本发明专利技术公开了一种电解槽的极板、电解单元及电解槽。极板包括：第一表面，第一表面上设有围绕极板的中心的第一流场区域和第二流场区域，第一流场区域围绕第二流场区域呈同心设置；在极板的径向方向上第一流场区域和第二流场区域均包括若干个由内而外逐层设置的环形引流层，相邻的两层引流层之间形成环向流体通道；引流层包括在周向方向上间隔设置的引流柱，间隔设置的引流柱之间形成径向流体通道，环向流体通道和径向流体通道连通，相邻两个引流层中的径向流体通道交错设置，使流体流过环向流体通道和径向流体通道时呈开合交替的流体路径。通过设置引流柱，增加了与隔膜组件的电极的接触面积，减小电阻，提升了电解效率。提升了电解效率。提升了电解效率。
【技术实现步骤摘要】
电解槽的极板、电解单元及电解槽
[0001]本专利技术涉及电解领域，特别涉及一种电解槽的极板、电解单元及电解槽。
技术介绍
[0002]现有的碱水电解槽主要由极板，镍网，隔膜，密封圈组成电解小室，再由一个个电解小室串联组成电解槽，采用30％氢氧化钾溶液作为电解液，工作温度在85～95℃。通常极板由极框和极板焊接而成，极框采用机械加工而成，极板上的乳凸结构采用冲压成形，正反两面都有；在隔膜两侧放置镍网作为电极，放置在两块极板之间，两块极板之间通过密封圈进行密封；镍网的表面积有限，很难增加反应面积，而且镍网与隔膜极板直接接触面积较少，电流密度较小，而且接触电阻较大，容易产生较大的欧姆损失；另外，极框采用金属，碳钢加工，体积重量较大，极框厚度都在10mm以上，密封垫2mm以上，单节尺寸较大，比较笨重，材料利用率不高。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中流场与极板的接触面积较小，导致电解效率较低的缺陷，提供一种电解槽的极板、电解单元及电解槽。
[0004]本专利技术提供一种电解槽的极板，所述极板包括：
[0005]第一表面，所述第一表面上设有围绕所述极板的中心的第一流场区域和第二流场区域，所述第一流场区域围绕所述第二流场区域呈同心设置；
[0006]在所述极板的径向方向上所述第一流场区域和所述第二流场区域均包括若干个由内而外逐层设置的环形引流层，相邻的两层所述引流层之间形成环向流体通道；
[0007]所述引流层包括在周向方向上间隔设置的引流柱，相邻的所述引流柱之间形成径向流体通道，所述环向流体通道和所述径向流体通道连通，相邻两个所述引流层中的所述径向流体通道交错设置，且所述径向流体通道与位于两端的所述引流柱的中线重合，所述相隔的两个所述引流层中的所述径向流体通道位于同一径线上；流体流过所述环向流体通道和所述径向流体通道时呈开合交替的流体路径。
[0008]在本技术方案中，极板的表面设有流体区域，流体区域设有引流柱，引流柱的顶端面为平面，通过该平面与电极接触，可以增加接触面积，减小电阻，从而减小损耗，进而提升电解效率；另外，设置交错排列的引流柱，形成“工字型”流体通道，特别地，径向流体通道与位于两端的引流柱的中线重合，可以分散流体，从外层逐渐向内流动，均匀地通过流体区域，使得电解反应更加均匀。
[0009]较佳地，所述第一流场区域和所述第二流场区域的所述径向流体通道的通道宽度相同，
[0010]较佳地，所述第一流场区域和所述第二流场区域的所述环向流体通道的通道宽度相同。
[0011]在本技术方案中，流场区域中的流体通道的通道宽度相同，使流体均匀流过，避免
流道宽度的变化而造成流体堵塞。
[0012]较佳地，所述第一流场区域任一所述引流层中所述引流柱的数目相同，或第二流场区域任一所述引流层中所述引流柱的数目相同；
[0013]所述第一流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目与所述第二流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目不同；
[0014]较佳地，所述第一流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目大于所述第二流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目。
[0015]在本技术方案中，第一流场区域中任一引流层的引流柱数量和第二流场区域中任一引流层的引流柱数量不同；并且第一流场区域中，任一层的引流柱的数量大于第二流场区域中任一层的引流柱数量，使得流体在流过第一流场区域时和第二流场区域时能产生不同的流动效果，进一步提高流体均匀性，流体在流场区域能够得到有效的分散，不需要太深的流道深度，可以降低双极板的厚度。
[0016]较佳地，所述引流柱的顶端面为平面结构，其中，所述第一流场区域的所述引流柱在所述第一表面上投影的总面积占所述第一流场区域面积的40％～50％，较佳地为45％；
[0017]所述第二流场区域中的所述引流柱在所述第一表面上投影的总面积占所述第二流场区域面积的35％～45％，较佳地为40％；
[0018]在本技术方案中，第一流场区域和/或第二流场区域的顶端面的面积占第一表面面积较常规的乳突型极板大幅增加，增加了与电极的接触面积，从而降低了电解槽内阻，减少了损耗，相应的提高了电解效率。
[0019]所述环向流体通道的通道宽度为0.5mm
‑
2mm，较佳地为1mm；
[0020]所述径向流体通道的通道宽度为0.5mm
‑
2mm，较佳地为1mm。
[0021]较佳地，所述第一流场区域中的所述引流柱在径向方向上的宽度小于所述第二流场区域中的所述引流柱在径向方向上的宽度。
[0022]在本技术方案中，进一步地，通过导流柱的宽度区分出第一流场区域和第二流场区域。
[0023]较佳地，所述极板还包括第一边框，和设置在所述第一边框上的一流体入口和一流体出口，所述第一边框环绕所述第一流场区域设置；所述流体入口和所述流体出口相对设置在直径的两端；在本技术方案中，极板的边框用于稳固极板，增加其刚性，其次便于极板的装配。
[0024]较佳地，所述流体入口包括若干个指向所述极板的中心呈周向排布的导流条，相邻两个所述导流条之间形成径向入口流道。在本技术方案中，流体入口也设置导流条，使流体在进入流场区域时提前分流，均匀进入流场区域。
[0025]较佳地，所述第一边框还设有密封槽，所述密封槽包围所述第一流场区域、所述流体入口和所述流体出口；在本技术方案中，设置密封槽将流场区域密封，并且在极板设置密封槽可以与隔膜组件的密封垫相互对应、卡接，降低边框组合后的厚度。
[0026]所述第一边框还设有第一定位孔，所述第一定位孔设于所述第一边框的外周缘和所述密封槽之间。在本技术方案中，定位孔用于固定极板和隔膜组件，使其安装时进行限位，避免产生相对滑动，提升整个电解槽模块的装配稳定性。
[0027]较佳地，如上所述极板还包括镜像设置的第二表面，所述第二表面具有与所述第
一表面相同的结构。
[0028]在本技术方案中，极板的两面均设有相同的结构，如此极板的两面均可以分别和不同极性的隔膜组件接触，即一面形成阴极流场，一面形成阳极流场，提高极板的利用率。
[0029]本专利技术还提供一种电解槽的电解单元，所述电解单元包括：
[0030]一对隔膜组件；
[0031]和如上所述的极板，所述极板设于所述隔膜组件的中间。
[0032]在本技术方案中，两块隔膜组件将极板夹在中间，形成电解单元，可以最大化极板两面的利用率，且极板表面的引流柱顶端面为平面，提高了与隔膜组件的接触面积，提升电解效率。
[0033]较佳地，所述隔膜组件包括隔膜，所述隔膜与所述极板接触的表面设有电极，所述电极与所述引流柱的顶端面抵接；
[0034]较佳地，所述电极的面积为所述极板的第一流场区域和第二流场区域的面积之和；
[0035]较佳地，所述电极采用镍毡材料制成；
[0036]较佳地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解槽的极板，其特征在于，所述极板包括：第一表面，所述第一表面上设有围绕所述极板的中心的第一流场区域和第二流场区域，所述第一流场区域围绕所述第二流场区域呈同心设置；在所述极板的径向方向上所述第一流场区域和所述第二流场区域均包括若干个由内而外逐层设置的环形引流层，相邻的两层所述引流层之间形成环向流体通道；所述引流层包括在周向方向上间隔设置的引流柱，相邻的所述引流柱之间形成径向流体通道，所述环向流体通道和所述径向流体通道连通，相邻两个所述引流层中的所述径向流体通道交错设置，且所述径向流体通道与位于两端的所述引流柱的中线重合，间隔设置的两个所述引流层中的所述径向流体通道位于同一径线上；使流体流过所述环向流体通道和所述径向流体通道时呈开合交替的流体路径。2.如权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一流场区域和所述第二流场区域的所述径向流体通道的通道宽度相同，和/或，所述第一流场区域和所述第二流场区域的所述环向流体通道的通道宽度相同。3.如权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一流场区域任一所述引流层中所述引流柱的数目相同，和/或，第二流场区域任一所述引流层中所述引流柱的数目相同或不同；所述第一流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目与所述第二流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目不同；所述第一流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目大于所述第二流场区域的任一所述引流层中的所述引流柱的数目。4.如权利要求1所述的极板，其特征在于，所述引流柱的顶端面为平面结构，其中，所述第一流场区域的所述引流柱在所述第一表面上投影的总面积占所述第一流场区域面积的40％～50％，较佳地为45％；和/或，所述第二流场区域中的所述引流柱在所述第一表面上投影的总面积占所述第二流场区域面积的35％～45％，较佳地为40％；和/或，所述环向流体通道的通道宽度为0.5mm
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2mm，较佳地为1mm；和/或，所述径向流体通道的通道宽度为0.5mm
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2mm，较佳地为1mm。5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文军，杨敏，吴建波，杨瑞，杨建波，江亚阳，陈福平，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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