[發明專利]一種利用旋流場強化電解效率的方法和裝置

有效

• 申請號: 202110579263.2
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113278991B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 許蕭;陳正軍;楊強;孟春曉;阮浩然;李浩然;劉博;龔淳鎧
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B1/50;C25B15/08;C25B9/13;C25B9/17
• 代理公司: 上海華工專利事務所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明;許營營

1.一種利用旋流場強化電解水制氫制氧的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)增壓的電解液進入能產生旋流作用的腔室，沖刷第一電極，產生第一氣體；

(2)第一氣體在旋轉離心作用下，向所述能產生旋流作用的腔室的中心運動并從此處離開；

(3)從所述能產生旋流作用的腔室產生的液體在旋轉離心作用下從所述能產生旋流作用的腔室的下部離開，沖刷第二電極，產生第二氣體和二次處理液體；

第一電極和第二電極中，一個作陰極，一個作陽極。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)所述能產生旋流作用的腔室為第一旋流腔室，增壓的電解液經過第一旋流腔室進料口進入第一旋流腔室，沖刷第一電極，產生第一氣體，切向進料液速為3～30m/s，離心加速度為10～2200倍重力加速度；第一旋流腔室進料口為切向進料口；

(2)第一氣體在旋轉離心作用下，向第一旋流腔室的中心運動并從此處離開，第一氣體夾帶少量液體；第一旋流腔室的液體雷諾數為4000～30000；

(3)離開第一旋流腔室的液體在旋轉離心作用下從第一旋流腔室的下部離開，沖刷第二電極，產生第二氣體和二次處理液體，第二氣體夾帶少量液體。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟：第二氣體在旋轉離心作用下，向第二旋流腔室的中心運動，并從此處離開。

4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，夾帶少量液體的第一氣體和第二氣體分別進入第一氣體分液罐和第二氣體分液罐，其中的第一氣體和第二氣體分別從第一氣體分液罐和第二氣體分液罐的頂部外輸。

5.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，反應過程中積聚的液相均返回第一旋流腔室進料口。

6.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，第一旋流腔室的液體壓降為0.002～0.12MPa，對3微米以上的電解氣泡分離效率為99.9～100％。

7.一種利用旋流場強化電解水制氫制氧的裝置，其特征在于，包括第一旋流腔室，所述第一旋流腔室的一側設有第一旋流腔室進料口，在所述第一旋流腔室進料口的側面固定有第一電極，所述第一旋流腔室的中心設有第一旋流腔室氣體出口，所述第一旋流腔室氣體出口外接第一旋流腔室排氣管線；沿著旋流方向，在所述第一旋流腔室的另一側設有第一旋流腔室出料口，所述第一旋流腔室出料口內側設有第二電極，或者在所述第一旋流腔室出料口的外側設有第二電極；所述第一電極和所述第二電極外接有電源。

8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一旋流腔室的軸向長度為3～300mm。

9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一旋流腔室出料口內側設有第二電極，所述第一旋流腔室出料口連接著第二氣體分液罐，所述第一旋流腔室排氣管線連接著第一氣體分液罐，所述第一氣體分液罐的頂部設有第一氣體出口，所述第二氣體分液罐的頂部設有第二氣體出口，所述第一氣體分液罐的底部連通所述第二氣體分液罐的下部或底部；所述第二氣體分液罐的底部通過泵連通所述第一旋流腔室進料口。

10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一旋流腔室的直徑為11～55mm。

11.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一旋流腔室出料口連通第二旋流腔室，所述第二旋流腔室包括一側的第二旋流腔室進料口，所述第二電極設置在所述第二旋流腔室進料口上，所述第二旋流腔室的中心設有第二旋流腔室氣體出口，所述第二旋流腔室氣體出口外接第二旋流腔室排氣管線；沿著旋流方向，在所述第一旋流腔室的另一側設有第二旋流腔室出料口。