CN218666315U - 一种用于采集氢气的循环电解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于采集氢气的循环电解装置，具有若干电解槽通过外部电源供电电解制氢；包括可拆卸的密封壳体，电解槽设置在密封壳体内并通过预紧固件形成筒状的电解组件；所述电解组件的截面尺寸小于密封壳体的内径，在密封壳体内具有凸起结构，通过凸起结构支撑电解组件使其与密封壳体的内壁之间具有间隙，在间隙中填充保护介质。

Description

一种用于采集氢气的循环电解装置

技术领域

本实用新型属于新能源制氢设备技术领域，具体涉及一种用于采集氢气的循环电解装置。

背景技术

水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。具体的，在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，故需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。

由于现代工业和能源产业中，氢气可作为工业原料或能源使用，但在先的制备氢气的工艺中，大都采用从天然气或水煤气制备氢气的路线，具有较低的成本。而现有的可再生能源发展中，由于采用了诸多新型的发电设备，例如太阳能、风能等，这种方式所产生的电能不够稳定，在达到一定装机量的前提下无法直接接入电网供电，其特征则是无法保证其以持续稳定的功率输出电能。在当下高速推进新能源发电的进程中，急需要将其不稳定的电流进行储存和利用，则对于上述的氢气制备工艺中，则是一个较好的互补关系。

利用这种“垃圾电”制备氢气，就会建立大型的电解水制氢设备，其包括电解槽和诸多管路、控制设备，其中的电解槽则是关键的反应结构。现有技术中，为了降低电解槽的发热情况和提高电能利用率，大都采用PEM电解制氢技术。其核心则在于采用一种特殊的分隔物，即一种分子级微孔的离子膜。其厚度很小，不易产生氢反渗透。而传统碱性的隔膜不是分子级微孔，故易产生氢反渗透。同时，PEM型的电解槽内两级室的集电器结构紧密且有弹性，从而使得电解槽重量轻、体积小，重量仅是相同产氢量的普通电解槽的三分之一，优点是零极距，槽内阻小。但这种膜一般就设置在电解槽内，诸多现有技术采用一次性结构设计，使用一定时间直接更换电解槽，导致其成本较高。即使替换这种离子膜，其更换后的离子膜在电解槽内部没有单独的密封结构前提下，仅通过打胶的方式使其密封效果无法确定。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于采集氢气的循环电解装置，通过在密封壳体内与电解组件设有间隙，并通过在间隙中填充保护介质能够防止在电解过程中因为漏气等原因出现的安全隐患。

本实用新型所采用的技术方案为：

第一方面，本实用新型提供一种用于采集氢气的循环电解装置，具有若干电解槽通过外部电源供电电解制氢；包括可拆卸的密封壳体，电解槽设置在密封壳体内并通过预紧固件形成筒状的电解组件；

所述电解组件的截面尺寸小于密封壳体的内径，在密封壳体内具有凸起结构，通过凸起结构支撑电解组件使其与密封壳体的内壁之间具有间隙，在间隙中填充保护介质。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第一种实施方式，所述密封壳体在处于放置状态时重力方向最高的位置设有气体检测模块，所述气体检测模块与外部设备连接。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第二种实施方式，所述密封壳体包括单侧具有开口的桶身，在桶身的开口上通过法兰连接有法兰盖，由法兰盖将电解组件抵在桶身内底部。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第三种实施方式，所述密封壳体包括两端均设有开口的桶身，在桶身一侧开口上设有底盖；

另一侧开口上通过法兰连接有法兰盖，由法兰盖将电解组件抵在桶身内底部。

结合第一方面的第二或三种实施方式，本实用新型提供第一方面的第四种实施方式，所述法兰盖内侧设有压紧盖，所述压紧盖通过螺栓与桶身开口连接；

在压紧盖上设有抵在电解组件端面的抵块。

结合第一方面的第四种实施方式，本实用新型提供第一方面的第一种实施方式，所述压紧盖上具有镂空部分，电解组件的管道通过镂空部分穿过并穿出密封壳体。

结合第一方面的第五种实施方式，本实用新型提供第一方面的第六种实施方式，所述法兰盖上设有循环水管和气管，所述循环水管和气管在内侧端面上设有连接端口；

所述电解组件一侧具有若干连接软管，安装时将连接软管连接在对应的连接端口上与外部管路连通。

结合第一方面的第六种实施方式，本实用新型提供第一方面的第七种实施方式，所述预紧固件包括两个固定板和若干拉条，由若干拉条给固定板提供相向的拉紧力，使得处于固定板之间的若干电解槽被夹住固定；

所述连接软管从一侧固定板上穿出。

结合第一方面的第五种实施方式，本实用新型提供第一方面的第八种实施方式，所述凸起结构为设置在桶身内壁上的凸条，桶身内等圆心角设有至少三条凸条。

结合第一方面的第六种实施方式，本实用新型提供第一方面的第九种实施方式，所述凸条两侧端部具有螺孔，所述压紧盖通过螺栓***凸条的螺孔内实现拉紧固定。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过密封壳体结构的凸起结构设计，在与内部的电解组件之间形成间隙，通过在间隙内填充保护介质避免因漏气产生的爆燃的安全事故；

同时通过采用液态的保护介质从而实现气体泄露时能够进一步的降低自燃的问题，同时通过设有的气体传感器能够检测到泄露气体的问题并及时反馈报警；

同时，通过对密封壳体的优化设计，从而在针对不同电解槽组件时也能够对其进行固定，通过预紧固件将若干组的电解槽先固定，然后再通过压紧盖将其压紧，避免其出现漏气的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例中整个循环电解装置的第一轴测图；

图2是本实用新型实施例中整个循环电解装置的侧视图；

图3是本实用新型实施例中整个循环电解装置的第二轴测图；

图4是本实用新型实施例中循环电解装置分拆后的侧视图；

图5是本实用新型实施例中循环电解装置分拆后的第一轴测图；

图6是本实用新型实施例中循环电解装置分拆后的第二轴测图。

图中：1-法兰盖，2-桶身，3-底盖，4-循环水管，5-气管，6-密封圈，7-压紧盖，8-连接软管，9-电解槽，10-固定板，11-拉条，12-凸条。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例公开一种用于采集氢气的循环电解装置，具有若干电解槽9通过外部电源供电电解制氢；包括可拆卸的密封壳体，电解槽9设置在密封壳体内并通过预紧固件形成筒状的电解组件；电解组件的截面尺寸小于密封壳体的内径，在密封壳体内具有凸起结构，通过凸起结构支撑电解组件使其与密封壳体的内壁之间具有间隙，在间隙中填充保护介质。

需要说明的是，电解组件是由多个电解槽9构成的组合式结构，每个电解槽9中具有膜电极和一定的容积，用于容纳一定量的液体，该液体可根据需求设置为纯水或碱水。每个电解槽9的电极都通过线缆与外部电路连通，而在每个电解槽9内生成的气体会由单独的管道排出，同时通过单独设置的循环水管4给每个电解槽9供水。本实施例中，电解槽9采用市面上常见的pem电解槽9结构，将其线缆连接到位后，通过将其放置在密封壳体内实现保护。

由于电解槽9本身在电解过程中产生氢气，为了防止其产生泄露危险，通过外部的密封壳体将其密封后，并填充有保护介质来避免其直接泄露在开放环境中发生爆燃。

本实施例中的保护介质为水，同时密封壳体包括卧式和立式两种设置方式，两种设置方式下在其最高处设置有收集管，同时在处于放置状态时重力方向最高的位置设有气体检测模块，气体检测模块与外部设备连接。当整个密封壳体内的电解槽9出现泄露时，气体会迅速上升至收集管处，而气体检测模块则能够检测到有气体泄露，并通过外部设备获取信息后报警。

在一种实施例中，密封壳体包括单侧具有开口的桶身2，在桶身2的开口上通过法兰连接有法兰盖1，由法兰盖1将电解组件抵在桶身2内底部。桶身2的法兰与法兰盖1连接之间设有密封圈6进行密封，当法兰盖1压紧时，密封圈6通过一定形变将其缝隙遮挡。

在另一种实施例中，如图1-图6所示，密封壳体包括两端均设有开口的桶身2，在桶身2一侧开口上设有底盖3；另一侧开口上通过法兰连接有法兰盖1，由法兰盖1将电解组件抵在桶身2内底部。

图4和图5中可以看到，法兰盖1内侧设有压紧盖7，压紧盖7通过螺栓与桶身2开口连接；在压紧盖7上设有抵在电解组件端面的抵块。

本实施例中，压紧盖7上具有镂空部分，电解组件的管道通过镂空部分穿过并穿出密封壳体。

进一步地，采用图中的压紧盖7结构，为三爪形状，中部具有一个圆盘，通过圆盘内侧抵住电解组件。

进一步地，法兰盖1上设有循环水管4和气管5，所述循环水管4和气管5在内侧端面上设有连接端口；电解组件一侧具有若干连接软管8，安装时将连接软管8连接在对应的连接端口上与外部管路连通。

进一步地，整个电解组件包括若干独立的电解槽9，通常外置的电解槽9均通过螺杆螺帽进行拉紧固定，本实施例中的电解槽9均设置在桶身2内，并通过压紧帽与底盖3相互扣合抵住固定。但在安装时，需要通过预紧固件先将其固定后，再将其放入桶身2内进行固定。

其中，预紧固件包括两个固定板10和若干拉条11，由若干拉条11给固定板10提供相向的拉紧力，使得处于固定板10之间的若干电解槽9被夹住固定；所述连接软管8从一侧固定板10上穿出。

作为配合的，桶身2内的凸起结构为设置在桶身2内壁上的凸条12，桶身2内等圆心角设有至少三条凸条12。三条凸条12结构在桶身2内形成一个滑轨，电解组件可从压紧盖7一侧沿凸条12推入。本实施例中的电解组件为类圆柱状结构，其截面为圆形，则与每条凸条12的表面接触贴合，由凸条12提供一定的限位效果。而凸条12两侧端部具有螺孔，所述压紧盖7通过螺栓***凸条12的螺孔内实现拉紧固定。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种用于采集氢气的循环电解装置，具有若干电解槽（9）通过外部电源供电电解制氢；其特征在于：包括可拆卸的密封壳体，电解槽（9）设置在密封壳体内并通过预紧固件形成筒状的电解组件；

所述电解组件的截面尺寸小于密封壳体的内径，在密封壳体内具有凸起结构，通过凸起结构支撑电解组件使其与密封壳体的内壁之间具有间隙，在间隙中填充保护介质。

2.根据权利要求1所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述密封壳体在处于放置状态时重力方向最高的位置设有气体检测模块，所述气体检测模块与外部设备连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述密封壳体包括单侧具有开口的桶身（2），在桶身（2）的开口上通过法兰连接有法兰盖（1），由法兰盖（1）将电解组件抵在桶身（2）内底部。

4.根据权利要求1所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述密封壳体包括两端均设有开口的桶身（2），在桶身（2）一侧开口上设有底盖（3）；

另一侧开口上通过法兰连接有法兰盖（1），由法兰盖（1）将电解组件抵在桶身（2）内底部。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述法兰盖（1）内侧设有压紧盖（7），所述压紧盖（7）通过螺栓与桶身（2）开口连接；

在压紧盖（7）上设有抵在电解组件端面的抵块。

6.根据权利要求5所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述压紧盖（7）上具有镂空部分，电解组件的管道通过镂空部分穿过并穿出密封壳体。

7.根据权利要求6所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述法兰盖（1）上设有循环水管（4）和气管（5），所述循环水管（4）和气管（5）在内侧端面上设有连接端口；

所述电解组件一侧具有若干连接软管（8），安装时将连接软管（8）连接在对应的连接端口上与外部管路连通。

8.根据权利要求7所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述预紧固件包括两个固定板（10）和若干拉条（11），由若干拉条（11）给固定板（10）提供相向的拉紧力，使得处于固定板（10）之间的若干电解槽被夹住固定；

所述连接软管（8）从一侧固定板（10）上穿出。

9.根据权利要求6所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述凸起结构为设置在桶身（2）内壁上的凸条（12），桶身（2）内等圆心角设有至少三条凸条（12）。

10.根据权利要求9所述的一种用于采集氢气的循环电解装置，其特征在于：所述凸条（12）两侧端部具有螺孔，所述压紧盖（7）通过螺栓***凸条（12）的螺孔内实现拉紧固定。

Images