本技術(shù)涉及電解海水制氫裝置。

背景技術(shù)：

1、氫能是一種擁有較高燃燒值的能源，具有來源豐富和對環(huán)境無污染的特點(diǎn)，成為了現(xiàn)在最熱門的二次能源。當(dāng)前全球約96％的氫氣的生產(chǎn)依賴于化石燃料，如天然氣、煤和石油，這一過程中產(chǎn)生的大量co2排放無疑給環(huán)保工作帶來了巨大壓力。相較傳統(tǒng)的工業(yè)碳?xì)浠衔镎羝卣夹g(shù)，電解水制氫以其零碳排放、工藝簡單等優(yōu)勢而備受矚目。

2、現(xiàn)有的電解水電解槽是電解液在外施壓力下快速流過催化劑表面，若流速過快則電解液與催化劑的反應(yīng)接觸時間減小，導(dǎo)致產(chǎn)氣性能下降，同時由于流過的電解液在電解槽中停留時間短，對電解液加熱效果也下降，這無疑增加了運(yùn)行成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型是要解決現(xiàn)有的電解水電解槽產(chǎn)氣性能低、運(yùn)行成本高的技術(shù)問題，而提供一種內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置。

2、本實用新型的內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置是由陰極金屬外殼1、第一外防水膠圈2、第一內(nèi)防水膠圈3、陰極固定塑料板4、陰極板5、隔膜6、陽極板7、陽極固定塑料板8、第二內(nèi)防水膠圈9、第二外防水膠圈10、陽極金屬外殼11依次連接而成；

3、其中陰極金屬外殼1的直四棱柱狀，在側(cè)面中央有設(shè)置第一凹槽1-9，為儲液腔；在直四棱柱的后側(cè)面設(shè)置進(jìn)液口1-1，在直四棱柱的前側(cè)面設(shè)置出液口1-2，在直四棱柱的上底面設(shè)置加熱孔1-3、溫度探針孔1-4和排氣孔1-5；在左側(cè)面上圍繞凹槽一周分別設(shè)置外膠圈槽1-6和內(nèi)膠圈槽1-7，在左側(cè)面上還設(shè)置有第一連接孔1-8；

4、第一外防水膠圈2固定在外膠圈槽1-6內(nèi)，第一內(nèi)防水膠圈3固定在內(nèi)膠圈槽1-7中；

5、陰極板5為平板狀，在板的右側(cè)面開第二凹槽5-1，再在第二凹槽5-1中設(shè)置一個正方形的第一通孔5-2；在陰極板5的上方設(shè)置接線端5-3；第二凹槽5-1用來固定催化劑片；

6、陰極固定塑料板4也為平板狀，在板的左側(cè)設(shè)置形狀與陰極板5外輪廓相吻合的極板槽4-1，再在極板槽4-1中設(shè)置一個正方形的第二通孔4-2，在陰極固定塑料板4的邊緣設(shè)置第二連接孔4-3；陰極板5嵌入陰極固定塑料板4的極板槽4-1中；

7、第一凹槽1-9、第一通孔5-2、第二通孔4-2的形心在同一直線上；

8、隔膜6為平板；在平板的邊緣設(shè)置第三連接孔6-1；

9、各對應(yīng)的第一連接孔1-8、第二連接孔4-3、第三連接孔6-1的軸心在同一直線上，用于螺栓連接；

10、陽極板7的結(jié)構(gòu)以隔膜6所在平面為對稱軸與陰極板5的結(jié)構(gòu)對稱；

11、陽極固定塑料板8的結(jié)構(gòu)以隔膜6所在平面為對稱軸與陰極固定塑料板4的結(jié)構(gòu)對稱；

12、陽極金屬外殼11的結(jié)構(gòu)以隔膜6所在平面為對稱軸與陰極金屬外殼1的結(jié)構(gòu)對稱；

13、第一外防水膠圈2與第二外防水膠圈10的結(jié)構(gòu)相同；

14、第一內(nèi)防水膠圈3與第二內(nèi)防水膠圈9的結(jié)構(gòu)相同。

15、更進(jìn)一步地，步驟一所述的連接是用螺栓按順序?qū)㈥帢O金屬外殼1、第一外防水膠圈2、第一內(nèi)防水膠圈3、陰極固定塑料板4、陰極板5、隔膜6、陽極板7、陽極固定塑料板8、第二內(nèi)防水膠圈9、第二外防水膠圈10、陽極金屬外殼11固定在一起。

16、更進(jìn)一步地，隔膜6為無紡布隔膜或陰離子交換膜，隔膜用于防止電解液中的氫氣、氧氣混合，同時隔膜可以允許特定的離子通過，但阻止其他離子的通過，這有助于維持電解過程中電解液的電中性，并優(yōu)化電解效率；另外隔膜有助于防止電解反應(yīng)產(chǎn)物在電極上的再反應(yīng)。

17、更進(jìn)一步地，陰極板5的第二凹槽5-1固定的催化劑片為鎳網(wǎng)片或或二氧化釕片。

18、更進(jìn)一步地，陽極板7的凹槽處固定的催化劑片為鎳網(wǎng)片或二氧化銥片。

19、本實用新型的陰極金屬外殼1、第一外防水膠圈2、第一內(nèi)防水膠圈3、陰極固定塑料板4、陰極板5、隔膜6、陽極板7、陽極固定塑料板8、第二內(nèi)防水膠圈9、第二外防水膠圈10、陽極金屬外殼11依次連接在一起后，在陰極側(cè)和陽極側(cè)各形成一個儲液腔，得到內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置。將加熱棒經(jīng)加熱孔1-3置于儲液腔中、將溫度探針經(jīng)溫度探針孔1-4也置于儲液腔中，陽極板7(析氧催化電極)的接線端接電源正極，陰極板5(析氫催化電極)的接線端5-3接電源負(fù)極，并將電解液(如海水)經(jīng)過進(jìn)液口輸入到儲液腔內(nèi)，電解液被加熱后開啟電源進(jìn)行電解水工作；析氧催化電極、析氫催化電極和電解液構(gòu)成回路，電解液中的離子通過隔膜傳遞到相應(yīng)的電極位置；析氧催化電極中的催化劑與被加熱的電解液充分接觸反應(yīng)生成氧氣，析氫催化電極中的催化劑與被加熱的電解液充分接觸反應(yīng)生成氫氣，電解液再從出液口流出，在陰極金屬外殼一側(cè)的排氣孔收集氫氣，在陽極金屬外殼一側(cè)的排氣孔收集氧氣。在運(yùn)行過程中對裝置進(jìn)行輸液、加熱、施加電流，即可實現(xiàn)高效的電解海水制氫制氧。本裝置可通過更換隔膜即可適配不同的電解水電解條件。本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡單，解決了現(xiàn)有電解水技術(shù)中無法儲液和電解海水制氫制氧困難的問題。

20、本實用新型通過陰極側(cè)和陽極側(cè)各形成一個儲液腔的設(shè)計，并通過進(jìn)出液通道進(jìn)行電解液的補(bǔ)充，流入的電解液在內(nèi)嵌式腔體內(nèi)被儲存、加熱并進(jìn)行電解水工作，實現(xiàn)了電解水裝置可持續(xù)性工作，解決了現(xiàn)有電解水技術(shù)中無法儲液和運(yùn)行成本高問題。

21、本實用新型的內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

22、(1)設(shè)置內(nèi)嵌的儲液腔可以對流過的電解液進(jìn)行儲存。給予電解液儲存空間，可使電解液與催化劑有充分接觸和反應(yīng)的時間。同時給予電解液儲存空間可減少電解液的加熱時間，提高電解槽的制氫、制氧效率。

23、(2)設(shè)置內(nèi)嵌的儲液腔可以增大電解槽內(nèi)的空間并對催化劑產(chǎn)生氣體的釋放進(jìn)行緩沖，降低電解槽內(nèi)的氣體壓力，提升電解槽的穩(wěn)定性和安全性。

24、(3)設(shè)置內(nèi)嵌式儲液腔和隔膜，實現(xiàn)了氫氣和氧氣在不同時間、不同空間上的制取，解決了電解液氫氧混合的問題；實現(xiàn)了陽極電極基元和陰極電極基元之間離子的傳遞，解決了電解液離子平衡問題。

25、(4)隔膜可根據(jù)電解水的電解條件改變而進(jìn)行更換，通過更換不同類型的功能性隔膜，該裝置可進(jìn)行多種不同電解條件的制氫制氧工作，實現(xiàn)了一種電解水裝置可進(jìn)行多種電解水條件的電解水工作，解決了電解水裝置的適配性問題。

26、(5)本實用新型的內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置的結(jié)構(gòu)簡單，通過加固螺絲進(jìn)行連接固定，組裝方便。

技術(shù)特征：

1.一種內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置，其特征在于該裝置是由陰極金屬外殼(1)、第一外防水膠圈(2)、第一內(nèi)防水膠圈(3)、陰極固定塑料板(4)、陰極板(5)、隔膜(6)、陽極板(7)、陽極固定塑料板(8)、第二內(nèi)防水膠圈(9)、第二外防水膠圈(10)、陽極金屬外殼(11)依次連接而成；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置，其特征在于所述的連接是用螺栓按順序?qū)㈥帢O金屬外殼(1)、第一外防水膠圈(2)、第一內(nèi)防水膠圈(3)、陰極固定塑料板(4)、陰極板(5)、隔膜(6)、陽極板(7)、陽極固定塑料板(8)、第二內(nèi)防水膠圈(9)、第二外防水膠圈(10)、陽極金屬外殼(11)固定在一起。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置，其特征在于，所述的隔膜(6)為無紡布隔膜或陰離子交換膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置，其特征在于，陰極板(5)的第二凹槽(5-1)固定的催化劑片為鎳網(wǎng)片或二氧化釕片。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置，其特征在于，陽極板(7)的凹槽處固定的催化劑片為鎳網(wǎng)片或二氧化銥片。

技術(shù)總結(jié)
一種內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置，它涉及電解海水制氫裝置。它是要解決現(xiàn)有的電解水電解槽產(chǎn)氣性能低、運(yùn)行成本高的技術(shù)問題。本技術(shù)的內(nèi)嵌儲液腔體式的電解海水裝置是由陰極金屬外殼、第一外防水膠圈、第一內(nèi)防水膠圈、陰極固定塑料板、陰極板、隔膜、陽極板、陽極固定塑料板、第二內(nèi)防水膠圈、第二外防水膠圈、陽極金屬外殼依次連接而成；在陰極金屬外殼和陽極金屬外殼內(nèi)設(shè)置凹槽作為儲液腔。該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，制氫、制氧效率高，可用于電解水制氫領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：劉東,蔡耀海,劉凱,王振波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240712
技術(shù)公布日：2025/5/8