一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置及电解制氢方法

文档序号:36000275发布日期:2023-11-16 13:13阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,该蛇形微通道电解装置包括电解槽(1),所述电解槽(1)包括从左向右依次堆叠的左端板(1-1)、阳极电解板(1-2)、垫片(1-3)、网状阳极(1-4)、垫片(1-3)、质子交换膜(1-5)、垫片(1-3)、网状阴极(1-6)、垫片(1-3)、阴极电解板(1-7)和右端板(1-8),所述电解槽(1)的各部件通过多根固定螺栓(1-9)进行固定,所述阳极电解板(1-2)、阴极电解板(1-7)和垫片(1-3)上均开设有蛇形微通道,所述阳极电解板(1-2)连接有阳极电解液输入组件和阳极电解液回收组件,所述阴极电解板(1-7)连接有阴极电解液循环组件,所述网状阳极(1-4)连接直流电源(2)正极,所述网状阴极(1-6)连接直流电源(2)负极。

2.根据权利要求1所述的一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,所述阳极电解板(1-2)上的蛇形微通道一端为阳极进料口(1-2-1),另一端为阳极出料口(1-2-2),所述阳极电解板(1-2)上开设有多个与阳极电解板(1-2)上的蛇形微通道连接的取样口(1-2-3);所述阴极电解板(1-7)上的蛇形微通道一端为阴极进料口(1-7-1),另一端为阴极出料口(1-7-2),所述左端板(1-1)、阳极电解板(1-2)、垫片(1-3)、网状阳极(1-4)、网状阴极(1-6)、阴极电解板(1-7)和右端板(1-8)上均开设有与固定螺栓(1-9)配合的螺栓孔(1-10)。

3.根据权利要求2所述的一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,所述蛇形微通道通过多个直道和弯道组合而成,所述直道的数量为2个~20个。

4.根据权利要求3所述的一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,所述取样口(1-2-3)的数量为1个~4个,所述取样口(1-2-3)采用封堵螺栓和硅胶片进行密封。

5.根据权利要求1所述的一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,所述阳极电解液输入组件包括与阳极进料口(1-2-1)连接的三通(7),所述三通(7)的一个接口连接有第一蠕动泵(3),所述第一蠕动泵(3)连接第一储液池(4),另一个接口连接有第二蠕动泵(5),所述第二蠕动泵(5)连接第二储液池(6),所述第一蠕动泵(3)、第一储液池(4)和三通(7)均通过输液管连接,所述第二蠕动泵(5)、第二储液池(6)和三通(7)均通过输液管连接。

6.根据权利要求1所述的一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,所述阳极电解液回收组件包括与阳极出料口(1-2-2)连接的收集池(8),所述收集池(8)通过输液管连接有分液装置(9)。

7.根据权利要求1所述的一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,所述阴极电解液循环组件包括依次连接的第三蠕动泵(10)和第三储液池(11),并分别与阴极进料口(1-7-1)和阴极出料口(1-7-2)连接,所述第三蠕动泵(10)、第三储液池(11)、阴极进料口(1-7-1)和阴极出料口(1-7-2)之间均通过输液管连接,所述第三储液池(11)上通过输液管连接皂泡流量计(12)和氢气集气袋(13)。

8.根据权利要求5所述的一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,其特征在于,所述输液管为橡胶耐腐蚀管,所述三通(7)为玻璃材质,所述垫片(1-3)为聚四氟乙烯材质,所述网状阳极(1-4)为铂金材质,网状阴极(1-6)为不锈钢材质,所述质子交换膜(1-5)的型号为nafion117,所述阳极电解板(1-2)和阴极电解板(1-7)均为聚四氟乙烯材质。

9.一种利用如权利要求1~8中任一权利要求所述的适用于多相流的蛇形微通道电解装置进行电解制氢的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤一中所述电解过程中每隔10min~20min记录槽电压、环境温度和压力,其中以直流稳压稳流电源记录电解池槽电压,环境温度和压力由温度计和气压表测量,每隔10min~20min收集阳极出料口(1-2-2)以及取样口(1-2-3)分离的i2—甲苯相和剩余溶液相以及循环的阴极电解液用于滴定取样,溶液中各离子浓度由全自动电位滴定仪进行滴定分析。


技术总结
本发明公开了一种适用于多相流的蛇形微通道电解装置,包括电解槽,电解槽包括从左向右依次堆叠的左端板、阳极电解板、垫片、网状阳极、垫片、质子交换膜、垫片、网状阴极、垫片、阴极电解板和右端板,阳极电解板、阴极电解板和垫片上均开设有蛇形微通道,阳极电解板连接有阳极电解液输入组件和阳极电解液回收组件,阴极电解板连接有阴极电解液循环组件。本发明提供的蛇形微通道电解装置,具有更大的比表面积、更高的传质系数、更短的扩散距离、更长的停留时间,特别是有利于多相反应流体的混合与传质,解决了传统板框式电解池的混合程度低,传质不均匀,耐腐蚀性一般,反应物停留时间短、中间过程不明确等导致的高能耗、低效率问题。

技术研发人员:鲍卫仁,范凯锋,张珂,李晓玲,常丽萍
受保护的技术使用者:太原理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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