一种防止干烧的电解槽的制作方法

1.本实用新型涉及电解槽技术领域，尤其涉及一种防止干烧的电解槽。


背景技术：

2.氢气不仅是一种“洁净”的能源，也是一种十分重要的工业原料，它广泛应用于石油、化工、电子、冶金、油脂、航天、轻工业等领域。除此之外，氢气在医学上的治疗用途也日益显现。氢分子直接从呼吸系统进入人体，扩散到鼻子、肺和大脑。氢气进入人体后，氢气与人体内的恶性氧自由基相结合及还原成水，以水的形态排出体外，消灭恶性自由基后，人体细胞回归到平衡状态。因此，现代社会对氢气的需求越来越大。
3.电解槽作为产氢工业中重要的组件之一，其内部电极框结构如何优化，从而为水路气路的提供通畅的通道，成为关键技术之一。随着对产氢量需求的增加，一个电解槽往往会有多个电解槽单元叠加。然而，该电解槽普遍存在水的短路问题(即外界流入的水没有充分流经每一个电解槽单元)，这使得底层部分的电解槽单元由于缺水容易发生干烧，影响电解槽的正常工作，而干烧的问题还会降低电解槽的使用寿命。
4.此问题急需该领域的技术人员进行解决。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种防止干烧的电解槽，能够解决电解槽在工作过程中容易发生干烧的问题。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.本实用新型提供的一种防止干烧的电解槽，进水通道和出水通道，进水通道的入口和电解槽的进水口相连通，进水通道中依次设有若干个进水端口，进水通道的水从首端流向尾端，各进水端口分别连通各个电解槽单元用于将水导入电解槽单元，出水通道中依次设有若干个出水端口，各出水端口分别连通各个电解槽单元用于将电解槽单元中的水导出，出水通道连通电解槽的出水口，出水通道还延伸有回水通道，回水通道的入口和出水通道的尾端相连通，回水通道的出口和电解槽的出水口相连通，使得出水通道的水从首端流向尾端。由于电解槽单元内部空间狭小，水流经通过的阻力大，而且随着电解槽单元的增多，阻力逐渐增大，因此水流会根据阻力最小原则，优先通过位于前面的电解槽单元而不通过后面的电解槽单元，然后直接流出电解槽。该设计通过设置回水通道，由于其入口和出水通道的尾端相连通，出口和电解槽的出水口相连通，使得出水通道的水从首端流向尾端，使得进水通道和出水通道都充满水，有利于水进入电解槽内部的时候能充分流经各个电解槽单元后再流出电解槽，避免电解槽发生干烧问题。回水通道可以直接外接管道件实现，也可以在电解槽的原结构基础上开孔叠加实现。
8.本实用新型优选地技术方案在于，电解槽包括依次堆叠的顶壳、密封垫片、阴极片、若干个电解槽单元、阳极片、密封垫片、底壳，相邻的电解槽单元之间设有用于导电的中间电极层，顶壳、阴极片、电解槽单元、密封垫片和中间电极层均设有进水孔，阴极片、电解
槽单元、中间电极层、阳极片、密封垫片和底壳均设有出水孔，进水孔叠加形成进水通道，出水孔叠加形成出水通道。该设计直接通过在各个部件上打通孔后叠加形成，优化电解槽的结构。此外，根据需求，也可以在上述电解槽的叠加部件之间增设密封圈。
9.本实用新型优选地技术方案在于，阴极片、电解槽单元、中间电极层上的进水孔和出水孔呈中心对称设置，有利于水流动的过程均匀，而且更有利于密封时均匀受力，防止发生偏移。
10.本实用新型优选地技术方案在于，顶壳、阴极片、电解槽单元、中间电极层、阳极片、密封垫片和底壳还设有回水孔，回水孔叠加形成回水通道，该设计直接通过在各个部件上开孔后叠加形成，进一步优化电解槽的结构。
11.本实用新型优选地技术方案在于，出水通道和回水通道连接形成u形结构。u形结构的设置，更有利于水进入电解槽内部的时候能充分流经各个电解槽单元后再流出电解槽。
12.本实用新型优选地技术方案在于，u形结构的底部位于底壳内，底壳开设有连通底部和外界的通孔，还包括堵头，堵头和通孔螺纹连接。上述的设置能方便电解槽在空置的时候更好地排出内部的水，延长电解槽的使用寿命，而在使用电解槽的时候通过堵头把通孔堵住。
13.本实用新型优选地技术方案在于，电解槽单元的内部设有用于导电的填充层，填充层为钛网或钛毡布。钛网或钛毡布具有良好的导电性能，而且网状结构上有利于水的流动，减少流动阻力。
14.本实用新型优选地技术方案在于，电解槽单元的阳极框上设有进水端口和出水端口，进水端口和出水端口呈中心对称设置，进水端口和出水端口均设有分流加强筋。进水端口和出水端口设置为中心对称，更有利于密封时均匀受力，防止发生偏移；分流加强筋则使进水端口和出水端口的水流、气流更加均匀，并且防止进水端口和出水端口在压紧过程被压坏，有效避免了阻塞通道的危险。
15.本实用新型优选地技术方案在于，阳极框的进水孔和出水孔的边缘设有用于密封的环凸结构，以防止水从通道中泄漏。
16.本实用新型优选地技术方案在于，电解槽单元的个数为10-20个，该数量范围能保证较好的产氢效率，数量太少则产氢量小，数量过多则不容易通过螺纹结构锁紧，为了方便说明，具体实施例采用的是3个电解槽单元叠加组成的电解槽。
17.本实用新型的有益效果：
18.本实用新型提出一种防止干烧的电解槽，该设计通过设置在原有的出水通道后设置回水通道，由于其入口和出水通道的尾端相连通，保证了水进入电解槽内部的时候能充分流经各个电解槽单元后再流出电解槽，避免由于阻力作用导致短路，也能防止电解槽在工作过程中发生干烧造成危险。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型一种防止干烧的电解槽的结构图；
21.图2为本实用新型一种防止干烧的电解槽的爆炸图一；
22.图3为本实用新型一种防止干烧的电解槽的爆炸图二；
23.图4为本实用新型的电解槽单元的爆炸图；
24.图5为本实用新型一种防止干烧的电解槽的剖面图；
25.图6为本实用新型一种防止干烧的电解槽的局部剖面图一；
26.图7为本实用新型一种防止干烧的电解槽的局部剖面图二；
27.图8为本实用新型实施例的水流动示意图；
28.图9为本实用新型一种防止干烧的电解槽的阳极框的结构图。
29.图中：
30.1、进水通道；2、出水通道；3、回水通道；41、顶壳；42、电解槽单元；43、底壳；431、通孔；432、堵头；44、中间电极层；45、阴极片；46、阳极片；51、阳极框；511、进水端口；512、出水端口；513、分流加强筋；514、环凸结构；61、进水口；62、出水口；63、出气口；71、进水孔；72、出水孔；73、回水孔；81、密封圈；82、质子膜；83、填充层；84、阴极框；a1、第一进水端口；a2、第二进水端口；a3、第三进水端口；b1、第一出水端口；b2、第二出水端口；b3、第三出水端口。
具体实施方式
31.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
32.如图1-9所示，本实施例中提供的一种防止干烧的电解槽，电解槽包括依次堆叠的顶壳41、密封垫片(图中省略不显示)、阴极片45、三个电解槽单元42、阳极片46、密封垫片(图中省略不显示)、底壳43叠加组成，相邻的电解槽单元42之间设有用于导电的中间电极层44，顶壳41、阴极片45、电解槽单元42、密封垫片和中间电极层44均设有进水孔71，阴极片45、电解槽单元42、中间电极层44、阳极片46、密封垫片和底壳43均设有出水孔72，进水孔71叠加形成进水通道1，出水孔72叠加形成出水通道2。
33.进水通道1的入口和电解槽的进水口61相连通，进水通道1依次设有三个进水端口511分别供水流入各个电解槽单元42，包括第一进水端口a1(即进水通道的首端)、第二进水端口a2和第三进水端口a3(即进水通道的尾端)，进水通道1的水从第一进水端口a1流向第三进水端口a3；出水通道2，出水通道2依次设有若干个出水端口512分别供水流出各个电解槽单元42，包括第一出水端口b1(即出水通道的首端)、第二出水端口b2和第三出水端口b3(即出水通道的尾端)，出水通道2的水从第一出水端口b1流向第三出水端口b3；出水通道2还延伸有回水通道3，回水通道3的入口和第三出水端口b3相连通，回水通道3的出口和电解槽的出水口62相连通。
34.其防止干烧的机理如下：
35.通过设置回水通道3，由于其入口和第三出水端口b3相连通，出口和电解槽的出水口62相连通，使得出水通道的水只能从第一出水端口b1流向第三出水端口b3，因此，使得进水通道和出水通道都充满水，有利于水进入电解槽内部的时候能充分流经各个电解槽单元后再流出电解槽，避免电解槽发生干烧问题。
36.具体地，电解槽单元依次由密封圈81、阴极框61、质子膜82、阳极框51、密封圈81叠
加而成，阳极框和阴极框内部设有导电的填充层83。
37.其工作原理如下：外界的水通过顶壳41的进水口61进入电解槽，经由进水通道1从阳极框51的进水端口511进入电解槽内部发生电解反应，在阳极处生成氧气，在阴极处生成氢气，氧气和未电解的水一同经由阳极框51的出水端口512、出水通道2和回水通道3后从顶壳41的出水口62带出，氢气经阴极框84后从顶壳41的出气口63排出。
38.为了更有利于密封时候的均匀受力，防止发生偏移，优选地，阴极片45、电解槽单元42、中间电极层44上的进水孔71和出水孔72呈中心对称设置。
39.为了优化电解槽的结构，优选地，顶壳41、阴极片45、电解槽单元42、中间电极层44、阳极片46、密封垫片和底壳43还设有回水孔73，回水孔73叠加形成回水通道3。
40.为了更有利于水进入电解槽内部的时候能充分流经各个电解槽单元后再流出电解槽，优选地，出水通道2和回水通道3连接形成u形结构。
41.进一步地，u形结构的底部位于底壳43内，底壳43开设有连通所述底部和外界的通孔431，还包括堵头432，堵头432和通孔431螺纹连接。
42.为了减少水在电解槽内部的流动阻力，优选地，电解槽单元42的内部设有用于导电的填充层，填充层为钛网或钛毡布。
43.进一步地，电解槽单元42的阳极框51上设有进水端口511和出水端口512，进水端口511和出水端口512呈中心对称设置，进水端口511和出水端口512均设有分流加强筋513。分流加强筋使进水端口和出水端口的水流、气流更加均匀，并且起到保护进水端口和出水端口在压紧过程被压坏，有效避免了阻塞通道的危险的作用。
44.为了提高电解槽内进出水通道的密封性，优选地，阳极框51的进水孔71和出水孔72的边缘设有用于密封的环凸结构514。
45.本实用新型是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本实用新型保护的范围。