【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及水電解槽，尤其是涉及一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、水電解槽制氫技術(shù)是能源轉(zhuǎn)化與儲存步驟中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過水電解槽可以實現(xiàn)大規(guī)模氫氣生產(chǎn)，但在高電流密度下，氣泡的大量形成和停留對水電解槽的最佳性能有很大影響。另一方面，電解槽的大型化必然會導(dǎo)致電解小室的增加，小室的增加必然會引起氣體的流道變長，各小室氣體流動阻力不同，導(dǎo)致各小室電壓不均勻。因此，需要針對電解槽氣體流道進行精細化設(shè)計，降低阻力，加快氣體的快速傳輸，確保電解槽穩(wěn)定運行。
2、通過改變擴散層孔徑、電解液流速等方法可以防止在高電流密度下微氣泡(30-120微米)在電極表面形成非導(dǎo)電層，但大量氣泡不能快速進入歧管或歧管中氣/液混合物不能高效排除，會導(dǎo)致電解槽有效面積的降低。
3、若增加歧管尺寸可有效提高氣/液混合物排除量，但成本需相應(yīng)增加?；诖?，大電流密度下如何加速電解槽中氣體排放，防止氣泡聚集降低電解槽性能，在電解槽工業(yè)化應(yīng)用中具有現(xiàn)實的意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了改善電解槽中氣體排放時，防止氣泡聚集降低電解槽性能的問題，本申請?zhí)峁┮环N促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)。
2、本申請?zhí)峁┑囊环N促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)采用如下的技術(shù)方案：
3、一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，包括多個堆疊的子單元，每個所述子單元包括主極板和絕緣密封墊片；所述主極板和絕緣密封墊片均開設(shè)有進液口，所述主極板中設(shè)置有用于電解液存儲的內(nèi)腔，所述主極板的進液口和內(nèi)腔形成有一號流道，所
4、通過采用上述技術(shù)方案，將若干子單元本體疊加為一體，進液口互相連接構(gòu)成電解液通道，電解液進入通道后通過每個子單元的一號流道進入主極板內(nèi)腔，經(jīng)二號流道和三號流道進入一號出氣口和二號出氣口，最終流出槽體，形成進液口和多個流道，使電解液能夠順暢地進入內(nèi)腔進行電化學(xué)反應(yīng)，生成的氣/液混合物通過二號流道和三號流道快速排除，提高了氣體排除效率，確保電解槽穩(wěn)定運行。
5、可選的，所述一號出氣口、二號出氣口、三號出氣口和四號出氣口的孔徑沿電解槽的堆疊方向逐漸變化，形成梯度結(jié)構(gòu)。
6、通過采用上述技術(shù)方案，在電解槽中形成不同的氣/液混合物流動速率，顯著提高了氣泡排除效率，保證了電解槽各小室內(nèi)氣/液混合物排除速率的均勻性，進而提升了電解槽的整體性能和穩(wěn)定性。
7、可選的，所述一號出氣口和四號出氣口的孔徑沿電解槽堆疊方向增加，二號出氣口和三號出氣口的孔徑沿電解槽堆疊方向減小，所述一號出氣口、四號出氣口和二號出氣口、三號出氣口沿電解槽堆疊方向相反。
8、通過采用上述技術(shù)方案，依據(jù)伯努利原理，電解槽一號出氣口沿子單元堆疊方向氣/液混合物流速逐步加快，至最后子單元氣液混合物沿一號出氣口進入二號流道至電解液分配腔，隨后沿三號流道進入二號出氣口沿電解槽堆疊反方向排除槽外。
9、可選的，所述一號出氣口、二號出氣口、三號出氣口和四號出氣口的截面形狀均為圓形、方形和腰形的其中任一一種。
10、通過采用上述技術(shù)方案，多個出氣口的截面多樣化，從而更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和需求，優(yōu)化氣/液混合物的流動路徑，進一步提升氣體排放效率。
11、可選的，所述第一出氣口和第四出氣口通過堆疊方向最后一個小室進入第二出氣口和第三出氣口，所述回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)加速氣/液混合物通過二號流道和三號流道。
12、通過采用上述技術(shù)方案，提高氣/液混合物的排除速率，進一步提升水電解槽的氣體排除效率，減少氣泡聚集對水電解槽內(nèi)電解性能的影響。
13、可選的，所述一號出氣口的孔徑梯度變化為10~20mm。
14、通過采用上述技術(shù)方案，孔徑梯度變化為10~20毫米，使氣/液混合物排除速率在各小室中更加均勻，有效改善電解槽內(nèi)氣體排除不均的問題，提高氣泡排除效率，降低氣泡聚集對電解性能的影響。
15、可選的，每個子單元中所述主極板與所述絕緣密封墊片孔徑相同。
16、通過采用上述技術(shù)方案，絕緣密封墊片具有與主極板相同孔徑的進液口、一號出氣口和二號出氣口，保證了電解液和氣/液混合物在每個子單元內(nèi)的流動路徑一致，有助于維持整個水電解槽結(jié)構(gòu)內(nèi)部流動特性的均勻性，從而提升了電解槽運行的穩(wěn)定性和效率。
17、可選的，所述一號出氣口中心低于二號出氣口中心。
18、通過采用上述技術(shù)方案，可以使氣/液混合物在一號出氣口處更容易匯集并排除，減少氣泡在主極板內(nèi)腔中的滯留時間，從而提高氣泡排除效率，進一步提升電解槽的整體性能。
19、綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術(shù)效果：
20、1.可提高主極板內(nèi)腔中氣/液混合物通過二號流道和三號流道的速率，可提高一號出氣口和四號出氣口中氣/液混合物的流動速率，在相同時間內(nèi)可排除更多的氣體；
21、2.通過梯度變化孔徑使各個小室的氣體沿二號流道和三號流道的排除速率更均勻，改善電解槽各小室電壓不均勻現(xiàn)象；
22、3.通過一號出氣口中心低于二號出氣口中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得氣/液混合物優(yōu)先通過一號出氣口，從而加快了氣/液混合物的排除速率，改善各小時氣體排除的均勻性。
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1.一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括多個堆疊的子單元，每個所述子單元包括主極板和絕緣密封墊片；所述主極板和絕緣密封墊片均開設(shè)有進液口(7)，所述主極板中設(shè)置有用于電解液存儲的電解液分配腔(9)，所述主極板的進液口(7)和內(nèi)腔形成有一號流道(8)，所述主極板和絕緣密封墊片均開設(shè)有一號出氣口(1)和二號出氣口(2)，所述一號出氣口(1)、二號出氣口(2)與主極板的內(nèi)腔分別形成二號流道(5)和三號流道(6)，所述主極板反面設(shè)置有三號出氣口(3)和四號出氣口(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述一號出氣口(1)、二號出氣口(2)、三號出氣口(3)和四號出氣口(4)的孔徑沿電解槽的堆疊方向逐漸變化，形成梯度結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述一號出氣口(1)和四號出氣口(4)的孔徑沿電解槽堆疊方向增加，二號出氣口(2)和三號出氣口(3)的孔徑沿電解槽堆疊方向減小，所述一號出氣口(1)、四號出氣口(4)和二號出氣口(2)、三號出氣口(3)沿電解槽堆疊方向相反。>
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述一號出氣口(1)、二號出氣口(2)、三號出氣口(3)和四號出氣口(4)的截面形狀均為圓形、方形和腰形的其中任一一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述第一出氣口和第四出氣口通過堆疊方向最后一個小室進入第二出氣口和第三出氣口，所述回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)加速氣/液混合物通過二號流道(5)和三號流道(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述一號出氣口(1)的孔徑梯度變化為10~20mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：每個子單元中所述主極板與所述絕緣密封墊片孔徑相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述一號出氣口(1)中心低于二號出氣口(2)中心。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括多個堆疊的子單元，每個所述子單元包括主極板和絕緣密封墊片；所述主極板和絕緣密封墊片均開設(shè)有進液口(7)，所述主極板中設(shè)置有用于電解液存儲的電解液分配腔(9)，所述主極板的進液口(7)和內(nèi)腔形成有一號流道(8)，所述主極板和絕緣密封墊片均開設(shè)有一號出氣口(1)和二號出氣口(2)，所述一號出氣口(1)、二號出氣口(2)與主極板的內(nèi)腔分別形成二號流道(5)和三號流道(6)，所述主極板反面設(shè)置有三號出氣口(3)和四號出氣口(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述一號出氣口(1)、二號出氣口(2)、三號出氣口(3)和四號出氣口(4)的孔徑沿電解槽的堆疊方向逐漸變化，形成梯度結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種促進氣泡排除的水電解槽結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述一號出氣口(1)和四號出氣口(4)的孔徑沿電解槽堆疊方向增加，二號出氣口(2)和三號出氣口(3)的孔徑沿電解槽堆疊方向減小，所述一號出氣口...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛世翔，劉紹軍，王森，唐超杰，馮東瑾，潘旭芳，
申請(專利權(quán))人：上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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