一種具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽

本發(fā)明涉及水處理電解工藝，具體而言，尤其涉及一種具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽。

背景技術(shù)：

1、氫能源作為高效、潔凈和理想的二次能源已經(jīng)受到了全世界的廣泛重視。利用綠電采用電解水技術(shù)制h2能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)過(guò)程的零碳，在堿性電解槽中，陰極產(chǎn)生h2，陽(yáng)極產(chǎn)生o2，制得的h2純度高是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)h2的重要手段。

2、現(xiàn)有堿性電解槽的主極板表面布有球形的凹凸結(jié)構(gòu)，形成乳突結(jié)構(gòu)，凹凸結(jié)構(gòu)一方面可以使隔膜兩側(cè)的極板能夠以“頂對(duì)頂”的形式形成可靠的多點(diǎn)電接觸，盡可能多的接觸電能夠降低小室內(nèi)部構(gòu)件的接觸電阻。另一方面球凸球凹型結(jié)構(gòu)曲面構(gòu)成了電解單元內(nèi)部的容腔及循環(huán)通道，使電解液在進(jìn)入電解單元極板流道時(shí)不能直接向上流動(dòng)，而需經(jīng)過(guò)許多球狀凹凸結(jié)構(gòu)之間的彎曲間隙，有利于增強(qiáng)流動(dòng)的擾動(dòng)程度，減小流道內(nèi)各處的電解液濃度差，使電解液分布更均勻，從而降低電解設(shè)備的能耗，提高其長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3、現(xiàn)有的電解槽的雙極板設(shè)置方式使得電解液的均勻性較差，現(xiàn)有的電解槽的雙極板沒有對(duì)液體或氣體進(jìn)行導(dǎo)流分配或匯流的結(jié)構(gòu)，從而使得流體分配不均勻，導(dǎo)致流體阻力過(guò)大，無(wú)法耐受高電密工況，限制了大面積電極材料的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

3、一種具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，包括陰極端板和陽(yáng)極端板，在陰極端板和陽(yáng)極端板之間設(shè)置有若干由雙極板組成的電解槽單元；相鄰電解槽單元之間設(shè)置有阻隔件；陰極端板、雙極板和陽(yáng)極端板均包括板本體，在各板對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置有定位孔、緊固孔、堿液進(jìn)口、氣液出口和導(dǎo)流組件；所述陰極端板和陽(yáng)極端板的導(dǎo)流組件開設(shè)于靠近雙極板的里側(cè)，雙極板的導(dǎo)流組件開設(shè)于其中一側(cè)，在板體端面的中部位置開設(shè)供堿液進(jìn)口和氣液出口連通的流道，所述導(dǎo)流組件對(duì)流道進(jìn)行預(yù)設(shè)形式的分割，所述導(dǎo)流組件具體包括阻隔機(jī)構(gòu)、增壓機(jī)構(gòu)和導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，所述阻隔機(jī)構(gòu)設(shè)置于堿液進(jìn)口側(cè)，所述導(dǎo)流機(jī)構(gòu)設(shè)置于堿液出口側(cè)，所述增壓機(jī)構(gòu)設(shè)置于阻隔機(jī)構(gòu)和導(dǎo)流機(jī)構(gòu)之間。

4、進(jìn)一步地，陰極端板、雙極板和陽(yáng)極端板均通過(guò)密封槽將其分為板本體和板框，版本體設(shè)置于板框的內(nèi)部，所述密封槽呈圓周方向設(shè)置有多組，所述密封槽凸出于板本體和板框預(yù)設(shè)距離，板本體上開設(shè)有若干定位孔，所述板框沿其周向開設(shè)若干安裝孔。

5、進(jìn)一步地，所述阻隔機(jī)構(gòu)包括阻液臺(tái)，所述阻液臺(tái)的寬度不大于堿液進(jìn)口的直徑，所述阻液臺(tái)凸出于流道預(yù)設(shè)距離但不超過(guò)所在板的板本體的端面。

6、進(jìn)一步地，所述增壓機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于流道中的連接左右側(cè)壁的增壓臺(tái)，所述增壓臺(tái)為完整無(wú)間斷的弧形，該增壓臺(tái)凸出于流道預(yù)設(shè)距離但不超過(guò)所在板的板本體的端面，且突出的距離小于阻隔機(jī)構(gòu)、導(dǎo)流機(jī)構(gòu)的厚度。

7、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流機(jī)構(gòu)位于板本體中心位置，包括若干沿流道的主體方向平行設(shè)置的導(dǎo)流板。

8、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流板包括依次相連的上端部、中間段和下端部，端部導(dǎo)流板的上端部、下端部到流道側(cè)壁之間的距離小于端部導(dǎo)流板的中間段到流道側(cè)壁之間的距離，相鄰導(dǎo)流板之間的上端部、下端部之間的距離小于相鄰導(dǎo)流板之間中間段之間的距離。

9、進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流板沿著垂直于流道的方向呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流板的上端部的頂面為弧面或?yàn)槠街倍危哂蓄A(yù)設(shè)的弧度或傾斜度，所述導(dǎo)流板的下端部的底面為弧面或?yàn)槠街倍?，具有預(yù)設(shè)的弧度或傾斜度，所有導(dǎo)流板布置后，以中心位置的兩導(dǎo)流板之間通過(guò)流道的中線為軸對(duì)稱設(shè)置；以板中心為弧心，各導(dǎo)流板上端部的頂面整體、下端部的底面整體呈現(xiàn)為去除了流道弧線段的預(yù)設(shè)弧度的趨勢(shì)。

10、進(jìn)一步地，板本體流道附近的端面上開設(shè)有用于安裝墊片的槽，主流道的中間位置不開槽，槽的形狀與墊片匹配，所述墊片包括第一墊片和第二墊片，所述第一墊片和第二墊片均包括上片和下片，上片和下片分別設(shè)置于不開槽的中間位置的上方和下方，上片的下部和下片的上部均為弧面，弧度與導(dǎo)流板端部整體趨勢(shì)的弧度相同，所述第一墊片能夠遮住部分導(dǎo)流板端部，所述第二墊片設(shè)置于第一墊片的上方，能夠遮住完整的導(dǎo)流板端部，所述第二墊片的厚度與板本體的密封槽厚度匹配。

11、進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)板的板框底部設(shè)置有支撐柱；在各電解槽單元上均設(shè)置有測(cè)壓柱，用于日常檢測(cè)電解槽是否存在異常情況。

12、較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明在堿液進(jìn)口處設(shè)置阻水凸臺(tái)，使反應(yīng)區(qū)域進(jìn)水均勻。在反應(yīng)區(qū)域設(shè)置導(dǎo)流板，使水流可以均勻通過(guò)反應(yīng)區(qū)域，使得堿液流動(dòng)更加通暢，整體流道為居中形式，減少了傳統(tǒng)圓形全面積反應(yīng)帶來(lái)的邊界死區(qū)，可以耐受高電密，本發(fā)明具有制備成本低，組裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，包括陰極端板和陽(yáng)極端板，在陰極端板和陽(yáng)極端板之間設(shè)置有若干由雙極板組成的電解槽單元；相鄰電解槽單元之間設(shè)置有阻隔件；陰極端板、雙極板和陽(yáng)極端板均包括板本體，在各板對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置有定位孔、緊固孔、堿液進(jìn)口、氣液出口和導(dǎo)流組件；所述陰極端板和陽(yáng)極端板的導(dǎo)流組件開設(shè)于靠近雙極板的里側(cè)，雙極板的導(dǎo)流組件開設(shè)于其中一側(cè)，在板體端面的中部位置開設(shè)供堿液進(jìn)口和氣液出口連通的流道，所述導(dǎo)流組件對(duì)流道進(jìn)行預(yù)設(shè)形式的分割，所述導(dǎo)流組件具體包括阻隔機(jī)構(gòu)、增壓機(jī)構(gòu)和導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，所述阻隔機(jī)構(gòu)設(shè)置于堿液進(jìn)口側(cè)，所述導(dǎo)流機(jī)構(gòu)設(shè)置于堿液出口側(cè)，所述增壓機(jī)構(gòu)設(shè)置于阻隔機(jī)構(gòu)和導(dǎo)流機(jī)構(gòu)之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，陰極端板、雙極板和陽(yáng)極端板均通過(guò)密封槽將其分為板本體和板框，版本體設(shè)置于板框的內(nèi)部，所述密封槽呈圓周方向設(shè)置有多組，所述密封槽凸出于板本體和板框預(yù)設(shè)距離，板本體上開設(shè)有若干定位孔，所述板框沿其周向開設(shè)若干安裝孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，所述阻隔機(jī)構(gòu)包括阻液臺(tái)，所述阻液臺(tái)的寬度不大于堿液進(jìn)口的直徑，所述阻液臺(tái)凸出于流道預(yù)設(shè)距離但不超過(guò)所在板的板本體的端面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，所述增壓機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于流道中的連接左右側(cè)壁的增壓臺(tái)，所述增壓臺(tái)為完整無(wú)間斷的弧形，該增壓臺(tái)凸出于流道預(yù)設(shè)距離但不超過(guò)所在板的板本體的端面，且突出的距離小于阻隔機(jī)構(gòu)、導(dǎo)流機(jī)構(gòu)的厚度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，所述導(dǎo)流機(jī)構(gòu)位于板本體中心位置，包括若干沿流道的主體方向平行設(shè)置的導(dǎo)流板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，所述導(dǎo)流板包括依次相連的上端部、中間段和下端部，端部導(dǎo)流板的上端部、下端部到流道側(cè)壁之間的距離小于端部導(dǎo)流板的中間段到流道側(cè)壁之間的距離，相鄰導(dǎo)流板之間的上端部、下端部之間的距離小于相鄰導(dǎo)流板之間中間段之間的距離。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，所述導(dǎo)流板沿著垂直于流道的方向呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流板的上端部的頂面為弧面或?yàn)槠街倍危哂蓄A(yù)設(shè)的弧度或傾斜度，所述導(dǎo)流板的下端部的底面為弧面或?yàn)槠街倍危哂蓄A(yù)設(shè)的弧度或傾斜度，所有導(dǎo)流板布置后，以中心位置的兩導(dǎo)流板之間通過(guò)流道的中線為軸對(duì)稱設(shè)置；以板中心為弧心，各導(dǎo)流板上端部的頂面整體、下端部的底面整體呈現(xiàn)為去除了流道弧線段的預(yù)設(shè)弧度的趨勢(shì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，板本體流道附近的端面上開設(shè)有用于安裝墊片的槽，主流道的中間位置不開槽，槽的形狀與墊片匹配，所述墊片包括第一墊片和第二墊片，所述第一墊片和第二墊片均包括上片和下片，上片和下片分別設(shè)置于不開槽的中間位置的上方和下方，上片的下部和下片的上部均為弧面，弧度與導(dǎo)流板端部整體趨勢(shì)的弧度相同，所述第一墊片能夠遮住部分導(dǎo)流板端部，所述第二墊片設(shè)置于第一墊片的上方，能夠遮住完整的導(dǎo)流板端部，所述第二墊片的厚度與板本體的密封槽厚度匹配。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，其特征在于，預(yù)設(shè)板的板框底部設(shè)置有支撐柱；在各電解槽單元上均設(shè)置有測(cè)壓螺釘，用于日常檢測(cè)電解槽是否存在異常情況。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種具有導(dǎo)流功能的堿性電解槽，包括陰極端板和陽(yáng)極端板，在陰極端板和陽(yáng)極端板之間設(shè)置有若干由雙極板組成的電解槽單元；相鄰電解槽單元之間設(shè)置有阻隔件；陰極端板、雙極板和陽(yáng)極端板均包括板本體，在各板對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置有定位孔、緊固孔、堿液進(jìn)口、氣液出口和導(dǎo)流組件；陰極端板和陽(yáng)極端板的導(dǎo)流組件開設(shè)于靠近雙極板的里側(cè)，雙極板的導(dǎo)流組件開設(shè)于其中一側(cè)，在板體端面的中部位置開設(shè)供堿液進(jìn)口和氣液出口連通的流道，導(dǎo)流組件對(duì)流道進(jìn)行預(yù)設(shè)形式的分割，所述導(dǎo)流組件具體包括阻隔機(jī)構(gòu)、增壓機(jī)構(gòu)和導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，阻隔機(jī)構(gòu)設(shè)置于堿液進(jìn)口側(cè)，所述導(dǎo)流機(jī)構(gòu)設(shè)置于堿液出口側(cè)，增壓機(jī)構(gòu)設(shè)置于阻隔機(jī)構(gòu)和導(dǎo)流機(jī)構(gòu)之間。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧德會(huì),劉艷廷,朱培鑫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/31