一种多极室的隔膜式电解系统的制作方法

本实用新型涉及电解设备领域，尤其涉及一种多极室的隔膜式电解系统。

背景技术：

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们广泛采用绿色环保的电解槽来电解电解质溶液来获取某种特定的产物(如电解稀盐水产生具有很强杀菌能力的次氯酸钠溶液)。在电解槽中，电解电极是核心部件，分为阴极电极和阳极电极，在大型设备上，一般都有多组的电解电极对，共同组成一个电解电极组，这些电解电极组被安装在一个电解槽内。

现有电解槽由于其自身结构的限制，电解电极对常采用并联式结构，即把所有的阳极电极全部对接，把所有电极的阴极也全部对接，形成总的正极和总的负极接入点，亦即单极式电解槽。但单极式电解槽存在很多问题，尤其是在大型设备的多组电极对情况下，这种并联接法会产生非常大的电流，而这种大电流则对应需要非常多的接电铜条；同时由于电流大，产生的热量也非常高，导致线损严重，必须额外增加散热设备，而额外增加散热设备会造成额外的高功耗。

除了电极存在的诸多问题外，现有的电解槽占地面积大，无法根据所电解液的容量实际需要来调整电解槽的数量，造成了电解系统整体成本的提高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种多极室的隔膜式电解系统，以解决现有大型设备的电解槽的电解电极采用单极式电解槽而导致在多对电极对情况下产生过多电流、使用过多接电铜条、产生过高热量、线损严重，增加额外散热设备造成额外的高功耗，以及现有电解槽占地面积大、组装拆卸不方面、造成电解系统整体成本高等问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种多极室的隔膜式电解系统，所述多极室的隔膜式电解系统包括本体、电源、电解槽和电极；所述本体上设置有第一进液口和第二进液口；所述电解槽中间设置有容腔，所述电解槽包括第一电解槽、第二电解槽以及至少一个中间电解槽，所述中间电解槽堆叠设置于第一电解槽和第二电解槽之间；所述第一电解槽与中间电解槽之间、中间电解槽与中间电解槽之间、中间电解槽与第二电解槽之间分别设置有阳离子交换膜；所述电极包括阳极电极、阴极电极和复合电极，所述复合电极包括复合电极阳极和复合电极阴极；

所述阳极电极置于第一电解槽中，所述阴极电极置于第二电解槽中，阳极电极与电源正极电连接，阴极电极与电源负极电连接；

所述中间电解槽包括阳极室和阴极室，所述阳极室与阴极室通过隔板相隔离；所述复合电极阳极置于阳极室内，并与第二电解槽内的阴极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阴极室内的复合电极阴极相对设置；所述复合电极阴极置于阴极室内，并与第一电解槽内的阳极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阳极室内的复合电极阳极相对设置；

所述第一进液口分别与第一电解槽、以及中间电解槽的阳极室相通，所述第二进液口分别与第二电解槽、以及中间电解槽的阴极室相通。

进一步地，所述第一电解槽与中间电解槽之间、中间电解槽与中间电解槽之间、中间电解槽与第二电解槽之间还分别设置有密封圈，所述密封圈的形状与第一电解槽、中间电解槽、第二电解槽的形状相适配。

进一步地，所述中间电解槽内还设置有固定装置，所述固定装置用于将复合电极固定于中间电解槽内。

进一步地，所述固定装置与复合电极可拆卸锁固。

进一步地，所述复合电极阳极与第二电解槽内的阴极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阴极室内的复合电极阴极相对设置包括：复合电极阳极与第二电解槽内的阴极电极竖向设置且相互平行，或者复合电极阳极与相邻中间电解槽的阴极室内的复合电极阴极竖向设置且相互平行；所述复合电极阴极与第一电解槽内的阳极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阳极室内的复合电极阳极相对设置包括：复合电极阴极与第一电解槽内的阳极电极竖向设置且相互平行，或者复合电极阴极与第一电解槽内的阳极电极竖向设置且相互平行。

进一步地，所述阴极电极、阳极电极、复合电极、隔板的材质为钛合金。

进一步地，所述阳极电极和阴极电极的表面均设置有防垢涂层。

本实用新型的多极室的隔膜式电解系统有以下优点：首先每个电解槽之间分体设置，可拆卸堆叠配合形成一个大的电解槽，可以根据实际需求选择所需要的电解槽数量；其次，每一中间电解槽对应放置一复合电极，复合电极又包括复合电极阳极和复合电极阴极，分别置于阳极室和阴极室内，复合电极能够很大程度上降低电解时产生的电流和热量，由于电流和热量的降低，使得电解槽所需要的接电铜条的使用量大幅度减少，而且还不需要另外增加散热设备，避免造成额外的高功耗。本实用新型还具有占地面积小、成本低、电解效率高等优点。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施方式所述的一种多极室的隔膜式电解系统的整体结构剖视图；

图2为本实用新型一具体实施方式所述的一种多极室的隔膜式电解系统的复合电极的剖视图；

图3为本实用新型一具体实施方式所述的一种多极室的隔膜式电解系统的复合电极的俯视图；

附图标记说明：

11、电源正极；12、电源负极；

2、第一电解槽；21、阳极电极；

3、第二电解槽；31、阴极电极；

4、中间电解槽；

5、复合电极；51、复合电极阳极；52、复合电极阴极；

6、本体；

7、阳离子交换膜；

8、隔板；

9、固定装置；

101、第一进液口；102、第二进液口；

111、第一出液口；112、第二出液口。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，为本实用新型一具体实施方式所述的一种多极室的隔膜式电解系统的整体结构剖视图，该装置可以解决现有大型设备的电解槽的电解电极采用单极式电解槽而导致在多对电极对情况下产生过多电流、使用过多接电铜条、产生过高热量、线损严重，增加额外散热设备造成额外的高功耗，以及现有电解槽占地面积大、电解成本高等问题。

图1提供了一种多极室的隔膜式电解系统，所述多极室的隔膜式电解系统包括本体6、电源、电解槽和电极；所述本体6上设置有第一进液口101和第二进液口102；所述电解槽中间设置有容腔，所述电解槽包括第一电解槽2、第二电解槽3以及至少一个中间电解槽4，所述中间电解槽4堆叠设置于第一电解槽2和第二电解槽3之间；所述第一电解槽2与中间电解槽4之间、中间电解槽与中间电解槽之间、中间电解槽4与第二电解槽3之间分别设置有阳离子交换膜7；所述电极包括阳极电极21、阴极电极31和复合电极。所述阳极电极21置于第一电解槽2中，所述阴极电极31置于第二电解槽3中，阳极电极21与电源正极11电连接，阴极电极31与电源负极12电连接。

如图2-3所示，所述复合电极5包括复合电极阳极51和复合电极阴极52。复合电极阳极51和复合电极阴极52中间设置有隔板8，复合电极5置于中间电解槽中，通过隔板8将中间电解槽分隔为阴阳两个极室。述复合电极阳极51置于阳极室内，并与第二电解槽内的阴极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阴极室内的复合电极阴极相对设置；所述复合电极阴极52置于阴极室内，并与第一电解槽内的阳极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阳极室内的复合电极阳极相对设置。

所述中间电解槽4包括阳极室和阴极室，所述阳极室与阴极室通过隔板8相隔离；所所述第一进液口101分别与第一电解槽、以及中间电解槽的阳极室相通，所述第二进液口102分别与第二电解槽、以及中间电解槽的阴极室相通。第一进液口用于流进阳极室所需的电解液，第二进液口用于流进阴极室所需的电解液。相对应地，本体上还设置有第一出液口和第二出液口，分别用于流出阳极室产物和阴极室产物。以电解饱和盐水为例，第一进液口和第二进液口分别用于流入饱和盐水和NaOH溶液，第一出液口和第二出液口分别用于流出氯气与NaCl溶液、以及氢气与NaOH溶液。

所述复合电极阳极与第二电解槽内的阴极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阴极室内的复合电极阴极相对设置包括：复合电极阳极与第二电解槽内的阴极电极竖向设置且相互平行，或者复合电极阳极与相邻中间电解槽的阴极室内的复合电极阴极竖向设置且相互平行；所述复合电极阴极与第一电解槽内的阳极电极相对设置或者与相邻中间电解槽的阳极室内的复合电极阳极相对设置包括：复合电极阴极与第一电解槽内的阳极电极竖向设置且相互平行，或者复合电极阴极与第一电解槽内的阳极电极竖向设置且相互平行。

以图1为例，图1中多极室的隔膜式电解系统的电解槽包括了第一电解槽、第二电解槽以及两个中间电解槽。当然，在其他实施例中，中间电解槽的数量可以为任意数量。在本实施例中，第一电解槽、第二电解槽、中间电解槽的形状相适配，且中部均设置有容腔，中间电解槽可以堆叠设置以增大中部容腔的体积，进而增加阴阳极室电解液的容积。为了便于说明，将靠近第一电解槽的中间电电解槽叫做第一中间电解槽，包括第一阳极室和第一阴极室，第一阳极室内设置有第一复合电极阳极，第一阴极室内设置有第一复合电极阴极。同理，将靠近第二电解槽的中间电解槽叫做第二中间电解槽，包括第二阳极室和第二阴极室，第二阳极室内设置有第二复合电极阳极，第二阴极室内设置有第二复合电极阴极。第一电解槽与第一中间电解槽之间、第一中间电解槽与第二中间电解槽之间、第二中间电解槽与第二电解槽之间均设置有阳离子交换膜。以电解饱和盐水为例，阳离子交换膜的设置可以使得电解反应中生成的阳离子通过交换膜，进而解决电解反应中生成的NaOH与CL2反应生成NaCLO的反应发生，从而达到防止电解饱和食盐水生成的产物发生混合反应的问题出现。

下面对中间电解槽内的复合电极在电解过程中的应用原理做具体说明。第一电解槽2内的阳极电极21由于与电源正极11相连而带上了正电荷，而第二电解槽3内的阴极电极31由于与电源负极12相连而带上的负电荷。第一复合电极、第二复合电极不与电源直接接触，也不与阳极电极或阴极电极直接接触连接(中间设置有阳离子交互摸，复合电极与阳极电极或阴极电极之间隙配合且不连接)。由于阳极电极21带上了正电荷，根据感应电荷原理，第一电解槽中的阴极室内的第一复合电极阴极带上了负电荷，同理，由于阴极电极31带上了负电荷，第二电解槽中的阳极室内的第二复合电极阳极带上了正电荷。第一中间电解槽既与第一电解槽2相邻，同时也与第二中间电解槽相邻，由于第一复合电极阴极带正电荷，那么对于第一复合电极而言，其在第一中间电解槽的阳极室内的复合电极阳极带正电荷。也就是说，第一复合电极在阳极室和阴极室内存在着正负电荷并存的情况。第二复合电极阳极或阴极的带电荷情况同理可得。

电流从正极到负极，依次经过阳极电极、第一复合电极阴极、第一复合电极阳极、第二复合电极阴极、第二复合电极阳极、阴极电极形成回路。也就是说电解液将上述几个电极导通相邻，根据串联电路分压原理，电流能够按照所串联的电极数成倍下降，从而能够很大程度上降低电解电极电解时产生的电流和热量，由于电流和热量的降低，使得电解槽所需要的接电铜条的使用量大幅度减少，而且还不需要另外增加散热设备，避免造成额外的高功耗。同时，总的电解电压按复合电极组中所串联(这里的串联是指电解液相串联)的电极数的成倍提高，极大地提高了电解槽的电解效率。

在某些实施例中，所述中间电解槽内还设置有固定装置，所述固定装置用于将复合电极固定于中间电解槽内。中间电极由于一方面不与电源正负极接触，另一方面又不与阳极电极或阴极电极直接接触，因而需要通过固定装置加以固定。在某些实施例中，所述固定装置与中间电极可拆卸锁固。以便固定装置可以随时进行更换，降低维护成本。所述固定装置可以采用螺栓结构，所述螺栓结构为耐腐蚀的绝缘螺栓，一方面适应不同电解液的电解环境，另一方面绝缘可以保证固定装置不对电极的电解产生影响。当然，固定装置也可以采用其他结构来固定中间电极，如螺纹固定、卡合固定等结构。

在某些实施例中，所述阳极电极和阴极电极的表面均设置有防垢涂层。通过设置防垢涂层，可以有效防止阳极电极和阴极电极的表面污垢的堆积，影响阳极电极和阴极电极的电解效率，同时也有利于延长阳极电极或阴极电极的使用寿命。

在某些实施例中，所述第一电解槽与中间电解槽之间、中间电解槽与中间电解槽之间、中间电解槽与第二电解槽之间还分别设置有密封圈，所述密封圈的形状与第一电解槽、中间电解槽、第二电解槽的形状相适配。密封圈的作用在于防止发生电解液的泄露对设备造成腐蚀，影响设备的工作，也起到防止电解饱和食盐水产生的气体发生泄漏，H2遇火极易发生燃烧可能会对设备造成损坏，CL2具有毒性，会对人身安全造成威胁，所以密封圈的设置非常重要；密封圈的形状与电解槽的形状相适配其密封性更强。

在某些实施例中，所述密封圈的材质为四氟橡胶。四氟橡胶回复性能非常好，用四氟橡胶做成的密封圈8仅密封性好，而且基于其良好的恢复性该密封圈能够进行重复利用。当然了密封圈也可以用其他材质做成，能够对电解槽进行良好的密封即可。

在某些实施例中，所述阴极电极、阳极电极、复合电极、隔板的材质为钛合金。钛合金具有良好的导电性以及防腐蚀性，很适合作为电极的材质。

本实用新型的多极室的隔膜式电解系统有以下优点：首先每个电解槽之间分体设置，可拆卸堆叠配合形成一个大的电解槽，可以根据实际需求选择所需要的电解槽数量；其次，每一中间电解槽对应放置一复合电极，复合电极又包括复合电极阳极和复合电极阴极，分别置于阳极室和阴极室内，复合电极能够很大程度上降低电解时产生的电流和热量，由于电流和热量的降低，使得电解槽所需要的接电铜条的使用量大幅度减少，而且还不需要另外增加散热设备，避免造成额外的高功耗。本实用新型还具有占地面积小、成本低、电解效率高等优点。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。