一种便于电解水制氢的智能电解槽

本发明属于制氢领域，具体是一种便于电解水制氢的智能电解槽。

背景技术：

1、“绿氢”是指通过可再生资源获得的、生产过程没有碳排放的氢，是氢能产业的未来发展方向，“碱性水电解制氢”被视为规模化商业应用前景最为广阔的“绿氢”制取方法，其核心部件——电解槽是实现制氢技术提升与突破，推动电解水制氢规模化应用的关键，其性能高低将直接影响制氢效率、能耗指标及经济效益，提高制氢效率的其中一个关键因素是电解槽内压力的高低，但是在提高电解槽压力的同时，需要考虑到电解槽的密封效果，如果密封较差，就会造成氢气泄露，容易引发爆炸等情况。

2、为了解决上述问题，专利公开号cn114016062b公开了一种便于电解水制氢的智能电解槽，包括两端开口的槽体，所述槽体的两个开口端对称设置有两个端盖，所述端盖与所述槽体之间设置有橡胶垫，两个所述端盖之间沿圆周方向设置有至少两个连接轴；所述连接轴组成的圆筒结构上套设有转动件，所述转动件驱动所述连接轴转动，所述连接轴与所述端盖的连接处设置有螺纹，所述端盖上嵌设有沿圆周方向均匀设置的与所述连接轴数量相等的螺母，所述螺母与所述连接轴螺纹连接；所述端盖上开设有两个出气口以及两个液孔，所述端盖中转动设置有开合件，所述开合件转动能够控制所述出气口以及所述液孔的开闭，两个所述端盖中的所述开合件之间设置有伸缩件，所述伸缩件上设置有刻度线。

3、上述一种便于电解水制氢的智能电解槽，通过橡胶垫提高气密性保障制氢过程中的安全，但产出的氢气和氧气会在电极片上附着气泡，气泡会在体积扩散到使气泡浮力大于受到的张力后上浮，在此过程中，气泡会阻碍电极接触到水，从而使反应面积下降，反应效率降低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中气泡会阻碍电极接触到水的问题，本发明的目的是提供一种便于电解水制氢的智能电解槽，能够使气泡快速脱离电极，提高反应效率。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种便于电解水制氢的智能电解槽，包括电解槽，电解槽内设有质子交换膜，质子交换膜将电解槽分为氧气仓和氢气仓，氧气仓和氢气仓内均设有若干电极片，电极片连接有导线，导线靠近电极片的一端设有震动马达，氢气仓和氧气仓的顶壁均连通有出气管，氢气仓与出气管的连接处设有冷凝螺旋管，冷凝螺旋管上部贴设有半导体制冷片，出气管内均设有干燥剂块，出气管远离氧气仓和氢气仓的一端均设有负压吸取器。

3、采用上述方案后实现了以下有益效果：氧气仓内的电极片上供应正电，在氢气仓内的电极片上供应负电，使水进行电解反应。质子交换膜能够供氢离子通过，使氧气仓内的氢离子能够转移到氢气仓，且质子交换膜能够分隔氢气与氧气，使氢气与氧气能够分开收集。气体的密度小于水且与水的溶解度较小，因此会上浮析出。

4、反应时气体会以气泡的形式附着在电极片上，气泡能够隔绝电极片与水接触，从而使反应面积下降。震动马达能够使电极片震动，震动会使气泡与电极片发生相对移动，使气泡脱离电极片上浮，减少气泡对反应速率的影响。同时震动作用会使水面产生波动，从而带动气泡离开电极片，进一步减少气泡对反应速率的影响。

5、产生的气体会夹杂水分，且水面也存在水蒸气的蒸发，一方面降低了收集到的气体纯度，同时加快了水体的减少。冷凝螺旋管的作用是冷凝气体中的水分，使气体中的水分回流到氧气仓或氢气仓，减少水分的流失，并对气体中的水分进行除杂。半导体制冷片能够降低冷凝螺旋管上部的温度，提高冷凝的效率。干燥剂块能够吸收掉气体中残余水分，进一步对气体提纯。

6、与现有技术相比，震动马达能够通过晃动电极片使气泡快速脱离电极片，减少气泡对反应速率的影响；冷凝螺旋管能够对产生的气体进行冷凝，减少装置内水体的减少速度，半导体制冷片加强了冷凝效果，现有技术中通常采取70℃～80℃的温度加快制氢反应过程，在该温度下水体随未沸腾，但蒸发较大，利用冷凝螺旋管能够有效减少蒸发而流失的水分，减少补水次数，并提高气体的纯度。

7、进一步，电解槽上固定连接有超声波搅拌器。

8、有益效果：超声波搅拌器能够使水体产生均匀的波动，波动能够将气泡从电极片上晃下，从而减少气泡对反应速率的影响。

9、进一步，氢气仓和氧气仓顶壁设有喇叭状结构。

10、有益效果：喇叭状结构能够使气流通过后加速，气流速度加快有助于散热，提高后续的冷凝效果。

11、进一步，电解槽侧壁连通有水管，水管内设有单向阀，电解槽内设有水位检测器，水位检测器与单向阀电连接。

12、有益效果：制氢会不断分解水。水位检测器能够检测电解槽内的水位，在水位略高于电极片时打开单向阀，向电解槽内添加水。

13、进一步，电解槽外设有氢气检测器，电解槽外设有蜂鸣器，氢气检测器与蜂鸣器电连接。

14、有益效果：发生泄露后会使空气中混入氢气，因此需要对使用者进行提醒。氢气检测器能够检测到泄露出的氢气，并通过蜂鸣器发出警报，提醒使用者。

15、进一步，电解槽上设有观察窗。

16、有益效果：使用者能够通过观察窗对电解槽内部进行观察，及时发现制备过程中的异常现象。

17、进一步，电极片上开设有若干通孔。

18、有益效果：电极片的面积越大产生氢气的效率越高，通过在电极片上开设通孔增加电极片面积，提升氢气的制备效率。

19、进一步，电极片阳极镀有铱，电极片阴极镀有铂。

20、有益效果：铱和铂能够对电解水进行催化，提高反应速度。

技术特征：

1.一种便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：包括电解槽，电解槽内设有质子交换膜，质子交换膜将电解槽分为氧气仓和氢气仓，氧气仓和氢气仓内均设有若干电极片，电极片连接有导线，导线靠近电极片的一端设有震动马达，氢气仓和氧气仓顶壁均连通有出气管，氢气仓与出气管的连接处设有冷凝螺旋管，冷凝螺旋管上部贴设有半导体制冷片，出气管内均设有干燥剂块，出气管远离氧气仓和氢气仓的一端均设有负压吸取器。

2.根据权利要求1所述的便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：电解槽上固定连接有超声波搅拌器。

3.根据权利要求2所述的便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：氢气仓和氧气仓顶壁设有喇叭状结构。

4.根据权利要求3所述的便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：电解槽侧壁连通有水管，水管内设有单向阀，电解槽内设有水位检测器，水位检测器与单向阀电连接。

5.根据权利要求4所述的便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：电解槽外设有氢气检测器，电解槽外设有蜂鸣器，氢气检测器与蜂鸣器电连接。

6.根据权利要求5所述的便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：电解槽上设有观察窗。

7.根据权利要求6所述的便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：电极片上开设有若干通孔。

8.根据权利要求7所述的便于电解水制氢的智能电解槽，其特征在于：电极片阳极镀有铱，电极片阴极镀有铂。

技术总结
本发明公开了制氢领域的一种便于电解水制氢的智能电解槽，包括电解槽，电解槽内设有质子交换膜，质子交换膜将电解槽分为氧气仓和氢气仓，氧气仓和氢气仓内均设有若干电极片，电极片连接有导线，导线靠近电极片的一端设有震动马达，氢气仓和氧气仓顶壁均连通有出气管，氢气仓与出气管的连接处设有冷凝螺旋管，冷凝螺旋管上部贴设有半导体制冷片，出气管内均设有干燥剂块，出气管远离氧气仓和氢气仓的一端均设有负压吸取器。采用本发明的技术方案，能够使气泡快速脱离电极，提高反应效率。

技术研发人员：高艳鹏,郭乐
受保护的技术使用者：鄂尔多斯应用技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16