[發明專利]一種液浸池型水電解槽

無效

• 申請號: 200810080625.8
• 申請日: 2008-02-25
• 公開（公告）號: CN101519787A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 高原;高洪山
• 申請（專利權）人: 高原;高洪山
• 主分類號: C25B1/12
• 分類號: C25B1/12;C25B1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種將水分解成氫氣和氧氣的水電解技術，具體涉及一種水電解槽。

背景技術

利用電能，使某電解質溶液分解為其他物質的單元裝置稱為電解池，而電解池的組合稱為電解槽，水電解池的組合則稱之為水電解槽。常采用薄形電解池、大面積催化電極，減小氣泡(帶壓操作)以及在池內的潴留體積(強制循環)等措施來提高電解效率，常見裝置是帶堿液(泵)強制循環的薄形電解池壓濾組的(1.6MPa、3.2MPa等)中壓水電解槽。

壓濾組結構無需對單元電解池單獨供電，只要在(正負電極)兩端供直流電，整個裝置就是串聯回路，總電壓為單池分電壓之和，總電流與單元池的分電流相同；因為每個分電壓都高于水的分解電壓，所以單元池均能獨立完成各自的電解生產氫氧，這時，電解槽的總產量為單元池產量之和。

壓濾組結構存在多個密封面，尤其在帶壓操作時，要實現可靠的密封成本很高，有文章提到國外推出的一款5MPa操作壓力的新產品，僅僅提高了1MPa壓力，其制造成本約提高40％，由此可知，這種“堵”的密封方式，很難適應進一步提高壓力的水電解操作。

當前，獲得高壓氫氣的主流工藝路線是，先制取常壓或中壓氫氣，然后通過多級氫氣壓縮機的壓縮，其獲取高壓氫氣的成本很高，這無疑會限制氫氣的應用范圍。

如果能夠通過直接高壓電解工藝來獲得高壓氫氣，肯定具有較好的經濟性。

由法拉第電解定律可知，物質的電解過程與分解電壓以及直流電量有關，而與壓力無關；據資料介紹，在國外存在高壓操作(20MPa)的堿性水電解裝置，如屈里惠爾裝置采用單極性筒形電解池，池內阻和接線電阻都大，能耗較高；CJB裝置的原理實質上是中壓裝置加承壓容器，并在空隙中灌純水，可通過純水的力傳遞，消除池內外壓差來改善密封，其缺點在于增加了昂貴的高壓容器成本，還有，系統需要堿液(泵)強制循環，這是薄弱環節。

由此得出的結論是，理論上，水電解制氫氧可以直接高壓操作，也有小型操作實例；但從現有技術層面來看，按現有中壓水電解槽制作工藝，無法實現高壓操作，而屈里惠爾型可以應用在不計成本的特殊場合，CJB具有技術合理性，但存在諸多經濟和技術問題，缺乏市場競爭力。

發明內容

本發明目的是提供低能耗的，廉價的，適合任意操作壓力的堿性水電解槽系列產品。

本發明具有成本低廉，適應任意壓力操作、安全可靠的特點：摒棄了傳統“堵”的密封方式，也與CJB的內堿外水有所不同，即采用“疏”即全電解液池浸形式，不存在堿液泄漏，通過液浸始終滿足池內外的壓力和溫度平衡，還可以實現氫、氧氣在容器內直排，降低池內氣泡的逸出阻力，具備取消堿液強制(泵)循環的條件；然后將電解池壓濾組包裝輕質制殼，到用戶現場的地坑填埋強化，用填實的廉價粒狀材料(如型砂、鐵砂、混凝土等加些粘結劑)承壓，代替笨拙的高壓容器，節約優質鋼材。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：電極(框)有三種，雙極框、正極板和負極板以及定尺石棉隔膜布、催化電極網，經過壓濾式組裝，玻璃鋼輕質制殼，填埋，配備其他的流程器件、管路和閥門以及控制系統、直流電源等，形成完整的水電解制氫生產能力。

其中，雙極框體用耐堿塑料制作，內嵌金屬隔板(不銹鋼或碳鋼薄板鍍鎳)，分出兩腔分別作為正負單元池，在框體兩端(上下端面或側端面)鉆孔，兩端的鉆孔僅各自連通其中一池，作為氣液道；正極(框)為單性池(接正電源產氧)，由金屬厚板制作(不銹鋼或碳鋼板鍍鎳)，輔以塑料框對外絕緣，一端鉆孔作為氧道；負極(框)也為單性池(接負電源產氫)，全金屬制作，尺寸要比雙極框、正極框大些，除氫道外，周邊布置些鉆孔用于穿過螺栓，夾緊壓濾組以及連接池頂和池底。池頂和池底的結構類似，外圍為圓弧形，便于與內襯相配，內有隔板起到加強和隔離作用，并按需要配氫、氧及工藝連接管道接口，當與壓濾組兩端的負極框裝配后，形成牢固整體。

剩下是在壓濾組外圍配內襯，然后按高強度玻璃鋼工藝制殼，通常采用高強度纖維纏繞式樹脂粘貼，達到輕質承壓能力(如1-2MPa)，若需進一步提高操作壓力，則采用地坑填埋方式，其填埋材料及厚度按承壓要求確定。

本發明裝配過程之一(并聯槽型)