[发明专利]一种基于双重抗氧化及结晶层控制的菲涅尔聚光电解制镁及液氯回收装置

说明书

本发明涉及一种基于双重抗氧化及结晶层控制的菲涅尔聚光电解制镁及液氯回收装置，太阳光透过菲涅尔镜实现高倍聚光，照射在砷化镓电池上进行光伏发电，为电解制镁提供电能；电解制镁系统具有内置石墨烯电热膜和充满热水的扭转导管，在双重加热的基础上确保制备环境的无氧状态，与扭转导管相配合搅拌棒可使熔融氯化镁受热均匀，双重加热起到了针对石墨阳极的双重抗氧化措施，熔体的均匀加热有效抑制了结晶层生成；电解产物的单质镁被回收，纯净氯气进入压缩钢瓶直接压缩，少量溢出的氯气通过氯气交换膜进入氯酸发生室吸收；循环水冷却系统串联整个装置，相变储能复合材料控制循环水的温变，不但能冷却光伏电池，还能参与电解的加热过程。

技术领域

本发明涉及太阳能应用和化工应用技术领域，尤其是一种基于双重抗氧化及结晶层控制的菲涅尔聚光电解制镁及液氯回收装置。

背景技术

工业上制取单质镁是采用电解熔融氯化镁，实际上制取单质镁还可以加热氢氧化镁后电解，但工业所用的氢氧化镁有很多杂质，且加热成本太高；而不采用电解氧化镁是因为氧化镁的熔点太高，制取不易。电解熔融氯化镁不仅可以制取镁单质，还能产生纯净的氯气，是工业制镁首选方案。

但传统电解制镁存在几个难以解决的问题：首先为保证连续的电解过程，需要消耗大量的电能，能源消耗过于严重；其次高纯的无水氯化镁是制取成功的关键，在制备阶段必须保持无水环境，而工业上很难达到这样的标准；对于阳极电极，采用石墨作为阳极电极的电解，在制备过程中容易产生氧化现象，进而极大的影响制备进程；且温度较低的氯化镁熔体容易产生较厚的结晶层。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种基于双重抗氧化及结晶层控制的菲涅尔聚光电解制镁及液氯回收装置，以解决传统工业电解制镁工艺耗能多、制备过程无法创造无水环境和阳极材料氧化的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于双重抗氧化及结晶层控制的菲涅尔聚光电解制镁及液氯回收装置，具有光伏发电系统、电解制镁系统、循环水冷却系统及氯酸回收系统。

所述的光伏发电系统：包括可转动追踪太阳光的菲涅尔镜，菲涅尔镜下方设有储能壳体，储能壳体上表面嵌设有接收菲涅尔镜聚光后产生光伏效应发电的砷化镓电池；所述的储能壳体上方设有支撑平台，支撑平台四角端通过固定支杆与储能壳体四角端固接，支撑平台两端分别连接有一对剪刀状连接的伸缩杆，所述的菲涅尔镜安装于所述伸缩杆上端。

所述的光伏发电系统具有光源追踪机构，光源追踪机构包括追踪太阳光的双玻追光镜、与双玻追光镜线路连接而信号控制菲涅尔镜转动朝向太阳的终端系统。

电解制镁系统：具有可存储并电解氯化镁熔液的电解腔室，电解腔室上表面敷设有双层结构的石墨烯电热膜，电解腔室内水平安装有可转动且内部充满高温水的扭转导管，熔融氯化镁熔液内分布有搅拌棒，扭转导管外表面覆盖有可产生不同方向磁力而驱动搅拌棒运动的双极性磁体层；电解腔室内底面相距设有互相垂直的石墨阳极和铂阴极。

所述的电解制镁系统具有驱动扭转导管的驱动机构，砷化镓电池通过光伏逆变器分别与石墨阳极、铂阴极及驱动机构电连接。

循环水冷却系统：具有储水箱和埋设在储能壳体内的盘旋水管，盘旋水管外围包覆有相变储能复合材料，储水箱管路连接盘旋水管后再与扭转导管一端连接，扭转导管另一端管路连接至储水箱；

氯酸回收系统：具有与电解腔室管路连接收集氯气的压缩钢瓶、安装在压缩钢瓶上端面的氯气交换膜，氯气交换膜连接有氯酸发生室，氯酸发生室与扭转导管另一端管路连接；所述的压缩钢瓶上连接有在压缩钢瓶内充满氯气时控制电解腔室停止电解的单刀双掷开关。