一种复合式电极组件的制作方法

本实用新型涉及电解设备领域，尤其涉及一种复合式电极组件。

背景技术：

目前，随着地球上水资源的不断被污染和水资源的不断缺乏，消毒水处理显得越来越重要。氯化消毒是目前使用最为广泛的水消毒方法，在预防水传播疾病方面起着重要的作用，往水中投加氯或次氯酸盐(如NaClO等)，一般会生成次氯酸(HClO)和盐酸(HCl)，从而起到杀菌消毒的作用。次氯酸钠发生器是一种常见的用于生产次氯酸钠溶液的设备。

次氯酸钠发生器的核心部件是电解槽，电解槽的电极组一般由多组的电极对组成。现有的电解槽一般采用单极式并联结构或复合式串并联结构。采用单极式并联结构的电极组件的特点是“低电压大电流”，由于电流大，导致产热高，需额外增设散热设备，功耗浪费较大；采用复合式串并联结构的电极组件的特点是“高电压低电流”，但是存在“电极联接结构不稳定，在电解过程中电极容易变形，导致电极间距分布不均匀不稳定、发热量大、容易形成反向电流，从而降低电解效率”的问题，所以需要在相邻极板间增设极板固定件，用于固定相邻极板，且用于将极板间的串联间距和并联间距控制在较佳数值范围内。

现有的复合式电极组的相邻极板固定一般通过在极板上设置通孔，再设置固定杆穿过各极板上的通孔，以限定极板间的水平相对位移；再在极板通孔两侧设置螺母与固定杆螺纹连接，以限定极板间的竖向相对位移。

但是，现有的复合式电极组存在以下缺陷：

(1)电极组相邻极板之间的并联间距过大，导致电子传输距离增大，槽电压升高，大量电能转化为热能，发热量过大，电解能耗过高；或电极组相邻极板之间的并联间距过小，导致电解过程中阴极产生的氢气排出不畅通，由于气泡效应使得外部电解液无法流入电极组内部参与反应，最终导致电解效率降低；

(2)电极组相邻极板之间的串联间距过大，导致槽电压过高，电解效率下降，运行电耗增加；或电极组相邻极板之间的串联间距过小，容易形成反向电流，损害电极寿命、电解效率降低。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够提高电解效率复合式电极组件。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

包括极板组件和固定组件；所述极板组件包括至少一组串联极板组，还包括与所述串联极板组在第二方向不连接间隔设置的中间极板组；所述串联极板组包括沿第一方向不连接间隔设置的阳极板、至少一个串联中间极板和阴极板，所述串联极板组的相邻极板之间在第一方向上具有串联间距；所述中间极板组包括并联中间极板，所述并联中间极板沿第一方向不连接间隔设置，相邻所述并联中间极板之间在第一方向上也具有串联间距；所述阳极板与相邻的所述并联中间极板之间、所述串联中间极板与相邻的所述并联中间极板之间、所述阴极板与相邻的所述并联中间极板之间在第二方向上具有部分重叠投影且具有并联间距；所述固定组件包括沿第一方向设于所述串联极板组两侧的固定端座，所述阳极板、所述阴极板固定于所述固定端座；还包括极板固定件，所述极板固定件包括水平固定部与竖直固定部，所述水平固定部抵接极板时，所述极板不能沿第一方向运动，所述竖直固定部抵接极板时，所述极板不能沿第二方向运动；所述串联间距的长度为20mm～30mm；所述并联间距的长度为1.5mm～2mm；所述第一方向与第二方向垂直。

进一步地，所述串联极板组的数量为多个且沿第二方向并排设置；多个所述阳极板并联，多个阴极板并联。

进一步地，所述极板固定件具有中心连接部，所述中心连接部沿第一方向延伸设有第一竖直固定部，所述中心连接部沿第二方向延伸设有水平固定部；所述水平固定部在第一方向上的长度为20mm～30mm，所述第一竖直固定部在第二方向上的长度为1.5mm～2mm；所述极板组件具有第一板组，所述第一板组包括在第一方向上相邻的第一极板与第二极板，还包括在第四方向或第二方向上接近所述第一极板且与所述第一极板、第二极板分别有部分重叠投影的第三极板；所述第四方向与所述第二方向反向；所述水平固定部在第一方向上的两个侧面分别抵接第一极板与第二极板，所述第一竖直固定部在第二方向或第四方向上的两个侧面分别第一极板与第三极板或第二极板与第三极板。

进一步地，所述中心连接部沿第三方向还延伸设有第二竖直固定部，所述第三方向与所述第一方向互为反向；所述第二竖直固定部在第二方向上的长度为1.5mm～2mm；所述第二竖直固定部在第二方向上的两个侧面分别抵接在第二方向上相邻的第二极板与第三极板或第一极板与第三极板。

进一步地，所述第一竖直固定部、所述第二竖直固定部与所述中心连接部在第一方向上的投影完全重叠形成所述极板固定件的底面；所述底面抵接所述第三极板。

进一步地，所述水平固定部在第二方向上还延伸设有第三竖直固定部，所述第三竖直固定部在第二方向上与所述第一竖直固定部、所述第二竖直固定部分别具有重叠投影；所述第三竖直固定部在第二方向上的长度为1.5mm～2mm；所述第三竖直固定部、所述第一竖直固定部和所述水平固定部围成第一限位槽；所述第三竖直固定部、所述第二竖直固定部和所述水平固定部围成第二限位槽；所述第三竖直固定部在第二方向上远离所述中心连接部的侧面为所述极板固定件的顶面；所述第一板组还包括在所述第二方向或第四方向上接近所述第一极板且与所述第一极板、第二极板分别有部分重叠投影的第四极板；所述第一极板或第二极板插接于所述第一限位槽，所述第二极板或第一极板插接于所述第二限位槽，所述极板固定件的底面抵接所述第三极板，所述极板固定件的顶面抵接所述第四极板。

进一步地，所述水平固定部在第二方向上还延伸设有第三竖直固定部，所述第三竖直固定部在第二方向上的长度为1.5mm～2mm；所述第三竖直固定部与所述第一竖直固定部在第二方向上具有重叠投影，所述第三竖直固定部所述第一竖直固定部和所述水平固定部围成第一限位槽；所述极板组件包括第二板组，所述第二板组包括在第二方向上相邻的第一极板与第二极板，还包括在第一方向或第三方向上接近所述第一极板且与所述第一极板、第二极板分别有部分重叠投影的第三极板；所述第三方向与所述第一方向反向；所述第三极板插接于所述第一限位槽，所述第三竖直固定部在第二方向上远离所述中心连接部的侧面抵接所述第一极板或第二极板，所述中心连接部、所述第一竖直固定部在第四方向上远离所述第三竖直固定部侧的侧面抵接所述第二极板与所述第一极板。

进一步地，所述复合式电极组件在第二方向和/或第四方向上的侧面设有固定围板，所述围板同时抵接接近所述围板侧的极板与极板固定件。

进一步地，所述极板固定件为绝缘固定件。

进一步地，所述端座包括正极端座和负极端座，所述正极端座与电源正极连接，所述负极端座与负极阴极连接；所述正极端座接近所述负极端座侧设有凹部，所述阳极板固定于所述正极端座凹部；所述负极端座接近所述正极端座侧设有凹部，所述阴极板固定于所述负极端座凹部。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)通过极板固定件将串联极板间的间距控制在20mm～30mm之间，使得该复合式电极组件的槽电压较低、不会形成反向电流、电极使用寿命高、电解效率高、电解能耗低。

(2)通过极板固定件将并联极板间的间距控制在1.5mm～2mm之间，使得该复合式电极组件的电子传输距离小、槽电压较小、发热量小、氢气排出畅通、电解效率高、运行能耗低。

附图说明

图1为本实用新型的复合式电极组件的结构示意图；

图2为图1的A部放大图；

图3为图1的B部放大图；

图4为图1的C部放大图；

图5为图1的D部放大图；

图中：10、串联极板组；101、阳极板；102、串联中间极板；103、阴极板； 20、中间极板组；201、并联中间极板；30、极板固定件；301、中心连接部； 302、水平固定部；303、第一竖直固定部；304、第二竖直固定部；305、第三竖直固定部；401、第一极板；402、第二极板；403、第三极板；404、第四极板；51、正极端座；52、负极端座；60、围板。

具体实施方式

需要说明的是，本实用新型所提到的第一方向与第二方向相互垂直，第三方向与第一方向互为反向，第四方向与第二方向互为反向。如图1-5所示，下述实施例中的第一方向为X方向，第三方向为-X方向，第二方向为Y方向，第四方向为-Y反向；本实用新型所提到的N为大于1的整数。

如图1-图5所示，本实用新型提供一种电解效率高的复合式电极组件，该复合式电极组件包括极板组件和固定组件；极板组件包括至少一组串联极板组 10，还包括与串联极板组10在第二方向不连接间隔设置的中间极板组20；串联极板组10包括沿第一方向不连接间隔设置的阳极板101、至少一个串联中间极板102和阴极板103，串联极板组10的相邻极板之间在第一方向上具有串联间距；中间极板组20包括并联中间极板201，并联中间极板201沿第一方向不连接间隔设置，相邻并联中间极板201之间在第一方向上也具有串联间距；阳极板101与相邻的并联中间极板201之间、串联中间极板102与相邻的并联中间极板201之间、阴极板103与相邻的并联中间极板201之间在第二方向上具有部分重叠投影且具有并联间距；固定组件包括沿第一方向设于串联极板组10两侧的固定端座50，阳极板101、阴极板103固定于固定端座50；还包括极板固定件30，极板固定件30包括水平固定部302与竖直固定部，水平固定部302抵接极板时，极板不能沿第一方向运动，竖直固定部抵接极板时，极板不能沿第二方向运动。

具体地，如图1，阳极板101与电源正极电性连接，阴极板103与电源负极电性连接，阳极板101的作用是在电解过程中失去电子，发生析氯反应，产生次氯酸钠；阴极板103的作用是在电解过程中得到电子，与阳极板101相对应，析出氢气；串联中间极板102的作用是一端得到电子而充当阴极作用，另一端失去电子而充当阳极作用，析出氯气；并联中间极板201的作用是与串联极板组10配合得到或失去电子。该复合式串并联结构的复合电极组件，该结构与单极式电极组相比，电流小，电解效率高。

具体地，如图1，通过极板固定件30的水平固定部302将在第一方向上相邻的极板的串联间距长度控制在20mm～30mm的数值范围内，使得该复合式电极组件的槽电压较低、不会形成反向电流、电极使用寿命高、电解效率高、电解能耗低。

具体地，如图1，通过极板固定件30竖直固定部，如第一竖直固定部303，将在第二方向上相邻的极板的并联间距长度控制在1.5mm～2mm的数值范围内，使得该复合式电极组件的电子传输距离小、槽电压较小、发热量小、氢气排出畅通、电解效率高、运行能耗低。该复合式电极组件的相邻极板之间的串联间距与并联间距控制在有效范围内，解决了现有电极组件的相邻极板之间的串、并联间距过大或过小时影响电解效率的问题。

优选地，串联极板组10内的极板与中间极板组20内的极板在第二方向上的长度为1.55mm～1.58mm，相应地，水平固定部302在第二方向上的长度在 1.55mm～1.58mm的范围内大于极板组件的极板在第二方向上的长度。

优选地，如图1为了使得电极组件的电解效率提高，设置多组串联极板组 10，相应设置多组中间极板组20配合串联极板组10形成串并联复合式电路。

具体地，如图1，为了使得电极组件在第二方向上的两侧都为串联极板组 10，提高极板利用率，串联极板组10沿第二方向并排设置，串联极板组10的数量为N个，中间极板组20的数量为(N-1)个；多个复合电极组的阳极板101 并联，多个复合电极组的阴极板103并联。当然，当串联极板组10的数量为N 个时，中间极板组20的数量还可为(N+1)个，即在电极组件的第二方向上的两侧均为中间极板组20；当然，当串联极板组10的数量为N个时，中间极板组20的数量还可为N个；当串联极板组10的数量与中间极板组20的数量相差大于2时，也可实现电解，但相对的单组极板电解效率降低。

优选地，如图1-图5，为了使得极板固定件30固定相邻极板时不破坏极板结构，且结构简单易于安装更换，用于固定相邻极板相对位置与间距的极板固定件30具有中心连接部301，中心连接部301沿第一方向延伸设有第一竖直固定部303，中心连接部301沿第二方向延伸设有水平固定部302；水平固定部302 在第一方向上的长度为20mm～30mm，第一竖直固定部303在第二方向上的长度为1.5mm～2mm。

具体地，如图1-图5，为了使得该极板固定件30能有效将该电极组件的相邻极板之间的串联间距和并联间距控制在有效范围内，描述该极板固定件30的具体适用环境如下：该极板组件具有第一板组，第一板组包括在第一方向上相邻的第一极板401与第二极板402，还包括在第四方向或第二方向上接近第一极板401且与第一极板401、第二极板402分别有部分重叠投影的第三极板403；则极板固定件30的水平固定部302在第一方向上的两个侧面分别抵接第一极板 401与第二极板402，第一竖直固定部303在第二方向或第四方向上的两个侧面分别第一极板401与第三极板403或第二极板402与第三极板403。因为水平固定部302在第一方向上的长度为20mm～30mm，即可有效将水平固定部302在第一方向上的两侧的相邻极板之间的串联间距控制在20mm～30mm；因为第一竖直固定部303在第一方向上的长度为1.5mm～2mm，即可有效地将第一竖直固定部 303在第二方向上的两侧的相邻极板之间的并联间距控制在1.5mm～2mm。

优选地，如图1和图3，为了使得极板固定件30能适用于该复合式极板组件内的多种“极板组合”情况，即为了使得极板固定件30能在同一间隙空间内提高所固定极板的数量，该极板固定件30的中心连接部301沿第三方向还延伸设有第二竖直固定部304。

具体地，具有第二竖直固定部304的极板固定件30在适用于上述适用环境，且不仅可通过水平固定部302固定第一极板401和第二极板402的相对位置，还可分别通过第一竖直固定部303和第二竖直固定部304两个竖直固定部，实现同时固定第一极板401与第三极板403、第二极板402与第三极板403在第二方向的相对位置。

具体地，第二竖直固定部304在第二方向上的两个侧面分别抵接在第二方向上相邻的第二极板402与第三极板403或第一极板401与第三极板403，第二竖直固定部304在第二方向上的长度为1.5mm～2mm；因为第二竖直固定部304 在第二方向上的长度为1.5mm～2mm，即可有效地将第二竖直固定部304在第二方向上的两侧的相邻极板之间的并联间距控制在1.5mm～2mm。

需要说明的是，采用在第三方向上延长中心连接部301以替代第二竖直固定部304的结构形式，也属于上述实施方案的保护范围。

优选地，如图1与图3，为了增大该极板固定件30与相邻极板的抵接面积，更好地固定相邻极板，第一竖直固定部303、第二竖直固定部304与中心连接部 301在第一方向上的投影完全重叠形成所述极板固定件30的底面；底面抵接所述第三极板403。

优选地，如图1与图4，为了极板固定件30能适用于在第一、第二、第三、第四方向均具有相邻极板的情况，该第三竖直固定部305在第二方向上与第一竖直固定部303、第二竖直固定部304分别具有重叠投影；该极板固定件30的第三竖直固定部305、第一竖直固定部303和水平固定部302围成第一限位槽，第三竖直固定部305、第二竖直固定部304和水平固定部302围成第二限位槽，第三竖直固定部305在第二方向上远离中心连接部301的侧面为所述极板固定件30的顶面。

具体地，具有第三竖直固定部305的极板固定件30可用于如下使用环境：即当第一板组还包括在第二方向或第四方向上接近第一极板401且与第一极板 401、第二极板402分别有部分重叠投影的第四极板404时；第一极板401或第二极板402插接于第一限位槽，第二极板402或第一极板401插接于第二限位槽，极板固定件30的底面抵接第三极板403，极板固定件30的顶面抵接第四极板404。

具体地，通过将第三竖直固定部305在第二方向上的长度设有1.5mm～2mm，使得第一极板401与第四极板404之间，第二极板402与第四极板404之间在第二方向上的并联间距控制在1.5mm～2mm。

优选地，如图1与图5，为了使得极板固定件30能适用于在极板固定件30 的第一方向、第二方向、第三方向或第四方向三侧具有极板、且相邻极板之间的相对位置需要固定且间距需要控制的情况，即适用于电解槽串联方向边缘处，即适用于当该极板固定件30仅需用于固定位于接近电极端座50侧的中间极板与该中间极板在并联方向上具有重叠投影的相邻并联极板之间的并联位置与并联间距，以保证电极间距的稳定性，提高电解效率，降低电解能耗，该极板固定件30除了具有中心连接部301、水平固定部302和第一竖直固定部303，还具有第三竖直固定部305，水平固定部302沿第二方向设有第三竖直固定部305；第三竖直固定部305与第一竖直固定部303在第二方向上具有重叠投影，第三竖直固定部305、水平固定部302与第一竖直固定部303围成第一限位槽。

具体地，具有中心连接部301、水平固定部302、第一竖直固定部303和第三竖直固定部305的固定部可用于如下使用环境：极板板组包括第二板组，第二板组包括在第二方向上相邻的第一极板401与第二极板402，还包括在第一方向或第三方向上接近第一极板401且与第一极板401、第二极板402分别有部分重叠投影的第三极板403；第三极板403插接于第一限位槽，第三竖直固定部 305在第二方向上远离中心连接部301的侧面抵接第一极板401或第二极板402，中心连接部301、所述第一竖直固定部303在第四方向上远离第三竖直固定部 305侧的侧面抵接第二极板402与第一极板401。

通过将第一竖直固定部303和第三竖直固定部305在第二方向上的长度设置为1.5mm～2mm，使得第一竖直固定部303或第三竖直固定部305在第二方向上的两侧的相邻极板之间的并联间距控制在1.5mm～2mm。

优选地，该复合式电极组件在第二方向和/或第四方向上的侧面设有固定围板60，围板60同时抵接接近围板60侧的极板与极板固定件30。

优选地，极板固定件30为绝缘固定件。

优选地，端座包括正极端座51和负极端座52，正极端座51与电源正极连接，负极端座52与负极阴极连接；正极端座51接近负极端座52设有凹部，阳极板101固定于正极端座51凹部；负极端座52近正极端座51设有凹部，阴极板103固定于负极端座52凹部。通过围板60、端座和极板固定件30的配合，使得极板的相对位置得以固定，也使得极板间的相对间距得以控制。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。