[实用新型]压力型水电解槽

说明书

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。