一种可替换流道并用于能源转换的流动电化学反应装置

本发明涉及电化学反应装置，尤其涉及一种可替换流道并用于能源转换的流动电化学反应装置。

背景技术：

1、现有技术中，电化学反应装置包括反应器外壳、竖直安装于外壳内的石墨板与不锈钢板，石墨板与不锈钢板之间贴设有s型微流道板，石墨板或不锈钢板上设有与s型微流道板的流道相连通的电解液进口、电解液出口，s型微流道板与不锈钢板之间贴设有铂片。反应器外壳内竖直设置有不锈钢板放置盒、石墨板放置盒，不锈钢板放置盒与石墨板放置盒的开口部相插接配合。不锈钢板、石墨板分别容置于不锈钢板放置盒、石墨板放置盒中，不锈钢板放置盒、石墨板放置盒周侧均设置有用于锁紧不锈钢板与石墨板的锁紧固定杆，锁紧固定杆端部安装有电极铜棒，在锁紧固定杆的作用力下，电极铜棒分别抵靠并压紧不锈钢板、石墨板。

2、然而，该电化学反应装置的集电极部分为铜棒，其为点对点的接触形式，易发生接触不良或造成电极电势分布不均匀。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种电化学反应装置，旨在避免接触不良，提升电极电势分布的均匀性。

2、为实现上述目的，本发明提出一种电化学反应装置，包括：

3、第一端板，设有进液口；

4、第二端板，设有出液口，所述第二端板与所述第一端板相对设置；

5、电极板组件，夹设固定于所述第一端板与所述第二端板之间；以及流道板组件，夹设固定于所述电极板组件中，所述流道板组件开设有反应流道，所述反应流道的一端与所述进液口连通，所述反应流道的另一端与所述出液口连通。

6、可选地，所述电极板组件包括第一集电极板、第二集电极板、正电极和负电极，所述正电极设于所述第一集电极板上并与其电连接，所述负电极设于所述第二集电极板上并与其电连接；所述流道板组件夹设固定于所述第一集电极板与所述第二集电极板之间。

7、可选地，所述第一集电极板上贴靠所述流道板组件的一侧设有第一凹槽，所述正电极容置于所述第一凹槽中，所述第二集电极板上贴靠所述流道板组件的一侧设有第二凹槽，所述负电极容置于所述第二凹槽中。

8、可选地，所述第一集电极板设有沿其厚度方向贯穿设置的至少一个第一连通孔，所述第一连通孔的一端与所述进液口连通，所述第一连通孔的另一端与所述第一凹槽连通；所述第二集电极板设有沿其厚度方向贯穿设置的至少一个第二连通孔，所述第二连通孔的一端与所述出液口连通，所述第一连通孔的另一端与所述第二凹槽连通。

9、可选地，所述第一端板与所述第一集电极板之间的连通处设有第一密封圈，所述第二端板与所述第二集电极板之间的连通处设有第二密封圈。

10、可选地，所述第一集电极板和/或所述第二集电极板的材质包括金属镍、铜、金、银、铂、钛、非金属导电玻璃或导电树脂中的至少一种。

11、可选地，所述流道板组件包括第一流道板和第二流道板，所述第一流道板与所述第二流道板围设形成至少一条所述反应流道。

12、可选地，所述流道板组件包括还包括夹设于所述第一流道板与所述第二流道板之间的隔膜。

13、可选地，所述第一流道板和/或所述第二流道板的材质为可溶性聚四氟乙烯。

14、可选地，所述第一端板和/或所述第二端板的材质为peek或聚四氟乙烯。

15、在本发明的技术方案中，该电化学反应装置包括第一端板、第二端板、电极板组件以及流道板组件；第一端板设有进液口；第二端板设有出液口，第一端板与第二端板相对设置；电极板组件夹设固定于第一端板与第二端板之间；流道板组件夹设固定于电极板组件中，流道板组件开设有反应流道，反应流道的一端与进液口连通，反应流道的另一端与出液口连通。可以理解，本发明通过采用板状式集电极，使得正电极与对应的集电极、负电极与对应的集电极的接触面积增大，可以有效保证电连接的稳定性，进而避免接触不良，同时也可以提升电极电势分布的均匀性。另外，相较于现有柱式集电极结构，本发明的电化学反应装置无需在端板上开孔来安装集电极，提高了密封性，避免了集电极处发生漏液。

16、本发明的电化学反应装置还可以作为模型反应器，用于研究流道结构对反应的影响，有助于研究流体力学、传质、化学反应等多物理场耦合问题。

技术特征：

1.一种电化学反应装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的电化学反应装置，其特征在于，所述电极板组件包括第一集电极板、第二集电极板、正电极和负电极，所述正电极设于所述第一集电极板上并与其电连接，所述负电极设于所述第二集电极板上并与其电连接；所述流道板组件夹设固定于所述第一集电极板与所述第二集电极板之间。

3.如权利要求2所述的电化学反应装置，其特征在于，所述第一集电极板上贴靠所述流道板组件的一侧设有第一凹槽，所述正电极容置于所述第一凹槽中，所述第二集电极板上贴靠所述流道板组件的一侧设有第二凹槽，所述负电极容置于所述第二凹槽中。

4.如权利要求3所述的电化学反应装置，其特征在于，所述第一集电极板设有沿其厚度方向贯穿设置的至少一个第一连通孔，所述第一连通孔的一端与所述进液口连通，所述第一连通孔的另一端与所述第一凹槽连通；所述第二集电极板设有沿其厚度方向贯穿设置的至少一个第二连通孔，所述第二连通孔的一端与所述出液口连通，所述第一连通孔的另一端与所述第二凹槽连通。

5.如权利要求4所述的电化学反应装置，其特征在于，所述第一端板与所述第一集电极板之间的连通处设有第一密封圈；和/或

6.如权利要求2所述的电化学反应装置，其特征在于，所述第一集电极板和/或所述第二集电极板的材质包括金属镍、铜、金、银、铂、钛、非金属导电玻璃或导电树脂中的至少一种。

7.如权利要求1～6任意一项所述的电化学反应装置，其特征在于，所述流道板组件包括第一流道板和第二流道板，所述第一流道板与所述第二流道板围设形成至少一条所述反应流道。

8.如权利要求7所述的电化学反应装置，其特征在于，所述流道板组件包括还包括夹设于所述第一流道板与所述第二流道板之间的隔膜。

9.如权利要求7所述的电化学反应装置，其特征在于，所述第一流道板和/或所述第二流道板的材质为可溶性聚四氟乙烯。

10.如权利要求1所述的电化学反应装置，其特征在于，所述第一端板和/或所述第二端板的材质为peek或聚四氟乙烯。

技术总结
本发明公开了一种可替换流道并用于能源转换的流动电化学反应装置，其涉及电化学反应装置。该电化学反应装置包括第一端板、第二端板、电极板组件以及流道板组件；第一端板设有进液口；第二端板设有出液口；电极板组件夹设固定于第一端板与第二端板之间；流道板组件夹设固定于电极板组件中，流道板组件开设有反应流道，反应流道的一端与进液口连通，反应流道的另一端与出液口连通。本发明改进了电化学反应装置的结构，流道板更换方便，可选择最适合能源转换体系的流体流道，进而提升整体反应的效率，有效解决了组件过多易发生漏液和柱式集电极接触不良等问题，并提升了装置的耐腐蚀性，增加了反应液在反应池中的保留时间，提高了混合效率。

技术研发人员：孙立成,刘峻伯
受保护的技术使用者：西湖大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24