CN201326018Y - 压力型水电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压力型水电解槽，属于一种以水为原料制氢装置。该电解槽包括内压筒体和设置在内压筒体内的电解槽构成，所述的内压筒体包括壳体，在壳体的两端设置法兰，其中一法兰与封头连接，另一法兰与电解槽的负极端极板连接。负极端极板与正极端极板通过拉紧螺栓连接，它们之间设置电解单元体，电解单元体由框板、主极板、压圈、镍网和隔膜构成。本实用新型的优点在于，工作压力高，电解效率高，隔膜电阻小，工作电压低，不会产生污染，产出气体纯度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压力型水电解槽，属于一种以水为原料制氢装置。
背景技术
水电解是工业制氢的主要实现手段之一，现有技术中，电解槽是水电解制氢装置的主体设备，它由2个电极，主极板和隔膜垫片组成的小室构成。其内部采用板框式结构单元，其中目前使用比较多的电解槽为压滤型结构的水电解槽，包括框板，压圈，镍网，隔膜，密封垫，正负电极构成，其中隔膜主要为石棉材料。
现有的上述的电解槽的不足之处在于：常压操作，电解效率低且泄漏点多，能耗大。采用的石棉隔膜厚度大，电阻高；长期电解过程容易发生颗粒脱落；在高温碱液中石棉会发生溶解；石棉颗粒易于造成污染，它的应用使槽电压过大，能量消耗大大提高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种压力型水电解槽，该水电解槽具有密封性能好、能耗低、电解效率高特点。
本实用新型是通过以下技术方案加以实现的，一种压力型水电解槽，其特征在于，该压力型水电解槽包括内压筒体和设置在内压筒体内的电解槽构成，所述的内压筒体包括壳体，在壳体的一端设置封头法兰，它与封头密封连接，在封头上设置正极接线柱，在壳体的另一端设置端极板法兰，它密封连接电解槽的负极端极板；所述的电解槽，包括负极端极板，其上设置拉紧螺栓，拉紧螺栓的另一端连接壳体内靠近封头处的电解槽的正极端极板，在正极端极板和负极端极板之间设置电解单元体，其中，电解单元体由一侧带有凹槽的框板、在框板的凹槽内依次放置的主极板、主极板的边缘放置的压圈、镍网、隔膜，框板的另一侧设置的镍网构成，在两个框板之间设置绝缘垫。
上述的主极板与镍网接触的两侧平面上制有小凸包群，上述的隔膜为改性聚醚醚酮膜，或为改性聚苯硫醚膜，或为氧化锆或氧化钛与为聚砜材料的无机-有机复合隔膜。
本实用新型的优点在于，本实用新型工作压力为8-20MPa，由于工作压力高，其电解效率明显高于常压电解槽的效率，出口的高压氢气可直接进行贮存，同时高压氢气也可以通过连通稳压管参与系统的压力平衡。另外，本实用新型采用的隔膜电阻小，致使装置工作电压低，降低了能源消耗，且不会产生污染，产出气体纯度高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中主极板的平面示意图；
图3为主极板两侧面上小凸包的放大示意图；
图4为图1中电解单元体8的结构示意图。
上述的图中：1-封头；2-稳压管；3-正极接线柱；4-螺栓；5-壳体；6-拉紧螺栓；7-正极端极板；8-电解单元体；9-负极端极板；10-负极接线柱；11-出液管；12-进液管；13-框板；14-绝缘垫；15-压圈；16-隔膜；17-镍网；18-主极板；I-封头法兰；II-端极板法兰。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型加以详细说明：
附图1和图4所示，本实用新型采用的内压筒体的壳体5，它的内径D＝400mm，在该壳体的左侧设置为PN16，DN400的标准对焊带颈的封头法兰，该封头法兰通过螺栓4密封连接封头1，在封头1上设置正极接线柱3。在壳体的另一端也设置型号和封头法兰I相同的端极板法兰II，该端极板法兰通过螺栓与负极端极板9密封连接，负极端极板9上设置12个拉紧螺栓6，拉紧螺栓6的另一端连接设置在壳体5内靠近封头1处的正极端极板7，正极端极板的外径在负极端极板9和正极端极板7之间设置36个电解单元体8，每个电解单元体由d＝320mm的框板13、绝缘垫14、压圈15、隔膜16、镍网17和主极板18组成，其中隔膜采用氧化锆和聚砜复合隔膜，其直径
厚度为250μm，每个电解单元体轴向尺寸为8.5mm。外电源的正极通过封头1上设置的正极接线柱3连接在正极端极板7上，外电源的负极与负极端极板9通过负极接线柱10连接。封头1上设置的稳压管2的直径负极端极板上设置的进液管12和出液管11，它们的直径
本实用新型的具体工作过程如下：
当本实用新型工作条件为：压力P＝12MPa，温度t＝110℃，工作电流密度为4000A/m2。以KOH水溶液作为的电解液时，具体的工作步骤如下：电解液经过进液管12进入电解槽内部，发生电化学反应，水被电解为氢气和氧气，气液混合物经过出液管11输出，然后分别进入氢气液分离器和氧气液分离器，产出的氧气通过氧气压力缓冲罐后进入氧气贮罐；产出的氢气通过氢气压力缓冲罐后一路直接进行贮存，另一路氢气通过与封头相连的稳压管2实现系统的压力平衡。
正极端极板7如采用金属材料时，其周边与壳体内壁间应增设绝缘层；而当正极端极板7采用聚醚醚酮或聚苯硫醚材料时，其内部应增设金属垫板，以保证导电及与壳体间的绝缘。
Claims (2)
1.一种压力型水电解槽，其特征在于，该压力型水电解槽包括内压筒体和设置在内压筒体内的电解槽构成，所述的内压筒体包括壳体，在壳体的一端设置封头法兰，它与封头密封连接，在封头上设置正极接线柱，在壳体的另一端设置端极板法兰，它密封连接电解槽的负极端极板；所述的电解槽，包括负极端极板，其上设置拉紧螺栓，拉紧螺栓的另一端连接设置在壳体内靠近封头处的电解槽的正极端极板，在正极端极板和负极端极板之间设置电解单元体，其中，电解单元体由一侧带有凹槽的框板、在框板的凹槽内依次放置的主极板、主极板的边缘放置的压圈、镍网、隔膜，框板的另一侧设置的镍网构成，在两个框板之间设置绝缘垫。
2.按权利要求1所述的压力型水电解槽，其特征在于，主极板与镍网接触的两侧平面上制有小凸包群，隔膜为改性聚醚醚酮膜，或为改性聚苯硫醚膜，或为氧化锆或氧化钛与为聚砜材料的无机-有机复合隔膜。
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