具有內部頂端氣體分離室的電極構件的製作方法

2023-07-13 08:34:01 1

專利名稱：具有內部頂端氣體分離室的電極構件的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於工業用電化學技術領域，具體地說是一種用於復極式電 解裝置或燃料電池電化學裝置的具有內部頂端氣體分離室的電極構件。
背景技術：
在工業應用的電化學領域中，不論復極式還是單極式電槽，都由膜隔開 的陰極和陽極以及為電極提供液體電解環境的陰極室和陽極室組成，膜通常 採用離子交換膜。在專利文獻ZL002294633.0中，公開了一種有外部循環構件的自然循環 復極式電解裝置。其特徵是槽上方有與槽相連的氣液分離器。由於復極式的優點逐步被發掘，缺點逐步克服，其在當今電解工業中被 廣泛採用。例如在電解鹼性金屬氯化物溶液的工業生產中，就廣泛採用離子 膜復極式電解槽。就復極式而言，有兩種密封和組裝形式密壓機式和單元 槽式(也稱模塊式)。電解環境的優良與否，與氣液產物能否在電解室頂部有效平穩分離排出 有關，同時也與膜上部是否完全沁潤和壓力穩定有密切關係。單元槽式電解槽為解決上部膜的沁潤問題，採用了很多方法。在專利文 獻ZL 00807343.0中，公開了一種在電解區上方的有排出集流室的陰極室向 外凸起陽極室有向內凹進的電解槽。在公開文獻CN 1708604中，公開了一 種有內部導槽的單元式電解槽，為使膜片在運行或停車狀態下完全沁潤，在 電解室內上部設有導槽，同時導槽可分離氣液產物。但現有技術和文獻介紹的方法，對於氣液產物的有效排出和分離，雖然 有過多種方法，但也有局限，如在公開文獻CN 1708604中的結構，導槽在 電極室內，結構較為複雜，對膜上邊緣液位提升和分離空間有限；在專利文
獻ZL00807343.0中，結構較為複雜難以製造。 發明內容本實用新型的目的是提供一種用於電化學裝置的具有內部頂端氣體分離 室的電極構件。本實用新型的目的是這樣實現的它包括有(a) 盤狀電槽主體；(b) 圍繞盤的周邊設有向外延伸的密封邊緣； (C)與邊緣平齊的覆蓋盤面的多孔電極；(d) 連接電極與盤後壁之間的導電支撐元件；(e) 與盤連接的一個出口， 一個入口，在盤下部設有與入口相連的液 體分配管，在液體分配管上開有液體分配孔；其特徵是作為陽極盤或/和陰極盤的上部邊沿，即從靠近膜向遠離膜方 向，依次由水平面、向上傾斜面和水平面組成的梯形截面與盤後壁形成高於 膜有效面的氣液分離室；在陽極盤出口或/和陰極盤出口與氣液分離室之間分 別設置有一氣液導出管，在陽極盤上部連接有一插入到氣液導出管的保護電 極。本實用新型的構件結構是基於實際研究成果和經驗所得出的。 上述設置在陽極盤上部的氣液分離室與陽極盤為一體結構；而設置在陰 極盤上部的氣液分離室與陰極盤為一體結構。本實用新型採用了與電極淺盤一體的上部具有折線結構的氣液分離室， 電極淺盤上部從靠近膜向遠離膜方向，依次由水平面、向上傾斜面和水平面 組成的梯形截面與盤後壁形成高於膜有效面的氣液分離室，這樣可以提高膜 的有效利用面積，延長膜的壽命。其優點是第一個水平明面可以為壓緊密封 法蘭提供空間，以提高法蘭的強度；向上傾斜面和第二個水平的面可以有效 地提供氣液分離空間，使氣液分離室高於膜的有效面，從而提高電解裝置的 使用效果、延長部件的使用壽命。另一個優點是氣液導出管可以直接插入氣
液分離室，結構簡化。根據需要,電極盤與電極之間設有曲面的氣液導流板。由於陽極導液板是 曲面的，導液曲面板與電極盤之間設有網狀結構的破泡網，可以有效的提高 氣液的分離效果，提高陽極導液板液體向下部分的液體比重，提高內部循環 的推動力，有利於內部壓力的穩定性和氣液流動的穩定性。網狀結構的一部 分，作為電極邊緣的支撐，可以建簡化結構，降低成本。本實用新型另一個特點是陽極盤上部板與陽極盤後壁之間設有網狀結構 的破泡網，可以有效的提高進入到氣液分離室的氣液的分離效果，同時不會 對循環部分的液體產生阻力，提高內部循環的速度，有利於內部壓力的穩定 性和氣液流動的穩定性。網狀結構的一部分，作為電極邊緣的支撐，可以建 簡化結構，降低成本。本實用新型的另一個優點是，採用了在陽極盤上部連接有一插入到氣液 導出管的保護電極，可以有效地保護與氣液導管相連的其它金屬部件和電極 淺盤本身。本實用新型還具有結構簡單合理，成本低廉，工作性能穩定，使用壽命 長，應用範圍寬等優點。

圖1是本實用新型帶有高於膜有效面的氣液分離室的電極構件上部剖面圖；圖2是本實用新型另一種帶有高於膜有效面的氣液分離室的電極構件上 部剖面圖；具體實施方式
下面將結合附圖通過實施例對本實用新型做進一步說明，但下述的實例 僅僅是本實用新型其中的例子而已，並不代表本實用新型所限定的權利範圍。 該權利範圍以權利要求書為準。 實施例h
由圖1所示，本實用新型的一個應用實例，是氯鹼電解應用，通過如下 實現的單個陽極盤1水平放置，在密封面上安放墊片，水平安裝膜片3， 在膜片四周密封面外臨時固定膜片，陽極密封邊緣採用耐縫隙腐蝕的金屬或 採用耐縫隙腐蝕的表面塗層，安裝陰極盤5並用法蘭11密封整個單元。整體 單元垂直安裝於電解槽架上，連接陽極室出入口管和陰極室出入口管，同樣 逐一組裝其他單元槽直到所有單元槽安裝完畢。在槽架兩端，分別垂直安裝 有固定導電端板和移動導電端板。壓緊移動導電端板直到所有單元槽壓緊， 為每一單元槽充液，通過固定導電端板和移動導電端板向復極式電解槽通直流電，電流從一端穿過每一單元陰極盤5、陰極導電板、陰極4、膜3、陽極 2、陽極導電板、陽極盤l，再傳導到下一單元槽的陰極盤，這樣逐一單元槽 傳導，直到電解槽的另一端板。每一單元的陽極側，鹽水由入口通過分布管 進入，在陽極產生氯氣，氣液在槽上部分離室10分離並從導出管8導出；每 一單元的陰極側，淡鹼液由入口通過分布管進入，在陰極產生氫氣和燒鹼， 氣液在槽上部分離室分離並從導出管導出。每一單元槽的出入口管分別與鹽 水總管、淡鹼液總管、淡鹽水和氯氣總管、鹼和氫氣總管連接，所有總管通 入下遊裝置處理和利用。作為陽極和陰極構件，電極盤上部，從靠近膜3向遠離膜方向，依次由 水平面13、向上傾斜面14和水平面15組成的梯形截面與盤後壁12形成高 於膜有效面的氣液分離室10，設置在陽極盤上部的氣液分離室與陽極盤為一 體結構；陽極盤l與陽極2之間設有曲面的氣液導流板6,位於電極盤1上 部與氣液導流板6之間設置有改善液體與氣體分離的網狀結構氣泡破碎網7， 在陽極盤1上部連接有一插入到氣液導出管8的保護電極9，離子膜3位於 陽極2與陰極4之間，陰極、陽極構件通過密封和壓緊法蘭11密封在一起。 而其它結構如盤狀電槽主體；圍繞盤的周邊設有向外延伸的密封邊緣；與 邊緣平齊的覆蓋盤面的多孔電極；連接電極與盤後壁之間的導電支撐元件； 與盤連接的一個出口， 一個入口，在盤下部設有與入口相連的液體分配管，
在液體分配管上開有液體分配孔與傳統的結構相同。該結構的優點是所有循環和流出的流體，都經過網狀結構氣泡破碎網7，因此循環的流體含氣體量 可以減低，提高循環的推動力，改善循環狀況，提高循環量。 實施例2:由圖2所示在圖2中，作為陽極和陰極構件，電極盤上部，從靠近膜3向遠離膜方向，依次由水平面13、向上傾斜面14和水平面15組成的梯形 截面與盤後壁12形成高於膜有效面的氣液分離室10，設置在陽極盤上部的 氣液分離室與陽極盤為一體結構。陽極盤1與陽極2之間設有曲面的氣液導 流板6，位於電極盤1上部與電極盤後壁12之間設置有改善液體與氣體分離 的網狀結構氣泡破碎網7，在陽極盤1上部連接有一插入到氣液導出管8的 保護電極9，離子膜3位於陽極2與陰極4之間，陰極、陽極構件通過密封 和壓緊法蘭11密封在一起。該發明的優點只是流出的流體經過網狀結構氣泡 破碎網7，因此循環的流體的流動阻力可以減低，改善循環狀況，提高循環根據需要，與氣液導出管相連接的陽極盤出口或陰極盤出口可以設置在 盤的下部或側壁上，有利於提高出口的電阻，減少電流洩漏，另外還便於管 路設置及維護。
權利要求1. 一種具有內部頂端氣體分離室的電極構件，它包括有(a)盤狀電槽主體；(b)圍繞盤的周邊設有向外延伸的密封邊緣；(c)與邊緣平齊的覆蓋盤面的多孔電極；(d)連接電極與盤後壁之間的導電支撐元件；(e)與盤連接的一個出口，一個入口，在盤下部設有與入口相連的液體分配管，在液體分配管上開有液體分配孔；其特徵是作為陽極盤或/和陰極盤的上部邊沿，即從靠近膜向遠離膜方向，依次由水平面、向上傾斜面和水平面組成的梯形截面與盤後壁形成高於膜有效面的氣液分離室；在陽極盤出口或/和陰極盤出口與氣液分離室之間分別設置有一氣液導出管，在陽極盤上部連接有一插入到氣液導出管的保護電極。
2、 根據權利要求l所述的電極構件，其特徵在於電極盤與電極之間設 有曲面的氣液導流板。
3、 根據權利要求1所述的電極構件，其特徵在於位於盤上部與導流板 之間設置有改善液體與氣體分離的網狀結構。
4、 根據權利要求1所述的電極構件，其特徵在於位於陽極盤上部與盤 後壁之間設置有改善液體與氣體分離的網狀結構。
5、 根據權利要求3或4所述的電極構件，其特徵在於網狀結構還作為 支撐電極邊緣的網狀結構。
6、 根據權利要求l所述的電極構件，其特徵在於設置在陽極盤上部的 氣液分離室與陽極盤為一體結構。
7、根據權利要求l所述的電極構件，其特徵在於設置在陰極盤上部的 氣液分離室與陰極盤為一體結構。
專利摘要一種用於電化學裝置的具有內部頂端氣體分離室的電極構件，它包括有盤狀電槽主體；圍繞盤的周邊設有向外延伸的密封邊緣；與邊緣平齊的覆蓋盤面的多孔電極；連接電極與盤後壁之間的導電支撐元件；與盤連接的一個出口，一個入口，在盤下部設有與入口相連的液體分配管，在液體分配管上開有液體分配孔；其技術要點是作為陽極盤或/和陰極盤的上部邊沿，即從靠近膜向遠離膜方向，依次由水平面、向上傾斜面和水平面組成的梯形截面與盤後壁形成高於膜有效面的氣液分離室；在陽極盤出口或/和陰極盤出口與氣液分離室之間分別設置有一氣液導出管，在陽極盤上部連接有一插入到氣液導出管的保護電極。本新型具有結構簡單，工作性能穩定，使用壽命長，應用範圍寬等優點。
文檔編號C25B9/18GK201080501SQ20072001311
公開日2008年7月2日 申請日期2007年7月5日 優先權日2007年7月5日
發明者劉國楨 申請人:劉國楨