AEM电解水制氢电解槽的制作方法

本发明涉及电解槽，具体为aem电解水制氢电解槽。

背景技术：

1、aem（阴离子交换膜）电解水制氢技术是一种基于电解水原理的制氢方法，它利用阴离子交换膜作为电解质，通过电解水产生氢气和氧气，在电解槽的阳极和阴极两端外加直流电压，水分子在阴极催化剂的作用下接收电子发生析氢反应（her），产生氢气并透过气体扩散层释放出来，同时，析氢反应产生的氢氧根离子（oh-）穿过阴离子交换膜回到阳极，在阳极催化剂的作用下发生析氧反应（oer），产生氧气并释放到大气中或进行其他利用。

2、现有技术中，如公开号为cn202369653u的高效电解槽，包括槽体、支撑杆、叶片和防水发电机，槽体底部均布有四个防水发电机，防水发电机上安装有叶片，支撑杆位于叶片的上方并固定在槽体壁上；叶片为钛合金材料，支撑杆为pvdf材质。由于电解槽底部设有旋转叶片，促进液体相互流通，在电解时可大大加快阴阳离子交换速率，从而大大提高电解速度。

3、在实际使用过程中，在电解槽底部位置设置旋转叶片，促进液体的相互流通，但是，现有技术中电解水在电解槽底部进行流动，难以实现电解槽内的均匀分布，容易造成电解液在电解槽内形成死区或短路现象；并且在电解过程中，氢气、氧气产生进入气体腔，无法控制气体的流动路径，导致气体在槽体内积聚，促使压力升高，降低电解水制氢电解槽的稳定性和安全性。

4、因此，本发明提出了aem电解水制氢电解槽，来解决现有电解液分布不均以及排出气体的稳定性较差，从而影响电解槽稳定和安全的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供aem电解水制氢电解槽，具备电解效率高、稳定性好的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：aem电解水制氢电解槽，包括电解槽本体，所述电解槽本体的两端分别设置有阳极板和阴极板，所述阳极板、阴极板的内表面贯穿连接有紧固螺栓，所述电解槽本体与阳极板、阴极板分别通过紧固螺栓固定连接，所述电解槽本体的内侧设置有框板一和框板二，所述框板一及框板二的中间设置有气体扩散层板，所述框板一的内部安装有电解液均布机构，所述电解液均布机构包括有下弧形流道槽板和上弧形流道槽板，所述下弧形流道槽板及上弧形流道槽板之间设置有流动通道组件，所述下弧形流道槽板靠近上弧形流道槽板的外表面固定安装有弧形架，所述弧形架上设置有扰流组件，所述电解槽本体的上端固定连接有氢气排出管，所述氢气排出管的内部设置有气体腔，所述气体腔的内侧设置有气体调整机构，所述气体调整机构包括有进气分割组件和气腔出口流量开度调节组件，所述气腔出口流量开度调节组件活动安装在氢气排出管的两端，所述进气分割组件设置在氢气排出管的下端。

3、优选的，所述流动通道组件包括有导流直管，所述导流直管的两端分别贯通下弧形流道槽板及上弧形流道槽板的内壁，所述下弧形流道槽板与上弧形流道槽板关于导流直管的水平中心轴线镜像分布，所述下弧形流道槽板及上弧形流道槽板整体呈弧形空腔板状结构，所述下弧形流道槽板的一端密封连接有电解液出口，所述电解液出口的外表面贯穿阳极板的内部，所述上弧形流道槽板的一端密封连接有电解液进口，所述电解液进口延伸至阳极板的外部。

4、优选的，所述导流直管的内壁上均匀开设有圆形孔，所述下弧形流道槽板的内环表面上贯通连接有下弯管，所述上弧形流道槽板的内环表面上贯通连接有上弯管，所述上弯管及下弯管关于导流直管的水平中心轴线对称分布。

5、优选的，所述扰流组件包括有连接套环，所述连接套环固定安装在弧形架的中心，所述连接套环呈圆形环状结构，所述连接套环的内表面与导流直管的外表面固定连接，所述弧形架的两端内壁上分别转动连接有轴杆，所述轴杆的上侧外表面固定连接有扰流片。

6、优选的，所述进气分割组件包括有导气罩，所述导气罩整体呈下宽上窄的锥形斗状结构，所述导气罩的上端内壁贯穿氢气排出管的下表面，所述导气罩的内部设置有进气锥腔，所述进气锥腔的下端内表面固定安装有导流板。

7、优选的，所述导流板的内表面上固定安装有均布进气管，所述均布进气管呈柱状空心结构，所述均布进气管的内表面开设有导气孔，所述导气孔的内壁上固定安装有分割板，所述分割板呈“米”字形结构。

8、优选的，所述气腔出口流量开度调节组件包括有连接套管一和连接套管二，所述连接套管一采用可拆卸方式安装在氢气排出管的两端，所述连接套管一的外侧面与连接套管二的一侧固定连接，所述连接套管二的上端内壁上开设有避让槽，所述避让槽的内侧活动安装有内齿环，所述内齿环的外环表面固定增设有啮合齿。

9、优选的，所述连接套管一的上表面固定安装有支撑块，所述支撑块的外表面固定安装有马达，所述马达的输出轴上固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮的外表面与啮合齿的外表面啮合转动，所述啮合齿的两侧分别设置有限位环，所述限位环分别固定安装在内齿环的两侧，两组所述限位环的外表面与连接套管一及连接套管二的内壁转动连接。

10、优选的，所述内齿环的内侧啮合转动有从动齿轮，所述从动齿轮的中心内表面固定连接有限位柱，所述限位柱的一端外表面与连接套管一的内壁转动连接，所述限位柱的外表面固定连接有调节板。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、本发明提出的aem电解水制氢电解槽，通过优化电解槽本体内部的电解液流动通道，由两组相对分布的下弧形流道槽板和上弧形流道槽板提供电解水分布水路，利用流动通道组件，提高电解液的流动性和分布均匀性，从而提高反应效率和产氢量，且配合扰流组件的设置，促进电解槽本体内部电解液充分流经电极表面，提高电解效率；通过在氢气排出管的下端设置水平阵列排布的进气分割组件，确保扩散气体平缓稳定进入氢气排出管的内部，确保气体以稳定的速度进入气体腔进行排出和收集，利用气腔出口流量开度调节组件控制气体排出的流量，减少气体在槽内的积聚和压力升高，进一步提升电解水制氢过程的稳定性和安全性。

技术特征：

1.aem电解水制氢电解槽，包括电解槽本体（1），其特征在于：所述电解槽本体（1）的两端分别设置有阳极板（2）和阴极板（3），所述阳极板（2）、阴极板（3）的内表面贯穿连接有紧固螺栓（4），所述电解槽本体（1）与阳极板（2）、阴极板（3）分别通过紧固螺栓（4）固定连接，所述电解槽本体（1）的内侧设置有框板一（11）和框板二（12），所述框板一（11）及框板二（12）的中间设置有气体扩散层板（13），所述框板一（11）的内部安装有电解液均布机构（6），所述电解液均布机构（6）包括有下弧形流道槽板（61）和上弧形流道槽板（62），所述下弧形流道槽板（61）及上弧形流道槽板（62）之间设置有流动通道组件，所述下弧形流道槽板（61）靠近上弧形流道槽板（62）的外表面固定安装有弧形架（64），所述弧形架（64）上设置有扰流组件，所述电解槽本体（1）的上端固定连接有氢气排出管（7），所述氢气排出管（7）的内部设置有气体腔（70），所述气体腔（70）的内侧设置有气体调整机构，所述气体调整机构包括有进气分割组件和气腔出口流量开度调节组件，所述气腔出口流量开度调节组件活动安装在氢气排出管（7）的两端，所述进气分割组件设置在氢气排出管（7）的下端。

2.根据权利要求1所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述流动通道组件包括有导流直管（63），所述导流直管（63）的两端分别贯通下弧形流道槽板（61）及上弧形流道槽板（62）的内壁，所述下弧形流道槽板（61）与上弧形流道槽板（62）关于导流直管（63）的水平中心轴线镜像分布，所述下弧形流道槽板（61）及上弧形流道槽板（62）整体呈弧形空腔板状结构，所述下弧形流道槽板（61）的一端密封连接有电解液出口（5），所述电解液出口（5）的外表面贯穿阳极板（2）的内部，所述上弧形流道槽板（62）的一端密封连接有电解液进口（51），所述电解液进口（51）延伸至阳极板（2）的外部。

3.根据权利要求2所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述导流直管（63）的内壁上均匀开设有圆形孔（630），所述下弧形流道槽板（61）的内环表面上贯通连接有下弯管（611），所述上弧形流道槽板（62）的内环表面上贯通连接有上弯管（621），所述上弯管（621）及下弯管（611）关于导流直管（63）的水平中心轴线对称分布。

4.根据权利要求3所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述扰流组件包括有连接套环（640），所述连接套环（640）固定安装在弧形架（64）的中心，所述连接套环（640）呈圆形环状结构，所述连接套环（640）的内表面与导流直管（63）的外表面固定连接，所述弧形架（64）的两端内壁上分别转动连接有轴杆（641），所述轴杆（641）的上侧外表面固定连接有扰流片（642）。

5.根据权利要求1所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述进气分割组件包括有导气罩（71），所述导气罩（71）整体呈下宽上窄的锥形斗状结构，所述导气罩（71）的上端内壁贯穿氢气排出管（7）的下表面，所述导气罩（71）的内部设置有进气锥腔（711），所述进气锥腔（711）的下端内表面固定安装有导流板（712）。

6.根据权利要求5所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述导流板（712）的内表面上固定安装有均布进气管（7121），所述均布进气管（7121）呈柱状空心结构，所述均布进气管（7121）的内表面开设有导气孔（7122），所述导气孔（7122）的内壁上固定安装有分割板（7123），所述分割板（7123）呈“米”字形结构。

7.根据权利要求1所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述气腔出口流量开度调节组件包括有连接套管一（72）和连接套管二（721），所述连接套管一（72）采用可拆卸方式安装在氢气排出管（7）的两端，所述连接套管一（72）的外侧面与连接套管二（721）的一侧固定连接，所述连接套管二（721）的上端内壁上开设有避让槽（7210），所述避让槽（7210）的内侧活动安装有内齿环（725），所述内齿环（725）的外环表面固定增设有啮合齿（7251）。

8.根据权利要求7所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述连接套管一（72）的上表面固定安装有支撑块（722），所述支撑块（722）的外表面固定安装有马达（723），所述马达（723）的输出轴上固定连接有主动齿轮（724），所述主动齿轮（724）的外表面与啮合齿（7251）的外表面啮合转动，所述啮合齿（7251）的两侧分别设置有限位环，所述限位环分别固定安装在内齿环（725）的两侧，两组所述限位环的外表面与连接套管一（72）及连接套管二（721）的内壁转动连接。

9.根据权利要求8所述的aem电解水制氢电解槽，其特征在于：所述内齿环（725）的内侧啮合转动有从动齿轮（726），所述从动齿轮（726）的中心内表面固定连接有限位柱（7261），所述限位柱（7261）的一端外表面与连接套管一（72）的内壁转动连接，所述限位柱（7261）的外表面固定连接有调节板（727）。

技术总结
本发明涉及电解槽技术领域，具体为AEM电解水制氢电解槽，包括电解槽本体，所述电解槽本体的两端分别设置有阳极板和阴极板，所述阳极板、阴极板的内表面贯穿连接有紧固螺栓。通过优化电解槽本体内部的电解液流动通道，由两组相对分布的下弧形流道槽板和上弧形流道槽板提供电解水分布水路，利用流动通道组件，提高电解液的流动性和分布均匀性，从而提高反应效率和产氢量，且配合扰流组件的设置，促进电解槽本体内部电解液充分流经电极表面，提高电解效率；通过在氢气排出管的下端设置水平阵列排布的进气分割组件，确保扩散气体平缓稳定进入氢气排出管的内部，确保气体以稳定的速度进入气体腔进行排出和收集。

技术研发人员：何赞果
受保护的技术使用者：浙江菲尔特过滤科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31