[實(shí)用新型]一種高壓力水電解制氫電解槽

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520432247.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204752861U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何興用;王彥東;楊炎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西華秦新能源科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C25B1/12
• 分類號(hào): C25B1/12;C25B9/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及水電解制氫設(shè)備，特別涉及一種高壓力水電解制氫電解槽。

技術(shù)背景

眾所周知，提高水電解制氫過(guò)程的工作壓力，是提高電解效率的一種比較經(jīng)濟(jì)、有效的途徑之一。傳統(tǒng)的水電解制氫水電解槽的工作壓力一般采用0.1MPa～1.6MPa之間，為提高電解效率當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的水電解制氫行業(yè)，有的將工作壓力提高3.0MPa～3.5MPa，最高不會(huì)超過(guò)3.5MPa，高于3.5MPa高壓運(yùn)行的電解槽，則電解槽的密封安全矛盾將進(jìn)一步突出，成為制約的瓶頸技術(shù)。

由于氫氣的體積能量密度很低，氫氣在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用，都需經(jīng)過(guò)加壓在高的體積密度下進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸，要增加相應(yīng)的設(shè)備和運(yùn)行成本。隨著國(guó)內(nèi)外科技進(jìn)步，新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備不斷發(fā)展，氫的應(yīng)用范圍也有了新的拓展，有些化工行業(yè)希望提供壓力>3.5MPa氫氣源連接供氣，作為化工作業(yè)過(guò)程的優(yōu)質(zhì)還原劑或原料氣，在這樣背景情況下，>3.5MPa工作壓力的高壓力水電解槽的密封技術(shù)的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)研究工作，引起更加的關(guān)注。

現(xiàn)有技術(shù)的水電解制氫電解槽的密封方法，通常都采用耐堿性較好的聚四氟橡膠或三元乙丙橡膠制作的平板型密封墊，通過(guò)螺桿的緊固力，將設(shè)立密封墊兩側(cè)的極板框壓緊，實(shí)現(xiàn)其兩個(gè)相鄰端面之間的密封。如果需要提高電解槽工作壓力進(jìn)行密封，傳統(tǒng)的途徑是進(jìn)一步加大對(duì)密封件的壓緊力，來(lái)提高其密封效果，但這種現(xiàn)有密封技術(shù)存在著有以下不足：

<1>依靠增大壓緊力來(lái)提高密封效果，勢(shì)必隨伴引起橡膠密封材料的壓縮變形量加大，減少了工作條件下回彈量，過(guò)大的壓緊力和初期壓縮形變量，往往引起橡膠密封件的早期失效。

<2>平板型橡膠密封件在壓緊狀態(tài)下服役過(guò)程中，都會(huì)產(chǎn)生壓縮蠕變收縮變形，壓緊力越大，會(huì)引起蠕變形變亮加大和蠕變速度加快，往往采用增加碟簧數(shù)量進(jìn)行補(bǔ)縮，放松馳也難以奏效。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：針對(duì)現(xiàn)有水電解制氫電解槽的密封技術(shù)的不足，為了適應(yīng)當(dāng)今化工行業(yè)市場(chǎng)開(kāi)拓和今后發(fā)展的潛在市場(chǎng)對(duì)高壓制氫、直接供氣的需求，通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有電解槽密封件的密封結(jié)構(gòu)，來(lái)提高在高的工作壓力下的密封效果，以滿足>3.5MPa工作壓力的高壓力水電解制氫電解槽密封要求，進(jìn)而可以提高電解效率。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種高壓力水電解制氫電解槽，包括分別位于兩端相對(duì)而設(shè)的扁平圓柱形的正極端板和負(fù)極端板，正極端板和負(fù)極端板之間間隔交錯(cuò)排布有扁平圓柱形的組合密封墊和極板框組件，并保持平行，螺桿穿過(guò)正極端板和負(fù)極端板將組合密封墊和極板框組件緊固，所述的組合密封墊兩圓柱端面上分別設(shè)有呈圓形并且偏向圓心的密封唇，所述的極板框組件的兩圓柱端面上分別設(shè)有一呈圓形的高壓密封槽，組合密封墊的密封唇嵌在極板框組件的高壓密封槽中。

所述的組合密封件由環(huán)狀的橡膠密封墊和位于其環(huán)內(nèi)的圓形隔膜石棉布組合而成，隔膜石棉布的邊緣與橡膠密封墊的環(huán)內(nèi)邊緣通過(guò)硫化熱壓工藝形成一體。

所述的環(huán)狀的橡膠密封墊的兩端面上分別設(shè)置有一圈偏向橡膠密封墊環(huán)心的密封唇，兩圈密封唇內(nèi)側(cè)與橡膠密封墊間形成兩個(gè)對(duì)稱的袋狀氣室。

所述的密封唇的截面由垂直于橡膠密封墊的橫段、接在橫段外端的斜段以及接在斜段的回鉤段組成，橫段與斜段的夾角a為95°～145°，斜段與回鉤段的夾角b為80°～130°，橫段、斜段、回鉤段與橡膠密封墊圍成袋狀氣室，所述的袋狀氣室的室壁為平滑的曲線，其走勢(shì)為由回鉤段端部向橫段內(nèi)側(cè)，并且以15°～55°的偏向角逐漸偏向斜段內(nèi)側(cè)。

極板框組件由環(huán)狀的極板框和位于其環(huán)內(nèi)的圓形極板經(jīng)焊接組合而成，極板框的兩端面上對(duì)應(yīng)于密封唇的位置設(shè)有一圈高壓密封槽，密封唇嵌于高壓密封槽中且留有活動(dòng)間隙；所述的正極端板和負(fù)極端板相對(duì)的內(nèi)側(cè)面上，也分別設(shè)有一圈用于嵌裝密封唇的高壓密封槽。

所述的螺桿的兩端設(shè)有擰緊部件，該擰緊部件由內(nèi)向外依次包括絕緣套、平墊圈、碟簧和螺母，絕緣套緊貼在正極端板或負(fù)極端板外圓面，正極端板和負(fù)極端板之間螺桿部分由絕緣導(dǎo)管套住。

本實(shí)用新型的有益效果：

<1>本實(shí)用新型采用在橡膠墊上設(shè)置的高壓密封環(huán)結(jié)構(gòu)，它具有高壓氣體自緊密封功能，當(dāng)電解槽工作壓力提高，槽內(nèi)氣體進(jìn)入高壓密封環(huán)內(nèi)袋狀氣室，使兩側(cè)密封唇向外擴(kuò)張，同時(shí)使密封唇外側(cè)的密封面緊貼與極板框高壓密封槽的相應(yīng)密封面上，且隨壓力增大兩個(gè)密封面壓貼程度越緊，密封效果增強(qiáng)。這樣結(jié)構(gòu)無(wú)需單純依靠外力緊固來(lái)提高密封性，由此可以滿足工作壓力>3.5MPa至10MPa的高壓水電解制氫電解槽的密封要求。