筒状阴离子交换膜式电解槽制造技术

本发明专利技术公开了一种筒状阴离子交换膜式电解槽，包括前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖之间设置有外壳；前端盖上设置有阴极电解液入口、阳极电解液入口、阴极气体出口、阳极气体出口、阴极电极和阳极电极；后端盖上设置有阴极电解液出口和阳极电解液出口。该筒状阴离子交换膜式电解槽，可以提升电解槽制氢效率，提高能源利用率。高能源利用率。高能源利用率。

【技术实现步骤摘要】
筒状阴离子交换膜式电解槽


[0001]本专利技术属于电解槽
，具体涉及一种筒状阴离子交换膜式电解槽。

技术介绍

[0002]氢能作为一种具有高能量密度、来源广、零污染的清洁能源载体，是理想的绿色能源，也将是未来的主要能源。被认为是改变当前以化石燃料为主的能源结构的最有前途的二次能源载体。通过与化石燃料重整获得的传统H2生产相比，整体水电解生产H2由于其高纯度的特点而被认为是一种可再生和环保的技术。而整体水电解中，电解槽是该技术中的核心部件，对氢气生产的效率以及能源利用率起着至关重要的作用。我国近年来逐步重视AEM电解水制氢技术的研发，2020年国家重点研发计划“碱性离子交换膜制备技术及应用”，对高性能碱性聚电解质膜及连续制备工艺、酸碱性双性膜及电解水制氢等方面开展了系统性研究。科技部2022年度“催化科学”重点专项项目申报指南于“可再生能源转化与存储的催化科学”子项下设“阴离子交换膜电解水制氢研究”专项，拟对高效催化剂的设计方法及规模化可控制备方法；高离子电导率、高稳定性阴离子交换膜；催化剂与膜相界面电荷传输和气体扩散行为；电解系统结构动态演化规律和失效机制；适用于波动输入功率工况的低能耗阴离子交换膜电解水器件等内容进行研发。
[0003]阴离子膜电解水制氢（AEM）技术主要结构由阴离子交换膜和两个过渡金属催化电极组成，一般采用纯水或低浓度碱性溶液用作电解质，并使用廉价非贵金属催化剂和碳膜。因此，AEM工艺具有成本低、启停快、耗能少的优点，集合了与可再生能源耦合时的易操作性，同时又达到与 PEM 相当的电流和效率。但目前电解槽整体结构、流道设置以及性能方面还存在不足，致使产氢效率难以达到工业化生产要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种筒状阴离子交换膜式电解槽，用以提升电解槽制氢效率，提高能源利用率。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种筒状阴离子交换膜式电解槽，包括前端盖和后端盖，所述前端盖和后端盖之间设置有外壳，所述外壳内设置有内部结构，所述内部结构包含内壳，内壳的外臂上设置有孔，内壳的外部设置有阴极空气膜，阴极空气膜的外部设置有阴极催化剂，阴极催化剂设置在阴极催化剂固定板内，阴极催化剂固定板的外部设置有一对阴离子交换膜内夹板，一对阴离子交换膜内夹板的外部设置有阴离子交换膜，阴离子交换膜的外部依次设置有阴离子交换膜垫片、一对阴离子交换膜外夹板和一对阳极催化剂内夹板，所述阳极催化剂内夹板的外部设置有阳极催化剂，阳极催化剂的外部依次设置有阳极催化剂垫片和一对阳极催化剂外夹板，一对阳极催化剂外夹板的外部设置有阳极空气膜，阳极空气膜的外部依次设置有阳极空气膜垫片和一对阳极空气膜外夹板；前端盖上设置有阴极电解液入口、阳极电解液入口、阴极气体出口、阳极气体出口、阴极电极和阳极电极；后端盖上设置有阴极电解液出口和阳极电解液出口；内壳中形成有阴极气体流
道，一对阴离子交换膜外夹板之间形成有阴极电解液流道，一对阳极催化剂外夹板之间形成有阳极电解液流道，一对阳极空气膜外夹板之间形成有阳极气体流道。
[0006]本专利技术的技术方案，还具有以下特点：
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述前端盖和后端盖通过多个外螺栓连接在一起。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述前端盖内侧设置有第一绝缘密封圈。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述后端盖的内侧设置有第二绝缘密封圈。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述阳极空气膜外夹板、阳极空气膜垫片、阳极催化剂外夹板、阳极催化剂垫片、阳极催化剂内夹板、阴离子交换膜外夹板、阴离子交换膜垫片、阴离子交换膜内夹板、阴极催化剂固定板、阴离子交换膜、阳极催化剂和阳极空气膜之间通过多个内螺栓连接。
[0011]与现有技术相比：本专利技术的一种筒状阴离子交换膜式电解槽，整体为圆柱形结构，内部通过夹板、螺栓组件分别固定阴阳极空气膜、阴阳极催化剂和阴离子交换膜，便于更换空气膜、催化剂和交换膜。在阴极空气膜外壁夹板和阳极空气膜内壁夹板开有小孔，便于气体通过与收集。其次阴阳极空气膜、阴阳极催化剂和阴离子交换膜均设计为片状，便于增大接触面积。电解液出口高于电解液入口，有利于催化剂和电解液充分接触，提升氢气产生效率，提高能源利用率。
附图说明
[0012]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0013]图1为本专利技术的一种筒状阴离子交换膜式电解槽的分解图；
[0014]图2为本专利技术的一种筒状阴离子交换膜式电解槽中内部结构的分解图；
[0015]图3为图2中部分部件的放大图；
[0016]图4为本专利技术的一种筒状阴离子交换膜式电解槽的侧视图及剖视图
[0017]图5为本专利技术的一种筒状阴离子交换膜式电解槽中前端盖和后端盖的结构示意图。
[0018]图中：1.外螺栓，2.前端盖，3.第一绝缘密封圈，4.电解槽内部结构，5.电解槽外壳，6.第二绝缘密封圈，7.后端盖，8.外螺母，9.阴极电解液入口，10.阴极电解液出口，11.阳极电解液入口，12.阳极电解液出口，13.阴极气体出口，14.阳极气体出口，15.阴极电极，16.阳极电极，17.阴极气体流道，18.阴极电解液流道，19.阳极电解液流道，20.阳极气体流道，21.内螺栓，22.阳极空气膜外夹板，23.阳极空气膜垫片，24.阳极催化剂外夹板，25.阳极催化剂垫片，26.阳极催化剂内夹板，27.阴离子交换膜外夹板，28.阴离子交换膜垫片，29.阴离子交换膜内夹板，30.阴极催化剂固定板，31.阴极催化剂，32.内壳，33.阴极空气膜，34.阴离子交换膜，35.阳极催化剂，36.阳极空气膜，37.内螺母。
具体实施方式
[0019]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0020]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
[0021]如图1所示，本专利技术的一种筒状阴离子交换膜式电解槽，包括前端盖2和后端盖7，前端盖2和后端盖7之间设置有外壳5，外壳5内设置有内部结构4，前端盖2和后端盖7通过多个外螺栓1连接在一起，前端盖2内侧设置有第一绝缘密封圈3，后端盖7的内侧设置有第二绝缘密封圈6。
[0022]结合图2和图3，内部结构4包含内壳32，内壳32的外臂上设置有孔，内壳32的外部设置有阴极空气膜33，阴极空气膜33的外部设置有阴极催化剂31，阴极催化剂31设置在阴极催化剂固定板30内，阴极催化剂固定板30的外部设置有一对阴离子交换膜内夹板29，一对阴离子交换膜内夹板29的外部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种筒状阴离子交换膜式电解槽，其特征在于，包括前端盖（2）和后端盖（7），所述前端盖（2）和后端盖（7）之间设置有外壳（5），所述外壳（5）内设置有内部结构（4），所述内部结构（4）包含内壳（32），内壳（32）的外臂上设置有孔，内壳（32）的外部设置有阴极空气膜（33），阴极空气膜（33）的外部设置有阴极催化剂（31），阴极催化剂（31）设置在阴极催化剂固定板（30）内，阴极催化剂固定板（30）的外部设置有一对阴离子交换膜内夹板（29），一对阴离子交换膜内夹板（29）的外部设置有阴离子交换膜（34），阴离子交换膜（34）的外部依次设置有阴离子交换膜垫片（28）、一对阴离子交换膜外夹板（27）和一对阳极催化剂内夹板（26），所述阳极催化剂内夹板（26）的外部设置有阳极催化剂（35），阳极催化剂（35）的外部依次设置有阳极催化剂垫片（25）和一对阳极催化剂外夹板（24），一对阳极催化剂外夹板（24）的外部设置有阳极空气膜（36），阳极空气膜（36）的外部依次设置有阳极空气膜垫片（23）和一对阳极空气膜外夹板（22）；前端盖（2）上设置有阴极电解液入口（9）、阳极电解液入口（11）、阴极气体出口（13）、阳极气体出口（14）、阴极电极（15）和阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春明，郑学艳，王光清，王传涛，王丹军，王奇，郭恒，李文拴，甄延忠，付峰，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：