电解设备的制作方法

本公开涉及电解水制氢制氧，具体地，涉及一种电解设备。

背景技术：

1、海水储量丰富，氢能作为清洁能源的转换媒介，采用水电解技术制氢，利用二氧化碳加氢合成甲烷或甲醇，将氢能转化为化学能并储存起来，通过可再生能源－电能－氢能－电能－化学能之间的相互转化构建能源互联网。其中，利用可再生能源提供电力，以来源广泛且廉价的海水作为电解质原液，可以提高电解制氢的效率并降低电解制氢的成本，可以高效地实现以氢能作为能源载体建成能源互联网的目的。相关技术中，利用海水电解制氢的设备复杂庞大，具有较多的连接管路连接和控制阀门，设备难以维护。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种电解设备，该电解设备能够实现通过海水获取清洁的氢能源，并且电解设备结构简单且易于维护。

2、为了实现上述目的，本公开提供一种电解设备，所述电解设备包括：反应壳，所述反应壳形成有反应空间并且设置有多个进液口，多个所述进液口沿所述反应壳的周向间隔布置并且均与所述反应空间连通，所述反应壳内填充有电解液；多个传质层，多个所述传质层分别一一对应地布置在多个所述进液口处并且与所述反应壳相连；第一分隔板，所述第一分隔板设置在所述反应空间中并且嵌设有析氢催化层，所述第一分隔板与所述析氢催化层围成第一反应区，所述第一反应区设置有阴极电极；第二分隔板，所述第二分隔板设置在所述反应空间中并且环绕于所述第一分隔板，所述第二分隔板上嵌设有第一析氧催化层，所述第二分隔板与所述反应壳之间形成第二反应区，所述第二反应区设置有阳极电极；离子交换膜，所述离子交换膜布置在所述析氢催化层和所述第一析氧催化层之间；以及第一导管和第二导管，所述第一导管用于连通所述第一反应区和氢气收集装置，所述第二导管用于连通所述第二反应区和氧气收集装置。

3、可选地，所述反应壳包括壳体主体和连接于所述壳体主体的多个导液壳，所述壳体主体上设置有所述进液口，所述导液壳形成有通道口和进液通道，所述进液通道与所述通道口和所述进液口连通，所述通道口处连接有所述传质层。

4、可选地，所述导液壳构造为弧形并且成对设置，成对的两个所述导液壳背离所述壳体主体的端部彼此相互靠近，并且成对的两个所述导液壳彼此相对的一侧布置有所述传质层。

5、可选地，所述电解设备还包括第三分隔板和第二析氧催化层，所述第三分隔板设置在所述反应空间中并且环绕于所述第二分隔板，所述第二析氧催化层嵌设于所述第三分隔板，所述阳极电极位于所述第一析氧催化层和所述第二析氧催化层之间。

6、可选地，所述电解设备还包括渗透层，所述渗透层设置在所述反应空间中并且环绕于所述第二析氧催化层。

7、可选地，所述第三分隔板包括多个第三子隔板，多个所述第三子隔板呈环形阵列布置，所述第二析氧催化层与多个所述第三子隔板同心布置，并且所述第二析氧催化层的部分嵌设于多个所述第三子隔板，所述第三子隔板通过第一支撑板连接所述渗透层。

8、可选地，所述电解设备还包括多个蠕动泵，每个所述蠕动泵设置在所述反应壳中并且连接有第三导管和第四导管，所述第三导管伸入所述第一析氧催化层和所述第二析氧催化层之间，所述第四导管与所述第三导管分别位于所述第二析氧催化层的相对的两侧。

9、可选地，所述反应壳包括壳体主体和密封壳，所述壳体主体包括底板，所述密封壳与所述底板密封连接，所述蠕动泵设置在所述密封壳与所述底板所形成的密封空间中。

10、可选地，所述蠕动泵通过第一导热件与所述密封壳的壳壁相连。

11、可选地，所述第一分隔板包括多个第一子隔板，多个所述第一子隔板呈环形阵列布置，所述析氢催化层与多个所述第一子隔板同心布置，并且所述析氢催化层的部分嵌设于多个所述第一子隔板，所述第二分隔板包括多个第二子隔板，多个所述第二子隔板呈环形阵列布置，并且所述第一析氧催化层的部分嵌设于多个所述第二子隔板，多个所述第一子隔板与多个所述第二子隔板一一对应布置，并且所述第一子隔板与所述第二子隔板通过第二支撑板相连。

12、可选地，所述反应壳还包括密封壳，所述壳体主体包括底板，所述密封壳与所述底板密封连接，所述电解设备还包括电源装置，所述电源装置与所述阳极电极和所述阴极电极电连接，并且所述电源装置设置在所述密封壳与所述底板所形成的密封空间中。

13、可选地，所述电源装置通过第二导热件与所述密封壳的壳壁相连。

14、可选地，所述反应壳的顶部设置有牵引环，所述牵引环通过牵引绳连接于固定物。

15、通过上述技术方案，在本公开提供的电解设备中，传质层的两侧分别与海水和电解液接触，在电解工作过程中，阳极电极和第一析氧催化层发生氧化反应产生氧气，阴极电极和析氢催化层发生还原反应产生氢气，电解过程中产生的氢离子或氢氧根离子通过离子交换膜进行传递，电解液的水被消耗，在海水与电解液的界面压力差下，促使海水中的水蒸气能够直接扩散通过传质层，同时海水中的杂质离子被传质层排斥在外，反应壳中的电解液将透过的水蒸气吸收。由于反应壳中的电解液与海水持续存在界面压力差，海水中的水蒸气能够稳定持续地从传质层扩散到反应壳的内部，以维持电解液浓度恒定。另一方面，由于海浪具有动能，海浪的冲击压力作为海水中的水蒸气进行压滤流通的驱动压力，能够进一步提高水蒸气的通过率，从而有利于电解设备能够稳定地进行制氢过程。通过上述技术方案，本公开提供的电解设备能够实现通过海水获取清洁的氢能源，并且无需过多的连接管路和控制阀门，因而结构简单且易于维护。

16、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种电解设备，其特征在于，所述电解设备包括：

2.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述反应壳包括壳体主体和连接于所述壳体主体的多个导液壳，所述壳体主体上设置有所述进液口，所述导液壳形成有通道口和进液通道，所述进液通道与所述通道口和所述进液口连通，所述通道口处连接有所述传质层。

3.根据权利要求2所述的电解设备，其特征在于，所述导液壳构造为弧形并且成对设置，成对的两个所述导液壳背离所述壳体主体的端部彼此相互靠近，并且成对的两个所述导液壳彼此相对的一侧布置有所述传质层。

4.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述电解设备还包括第三分隔板和第二析氧催化层，所述第三分隔板设置在所述反应空间中并且环绕于所述第二分隔板，所述第二析氧催化层嵌设于所述第三分隔板，所述阳极电极位于所述第一析氧催化层和所述第二析氧催化层之间。

5.根据权利要求4所述的电解设备，其特征在于，所述电解设备还包括渗透层，所述渗透层设置在所述反应空间中并且环绕于所述第二析氧催化层。

6.根据权利要求5所述的电解设备，其特征在于，所述第三分隔板包括多个第三子隔板，多个所述第三子隔板呈环形阵列布置，所述第二析氧催化层与多个所述第三子隔板同心布置，并且所述第二析氧催化层的部分嵌设于多个所述第三子隔板，所述第三子隔板通过第一支撑板连接所述渗透层。

7.根据权利要求4所述的电解设备，其特征在于，所述电解设备还包括多个蠕动泵，每个所述蠕动泵设置在所述反应壳中并且连接有第三导管和第四导管，所述第三导管伸入所述第一析氧催化层和所述第二析氧催化层之间，所述第四导管与所述第三导管分别位于所述第二析氧催化层的相对的两侧。

8.根据权利要求7所述的电解设备，其特征在于，所述反应壳包括壳体主体和密封壳，所述壳体主体包括底板，所述密封壳与所述底板密封连接，所述蠕动泵设置在所述密封壳与所述底板所形成的密封空间中。

9.根据权利要求8所述的电解设备，其特征在于，所述蠕动泵通过第一导热件与所述密封壳的壳壁相连。

10.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述第一分隔板包括多个第一子隔板，多个所述第一子隔板呈环形阵列布置，所述析氢催化层与多个所述第一子隔板同心布置，并且所述析氢催化层的部分嵌设于多个所述第一子隔板；

11.根据权利要求2所述的电解设备，其特征在于，所述反应壳还包括密封壳，所述壳体主体包括底板，所述密封壳与所述底板密封连接，所述电解设备还包括电源装置，所述电源装置与所述阳极电极和所述阴极电极电连接，并且所述电源装置设置在所述密封壳与所述底板所形成的密封空间中。

12.根据权利要求11所述的电解设备，其特征在于，所述电源装置通过第二导热件与所述密封壳的壳壁相连。

13.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述反应壳的顶部设置有牵引环，所述牵引环通过牵引绳连接于固定物。

技术总结
本公开涉及一种电解设备，包括：反应壳，所述反应壳形成有反应空间并且设置有多个进液口，所述反应壳内填充有电解液；多个传质层分别一一对应地布置在多个所述进液口处并且与所述反应壳相连；第一分隔板设置在所述反应空间中并且嵌设有析氢催化层，所述第一分隔板与所述析氢催化层围成第一反应区，所述第一反应区设置有阴极电极；第二分隔板设置在所述反应空间中并且环绕于所述第一分隔板，所述第二分隔板上嵌设有第一析氧催化层，所述第二分隔板与所述反应壳之间形成第二反应区，所述第二反应区设置有阳极电极。通过上述技术方案，本公开提供的电解设备能够实现通过海水获取清洁的氢能源，并且电解设备结构简单且易于维护。

技术研发人员：聂鑫,陈伟中,李永生,龙潇
受保护的技术使用者：国能清远发电有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29