隔膜電解裝置的製作方法

2023-05-05 23:09:31 3

專利名稱：隔膜電解裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種隔膜電解裝置，尤其涉及一種用於製備氧化還原電池用電解質的電解裝置。
背景技術：
氧化還原電池是在電解質中積蓄電力的二次電池，通過電解質的氧化還原反應進行充放電。一般的氧化還原電池所使用的電解質其正極電解質採用硫酸氧釩(IV)溶液，而負極電解質則採用硫酸釩(III)溶液。其中正極電解質使用的硫酸氧釩的製作工序極為複雜，還需要高溫OOO 300°C )，高壓(5 20個大氣壓)。另外，負極電解液的製作工藝氧化釩(III)還包括了在濃硫酸中溶解，因此作業存在極大的危險性，這些都需要高度熟練的技術和特別的上崗資格，特殊的機器設備，安全設備，環境要求等，往往因法律上的許多的限制不能製造。實際上從數十年前開始就有低成本的氧化還原電池且能穩定地儲備大量的電力的考慮，但是由於不能安全有效地製造電解質而延遲了氧化還原電池的普及。

實用新型內容本實用新型提供一種用於製備氧化還原電池用電解質的隔膜電解裝置，以克服現有技術存在的上述缺陷。本實用新型是通過如下的技術方案實現的—種隔膜電解裝置，包括電解槽、陰極和陽極，其特徵在於，還包括隔膜和冷卻裝置，所述隔膜設置在電解槽中央並將電解槽分隔成兩個電解室，所述陰極和陽極分別設置在電解槽的兩個電解室內並靠近隔膜一側，所述冷卻裝置設置在電解槽的內部或者外部， 通過循環冷卻水帶走電解產生的熱量。所述冷卻裝置為一包覆在電解槽外的冷卻夾層，在所述冷卻夾層兩側設置進水口和出水口。所述冷卻裝置也可以是分別設置在電解槽兩個電解室內的兩個換熱器，在所述換熱器上連接進水管和出水管。所述電解槽採用聚氯乙烯(PVC)或玻璃等熱電導性好的材質製造。所述隔膜為陶瓷材質，包括氧化鋁或硅藻土，優選氧化鋁。所述進水管和出水管的材質可以採用不溶性金屬或耐藥性塑料，不溶性金屬包括鈦，耐藥性塑料包括特氟隆。作為優選方案，在電解室下部和上部分別設置進液管和出液管，與設置在電解裝置外部的電解質存積桶連接，通過循環泵使電解質循環。所述陽極使用不溶性金屬(譬如鈦等)鉬鍍等材質，所述陰極採用不溶性金屬 (無鍍層)。本實用新型隔膜電解裝置可用於製備氧化還原電池用電解質，例如可以在如下氧化還原電池用電解質製造エ藝中使用(1)向鹼性水溶液中緩慢加入五氧化ニ釩並不斷攪拌，五氧化ニ釩的加入量為鹼性水溶液質量的20 50wt% ；(2)五氧化ニ釩加料完畢後，繼續攪拌使其充分溶解；(3)在上述體系中緩慢加入硫酸反應生成硫酸氧釩(IV)，體系pH值達到2. 0 2. 2時停止加入，繼續反應20 30分鐘；(4)攪拌結束後用電滲析裝置除去硫酸鈉，然後進入膈膜電解エ序1，將從電滲析裝置獲得的溶液還原為硫酸釩(III)和硫酸氧釩(IV)混合溶液；(5)在步驟(4)獲得的混合溶液中加入硫酸，然後進入膈膜電解エ序2，在陽極側獲得硫酸氧釩(IV)，在陰極側獲得硫酸釩(III)；(6)將步驟(5)中獲得的硫酸氧釩(IV)導入膈膜電解エ序3，在陽極側獲得高濃度的硫酸氧釩，即正極電解質；(7)將從隔膜電解エ序3的陰極獲得的溶液轉移到膈膜電解エ序4的陽極側，然後將從步驟( 中獲得的硫酸釩(III)轉移到膈膜電解エ序4的陰極側，進行電解，就可從陰極側獲得高濃度的硫酸釩(III)，即負極電解質。上述步驟(4) (7)中各道隔膜電解エ序即採用本實用新型隔膜電解裝置。與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果①現有技術是必須在高溫高壓的不溶性密封容器內讓硫酸將氧化釩(III)溶解， 而本實用新型則無需此エ藝，只需在常溫常壓的大氣中製作氧化還原電池用電解質。②在製造エ序中不產生有害氣體和有毒的廢水等。③電解裝置的電源電壓很低，沒有觸電的危險性。④因為採用開放構造的電解裝置因此內部反應狀況的觀察容易，裝置的自動運行也極為簡單易行。⑤膈膜電解裝置所使用的膈膜是以硅藻土作為主要成分的陶瓷，價格便宜且物理強度很強，化學穩定性好壽命長，能達到降低製造成本的目的。⑥膈膜電解裝置所使用的電極採用在鉬等的耐氧化性金屬上鍍鈦，同時也可以用以石墨為主要成分陶瓷電扱，這樣能降低裝置的成本。

圖1是本實用新型一個實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型另ー個實施例的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術方案。ー種隔膜電解裝置，包括電解槽1、陰極2和陽極3，還包括隔膜4和冷卻裝置，所述隔膜4設置在電解槽1中央並將電解槽1分隔成兩個電解室，所述陰極2和陽極3分別設置在電解槽1的兩個電解室內並靠近隔膜4 ー側，所述冷卻裝置設置在電解槽1的內部或者外部，通過循環冷卻水帶走電解產生的熱量。作為ー個優選實施例，如圖1所示，所述冷卻裝置為ー包覆在電解槽1外的冷卻夾層5，在所述冷卻夾層5兩側設置進水口 501和出水口 502，循環冷卻水從進水口 501進入冷卻夾層5，流經電解槽外壁帶走電解過程產生的熱量，然後從出水口 502流出。作為另一個優選實施例，如圖2所示，所述冷卻裝置是分別設置在電解槽1兩個電解室內的兩個換熱器6，在兩個換熱器6上都連接進水管601和出水管602。循環冷卻水從進水管601進入換熱器6，然後從出水管602流出。每個換熱器單獨對電解槽的一個電解室內的溶液進行冷卻。所述電解槽1採用PVC或玻璃等熱電導性好的材質製造，優選PVC材質。所述隔膜4為陶瓷材質，包括氧化鋁或硅藻土，優選氧化鋁。所述進水管601和出水管602的材質可以採用不溶性金屬或耐藥性塑料，不溶性金屬優選鈦，耐藥性塑料優選特氟隆。作為進一步的優選方案，如圖1所示，在電解室下部和上部分別設置進液管101和出液管102，與設置在電解裝置外部的電解質存積桶連接，通過循環泵使電解質循環。
權利要求1.ー種隔膜電解裝置，包括電解槽(1)、陰極( 和陽極(3)，其特徵在於，還包括隔膜 (4)和冷卻裝置，所述隔膜(4)設置在電解槽(1)中央並將電解槽(1)分隔成兩個電解室， 所述陰極( 和陽極C3)分別設置在電解槽(1)的兩個電解室內並靠近隔膜(4) 一側，所述冷卻裝置設置在電解槽(1)的內部或者外部，通過循環冷卻水帶走電解產生的熱量。
2.如權利要求1所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，所述冷卻裝置為ー包覆在電解槽 (1)外的冷卻夾層(5)，在所述冷卻夾層(5)兩側設置進水口 (501)和出水ロ(502)。
3.如權利要求1所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，所述冷卻裝置為分別設置在電解槽(1)兩個電解室內的兩個換熱器(6)，在所述換熱器(6)上連接進水管(601)和出水管 (602)。
4.如權利要求1所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，所述電解槽(1)為聚氯乙烯或玻璃材質。
5.如權利要求3所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，所述進水管(601)和出水管(602) 的材質採用不溶性金屬或耐藥性塑料。
6.如權利要求5所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，所述不溶性金屬為鈦，所述耐藥性塑料為特氟隆。
7.如權利要求1所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，所述隔膜(4)為陶瓷材質。
8.如權利要求7所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，所述隔膜(4)材質為氧化鋁或硅藻土。
9.如權利要求1 8任一項所述的隔膜電解裝置，其特徵在幹，在電解室下部和上部分別設置進液管(101)和出液管(102)。
專利摘要本實用新型提供一種隔膜電解裝置，包括電解槽(1)、陰極(2)和陽極(3)，其特徵在於，還包括隔膜(4)和冷卻裝置，所述隔膜(4)設置在電解槽(1)中央並將電解槽(1)分隔成兩個電解室，所述陰極(2)和陽極(3)分別設置在電解槽(1)的兩個電解室內並靠近隔膜(4)一側，所述冷卻裝置設置在電解槽(1)的內部或者外部，通過循環冷卻水帶走電解產生的熱量。本實用新型採用開放構造的電解裝置，內部反應狀況容易觀察，易於操作，可在常溫常壓下製作氧化還原電池用電解質，不產生有毒廢氣和廢水。
文檔編號C25B9/08GK202297800SQ20112039560
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者高村孝次 申請人:上海裕豪機電有限公司, 高村孝次