框8上的通道，從氫端板10上的氫端氣液出口 15，連同堿液一同排出。
[0027]如圖3(a)和圖3(b)所示，氧端板2和氫端板10為圓形聚氯乙烯材質(zhì)厚度板;在氧端板2靠近氧極板3側(cè)具有上下兩個(gè)不在厚度方向貫通的氧端板圓形開口 17，所述氧端板圓形開口 17與氧端板2同一水平線上的氧端板側(cè)壁開口 18相連通，為堿液和氣體產(chǎn)物提供進(jìn)出通道。在氫端板10靠近氫極板9側(cè)具有上下兩個(gè)不在厚度方向貫通的氫端板圓形開口 19，所述氫端板圓形開口 19與氫端板10同一水平線上的氫端板側(cè)壁開口 20相連通，為堿液和氣體產(chǎn)物提供進(jìn)出通道。
[0028]如圖1和圖4所示，氧極板3或氫極板9可以為一側(cè)帶有凸起16結(jié)構(gòu)的不銹鋼板或鍍鎳板，氧極板3通過凸起16與氧電極5接觸，氫極板9通過凸起與氫電極7接觸，從而起到支撐電極、導(dǎo)電和提供流場的作用。
[0029]如圖1和圖5所示，氧電極5嵌入氧極框4內(nèi)，氫電極7嵌入氫極框8內(nèi)，氧極框4和氫極框8為電化學(xué)反應(yīng)提供場所。
[0030]另外，氧電極5和氫電極7的材質(zhì)可以為鎳絲網(wǎng)、泡沫鎳、燒結(jié)鎳或各種包覆有活性材料的活性電極。氧極框4和氫極框8可以為聚氯乙烯材質(zhì)，隔膜6可以為石棉布或各種改性石棉隔膜。
[0031]結(jié)果表明，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、便于拆卸，在模擬工業(yè)電解水操作的同時(shí)便于開展槽體內(nèi)部構(gòu)件的實(shí)驗(yàn)室研究。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，該電解槽采用氧端壓板、氧端板、氧極板、氧極框、氧電極、隔膜、氫電極、氫極框、氫極板、氫端板和氫端壓板依次組合結(jié)構(gòu)，氧電極嵌設(shè)于氧極框，氫電極嵌設(shè)于氫極框;氧端板上分別設(shè)有氧端堿液進(jìn)口、氧端氣液出口，氫端板上分別設(shè)有氫端堿液進(jìn)口、氫端氣液出口 ；氧極板和氫極板的一側(cè)分別帶有凸起結(jié)構(gòu)，氧極板通過凸起與氧電極接觸，氫極板通過凸起與氫電極接觸。2.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，該組合結(jié)構(gòu)通過氧端壓板和氫端壓板之間的緊固件裝配夾緊，相鄰部分之間通過墊片密封。3.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，電解槽通過隔膜分隔成陽極室和陰極室，氧端板、氧極板、氧極框、氧電極依次疊加形成陽極室，氫電極、氫極框、氫極板、氫端板依次疊加形成陰極室。4.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，氧端板或氫端板為圓形聚氯乙稀材質(zhì)厚度板。5.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，在氧端板靠近氧極板側(cè)具有上下兩個(gè)不在厚度方向貫通的氧端板圓形開口，所述氧端板圓形開口與氧端板同一水平線上的氧端板側(cè)壁開口相連通;在氫端板靠近氫極板側(cè)具有上下兩個(gè)不在厚度方向貫通的氫端板圓形開口，所述氫端板圓形開口與氫端板同一水平線上的氫端板側(cè)壁開口相連通。6.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，氧極板或氫極板為不銹鋼板或鍍鎳板。7.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，氧電極或氫電極為鎳絲網(wǎng)電極、泡沫鎳電極、燒結(jié)鎳電極或活性電極。8.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，氧極框?yàn)榫勐纫蚁┭鯓O框，氫極框?yàn)榫勐纫蚁錁O框。9.按照權(quán)利要求1所述的模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽，其特征在于，隔膜為石棉布或各種改性石棉隔膜。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電解槽領(lǐng)域，具體為一種模擬工業(yè)電解水操作的測試用電解槽。該電解槽采用氧端壓板、氧端板、氧極板、氧極框、氧電極、隔膜、氫電極、氫極框、氫極板、氫端板和氫端壓板依次組合結(jié)構(gòu)，氧電極嵌設(shè)于氧極框，氫電極嵌設(shè)于氫極框；氧端板上分別設(shè)有氧端堿液進(jìn)口、氧端氣液出口，氫端板上分別設(shè)有氫端堿液進(jìn)口、氫端氣液出口；氧極板和氫極板的一側(cè)分別帶有凸起結(jié)構(gòu)，氧極板通過凸起與氧電極接觸，氫極板通過凸起與氫電極接觸。該電解水槽既能模擬工業(yè)電解水操作，又結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、便于拆卸。
【IPC分類】C25B1/10
【公開號(hào)】CN205115613
【申請?zhí)枴緾N201520899087
【發(fā)明人】張開悅, 劉偉華, 張博, 高海, 劉建國, 嚴(yán)川偉
【申請人】中國科學(xué)院金屬研究所
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月10日