本技術屬于制氫設備,具體涉及一種電解槽內多通道框架結構及制氫系統(tǒng)。
背景技術:
1、在電解工業(yè)中,電解槽是進行電化學反應的關鍵設備,其內部結構的設計直接影響到電解效率和產(chǎn)品質量。近年來,隨著電解技術的不斷發(fā)展,對于電解槽內流體動力學和傳質過程的研究越來越深入,對電解槽內部結構提出了更高的要求。
2、傳統(tǒng)的電解槽內結構設計往往采用單一的流道結構,這種設計雖然結構簡單實用,但在電解過程中存在流體分布不均、電流密度分布不均等問題,導致電解效率低下,電解產(chǎn)物的質量不穩(wěn)定。尤其是對于大規(guī)模、高電流密度的電解過程,單一流道結構的局限性更加明顯。為了解決上述問題,一些研究者提出了在電解槽內設置多通道框架結構的方案。這種結構通過在電解槽內部設置多個平行或交錯的流道,來改善電解液的流動狀態(tài),使電解液在電解槽內的分布更加均勻,從而提高電解效率和產(chǎn)物質量。然而,現(xiàn)有的多通道框架結構在實際應用中仍存在一些問題,如:
3、1.電流傳導不均,傳統(tǒng)的單通道或多通道設計可能因電流分布不均勻,導致電解效率下降,局部過熱,影響設備穩(wěn)定性;
4、2.電解液流動效率低,電解液在電解槽內的流動路徑和速度直接影響電解效率,傳統(tǒng)設計中,電解液流動路徑單一,流速難以控制,導致電解液中電解質的利用效率低;
5、3.氣體分離與收集效率不足,電解過程中產(chǎn)生的氫氣和氧氣需要有效分離并收集。傳統(tǒng)設計中,氣體的分離與收集效率較低,易發(fā)生氣體混合,影響純度。
6、因此,為解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題,本實用新型提出一種電解槽內多通道框架結構,旨在提高電解槽的電解效率,以改善電解液的流體動力學狀態(tài),保證電解產(chǎn)物的高質量流通,同時增強框架結構的穩(wěn)定性和電解過程的可控性。
技術實現(xiàn)思路
1、(一)解決的技術問題
2、針對現(xiàn)有技術的不足,本實用新型提供了一種電解槽內多通道框架結構及制氫系統(tǒng),具備能顯著提高電解效率,增強設備穩(wěn)定性,同時實現(xiàn)結構簡化與成本控制等優(yōu)點,解決了現(xiàn)有電解槽存在的電解槽內部結構在電流傳導、電解液流動、氣體分離與收集以及結構簡化與成本控制方面的問題。
3、(二)技術方案
4、為實現(xiàn)上述提高電解液流通效率、散熱效率和電解產(chǎn)物質量的目的,本實用新型提供如下技術方案:
5、本實用新型公開了第一種技術方案:一種電解槽內多通道框架結構,設置在電解槽主體內,包括:
6、安裝壓板,可拆卸設置在電解槽主體的開口處,在電解槽主體與安裝壓板之間形成密封腔;
7、極板,可拆卸設置在密封腔內,在密封腔內形成若干相互聯(lián)通的陽極室,且在所述極板上還設置有卡槽;
8、水管,通過卡槽設置在密封腔內,且通過交換膜與陽極室連通。
9、作為本實用新型優(yōu)選的實施例,所述電解槽主體的前、后側側壁的內側均設置有呈等列分布的限位板,所述限位板與極板相匹配。
10、作為本實用新型優(yōu)選的實施例,所述極板的上側設置有氣體流通槽,通過氣體流通槽將各陽極室連通,且在安裝壓板上還設置有氧氣排出管道與密封腔的上端連通。
11、作為本實用新型優(yōu)選的實施例,所述極板的下側設置有堿性電解液流通槽,通過堿性電解液流通槽將各陽極室連通。
12、作為本實用新型優(yōu)選的實施例,述水管通過卡槽水平設置在密封腔內,且在水管上設置有氫氣排出管道和若干交換孔,所述氫氣排出管道延伸至安裝壓板外側。
13、作為本實用新型優(yōu)選的實施例,所述電解槽主體上還設置有與密封腔連通的堿性電解液入口和堿性電解液出口管。
14、作為本實用新型優(yōu)選的實施例,所述水管的兩端分別設置有進水口和出水口。
15、本實用新型公開了第二種技術方案:一種制氫系統(tǒng),包括電解槽主體,以及設置在所述電解槽主體內的電解槽內多通道框架結構。
16、作為本實用新型優(yōu)選的實施例,還包括堿性電解液補給系統(tǒng)、堿性電解液回收系統(tǒng)、氧氣回收系統(tǒng)、氫氣回收系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和水回收系統(tǒng),所述堿性電解液補給系統(tǒng)、堿性電解液回收系統(tǒng)、氧氣回收系統(tǒng)和氫氣回收系統(tǒng)均與所述電解槽主體連接;所述供水系統(tǒng)和水回收系統(tǒng)均與所述水管連接。
17、(三)有益效果
18、與現(xiàn)有技術相比,本實用新型提供了一種電解槽內多通道框架結構及制氫系統(tǒng),具備以下有益效果:
19、1.在電解槽主體內,通過安裝壓板與電解槽主體形成密封腔,用于通入電解液,通過限位板安裝極板,將密封腔分割成多個相互聯(lián)通的陽極室,極板上設置有卡槽,用于安裝水管,形成導流與冷卻路徑,改善了電解液的分布與流動效率;
20、2.通過在極板上側設置氣體流通槽,下側設置堿性電解液流通槽,通過這兩個流通槽將各陽極室連通,實現(xiàn)了電流的均勻傳導,避免了局部過熱,提高了電解效率;同時通過氧氣排出管道與密封腔上端連通,確保了電解過程中產(chǎn)生的氫氣和氧氣的有效分離與收集,避免了氣體混合,提高了氣體純度;
21、3.通過優(yōu)化的多通道框架結構設計,減少了復雜連接件的使用,簡化了制造工藝,降低了設備成本和維護難度;實現(xiàn)了提高電解液流通效率、散熱效率和電解產(chǎn)物質量的目的。
1.一種電解槽內多通道框架結構,設置在電解槽主體(1)內,其特征在于:包括:
2.如權利要求1所述的一種電解槽內多通道框架結構,其特征在于:所述電解槽主體(1)的前、后側側壁的內側均設置有呈等列分布的限位板(12),所述限位板(12)與極板(10)相匹配。
3.如權利要求1所述的一種電解槽內多通道框架結構,其特征在于:所述極板(10)的上側設置有氣體流通槽(101),通過氣體流通槽(101)將各陽極室(13)連通,且在安裝壓板(2)上還設置有氧氣排出管道(3)與密封腔(11)的上端連通。
4.如權利要求1所述的一種電解槽內多通道框架結構,其特征在于:所述極板(10)的下側設置有堿性電解液流通槽(102),通過堿性電解液流通槽(102)將各陽極室(13)連通。
5.如權利要求1所述的一種電解槽內多通道框架結構,其特征在于:所述水管(9)通過卡槽(103)水平設置在密封腔(11)內,且在水管(9)上設置有氫氣排出管道(4)和若干交換孔(92),所述氫氣排出管道(4)延伸至安裝壓板(2)外側。
6.如權利要求1所述的一種電解槽內多通道框架結構,其特征在于:所述電解槽主體(1)上還設置有與密封腔(11)連通的堿性電解液入口(5)和堿性電解液出口管(6)。
7.如權利要求1所述的一種電解槽內多通道框架結構,其特征在于:所述水管(9)的兩端分別設置有進水口(7)和出水口(8)。
8.一種制氫系統(tǒng),其特征在于:包括如權利要求1所述的電解槽主體(1),以及設置在所述電解槽主體(1)內的電解槽內多通道框架結構。
9.如權利要求8所述的一種制氫系統(tǒng),其特征在于:還包括堿性電解液補給系統(tǒng)、堿性電解液回收系統(tǒng)、氧氣回收系統(tǒng)、氫氣回收系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和水回收系統(tǒng),所述堿性電解液補給系統(tǒng)、堿性電解液回收系統(tǒng)、氧氣回收系統(tǒng)和氫氣回收系統(tǒng)均與所述電解槽主體(1)連接;所述供水系統(tǒng)和水回收系統(tǒng)均與所述水管(9)連接。