【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解的电解槽，具体而言是一种自加压电解槽。
技术介绍
1、电解槽的核心结构为双极板、导电板和质子交换膜组成的电解小室单元。电解小室单元具体结构包括质子交换膜和附着于两侧的催化剂，并在两侧配置导电板，两块双极板将上述结构通过密封圈压合，多个电解小室单元串联组成电解槽，在两侧施加电压并向阳极提供水，阳极水被分解产生氢离子，通过质子交换膜后在阴极侧与电子结合为氢气，在此过程中，阳极有部分水跟随氢离子迁移至阴极侧，阳极侧产生氧气和剩余未反应的水混合排出电解单元。
2、氢气在新能源领域储运一般应用在高压条件中，设计高压电解槽结构，直接产出高压气体，可取消氢气压缩机，高压下电解槽效率变化很小，因此与使用氢气压缩机相比，减小了能量的损耗。电解小室内的压紧程度对电解效率有直接影响，如果电解小室内部松弛，电解效率会下降。现有电解小室在高压下向外膨胀位移，从而使电解小室内部松弛，降低电解效率。
3、专利号：us2015/0122637a1中涉及了一种加压结构，此结构位于电解槽上方，直接与电解槽氢侧出口连接，这种布置方式一旦有污染物将会直接接入电解槽中，影响电解性能，因此结构中使用了较多耐腐蚀部件。加之此专利技术为端板、圆柱筒体和耐腐蚀部件等均为分体式结构，增大了密封设计难度。
技术实现思路
1、根据上述
技术介绍
提出的高压水电解槽电解小室易松弛而降低电解制氢的效率问题，提供一种自加压电解槽。本专利技术主要利用在电解区下方设置加压结构，此结构由下端板和活塞组成，并用充
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种自加压电解槽，所述电解槽包括加压区、电解区和紧固件；
4、所述加压区包括下端板、活塞；所述下端板的上部具有与所述活塞配合的腔体，所述腔体的底部与所述活塞的底部之间形成高压气腔；
5、所述电解区的上部具有上端板，所述上端板，所述电解区的底部与所述活塞的顶部接触连接；所述电解区连接有进水口、氢气出口和出水口，所述进水口用于向所述电解区供水，所述氢气出口用于排出所述电解区产生的氢气，所述出水口用于排出未发生反应的水及所述电解区产生的氧气；
6、所述氢气出口的侧壁连接有充气管道，所述充气管道远离所述氢气出口的一端与所述高压气腔连通，使产生的氢气一部分排出一部分用于加压区进行加压，通过上述结构设置实现了加压区与电解区不直接连通。
7、所述紧固件连接所述上端板与所述下端板，将所述加压区和所述电解区压紧为一整体。
8、优选地，所述活塞的侧壁设置有密封圈安装槽，所述密封圈安装槽内安装有密封圈，使所述活塞与所述腔体密封连接。
9、优选地，所述电解区由上至下依次包括所述上端板、上绝缘板、上集成电板、电解小室、下集成电板和下绝缘板；所述下绝缘板与所述活塞的顶部接触连接。
10、优选地，所述电解小室由由上至下的双极板i、密封i、导电板i、膜电极、导电板ii、双极板ii和密封ii构成。
11、优选地，所述密封i与所述密封ii同轴设置，且围成的面积相同，所述活塞与所述下绝缘板的接触面积与所述密封i围成的面积相同。
12、优选地，所述紧固件包括多个螺栓，所述螺栓穿过所述上端板和所述下端板并通过螺母锁紧。
13、优选地，所述进水口、所述氢气出口和所述出水口布置于所述上端板。
14、优选地，所述充气管道上布置有阀门，可灵活启用和停止加压区。
15、优选地，所述下端板为一体式结构，包括下部平板结构和上部桶状结构，所述桶状结构内部形成所述腔体，所述平板结构侧壁开设有与所述高压气腔连通的下端板充气孔，且所述下端板充气孔与所述充气管道下端连通，所述平板结构上开设有供所述螺栓穿过的通孔。
16、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
17、1、加压区的设置改变了电解小室处于受力和位移状态，可有效解决电解小室松弛问题，从而保持了电解小室的预紧力，保证了电解小室的性能。
18、2、加压结构的压紧力大小只随着产气压力的变化而变化，且与电解小室内部压力平衡，从而膜电极只承受恒定的预紧力，减少对膜电极的损伤，延长使用寿命。
19、3、组装时，只需对紧固件施加较小的预紧力，满足电解小室预紧力即可，降低了组装难度。紧固件只在电解槽高压运行时才处于高拉力状态，在电解槽不工作或低压运行时处于低拉力状态，从而延长了紧固件的使用寿命，增加了安全性。
20、4、下端板由括筒体结构和平板结构组成的整体，减少密封结构，提高了可靠性。
21、5、加压区设置在电解槽下方，产生的氢气通过充气管道进入高压气腔内，避免杂质污染电解区的膜电极；充气管道上设置阀门，可切换加压区的工作和停止，使电解槽在中低压时不适用加压结构，从而电解槽操作更灵活。
22、综上，应用本专利技术的技术方案在正常电解槽的电解区和下端板之间增加加压机构，可有效解决了现有技术中的电解小室在高产气压力下发生松弛，从而降低电解效率的问题。同时，此结构不与电解氢气腔直接接触，避免污染膜电极。
23、基于上述理由本专利技术可在电解等领域广泛推广。
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1.一种自加压电解槽，其特征在于，所述电解槽包括加压区、电解区和紧固件；
2.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述活塞的侧壁设置有密封圈安装槽，所述密封圈安装槽内安装有密封圈，使所述活塞与所述腔体密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述电解区由上至下依次包括所述上端板、上绝缘板、上集成电板、电解小室、下集成电板和下绝缘板；所述下绝缘板与所述活塞的顶部接触连接。
4.根据权利要求3所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述电解小室由由上至下的双极板I、密封I、导电板I、膜电极、导电板II、双极板II和密封II构成。
5.根据权利要求4所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述密封I与所述密封II同轴设置，且围成的面积相同，所述活塞与所述下绝缘板的接触面积与所述密封I围成的面积相同。
6.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述紧固件包括多个螺栓，所述螺栓穿过所述上端板和所述下端板并通过螺母锁紧。
7.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述
8.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述充气管道上布置有阀门。
9.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述下端板为一体式结构，包括下部平板结构和上部桶状结构，所述桶状结构内部形成所述腔体，所述平板结构侧壁开设有与所述高压气腔连通的下端板充气孔，且所述下端板充气孔与所述充气管道下端连通，所述平板结构上开设有供所述紧固件穿过的通孔。
...【技术特征摘要】
1.一种自加压电解槽，其特征在于，所述电解槽包括加压区、电解区和紧固件；
2.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述活塞的侧壁设置有密封圈安装槽，所述密封圈安装槽内安装有密封圈，使所述活塞与所述腔体密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述电解区由上至下依次包括所述上端板、上绝缘板、上集成电板、电解小室、下集成电板和下绝缘板；所述下绝缘板与所述活塞的顶部接触连接。
4.根据权利要求3所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述电解小室由由上至下的双极板i、密封i、导电板i、膜电极、导电板ii、双极板ii和密封ii构成。
5.根据权利要求4所述的一种自加压电解槽，其特征在于，所述密封i与所述密封ii同轴设置，且围成的面积相同...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙凯，迟军，俞红梅，邵志刚，韦世慧，
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：
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