不易析氯的海水酸化电解池导流极板结构制造技术

本发明专利技术涉及一种不易析氯的海水酸化电解池极板结构，该导流极板包括导流单极或双极板，所述的导流单极板由单面分水流场金属板，带有三个腔体的进出口绝缘板组成，导流双极板由带有正面分水流场和反面分水流场金属板，带有三个腔体的进出口绝缘板组成，所述的腔体进出口板，包含海水和极液流体进出口，该极液流体进出口之间设有导流槽及连接导流槽的连接槽，导流槽和连接槽均设计成直流槽或近直流槽，该极板可使流体流动均匀、通畅，并有效防止该酸化电解池析氯，提高析氢析氧纯度。

Structure of guide plate in seawater acidification electrolyzer

【技术实现步骤摘要】
不易析氯的海水酸化电解池导流极板结构
本专利技术涉及水电解，具体是涉及不易析氯的海水酸化电解池导流极板结构。
技术介绍
在整个环境中，大气中的二氧化碳与海洋是始终平衡的。全世界海水中碳元素的总含量高达38000千亿吨，大约2-3％是以二氧化碳气体溶解的形式存在，剩下的97-98％是以碳酸氢盐和碳酸盐的化合状态存在。根据目前世界海洋的体积估算，海洋碳源是约为大气碳源的175多倍，当按照质量与体积比时，海洋中二氧化碳浓度(100mg/L)约为大气中浓度(0.77mg/L)的140倍。海水中溶解的HCO3-与CO32-决定了深度为100米以上的海水pH值，与CO2存在着如下的平衡：[CO2]T＝[CO2(g)]+[HCO3-]+[CO32-]因此，高效节能利用海水中高浓度的CO2对于环境的保护具有深远意义：首先，去除海水中的CO2可以间接的影响大气中的二氧化碳含量，其次，产生的新海水介质将能够从大气中吸收更多的二氧化碳，而不会影响海洋的酸碱性，再者，从海水中吸取CO2比传统碱液吸收的能耗更低，可以直接应用于生物固碳、低温固化等领域。目前，去除海水(或水)中溶解的CO2的主要方法有：电化学法、加热/减压法、化学沉淀法、鼓泡法、阴离子交换膜法等。其中电化学法具有效率高，纯度高等优点成为研究热点。目前，美国专利申请公开说明书【US20130206605A1】和【US20140238869A1】通过电化学方法酸化海水，来提取CO2及制备H2，两个说明书中，海水酸化电解池的电极板是通过离子交换膜，分隔出海水腔、阳极液腔和阴极液腔，将海水进行酸化处理后，从酸化的海水中提取CO2，上述装置在提取CO2时，其二氧化碳脱除率为70％，且纯度低。
技术实现思路
经实验发现，现有的海水酸化电解池，当加载直流电源时，在海水进出口侧，离子交换膜两侧会发生析氯反应，使酸化海水中产生氯气，因此分离的二氧化碳纯度受到影响，作业中要对CO2提纯会需要额外增加装置，因此会导致脱除效率低，纯度低等问题。本专利技术针对以上的技术问题，提供一种可以将水电解，使流体流动均匀、通畅，组装在海水酸化电解池中，可防止海水腔进出口通道的离子交换膜两侧发生离子交换反应的不易析氯的海水酸化电解池极板结构，同时防止在极液腔进出口通道的离子交换膜两侧发生离子交换反应，提高析氢析氧纯度。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：海水酸化电解池的导流极板结构，所述导流极板为单极板或双极板；所述导流极板由位于中心的流场板和位于周侧的电极液进出口板组合构成；所述流场板为单面流场或双面流场；所述流场具有流道；所述流场板为金属材质；所述电极液进出口板为绝缘板或者为对电极液进出口进行绝缘处理的板。本专利技术所述单极板是指在极板的两个侧面中仅有一面设置流场；双极板是指在极板的两个侧面(正面和反面)都设置流场。所述的导流双极板为包含正面和反面分水流场的整体板，或为正面分水流场板和反面分水流场板通过焊接组成的极板。作为优选的技术方案，所述电极液进出口板设有三组进出口：海水进口、海水出口，阳极极液进口、阳极极液出口、阴极极液进口、阴极极液出口。作为优选的技术方案，所述阳极极液为去离子水；所述阴极极液为去离子水或去除金属离子的软化水。作为优选的技术方案，所述海水进口与海水出口、阳极极液进口与阳极极液出口、阴极极液进口与阴极极液出口分别以电极液进出口板的中心为中心点呈点对称设置。作为优选的技术方案，所述海水进口、阳极极液进口、阴极极液进口在极液进出口板的同侧或不同侧。作为优选的技术方案，所述电极液进出口板的阳/阴极的进/出口还分别设有导流槽和连接槽；所述阳极极液依次经阳极极液进口、阳极进口导流槽和阳极进口连接槽进入流场板的流道，再经依次经阳极出口连接槽和阳极出口导流槽流向阳极极液出口；所述阴极极液依次经阴极极液进口、阴极进口导流槽和阴极进口连接槽进入流场板的流道，再经依次经阴极出口连接槽和阴极出口导流槽流向阴极极液出口。作为优选的技术方案，所述导流槽和连接槽均设计成直流槽或近直流槽。作为优选的技术方案，所述流场板，为表面附涂覆层的金属板；所述金属优选材质为钛或不锈钢；所述涂覆层为高导电耐腐蚀材料层，材料优选为Pt、Ru或Ir的一种或二种以上组合，涂层厚度1-5μm。作为优选的技术方案，所述流场的流道为平行流道或浮点流道。优选电极液进出口板的厚度与流场板的厚度一致。电极液进出口板的电极液进出口、导流槽、连接槽和流场外部四周的平板表面设有环形密封凹槽，极液流体进出口通道、导流槽和分水流场位于密封凹槽所围绕的环形区域内。所述电极液进出口板设有密封凹槽，凹槽深度为0.2-0.6mm，采用线密封或面密封方式实现密封，防止液体泄漏或窜液。导流槽(可设置为多条)用于将极液引向连接槽，连接槽用于将极夜分配给流场中的流道。所述电极液进出口板一面，进阳极液。阳极极液进口连通多条正极极液进口导流槽，阴极极液进口无导流槽。正极极液进口导流槽经连接槽进入流场的流道后，，再汇集到出口连接槽，并经出口导流槽连接；流至正极极液出口。在电极液进出口板的另一面，进阴极液。阴极极夜进口连通多条负极极液进口导流槽，阳极极液进口无导流槽。负极极液进口导流槽经连接槽进入流场的流道后，再汇集到出口连接槽，并经出口导流槽连接；流至负极极液出口。优选构成连续平行流场的平行流道为以下两种结构中的一种或两种组合：一种结构为条状直流道，另一种结构为弧线形或“S”形流道；浮点形式流场为极板表面设有凹槽、而于凹槽底部均匀排布有与凹槽深度相同高度的凸起，凹槽内凸起间的空隙即作为流场的流道。优选所述的平行流道垂直于流体流动方向的横截面形状是矩形、正方形、半圆形、梯形或者其它形状；浮点流道由极板表面凹槽底面上均匀排布的凸起构成，凸起形状为矩形和/或圆形。本专利技术提供一种分体结构导流极板，分水流场采用金属板，进出口侧采用绝缘板，有效防止在进出口侧海水中氯离子得电子产生氯气，防止海水电解，发生析氯反应。通过优化海水酸化电解池使用的电极板结构，得到流体流动均匀、通畅的电极板，避免在酸化海水过程中，发生析氯副反应，同时提高析氢析氧纯度。附图说明图1导流双极板绝缘外框结构示意图；图2导流双极板分水流场板结构示意图；图3导流双极板正面结构示意图；图4导流双极板反面结构示意图；图5导流双极板密封面结构示意图；图6海水酸化电解池结构图。图中1海水进/出口、2去离子水进/出口、3软化水进/出口，4导流槽，5密封槽，6连接槽，7密封面，8流场，9密封台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本实施例为酸化电解池所用的导流双极板。如图1所示，导流双极板的带有三个腔体进出口的板为玻纤板。如图2所示，导流双极板的分水流场板为带有正面分水流场和反面分水流场的金属钛板。导流双极板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海水酸化电解池的导流极板结构，其特征在于：/n所述导流极板为单极板或双极板；/n所述导流极板由位于中心的流场板和位于周侧的电极液进出口板组合构成；所述流场板为单面流场或双面流场；所述流场具有流道；所述流场板为金属材质；所述电极液进出口板为绝缘板或者为对电极液进出口进行绝缘处理的板。/n

【技术特征摘要】
1.海水酸化电解池的导流极板结构，其特征在于：
所述导流极板为单极板或双极板；
所述导流极板由位于中心的流场板和位于周侧的电极液进出口板组合构成；所述流场板为单面流场或双面流场；所述流场具有流道；所述流场板为金属材质；所述电极液进出口板为绝缘板或者为对电极液进出口进行绝缘处理的板。


2.根据权利要求1所述的海水酸化电解池的导流极板结构，其特征在于：所述电极液进出口板设有三组进出口：海水进口、海水出口，阳极极液进口、阳极极液出口、阴极极液进口、阴极极液出口。


3.根据权利要求1所述的海水酸化电解池的导流极板结构，其特征在于：所述阳极极液为去离子水；所述阴极极液为去离子水或去除金属离子的软化水。


4.根据权利要求1所述的海水酸化电解池的导流极板结构，其特征在于：所述海水进口与海水出口、阳极极液进口与阳极极液出口、阴极极液进口与阴极极液出口分别以电极液进出口板的中心为中心点呈点对称设置。


5.根据权利要求1所述的海水酸化电解池的导流极板结构，其特征在于：所述海水进口、阳极极液进口、阴极极液进口...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新，俞红梅，孙树成，邵志刚，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21