一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽制造技术

本发明专利技术涉及一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，包括：内冷式极板组件、隔膜绝缘密封垫组件、镍网辅助电极、正端极板、负端极板、正端压板、负端压板，内冷式极板组件、隔膜绝缘密封垫组件、镍网辅助电极、正端极板、负端极板、正端压板、负端压板用螺杆紧固件压紧组合成电解槽主体，电解槽主体上方设有风机，W型翅板管式冷凝器、氢气液分离器和氧气液分离器；两个风机上端连接两个W型翅板管式冷凝器，左边W型翅板管式冷凝器上方连接氧气液分离器，右边W型翅板管式冷凝器上方连接氢气液分离器，电解槽主体下方设有氢侧Y型集液管、氧侧Y型集液管、和氢侧通液管和氧侧通液管。它冷却效果好，制造成本低，占用面积和空间小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水电解制氢
涉及一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽。
技术介绍
在现有的水电解制氢过程中，电解槽中的电解液，无论是对阴极侧的电解液、阳极侧的电解液或者是它们混合的电解液，通常都是采用耐碱的循环泵作为动力，通过设置在电解槽外的冷却器(水冷热交换器等)和碱液过滤器进行冷却和过滤后返回电解槽，即需要有两个循环系统；一个是电解液强制的循环系统另一个是冷却水的循环系统。电解液强制的循环系统以保证电解液在一定的温度和一定的洁净度下工作，由于强制性的碱液循环系统设备，管路设置比较复杂，系统设备占用面积大，能耗及制造成本也较高，尤其是碱液泵在高浓度碱液和80°C工作温度下长期工作，其使用寿命和工作可靠性往往成为水电解制氢工作的关键，薄弱环节。冷却水的循环系统以保证电解液在一定的温度下工作，由于强制性的冷却水循环系统设备多，管路设置比较复杂，系统设备占用面积大，能耗及制造成本较闻。专利号为95116125 · 3专利技术专利公开的《分立式循环水电解制氢工艺和设备》中提出为确保制氢的纯度，采用含氢残液和含氧残液经过氢侧泵、氧侧泵、氢侧过滤器、氧侧过滤器和氢侧冷凝器、氧侧冷凝器独立的循环系统，其反映的矛盾更为突出，系统的能耗与成本更高。现有的水电解制氢电极板都是采用双板式极板，即在一个极板的正极侧面为氧侧小室，在这个极板的负极侧面为氢侧小室。专利号95116125 *3《分立式循环水电解制氢工艺和设备》中极板结构也是如此。其缺点极板冷却面积小，电解液无法通过电极热传导进行冷却
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足提供一种结构紧凑，冷却效果好，可以省去一套或者两套电解液冷却、过滤等液冷循环系统，制造成本低，占用面积和空间小，操作简便的内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽。本专利技术所采用的技术方案是一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，其特征是包括内冷式极板组件、隔膜绝缘密封垫组件、镍网辅助电极、正端极板、负端极板、正端压板、负端压板，内冷式极板组件、隔膜绝缘密封垫组件、镍网辅助电极、正端极板、负端极板、正端压板、负端压板用螺杆紧固件压紧组合成电解槽主体，电解槽主体上方设有风机，W型翅板管式冷凝器、氢气液分离器和氧气液分离器；两个风机上端连接两个W型翅板管式冷凝器，左边W型翅板管式冷凝器上方连接氧气液分离器，右边W型翅板管式冷凝器上方连接氢气液分离器，电解槽主体下方设有氢侧Y型集液管、氧侧Y型集液管、和氢侧通液管和氧侧通液管。所述的隔膜绝缘密封垫组件由耐碱橡胶或改性塑料制作的隔膜垫圈和由石棉质或高分子材料制成的隔膜模压而成；隔膜设在隔膜垫圈的中间位置。在隔膜垫圈的上部，与其相邻极板框所设的氢气出气道和氧气出气道相应位置上设有氢气出孔和氧气出孔并相互连通。所述的内冷式极板组件和隔膜绝缘密封垫组件之间设有镍网辅助电极；正端极板和负端极板的中间部位各设有正极接线端子和负极接线端子；在电解槽上方的氢侧和氧侧各设有风机和抽风罩，在风机和抽风罩上方各设有冷凝器支架和W型翅板管式冷凝器;w型翅板管式冷凝器由冷却铜管和两块铝制翅板热压粘接而成，其冷却铜管内腔用化学镀镍镀层工艺防护。所述的W型翅板管式冷凝器设有氢气入口和氧气入口及氢气出口和氧气出口 ；氢气入口和内冷式极板组件上的氢气出气道相连通，氧气入口与内冷式极板组件上的氧气出气道相连通。所述的W型翅板管式冷凝器的上方两侧各设有氢气液分离器和氧气液分离器，在W型翅板管式冷凝器上的氢气出口与氢气液分离器上设的氢气液进口相连通，在W型翅板管式冷凝器上的氧气出口·与氧气液分离器上设的氧气液进口相连通。所述的内冷式极板组件由图形极板框、氢侧极板与氧侧极板两个相邻极板焊接而成；氢侧极板与氧侧极板两者相互平行并相隔一定间距，形成极板间通气道；极板间通气道的上方和下方相应位置的极板框上，分别设有通气孔，在其上部的氢侧位置设有氢气出气道，其氧侧位置设有氧气出气道，在其下方的通气孔两侧设有与通气孔相同数量的氢侧通液孔和氧侧通液孔，并在氢侧通液孔和氧侧通液孔外侧相连通的对应位置上各设有冷却翅管，在氢侧极板和氧侧极板的板面上各设有3条以上冲压而成的纵向槽形筋条。 所述的内冷式极板组件所设的冷却翅管的下端氢侧Y型集液管和氧侧Y型集液管分别与两侧的冷却翅管对应相连通，使电解槽内的氢侧、氧侧电解液通过氢侧通液孔和氧侧通液孔经冷却翅管引到氢侧Y型集液管和氧侧Y型集液管中。所述的氢侧Y型集液管和氧侧Y型集液管的下端分别设有氢侧通液管和氧侧通液管，氢侧通液管与各个氢侧Y型集液管的下端相连通，氧侧通液管与各个氧侧Y型集液管的下端相连通，在氢侧通液管和氧侧通液管的管路一端设有氢液道阀门和氧液道阀门，以便于定期过滤处理；位于氢侧通液管的另一端与设于氢气分离器上的氢回液口相连通同样位于氧侧通液管的另一端与氧气上的氧回液口相连通使分离后的氢、氧余液分别返回到氢侧和氧侧的液道，形成氢侧和氧侧二个独立的自循环冷却系统，在电解槽下部的氢侧Y型集液管和氧侧Y型集液管的外侧设置有裙式进气风罩。所述的内冷式极板组件中带有劈缝式气道，即在由氢侧极板与氧侧极板之间的空间形成极板间通气道上，在极板框的上部和下部与极板间通气道对应位置上设劈缝式气道，劈缝式气道与极板间通气道相连通。本专利技术与现有技术相比还具有以下优点 本专利技术在一个极板框内分设了两个相邻极板，在两个相邻极板之间设置的气冷内通道，可以实现对设在电解槽内部的极板和腔内电解液直接进行风冷，冷却效果好。设在风机上方的氢侧和氧侧W型翅板管式冷凝器其风冷的热交换面积大，可以对电解槽引出的气液直接吹风冷却。本专利技术在电解槽下方通气风道上设置的氢侧、氧侧通液孔冷却翅管，Y形集液管，结合裙式进气罩构成完整的气路风冷系统，将电解液引出槽外进行气冷，冷却效果好其结构紧凑合理。本专利技术采用了氢侧、氧侧的气液两个独立的气冷自循环系统，可保证制氢的纯度。本专利技术由于在内冷式极板板面上设置的纵向槽形筋条以及设置的镍网辅助电极，增大了电解电极面积提高了电解效率。在氢侧Y型集液管和氧侧Y型集液管的下端分别设置了通液管与现有技术内置式通液管相比，漏电流小，减少能耗，同时可以通过通液管上的液道开关进行定期的循环过滤。本专利技术与现有技术相比还具有以下优点 I)本专利技术采用的气冷系统，以多种方式结合进行冷却，其结构紧凑，冷却效果好，可以省去一套或者两套电解液冷却、过滤等液冷循环系统，制造成本低，占用面积和空间小，操作简便。2)现有技术采用以循环泵为动力，由于其工作条件恶劣寿命短，工作可靠性差，而采用风机制造成本低其工作可靠性，可维修性均优于采用碱液泵和水冷的现有技术。3)本专利技术在极板面上设有纵槽形筋条和镍网辅助电级，电解电极面积大，刚性好，电解效率高。4)采用通电液管进行定期周期性循环过滤泵过滤，提高了过滤泵的工作寿命和工作可靠性。 附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明 图1为本专利技术实施例内外组合式气冷型电解槽结构示意 图2为图1侧视 图3为本专利技术内冷式极板与氢侧、氧侧冷却翅管连接示意 图4为本专利技术内外组合式气冷型电解槽液道循环系统示意 图5为本专利技术实施例2带劈缝式气道内冷式极板组件与氢侧、氧侧冷却翅管连接示意 图6为本专利技术盘管型翅板管式冷凝器Ila结构示意 图7为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，其特征是：包括：内冷式极板组件（1）、隔膜绝缘密封垫组件（2）、镍网辅助电极（3）、正端极板（4）、负端极板（5）、正端压板（6）、负端压板（7），内冷式极板组件（1）、隔膜绝缘密封垫组件（2）、镍网辅助电极（3）、正端极板（4）、负端极板（5）、正端压板（6）、负端压板（7）用螺杆紧固件（8）压紧组合成电解槽主体，电解槽主体上方设有风机(9)，W型翅板管式冷凝器（11）、氢气液分离器（13）和氧气液分离器（14）；两个风机（9）上端连接两个W型翅板管式冷凝器（11），左边W型翅板管式冷凝器（11）上方连接氧气液分离器（14），右边W型翅板管式冷凝器（11）上方连接氢气液分离器（13），电解槽主体下方设有氢侧Y型集液管（15）、氧侧Y型集液管（16）、和氢侧通液管（17）和氧侧通液管（18）。

【技术特征摘要】
1.一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，其特征是包括内冷式极板组件 (I)、隔膜绝缘密封垫组件(2)、镍网辅助电极(3)、正端极板(4)、负端极板(5)、正端压板(6)、负端压板(7)，内冷式极板组件(I)、隔膜绝缘密封垫组件(2)、镍网辅助电极(3)、正端极板(4)、负端极板(5)、正端压板(6)、负端压板(7)用螺杆紧固件(8)压紧组合成电解槽主体，电解槽主体上方设有风机(9), W型翅板管式冷凝器(11)、氢气液分离器(13)和氧气液分离器(14);两个风机(9)上端连接两个W型翅板管式冷凝器(11)，左边W型翅板管式冷凝器(11)上方连接氧气液分离器(14)，右边W型翅板管式冷凝器(11)上方连接氢气液分离器(13)，电解槽主体下方设有氢侧Y型集液管(15)、氧侧Y型集液管(16)、和氢侧通液管 (17)和氧侧通液管(18)。2.根据权利要求1所述的一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，其特征是所述的隔膜绝缘密封垫组件(2)由耐碱橡胶或改性塑料制作的隔膜垫圈(2-1)和由石棉质或高分子材料制成的隔膜(2-2)模压而成；隔膜(2-2)设在隔膜垫圈(2-1)的中间位置；在隔膜垫圈(2-1)的上部，与其相邻极板框(1-1)所设的氢气出气道(1-6)和氧气出气道(1-7) 相应位置上设有氢气出孔(2-3)和氧气出孔(2-4)并相互连通。3.根据权利要求1所述的一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，其特征是所述的内冷式极板组件(I)和隔膜绝缘密封垫组件(2 )之间设有镍网辅助电极(3 );正端极板(4)和负端极板(5)的中间部位各设有正极接线端子(4-1)和负极接线端子(5-1);在电解槽上方的氢侧和氧侧各设有风机(9)和抽风罩(10)，在风机(9)和抽风罩(10)上方各设有冷凝器支架(12 )和W型翅板管式冷凝器(11 );W型翅板管式冷凝器(11)由冷却铜管(11-1) 和两块铝制翅板(11-2)热压粘接而成，其冷却铜管内腔用化学镀镍镀层工艺防护。4.根据权利要求1所述的一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，其特征是所述的W型翅板管式冷凝器(11)设有氢气入口(11-3)和氧气入口(11-4)及氢气出口(11-5) 和氧气出口(11-6);氢气入口(11-3)和内冷式极板组件(I)上的氢气出气道(1-6)相连通， 氧气入口(11-4)与内冷式极板组件(I)上的氧气出气道(1-7)相连通。5.根据权利要求1所述的一种内外组合式气冷型的水电解制氢电解槽，其特征是所述的W型翅板管式冷凝器(11)的上方两侧各设有氢气液分离器(13 )和氧气液分离器(14)， 在W型翅板管式冷凝器(11)上的氢气出口( 11-5 )与氢气液分离器(13 )上设的氢气液进口 (13-1)相连通，在W型翅板管式冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：何兴用，折生阳，陈仁治，孙纪洲，王彦东，李勇，
申请(专利权)人：陕西华秦新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：