利用光能電解海水制取次氯酸鈉的裝置的制作方法

本實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、光能利用技術領域。

背景技術：

隨著社會工業發展及人口激增，以化石燃料為主的能源結構亟需改善，人類的生存發展所需的資源將會依靠海洋提供，但海洋尚未被人類充分利用。

現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設備提供交流電，通過整流器轉換成千伏高壓直流電分別連至垂直放置的兩電級進行電解海水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，此過程會放出大量熱量。然后利用增壓設備將氫氣與氯氣的混合氣體循環通入冷卻后的電解池中，使氯氣與氫氧化鈉發生反應生成次氯酸鈉。此裝置不僅沒有分離出氫氣，存在著巨大的安全隱患，同時存在著過度的能源消耗。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種利用光能電解海水制取次氯酸鈉的裝置，能夠將電解生成的氯氣、氫氣分開，同時濃縮過程所消耗的能源由電解所得的氫氣燃燒提供；通過分離出的氫氣減少能源消耗，有效解降低安全隱患。

為達到上述目的，本實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、陽極和隔膜；所述電解池為封閉容器，所述陰極、所述陽極均分別固定設置在所述電解池內，所述陰極位于所述電解池的上部，所述陽極位于所述電解池的下部，所述隔膜橫向設置在所述陰極與所述陽極之間。

優先地，包括蒸發濃縮設備、金屬端、管道和過濾器，所述電解池的上部連通所述過濾器的一端，所述過濾器的另一端通過所述管道連通所述金屬端；所述蒸發濃縮設備上開設有沉淀槽、進水口、出水口，所述出水口連通所述電解池的下部左端，所述沉淀槽開設在所述蒸發濃縮設備底部；還包括防護蓋，所述蒸發濃縮設備頂部開設有一敞口，所述防護蓋卡合連接所述敞口，所述防護蓋上開設一水蒸氣出口；所述金屬端包括氧氣進氣口、金屬環和漏斗，所述金屬環上圍繞圓心開設有多個等間距分布的孔，所述金屬環固定設置在所述漏斗頂部，所述漏斗底部分別密封連通氧氣進氣口和所述管道。

優先地，包括若干個填充料，若干個所述填充料等間距固定設置在所述過濾器內，所述填充料包括NaOH粉末和紗網，所述NaOH粉末填充在所述紗網中。

優先地，包括光伏發電系統，所述光伏發電系統包括太陽能板、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。

優先地，包括儲存容器，所述電解池的下部右端連通所述儲存容器。

優先地，所述陰極材質為鐵，所述陽極材質為鈦，所述陰極、所述陽極上均開設有等間距分布的多個網孔；所述陽極上覆蓋鈦氧化物或釕氧化物，陰極上覆蓋鎳涂層。

優先地，所述隔膜為無機-有機雜化離子交換膜。

優先地，包括YWK自動控溫系統和散熱器，所述YWK自動控溫系統包括溫度傳感器，所述溫度傳感器位于所述電解池內，所述YWK自動控溫系統電連接所述散熱器。

優先地，包括PH檢測器，所述PH檢測器固定設置在所述過濾器的出口處。

優先地，所述金屬端材質為銅。

本實用新型所達到的有益效果：

（1）本實用新型針對現有技術中傳統工藝存在的安全隱患，能源短缺及海水利用等問題，設計了光伏發電電解海水制取次氯酸鈉的裝置以實現節能減排并電解海水制取次氯酸鈉；依靠太陽能板發電提供電解池所耗電能，充分利用大自然能源，清潔無污染，保護了周邊環境；由電解所得氫氣為燃料燃燒提供海水蒸發濃縮所需的能量，充分利用資源，設計巧妙；經過蒸發濃縮后的海水所含離子濃度提高導電性達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生化學反應生成次氯酸鈉，本裝置具有非常廣闊的發展前景，結構簡單，節能環保，經濟效益高，安全可靠，發展前景廣闊；

（2）隔膜阻止了氣態氯通過卻允許氫氧根離子等通過，有效保證氯氣停留在電解液中與氫氧根離子反應，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節太陽能發電板的工作電壓，使太陽能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點；對太陽能板發電功率的利用率提高了10-30%，防止蓄電池過度充電和夜間蓄電池向太陽能板反向放電，還有過載保護，短路保護，電池防反等有益效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構圖；

圖2是本實用新型中金屬端的結構圖；

圖3是本實用新型中蒸發濃縮設備的結構圖；

圖4是本實用新型中光伏發電系統的原理框圖；

圖5是本實用新型中過濾器的結構圖。

附圖中標記含義，1-太陽能板；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-陽極；11-過濾器；12-儲存容器；13-管道；14-蒸發濃縮設備；15-金屬端；16-PH檢測器；17-沉淀槽；18-氧氣進氣口；19-進水口；20-水蒸氣出口；21-出水口；22-填充料。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

本實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、所述陽極10均分別固定設置在所述電解池3內，所述陰極8位于所述電解池3的上部，所述陽極10位于所述電解池3的下部，所述隔膜9橫向設置在所述陰極8與所述陽極10之間。

進一步地，本實用新型包括包括蒸發濃縮設備14、金屬端15、管道13和過濾器11，所述電解池3的上部連通所述過濾器11的一端，所述過濾器11的另一端通過所述管道13連通所述金屬端15；所述蒸發濃縮設備14上開設有沉淀槽17、進水口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開設在所述蒸發濃縮設備14底部；還包括防護蓋，所述蒸發濃縮設備14頂部開設有一敞口，所述防護蓋卡合連接所述敞口，所述防護蓋上開設一水蒸氣出口20，夏季時打開防護蓋便于本實用新型散熱，冬季時關上防護蓋打開水蒸氣出口20便于利用水蒸氣取暖；

所述金屬端15包括氧氣進氣口18、金屬環和漏斗，所述金屬環上圍繞圓心開設有多個等間距分布的孔，所述金屬環固定設置在所述漏斗頂部，所述漏斗底部分別密封連通氧氣進氣口18和所述管道13，所述沉淀槽17用于儲存海水中沉淀下的硫酸鈣等雜質。

進一步地，本實用新型包括若干個填充料，若干個所述填充料等間距固定設置在所述過濾器11內，所述填充料本實用新型包括NaOH粉末和紗網，所述NaOH粉末填充在所述紗網中。隨水蒸氣體積濃度的增大，氫氣燃燒最高溫度下降，水蒸氣含量變化對氫氣燃燒峰值壓力和燃盡率無明顯影響，水蒸氣濃度小于10%時對氫氣燃燒火焰傳播速度無明顯影響，當水蒸氣濃度超過20%，氫氣火焰傳播速度明顯降低，所以需要過濾器11除去氫氣中附帶的水蒸氣，同時過濾器11防止因隔膜上出現針孔導致有氯氣混入氫氣的情況發生。

進一步地，本實用新型包括光伏發電系統，所述光伏發電系統本實用新型包括太陽能板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。低壓直流電經過正弦波輸出逆變器5及整流橋7轉換成高壓直流電為電解池提供電能。

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

進一步地，本實用新型包括儲存容器12，所述電解池3的下部右端連通所述儲存容器12。

進一步地，所述陰極8材質為鐵，所述陽極10材質為鈦，所述陰極8、所述陽極10上均開設有等間距分布的多個網孔，增大與電解液接觸面積；所述陽極10上覆蓋鈦氧化物或釕氧化物，陰極8上覆蓋鎳涂層，延長了電極使用壽命和提高了電解效率。

進一步地，所述隔膜9為無機-有機雜化離子交換膜，隔膜9韌性強且耐酸堿，阻止了氣態氯通過卻允許氫氧根離子等通過，有效保證氯氣停留在電解液中與氫氧根離子反應。

進一步地，本實用新型包括YWK自動控溫系統和散熱器，所述YWK自動控溫系統本實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，所述YWK自動控溫系統電連接所述散熱器。YWK-2溫度控制系統是用于監測和控制水溫的儀表，當水溫的溫度高于設置值時，系統輸出開關信號，啟動風扇或其它散熱器件給被監測系統降溫。當水溫降到要求溫度時，系統自動退出控制狀態，關閉風扇或其它散熱器件，停止降溫。

進一步地，本實用新型包括PH檢測器16，所述PH檢測器固定設置在所述過濾器11的出口處。

進一步地，所述金屬端15材質為銅。

本實用新型針對現有技術中傳統工藝存在的安全隱患，能源短缺及海水利用等問題，設計了光伏發電電解海水制取次氯酸鈉的裝置以實現節能減排并電解海水制取次氯酸鈉。該裝置主要包括光伏發電系統、電解池系統和蒸發濃縮系統，依靠太陽能板發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濃縮所需的內能。經過濃縮后的海水所含離子濃度提高導電性達到使氯化鈉充分電解的目的，同時由海水電解生成的氫氧化鈉和氯氣在電解池中直接發生化學反應生成次氯酸鈉。本裝置利用太陽能發電電解資源豐富的海水制取次氯酸鈉，涉及海水的蒸發濃縮技術、光伏發電技術、氯堿工業和氫氣燃燒，皆是處于起步亦或已廣泛應用于生活生產的先進技術，太陽能與氫能皆為清潔能源，其清潔無污染的特點將會代替化石燃料作為能源，本裝置具有非常廣闊的發展前景。該裝置結構簡單，節能環保，經濟效益高，安全可靠，發展前景廣闊。

白天通過太陽能發電蓄電，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。經過過濾器11過濾掉殘余的氯氣、水蒸氣的氫氣作為燃料為蒸發濃縮海水供能。由于存在隔膜9，在陽極生成的氯氣無法通過，避免了與氫氣混合發生爆炸。晚上利用白天所蓄電能繼續工作，最終實現整個次氯酸鈉的制取過程。

本實用新型將電極設置為上下兩層，陽極10在電解池下部生成氯氣，陰極8在電解池上部生成氫氣，通過隔膜9避免了氫氣循環通入氯氣的環節，同時陰極8生成的氫氣從過濾器11直接分離出來。本裝置以太陽能供能，在海水進入電解池之前先對其進行濃縮處理提升離子濃度增強導電性，降低了電解所需電壓。同時濃縮過程所消耗的能源由電解所得的氫氣燃燒提供，實現對資源的充分利用。同時，通過隔膜9、過濾器11分離出氫氣，有效解降低安全隱患。

反應過程：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生成氯化鈉、次氯酸鈉和水。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。