基于双极电极体系电解水制氢装置的制作方法

本发明涉及清洁能源的制备，更具体地说，本发明涉及一种基于双极电极体系电解水制氢装置。

背景技术：

1、随着经济的发展，能源和环境问题成为了焦点问题，提高能源的利用率以及减少环境污染都使得清洁能源需求的增长，而使用氢能源作为清洁能源，其具备高效、洁净以及无污染等特点，对于氢气的制备通过电解水就可获得，并且氢燃烧发热是汽油发热量的三倍，氢燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；如利用氢气作为燃料的电池，能够用于很多个领域，利用氢燃料作为能源能够缓解能源短缺以及环境污染的问题，从而，为满足需求，大规模以及低成本的制备氢能源具有重要意义。

2、在进行氢气制备时，电解水制氢的电解槽中一般使用隔膜，而对于隔膜的性能有较高的要求，所以隔膜的成本较高，使得氢气制备的成本增加；针对此问题，现有申请号为202221848173.5的中国实用新型专利，公开了一种基于旋转式双极电极的无膜电解水制氢装置，包括隔板分隔腔体形成的阳极析氧室和阴极析氢气室，其中所述阳极析氧室和所述阴极析氢气室内分别设置有析氧电极和析氢电极；双极电极为掺杂钴的泡沫镍电极并活动设置在所述隔板上，且其相对设置的第一电极端和第二电极端分别位于所述阳极析氧室内和所述阴极析氢气室内；和驱动装置用于驱动所述双极电极在与所述隔板垂直的平面内旋转，并切换所述第一电极端和所述第二电极端的位置，使得所述第一电极端和第二电极端进行阳极氧化析氧或阴极还原析氢。实现双极电极两侧电极端在阳极析氧室与阴极析氢室中的切换，该装置便于长期稳定运行，提高了电解水制氢的生产效率。

3、上述装置中，驱动双极电极在与隔板垂直的平面内旋转时，利用在隔板上设置的密封层与双极电极进行旋转密封，而在双极电极进行旋转时，其表面与密封层产生滑动摩擦，对双极电极表面以及密封层表面均有损耗，长时间使用会影响两者之间的密封效果，导致阳极析氧室和阴极析氢气室内的电解液串流，而两个室内的电解液中分别含有不同气体成分的气泡，在串流时会使含氧气泡（含氢气泡）进入至阴极析氢气室（阳极析氧室），最终会影响制备出的氢气纯度。因此，有必要提出一种基于双极电极体系电解水制氢装置，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种基于双极电极体系电解水制氢装置，包括：

3、电解槽，通过其内部设置的隔板分隔成阳极析氧室和阴极析氢室，所述阳极析氧室内设有析氧电极，所述阴极析氢室内设有析氢电极；

4、双极电极，通过驱动机构控制，且转动设置在所述隔板上的槽口内；

5、密封区域，所述槽口的两侧设有安装槽，所述安装槽与双极电极之间形成密封区域；

6、密封件，转动设置在密封区域内。

7、优选的是，所述安装槽的内表面为光滑状。

8、优选的是，所述双极电极为圆柱体，所述密封件为圆柱体，所述安装槽与圆柱体的密封件相对应，所述密封件凸出于安装槽设置的一部分与双极电极接触。

9、优选的是，所述双极电极为带有凹曲面或凸曲面的回转体，所述密封件为带有凸曲面或凹曲面的回转体，所述安装槽与带有凸曲面或凹曲面的回转体的密封件相对应，所述密封件凸出于安装槽设置的一部分与双极电极接触。

10、优选的是，所述阳极析氧室的一侧设有氧气出口、氧侧电解液进口和氧侧电解液出口；

11、所述阴极析氢室的一侧设有氢气出口、氢侧电解液进口和氢侧电解液出口。

12、优选的是，还包括：

13、循环冷却箱，所述氧侧电解液出口和氢侧电解液出口均通过回流管与循环冷却箱的循环进口连通；

14、分离机构，设置在两个回流管上，用于将电解液中含有的气体进行分离；

15、升压机构，所述氧侧电解液进口和氢侧电解液进口均通过进液管与循环冷却箱的循环出口连通，所述升压机构设置在进液管上。

16、优选的是，所述分离机构包括：

17、缓冲腔体，其上设有进液口和出液口；

18、第一分离组件，设置在缓冲腔体内，所述进液口与第一分离组件连通设置，用于对电解液中的气泡进行破碎；

19、分离腔体，连通设置在缓冲腔体的上方，其顶端设有出气口；

20、第二分离组件，设置在分离腔体内，用于对经过第一分离组件处理后形成的气体中含有的水分进行去除。

21、优选的是，所述第一分离组件包括：

22、第一输液管，其底端与进液口连通，其中部外周设有第一弧形板；

23、第二弧形板，设置在第一输液管的上方；

24、第二输液管，其底端设置在第一输液管内，其顶端穿过第二弧形板设置；

25、第三弧形板，设置在第二输液管的上方；

26、所述第三弧形板的内弧面和第二弧形板的外弧面用于增加由第二输液管顶端输出的电解液表面积；所述第二弧形板的内弧面和第一弧形板的外弧面用于增加由第一输液管顶端输出的电解液表面积。

27、优选的是，所述第二分离组件包括：

28、螺旋板，通过固定杆连接在所述分离腔体内；

29、抽气部，设置在与出气口连接的出气管上，用于向外抽气，降低缓冲腔体和分离腔体内的气压。

30、优选的是，位于所述槽口一侧的安装槽数量为一个或多个。

31、相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

32、本发明所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，利用双极电极与密封件抵紧的摩擦力能够带动密封件在密封区域内转动，在密封件转动过程中，两者始终保持紧密接触，实现转动密封的效果，减少密封件与双极电极表面的滑动摩擦，降低对密封件以及双极电极表面的磨损，提升密封件的密封性和寿命，防止阳极析氧室和阴极析氢室内电解液发生串流，防止含有氧气的气泡（氢气的气泡）进入阴极析氢室（阳极析氧室），提升氢气的纯度，同时还能够防止摩擦导致双极电极表面的附着物掉落。

33、本发明所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，所述安装槽（211）的内表面为光滑状。

3.根据权利要求2所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，所述双极电极（5）为圆柱体，所述密封件（7）为圆柱体，所述安装槽（211）与圆柱体的密封件（7）相对应，所述密封件（7）凸出于安装槽（211）设置的一部分与双极电极（5）接触。

4.根据权利要求2所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，所述双极电极（5）为带有凹曲面或凸曲面的回转体，所述密封件（7）为带有凸曲面或凹曲面的回转体，所述安装槽（211）与带有凸曲面或凹曲面的回转体的密封件（7）相对应，所述密封件（7）凸出于安装槽（211）设置的一部分与双极电极（5）接触。

5.根据权利要求1所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，所述阳极析氧室（110）的一侧设有氧气出口（10）、氧侧电解液进口（11）和氧侧电解液出口（12）；

6.根据权利要求5所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，所述分离机构（8）包括：

8.根据权利要求7所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，所述第一分离组件（820）包括：

9.根据权利要求7所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，所述第二分离组件（840）包括：

10.根据权利要求1所述的基于双极电极体系电解水制氢装置，其特征在于，位于所述槽口（210）一侧的安装槽（211）数量为一个或多个。

技术总结
本发明涉及清洁能源的制备技术领域，具体公开了一种基于双极电极体系电解水制氢装置，包括：电解槽，通过其内部设置的隔板分隔成阳极析氧室和阴极析氢室，所述阳极析氧室内设有析氧电极，所述阴极析氢室内设有析氢电极；双极电极，通过驱动机构控制，且转动设置在所述隔板上的槽口内；密封区域，所述槽口的两侧设有安装槽，所述安装槽与双极电极之间形成密封区域；密封件，转动设置在密封区域内。利用双极电极与密封件抵紧的摩擦力能够带动密封件在密封区域内转动，在密封件转动时，保持紧密接触，减少密封件与双极电极表面的滑动摩擦，降低表面的磨损，防止含有氧气的气泡/氢气的气泡进入阴极析氢室/阳极析氧室，提升氢气的纯度。

技术研发人员：李辉,蔡亮
受保护的技术使用者：氢联（江苏）高科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13