(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108330507 A(43)申请公布日 2018.07.27
(21)申请号 201810474327.0(22)申请日 2018.05.17
(71)申请人 邓剑军
地址 215000 江苏省苏州市吴中区誉蓝湾
名邸77幢2701室(72)发明人 邓剑军
(74)专利代理机构 北京远大卓悦知识产权代理
事务所(普通合伙) 11369
代理人 韩飞(51)Int.Cl.
C25B 9/08(2006.01)C25C 7/04(2006.01)
权利要求书2页 说明书4页 附图2页
(54)发明名称
一种隔膜电解槽(57)摘要
本发明公开了一种隔膜电解槽，具有盖层、电解层和底层；其中，电解层采用层叠式设计，被隔膜分割为若干个子电解层，通过增加或减少子电解层的数量来调整电解槽的容量；子电解层包括框架、电极片和电解室；框架位于电解室外侧；电极片嵌于电解室内侧，并与电源相连接；电解室内设置有档条，用于改变进入电解室内部的水流方向；本发明中所涉及的隔膜电解槽，具有高电流效率、低槽电压需求、小能耗，从而有效降低其生产成本和使用成本，有利于大规模市场应用。
CN 108330507 ACN 108330507 A
权 利 要 求 书
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1.一种隔膜电解槽，其特征在于，具有盖层、电解层和底层；所述电解层采用层叠式设计，被隔膜分割为若干个阳极子电解层和阴极子电解层，通过增加或减少子电解层的数量来调整电解槽的容量；
所述子电解层包括框架、电极片和电解室；所述框架位于电解室外侧；所述电极片嵌于电解室内侧，并与电源相连接；所述电解室内设置有档条，用于改变进入电解室内部的水流方向，使水流与电极接触更加充分；
其中，相同极性的子电解层的电解室之间在电解槽内部水流相通，不同极性的子电解层的电解室之间在电解槽内部水流不通。
2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述各子电解层中框架的下部设有阳极进水口和阴极进水口，上部对应位置处设有阳极出水口和阴极出水口；所述盖层上设有分别与所述各进、出水口对应的四个通水口；所述通水口与各子电解层上对应的进、出水口顺次连通。
3.根据权利要求2所述的电解槽，其特征在于，所述子电解层为阳极子电解层时，阳极进水口和阳极出水口分别通过进、出水孔道与电解室相连通，阴极进水口和阴极出水口与电解室不连通；所述子电解层为阴极子电解层时，阴极进水口和阴极出水口分别通过进、出水孔道与电解室相连通，阳极进水口和阳极出水口与电解室不连通。
4.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于，所述电解室外侧、框架内侧以及框架上各进、出水口外侧均设有垫圈，用以实现每个子电解层的；其中，所述各子电解层中框架内侧的垫圈位于同一侧；所述盖层与框架之间以及底层与框架之间也设有垫圈；所述隔膜面积大于电解室外侧垫圈，且不接触框架内侧垫圈以及框架上各进、出水口外侧垫圈。
5.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于，所述各阳极子电解层通过所述顺次连通的各子电解层上的阳极进、出水口实现彼此相关联；所述各阴极子电解层通过所述顺次连通的各子电解层上的阴极进、出水口实现彼此相关联。
6.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于，所述档条左右交替分布在电解室内部两侧；位于最下方的所述档条设于所述进水孔道在电解室内部端口的上方，位于最上方的所述档条设于所述出水孔道在电解室内部端口的下方。
7.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于，所述各子电解层中的进、出水孔道是嵌套于框架内部的一个或者并排多个管状结构；所述管状结构的截面高度为电解室厚度的50-70％。
8.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述子电解层为交替设置的阳极子电解层和阴极子电解层；所述阳极子电解层中的电极片与电源阳极相连接；所述阴极子电解层中的电极片与电源阴极相连接。
9.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述电解室的厚度为4-8mm；所述档条与垂直方向的夹角为70-85度，在水平面的投影长度为电解室水平投影距离的60-90％；所述档条的数量至少为一根。
10.根据权利要求3所述的电解槽，其特征在于，所述阳极子电解层中水流流通过程如下：水流从盖层上与阳极进水口对应的通水口流入，经过进水孔道注入各阳极电解室中，在
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经过电解反应后，水流经阳极出水孔道、阳极出水口从盖层上与阳极出水口对应的通水孔流出。
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说 明 书一种隔膜电解槽
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技术领域
[0001]本发明涉及电解技术领域，具体涉及一种隔膜电解槽。
背景技术
[0002]电解槽通常由槽体、阳极和阴极组成，多数采用隔膜将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品。现有电解槽产品的电流效率较低、槽电压需求高、能耗较大，造成其成本较高，不利于大规模市场应用。
发明内容
[0003]针对现有技术中存在的不足之处，本发明旨在通过对电解槽结构的优化设计，以提供一种新型的隔膜电解槽。
[0004]本发明提供了一种隔膜电解槽，具有盖层、电解层和底层；[0005]所述电解层采用层叠式设计，被隔膜分割为若干个子电解层，通过增加或减少子电解层的数量来调整电解槽的容量；[0006]所述子电解层包括框架、电极片和电解室；[0007]所述框架位于电解室外侧；[0008]所述电极片嵌于电解室内侧，并与电源相连接；[0009]所述电解室内设置有档条，用于改变进入电解室内部的水流方向，使水流与电极接触更加充分；[0010]其中，相同极性的子电解层的电解室之间在电解槽内部水流相通，不同极性的子电解层的电解室之间在电解槽内部水流不通。[0011]优选的是，所述各子电解层中框架的下部设有阳极进水口和阴极进水口，上部对应位置处设有阳极出水口和阴极出水口；所述盖层上设有分别与所述各进、出水口对应的四个通水口；所述通水口与各子电解层上对应的进、出水口顺次连通。[0012]优选的是，所述子电解层为阳极子电解层时，阳极进水口和阳极出水口分别通过进、出水孔道与电解室相连通，阴极进水口和阴极出水口与电解室不连通；所述子电解层为阴极子电解层时，阴极进水口和阴极出水口分别通过进、出水孔道与电解室相连通，阳极进水口和阳极出水口与电解室不连通。[0013]优选的是，所述电解室外侧、框架内侧以及框架上各进、出水口外侧均设有垫圈，用以实现每个子电解层的；其中，所述各子电解层中框架内侧的垫圈位于同一侧；所述盖层与框架之间以及底层与框架之间也设有垫圈；所述隔膜面积大于电解室外侧垫圈，且不接触框架内侧垫圈以及框架上各进、出水口外侧垫圈。[0014]优选的是，所述各阳极子电解层通过所述顺次连通的各子电解层上的阳极进、出水口实现彼此相关联；所述各阴极子电解层通过所述顺次连通的各子电解层上的阴极进、
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说 明 书
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出水口实现彼此相关联。[0015]优选的是，所述档条左右交替分布在电解室内部两侧；位于最下方的所述档条设于所述进水孔道在电解室内部端口的上方，位于最上方的所述档条设于所述出水孔道在电解室内部端口的下方。[0016]优选的是，所述各子电解层中的进、出水孔道是嵌套于框架内部的一个或者并排多个管状结构；所述管状结构的截面高度为电解室厚度的50-70％。[0017]优选的是，所述子电解层为交替设置的阳极子电解层和阴极子电解层；所述阳极子电解层中的电极片与电源阳极相连接；所述阴极子电解层中的电极片与电源阴极相连接。
[0018]优选的是，所述电解室的厚度为4-8mm；所述档条与垂直方向的夹角为70-85度，在水平面的投影长度为电解室水平投影距离的60-90％；所述档条的数量至少为一根。[0019]优选的是，所述阳极子电解层中水流流通过程如下：水流从盖层上与阳极进水口对应的通水口流入，经过进水孔道注入各阳极电解室中，在经过电解反应后，水流经阳极出水孔道、阳极出水口从盖层上与阳极出水口对应的通水孔流出。[0020]本发明的有益效果是：本发明中所涉及的隔膜电解槽，通过对槽体、水流管路以及电解室中水流档条等的合理设置，使电解槽具有高电流效率、低槽电压需求、小能耗，从而有效降低其生产成本和使用成本，有利于大规模市场应用；[0021]具体而言，1)通过将电解层设计为层叠式，可以根据需要增加或减少子电解层的数量，从而调整电解槽的容量；2)在各个子电解层的电解室外侧、框架内侧以及框架上各进、出水口外侧均设有垫圈以及采用嵌套式进、出水孔道结构保证了每个子电解层是的，同时还把相似的子电解层关联起来，即各阳极子电解层彼此关联，各阴极子电解层彼此关联；3)在电解室中设有特定位置的挡片用于改变电解室内部水流方向，以增加水流通过电解室时水与电极片的接触面和接触时间，从而提高了电解效率。附图说明
[0022]图1为阳极子电解槽的内部结构示意图；
[0023]图2为子电解层中进水孔道和出水孔道的结构示意图；[0024]图3为隔膜电解槽的结构示意图；[0025]其中，100-盖层、200-底层、300-阳极子电解层、301-电极片、302-阳极电解室、303-阳极进水口、304-阳极进水孔道、305-阳极出水口、306-阳极出水孔道、307-阴极进水口、308-阴极出水口、309-档条、310-阳极出水口垫圈、311-阳极电解室垫圈、312-阳极子电解层框架垫圈、313-框架、400-阴极子电解层、401-阴极进水口、402-阴极出水口、403-阴极进水孔道、404-阴极出水孔道、405-阳极进水口、406-阳极出水口、500-隔膜。具体实施方式
[0026]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。[0027]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
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说 明 书
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以下通过具体实施例进一步说明本发明。但实施例的具体细节仅用于解释本发
明，不应理解为对本发明总的技术方案的限定。[0029]本实施例提供一种层叠式隔膜电解槽，所述电解槽由一个盖层100、一个底层200、一个或多个阳极子电解层300、一个或多个阴极子电解层400、一层或多层隔膜500，并以图2方式，按一定顺序堆叠安装，使阳极子电解层300和阴极子电解层400交替排布，使用时呈垂直摆放，水流下进上出。[0030]在一实施例中，阳极子电解层300的厚度为4～8mm，阴极子电解层400的厚度为4～8mm，两者的厚度可以不一致；阳极子电解层300包括框架313、电极片301和阳极电解室302；其中，框架313优选为非金属框架，电解室301设置于框架313内部，作为镶嵌电极片301的位置，为反应提供环境，电极片301镶嵌在阳极电解室302的侧面，电极片301与电源的阳极相连接。
[0031]框架313的上下两侧各有两个进水口和两个出水口，分别为位于框架313下方的阳极进水口303和阴极进水口307，位于框架313上方的阳极出水口305和阴极出水口308；阳极进水口303和阳极出水口305可在框架313的左侧或右侧，对应设置；在阳极子电解层300中，框架313上的阳极进水口303通过阳极进水孔道304与阳极电解室302相连通，阳极出水口305通过阳极出水孔道306与阳极电解室302相连通，阴极进水口307和阴极出水口308与阳极电解室302均不相通；进、出水孔道可以为一个或者并排多个管状结构。[0032]在一实施例中，如图3所示，阳极子电解层300中阳极进水孔道304和阳极出水孔道306为一个管状结构，阴极子电解层400中阴极进水孔道403和阴极出水孔道404为并排多个管状结构，进、出水孔道的截面高度为电解室厚度的50％～70％；在阳极子电解层300中，阴极进水口307和阴极出水口308没有连接进、出水孔道结构；在阴极子电解层400中，阳极进水口405和阳极出水口406没有连接进、出水孔道结构。[0033]在一实施例中，阳极电解室301中设有水流档条309，水流挡条309左右交替的分布在电解室302两侧，用于改变电解室内部水流方向，增加水流通过电解室时水与电极片301的接触面和接触时间，下方第一根水流挡条309位于阳极进水孔道304在电解室内部端口的上方，上方最后一根水流挡条位于阳极出水孔道306下方，挡条309与垂直方向夹角A为70～85度，在水平面的投影长度为电解室302水平投影距离的60％～90％，挡条309的数量为1根或多根；异侧相邻两根挡条309的垂直距离B应大于挡条309垂直投影距离。[0034]在一实施例中，电解室外侧及进、出水口内侧设有一环绕电解室的隔膜垫圈，即阳极电解室垫圈311或阴极电解室垫圈；在进、出水口外侧及隔膜垫圈外侧有一框架垫圈，即阳极子电解层框架垫圈312或阴极子电解层框架垫圈；所有进、出水口有围绕在外侧的垫圈，例如阳极出水口垫圈310；其中，所有的垫圈位于子电解层框架的一侧，且为同一侧，可位于前侧或后侧。
[0035]阴极子电解层400中的各个结构的构成原则与阳极子电解层300中各结构相同，阴极子电解层400中阳极进水口405、阳极出水口406、阴极进水口401、阴极出水口402所处位置与阳极子电解层300中各部分相应一致，所有垫圈所处方向与阳极子电解层300中一致；其中，阴极子电解层400中阴极进水口401和阴极出水口402中有阴极进水孔道403和阴极出水孔道404，结构与阳极子电解层中阳极进水孔道304和阳极出水孔道306相似，阴极子电解层400中阳极进水口405和阳极出水口406中无进、出水孔道结构。
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说 明 书
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盖层100上设有分别与框架上阳极进水口、阳极出水口、阴极进水口和阴极出水口
对应的通水口；在一实施例中，阳极子电解层300中电解室302上的垫圈311位于盖层100的方向，则盖层100后侧无需安装框架垫圈，反之，则需在盖层100后侧设一框架垫圈，其结构与阳极电解室302中的框架垫圈311一致；在另一实施例中，在底层200前侧，阳极电解室302上的垫圈位于前侧，则需在底层200前侧设一框架垫圈，其结构与阳极电解室302中的框架垫圈311相似，反之则不需。
[0037]层叠式隔膜电解槽的安装方式为：[0038]底层200位于后侧，阳极子电解层300和阴极子电解层400交替放置于底层200的前侧，阳极子电解层300和阴极子电解层400之间放置一片隔膜500，优选为离子交换膜，离子交换膜大小略大于隔膜垫圈，即阳极电解室垫圈311，且不接触到框架垫圈312和进、出水口垫圈，阳极子电解层300和阴极子电解层400的数量为1个或多个，最后在最前侧放置盖层100，最好用螺丝、胶水、热压等方式将电解槽边缘压紧、固定、或封死。[0039]水在电解槽中的阳极子电解层300的流通过程为：
[0040]水经盖层100上与阳极进水口303或者405相连的通水孔注入，经过阳极进水孔道304流入阳极电解室302；电解后，水经阳极出水孔道306流入向阳极出水口305或者406，通过盖层100上与阳极出水口对应的通水孔流出；在此过程中，阳极电解室302中的水不会流入到阴极子电解层400中的电解室。
[0041]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出的实施例。
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说 明 书 附 图
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