一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置

1.本发明涉及电解海水技术领域，尤其涉及一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置。


背景技术：

2.使用可再生能源电解水生产氢被认为是实现大规模高纯度氢生产的可行策略之一，因此电解水制氢装置的设计与制造具有重要意义；当前电解纯水器件主要有四类，分别是阴离子交换膜电解器件、阳离子交换膜电解器件、碱性电解器件和固体氧化物电解器件；然而当前电解纯水器件的能量转化效率比较低，用于工业生产的电解器件中所使用的电解液需要通过额外的加热装置进行预加热处理才能通入到器件中，程序繁琐；并且海水中的杂质会堵塞流场通道，降低海水电解效率与器件能量转换效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，不但可以对海水进行预热，节省程序，另外利用压力喷射的方式，可以避免海水中的杂质堵塞储存管，降低海水电解效率与器件能量转换效率。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，包括电解槽、储液罐、电解槽内部的集气管和蠕动泵以及与蠕动泵连接的第一管道和第二管道，所述电解槽的一侧设置有端板，所述端板的内部设置有对液体预热的预热机构，所述电解槽上设置有加液机构；所述预热机构包括安装在端板上的蛇形弯管，所述蛇形弯管上设置有储存管，所述蛇形弯管的内部设置有储液组件，所述储存管的内部活动设置有驱动杆a，所述储液组件包括在储存管的内部的密封片，所述驱动杆a与密封片活动连接，所述蛇形弯管的活动设置有搅动辊，所述搅动辊由驱动杆a驱动；所述加液机构包括电机，所述电机的输出端驱动驱动杆a活动，所述电机的输出端传动连接有往复丝杆b，所述往复丝杆b上活动安装有驱动板b，所述驱动板b上设置有驱动杆b，所述驱动杆b在蛇形弯管的内部活动，且所述加液机构包括设置有在驱动杆a上的漏液管，所述漏液管与储液罐活动连接；蠕动泵将电解槽内部的海水通过第二管道涌入到端板上的储存管内部，然后由储液组件进行存储，并由端板内部的加热板进行预热，一定时间后，储液组件将存储的海水利用压力喷射进入蛇形弯管的内部，然后由第一管道进入到电解槽的内部形成循环，不但可以对海水进行预热，节省程序，另外利用压力喷射的方式，可以避免海水中的杂质堵塞储存管，降低海水电解效率与器件能量转换效率；另外通过利用压力喷射海水的同时，通过预热机构与加液机构的配合，可以自动对电解槽的内部添加一定量的水，避免氯离子浓度上升加快腐蚀器件。
5.可选的，所述储液罐安装在电解槽上，且所述储液罐上安装有下液管，所述端板上设置有与阴阳极连接的电极片。
6.可选的，所述蛇形弯管为蛇形，所述储存管为两个且均连通设置在蛇形弯管上，两
个所述储存管的内部均安装有储液组件。
7.可选的，所述储存管的内壁上设置有用于密封片滑动的限制槽，所述限制槽的一端设置有磁块，所述磁块与密封片磁吸连接。
8.可选的，所述驱动杆a的一端与端板贯穿连接，且所述驱动杆a的一端安装有密封块，所述密封块的外侧与密封片的内侧贴合设置，所述驱动杆a上设置有磁片，所述磁片的直径是密封片内径的1.1倍至1.5倍，且所述密封块的直径是驱动杆a直径的1.1倍至1.5倍。
9.可选的，所述密封块的一端设置有带动杆，所述带动杆上设置有两个密封片，两个所述密封片分别与储存管和蛇形弯管连接，所述带动杆的一端与搅动辊连接，所述搅动辊的一端外侧设置有螺旋纹，所述储存管的内部设置有螺旋环，所述螺旋环与搅动辊上的螺旋纹螺旋连接。
10.可选的，所述电机的输出端安装有往复丝杆a，所述往复丝杆a上安装有驱动板a，所述驱动板a的外侧套设有轴承座a，所述轴承座a与往复丝杆a通过滚珠螺母副连接，所述驱动板a与驱动杆a连接。
11.可选的，所述往复丝杆b与往复丝杆a通过齿轮传动连接，所述驱动板b的外侧套设有轴承座b，所述轴承座b与往复丝杆b通过滚珠螺母副连接，所述驱动板b与驱动杆b连接。
12.可选的，所述驱动杆b的一端安装有驱动轴，所述驱动轴与电解槽贯穿连接，所述加液机构还包括转动安装在电解槽上的搅动页，所述搅动页由驱动轴驱动。
13.可选的，所述加液机构还包括与驱动杆a连接的连动杆，所述连动杆上安装有漏液管，所述漏液管与下液管贯穿，且所述漏液管与下液管活动连接。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过蠕动泵将电解槽内部的海水通过第二管道涌入到端板上的储存管内部，然后由储液组件进行存储，并由端板内部的加热板进行预热，一定时间后，储液组件将存储的海水利用压力喷射进入蛇形弯管的内部，然后由第一管道进入到电解槽的内部形成循环，不但可以对海水进行预热，节省程序，另外利用压力喷射的方式，可以避免海水中的杂质堵塞储存管，降低海水电解效率与器件能量转换效率。
15.2、本发明由于电解海水时，阳极发生oer反应，同时氯离子在阳极析出生成氯气，导致氯气与其反应产物(如次氯酸盐)会腐蚀电极，在驱动杆a移动的同时，驱动杆a带动连动杆移动，连动杆带动漏液管移动，漏液管将与下液管贯穿移动，由于漏液管上开设有加液槽，在漏液管移动的过程中，加液槽与下液管逐渐连通，储液罐内部的水将通过漏液管加入到电解槽的内部，进行混合，避免氯离子浓度上升加快腐蚀。
16.3、本发明可以根据海水汇集储存的时间，改变驱动板a移动与固定箍连接的时间，进而控制储存海水的量以及添加水的量，从而控制电解槽内部的各溶液浓度。
附图说明
17.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明的电解槽剖视图；图3为本发明的端板局部剖视图；图4为本发明的电解槽与端板连接处局部剖视图；图5为本发明的预热机构与加液机构连接处局部剖视图其一；
图6为本发明的预热机构局部剖视图；图7为本发明的预热机构与加液机构连接处局部剖视图其二；图8为本发明的预热机构与加液机构连接处局部剖视图其三；图9为本发明的预热机构与加液机构连接处局部剖视图其四。
18.图中：1、电解槽；2、端板；3、预热机构；31、储存管；32、蛇形弯管；33、驱动杆a；34、磁片；35、密封片；36、密封块；37、密封片；38、螺旋环；39、搅动辊；310、带动杆；311、驱动板a；312、往复丝杆a；4、加液机构；41、电机；42、驱动轴；43、搅动页；44、驱动杆b；45、漏液管；46、连动杆；48、驱动板b；49、往复丝杆b；5、集气管；6、第一管道；7、蠕动泵；8、第二管道；9、储液罐；10、下液管。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1至图9，本发明提供一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，包括电解槽1、储液罐9、电解槽1内部的集气管5和蠕动泵7以及与蠕动泵7连接的第一管道6和第二管道8，电解槽1的一侧设置有端板2，端板2的内部设置有对液体预热的预热机构3，电解槽1上设置有加液机构4；端板2的内部设置有离子交换膜以及加热板，另外端板2采用的材质是nicrti混合不锈钢材质，ni：cr：ti含量比为5：3：2，普通的钛材端板不耐腐蚀，添入ni和cr元素可以有效的提高端板的耐腐蚀性；预热机构3包括安装在端板2上的蛇形弯管32，蛇形弯管32上设置有储存管31，蛇形弯管32的内部设置有储液组件，储存管31的内部活动设置有驱动杆a33，储液组件包括在储存管31的内部的密封片35，驱动杆a33与密封片35活动连接，蛇形弯管32的活动设置有搅动辊39，搅动辊39由驱动杆a33驱动；再通过蠕动泵7将电解槽1内部的海水通过第二管道8涌入到端板2上的储存管31内部，海水进入到储存管31后会汇集储存，通过端板2上的加热板，可以对储存的海水进行预热，避免还要额外的加热装置进行预加热处理才能通入到器件中，导致程序繁琐；另外启动电机41工作，电机41的输出端带动往复丝杆a312转动，往复丝杆a312转动会带动驱动板a311移动，由于驱动杆a33上设置有固定箍，在海水汇集储存一定时间后，同时驱动板a311移动至一定位置与固定箍连接，由此驱动板a311带动驱动杆a33移动，驱动杆a33带动磁片34以及密封块36移动，密封块36移动后取消与密封片35密封连接，此时汇集的海水将通过密封块36与密封片35的缝隙处流出，由于驱动杆a33持续移动并带动磁片34移动，磁片34将与密封片35接触并磁吸附连接，由此磁片34将推动密封片35移动，由于磁片34与密封片35接触并密封连接，此时磁片34推动密封片35移动的同时挤压储存管31内部的海水涌入蛇形弯管32的内部；另外在密封块36移动的同时，密封块36带动带动杆310移动，带动杆310带动搅动辊39移动，由于搅动辊39的一端外侧设置有螺旋纹，并且螺旋环38与搅动辊39上的螺旋纹螺旋连接，在搅动辊39移动时，搅动辊39通过螺旋环38旋转，此时被挤压
的海水喷涌至搅动辊39的位置，再由搅动辊39旋转搅动，一方面提高海水的活跃性进一步起到提高预热效果，另一方面活跃性极高的海水可以携带杂质流走，避免海水中的杂质造成蛇形弯管32堵塞降低海水电解效率与器件能量转换效率；另外在电机41的输出端带动驱动杆a33转动的同时，由于驱动杆a33与往复丝杆b49啮合连接，往复丝杆b49将通过驱动板b48带动驱动杆b44移动，并且驱动杆b44的移动方向与驱动杆a33的移动方向相反，由此可以使驱动杆a33外侧的储存管31进行挤压海水时，驱动杆b44外侧的储存管31内部进行储存海水，由此设置两个蛇形弯管32，可以多次挤压海水喷涌，一方面提高海水喷涌时带走杂质的效果，另一方面因为蛇形弯管32的蛇形设计，降低了海水喷涌携带杂质流走的效果，由此可以起到一定弥补作用，蛇形弯管32的蛇形设计，可以进一步提高海水的受热时间，以及受热均匀，提高海水的预热效果；加液机构4包括电机41，电机41的输出端驱动驱动杆a33活动，电机41的输出端传动连接有往复丝杆b49，往复丝杆b49上活动安装有驱动板b48，驱动板b48上设置有驱动杆b44，驱动杆b44在蛇形弯管32的内部活动，且加液机构4包括设置有在驱动杆a33上的漏液管45，漏液管45与储液罐9活动连接；由于电解海水时，阳极发生oer反应，同时氯离子在阳极析出生成氯气，导致氯气与其反应产物(如次氯酸盐)会腐蚀电极，在驱动杆a33移动的同时，驱动杆a33带动连动杆46移动，连动杆46带动漏液管45移动，漏液管45将与下液管10贯穿移动，由于漏液管45上开设有加液槽，在漏液管45移动的过程中，加液槽与下液管10逐渐连通，储液罐9内部的水将通过漏液管45加入到电解槽1的内部，进行混合，避免氯离子浓度上升加快腐蚀；另外在驱动板b48带动驱动杆b44移动给的同时，驱动杆b44带动驱动轴42移动，驱动轴42可以通过与搅动页43螺旋连接，在驱动轴42移动时可以驱动搅动页43转动，可以将添加的水进行搅动，加快混合；另外可以根据海水汇集储存的时间，改变驱动板a311移动与固定箍连接的时间，进而控制储存海水的量以及添加水的量，从而控制电解槽1内部的各溶液浓度；蠕动泵7将电解槽1内部的海水通过第二管道8涌入到端板2上的储存管31内部，然后由储液组件进行存储，并由端板2内部的加热板进行预热，一定时间后，储液组件将存储的海水利用压力喷射进入蛇形弯管32的内部，然后由第一管道6进入到电解槽1的内部形成循环，不但可以对海水进行预热，节省程序，另外利用压力喷射的方式，可以避免海水中的杂质堵塞储存管31，降低海水电解效率与器件能量转换效率；另外通过利用压力喷射海水的同时，通过预热机构3与加液机构4的配合，可以自动对电解槽1的内部添加一定量的水，避免氯离子浓度上升加快腐蚀器件。
21.进一步的，储液罐9安装在电解槽1上，且储液罐9上安装有下液管10，端板2上设置有与阴阳极连接的电极片，蛇形弯管32为蛇形，且储存管31为两个且均连通设置在蛇形弯管32上，两个储存管31的内部均安装有储液组件，储存管31的内壁上设置有用于密封片35滑动的限制槽，限制槽的一端设置有磁块，磁块与密封片35磁吸连接，驱动杆a33的一端与端板2贯穿连接，且驱动杆a33的一端安装有密封块36，密封块36的外侧与密封片35的内侧贴合设置，驱动杆a33上设置有磁片34，磁片34的直径是密封片35内径的1.1倍至1.5倍，且密封块36的直径是驱动杆a33直径的1.1倍至1.5倍，密封块36的一端设置有带动杆310，带动杆310上设置有两个密封片37，两个密封片37分别与储存管31和蛇形弯管32连接，带动杆
310的一端与搅动辊39连接，搅动辊39的一端外侧设置有螺旋纹，储存管31的内部设置有螺旋环38，螺旋环38与搅动辊39上的螺旋纹螺旋连接。
22.进一步的，电机41的输出端安装有往复丝杆a312，往复丝杆a312上安装有驱动板a311，驱动板a311的外侧套设有轴承座a，轴承座a与往复丝杆a312通过滚珠螺母副连接，驱动板a311与驱动杆a33连接，驱动杆b44的一端安装有驱动轴42，驱动轴42与电解槽1贯穿连接，加液机构4还包括转动安装在电解槽1上的搅动页43，搅动页43由驱动轴42驱动，加液机构4还包括与驱动杆a33连接的连动杆46，连动杆46上安装有漏液管45，漏液管45与下液管10贯穿，且漏液管45与下液管10活动连接。
23.工作原理：在通过蠕动泵7将电解槽1内部的海水通过第二管道8涌入到端板2上的储存管31内部，海水进入到储存管31后会汇集储存，通过端板2上的加热板，可以对储存的海水进行预热，避免还要额外的加热装置进行预加热处理才能通入到器件中，导致程序繁琐；另外启动电机41工作，电机41的输出端带动往复丝杆a312转动，往复丝杆a312转动会带动驱动板a311移动，由于驱动杆a33上设置有固定箍，在海水汇集储存一定时间后，同时驱动板a311移动至一定位置与固定箍连接，由此驱动板a311带动驱动杆a33移动，驱动杆a33带动磁片34以及密封块36移动，密封块36移动后取消与密封片35密封连接，此时汇集的海水将通过密封块36与密封片35的缝隙处流出，由于驱动杆a33持续移动并带动磁片34移动，磁片34将与密封片35接触并磁吸附连接，由此磁片34将推动密封片35移动，由于磁片34与密封片35接触并密封连接，此时磁片34推动密封片35移动的同时挤压储存管31内部的海水涌入蛇形弯管32的内部；另外在密封块36移动的同时，密封块36带动带动杆310移动，带动杆310带动搅动辊39移动，由于搅动辊39的一端外侧设置有螺旋纹，并且螺旋环38与搅动辊39上的螺旋纹螺旋连接，在搅动辊39移动时，搅动辊39通过螺旋环38旋转，此时被挤压的海水喷涌至搅动辊39的位置，再由搅动辊39旋转搅动，一方面提高海水的活跃性进一步起到提高预热效果，另一方面活跃性极高的海水可以携带杂质流走，避免海水中的杂质造成蛇形弯管32堵塞降低海水电解效率与器件能量转换效率；另外在电机41的输出端带动驱动杆a33转动的同时，由于驱动杆a33与往复丝杆b49啮合连接，往复丝杆b49将通过驱动板b48带动驱动杆b44移动，并且驱动杆b44的移动方向与驱动杆a33的移动方向相反，由此可以使驱动杆a33外侧的储存管31进行挤压海水时，驱动杆b44外侧的储存管31内部进行储存海水，由此设置两个蛇形弯管32，可以多次挤压海水喷涌，一方面提高海水喷涌时带走杂质的效果，另一方面因为蛇形弯管32的蛇形设计，降低了海水喷涌携带杂质流走的效果，由此可以起到一定弥补作用，蛇形弯管32的蛇形设计，可以进一步提高海水的受热时间，以及受热均匀，提高海水的预热效果；由于电解海水时，阳极发生oer反应，同时氯离子在阳极析出生成氯气，导致氯气与其反应产物(如次氯酸盐)会腐蚀电极，在驱动杆a33移动的同时，驱动杆a33带动连动杆46移动，连动杆46带动漏液管45移动，漏液管45将与下液管10贯穿移动，由于漏液管45上开设有加液槽，在漏液管45移动的过程中，加液槽与下液管10逐渐连通，储液罐9内部的水将通过漏液管45加入到电解槽1的内部，进行混合，避免氯离子浓度上升加快腐蚀；另外在驱动板b48带动驱动杆b44移动给的同时，驱动杆b44带动驱动轴42移动，驱动轴42可以通过与搅动页43螺旋连接，在驱动轴42移动时可以驱动搅动页43转动，可以将
添加的水进行搅动，加快混合；另外可以根据海水汇集储存的时间，改变驱动板a311移动与固定箍连接的时间，进而控制储存海水的量以及添加水的量，从而控制电解槽1内部的各溶液浓度。
24.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，包括电解槽（1）、储液罐（9）、电解槽（1）内部的集气管（5）和蠕动泵（7）以及与蠕动泵（7）连接的第一管道（6）和第二管道（8），其特征在于，所述电解槽（1）的一侧设置有端板（2），所述端板（2）的内部设置有对液体预热的预热机构（3），所述电解槽（1）上设置有加液机构（4）；所述预热机构（3）包括安装在端板（2）上的蛇形弯管（32），所述蛇形弯管（32）上设置有储存管（31），所述蛇形弯管（32）的内部设置有储液组件，所述储存管（31）的内部活动设置有驱动杆a（33），所述储液组件包括在储存管（31）的内部的密封片（35），所述驱动杆a（33）与密封片（35）活动连接，所述蛇形弯管（32）的活动设置有搅动辊（39）；所述加液机构（4）包括电机（41），所述电机（41）的输出端传动连接有往复丝杆b（49），所述往复丝杆b（49）上活动安装有驱动板b（48），所述驱动板b（48）上设置有驱动杆b（44），所述驱动杆b（44）在蛇形弯管（32）的内部活动，且所述加液机构（4）包括设置有在驱动杆a（33）上的漏液管（45），所述漏液管（45）与储液罐（9）活动连接；蠕动泵（7）将电解槽（1）内部的海水通过第二管道（8）涌入到端板（2）上的储存管（31）内部，然后由储液组件进行存储，并由端板（2）内部的加热板进行预热，一定时间后，储液组件将存储的海水利用压力喷射进入蛇形弯管（32）的内部，然后由第一管道（6）进入到电解槽（1）的内部形成循环，对海水进行预热，利用压力喷射海水的清除杂质，通过预热机构（3）与加液机构（4）的配合，形成自动对电解槽（1）的内部自动填料。2.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述储液罐（9）安装在电解槽（1）上，且所述储液罐（9）上安装有下液管（10），所述端板（2）上设置有与阴阳极连接的电极片。3.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述储存管（31）为两个且均连通设置在蛇形弯管（32）上，两个所述储存管（31）的内部均安装有储液组件。4.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述储存管（31）的内壁上设置有用于密封片（35）滑动的限制槽，所述限制槽的一端设置有磁块，所述磁块与密封片（35）磁吸连接。5.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述驱动杆a（33）的一端与端板（2）贯穿连接，且所述驱动杆a（33）的一端安装有密封块（36），所述密封块（36）的外侧与密封片（35）的内侧贴合设置，所述驱动杆a（33）上设置有磁片（34）。6.根据权利要求5所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述密封块（36）的一端设置有带动杆（310），所述带动杆（310）上设置有两个密封片（37），两个所述密封片（37）分别与储存管（31）和蛇形弯管（32）连接，所述带动杆（310）的一端与搅动辊（39）连接，所述搅动辊（39）的一端外侧设置有螺旋纹，所述储存管（31）的内部设置有螺旋环（38），所述螺旋环（38）与搅动辊（39）上的螺旋纹螺旋连接。7.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述电机（41）的输出端安装有往复丝杆a（312），所述往复丝杆a（312）上安装有驱动板a（311），所述驱动板a（311）的外侧套设有轴承座a，所述轴承座a与往复丝杆a（312）通过滚珠螺母副连接，所述驱动板a（311）与驱动杆a（33）连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述往复丝杆b（49）与往复丝杆a（312）通过齿轮传动连接，所述驱动板b（48）的外侧套设有轴承座b，所述轴承座b与往复丝杆b（49）通过滚珠螺母副连接，所述驱动板b（48）与驱动杆b（44）连接。9.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述驱动杆b（44）的一端安装有驱动轴（42），所述驱动轴（42）与电解槽（1）贯穿连接，所述加液机构（4）还包括转动安装在电解槽（1）上的搅动页（43），所述搅动页（43）由驱动轴（42）驱动。10.根据权利要求1所述的一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，其特征在于，所述加液机构（4）还包括与驱动杆a（33）连接的连动杆（46），所述连动杆（46）上安装有漏液管（45），所述漏液管（45）与下液管（10）贯穿，且所述漏液管（45）与下液管（10）活动连接。

技术总结
本发明涉及电解海水技术领域，尤其涉及一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，包括电解槽、储液罐、电解槽内部的集气管和蠕动泵以及与蠕动泵连接的第一管道和第二管道，所述电解槽的一侧设置有端板，所述端板的内部设置有对液体预热的预热机构，所述电解槽上设置有加液机构；所述预热机构包括安装在端板上的蛇形弯管，所述蛇形弯管上设置有储存管，所述蛇形弯管的内部设置有储液组件，所述储存管的内部活动设置有驱动杆A，本发明的目的在于提供一种基于海水电解的高稳定性的防垢电解装置，不但可以对海水进行预热，节省程序，另外利用压力喷射的方式，可以避免海水中的杂质堵塞储存管，降低海水电解效率与器件能量转换效率。率。率。


技术研发人员：邓意达 韩羽君 胡文彬 韩晓鹏 李纪红 郑学荣
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/23