防堵塞的电解槽及含有其的氢气机

技术领域

本发明涉及氢气机技术领域，尤其涉及一种防堵塞的电解槽及含有其的氢气机。

背景技术

电解槽作为氢气机中重要的组件之一，其内部电极框结构如何优化，从而使得氢气产量最大化，成为关键技术之一。当前的电解槽在质子膜的阴极侧产生氢气并且在质子膜的阳极侧产生氧气，当产气量较大的时候，电解槽的质子膜两侧会产生较高的压力，约3.0-5.0MPa，该压力会使得设于质子膜与各电极板(阳极板、阴极板、双极板)之间的相对柔软的密封层或填充膜层等发生变形，压向电极板的位置，造成电极板内的水路、气路通道口的堵塞，从而影响电解槽的正常使用。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种防堵塞的电解槽及含有其的氢气机，能够解决氢气机在工作过程中电解槽内的电极板部件的水路和气路通道口的堵塞问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种防堵塞的电解槽，包括阳极板、阴极板和双极板；阳极板上设有用于连接外界的第一进水通孔和第一出水通孔，在阳极板的内侧面还设有水气通槽，水气通槽的槽底上分别设有第一进水连接通孔和第一出水连接通孔，第一进水连接通孔与第一进水通孔之间和第一出水连接通孔与第一出水通孔之间均设有第一接通通道，第一接通通道设于阳极板的外侧面或阳极板的内部，阴极板上设有用于连接外界的第一出气通孔，在阴极板上还镂空地开设有供氢气流通的氢气通道，氢气通道上设有出气连接口，出气连接口与第一出气通孔之间设有第二接通通道，第二接通通道设于阴极板的外侧面或阴极板的内部，双极板上设有用于连接外界的第二进水通孔、第二出水通孔和第二出气通孔，在双极板的阳极侧面和阴极侧面上分别开设有阳极水槽和阴极气槽，阳极水槽上设有第二进水连接通孔和第二出水连接通孔，阴极气槽设有出气连接通孔，第二进水连接通孔与第二进水通孔之间、第二出水连接通孔与第二出水通孔之间、出气连接通孔与第二出气通孔之间均设有第三接通通道，第三接通通道设于双极板的内部。上述方案中的阳极板的外侧面，指的是阳极板远离电解槽质子膜的侧面；阴极板的外侧面，指的是阴极板远离电解槽质子膜的侧面。而且，阴极板的氢气通道可以是不贯通板面的槽状通道，也可以是贯通板面的通道。当第一接通通道位于阳极板的另一侧面而不是位于阳极板的内部的时候，还可以进一步减少阳极板的体积。此外，上述方案提及的各个接通通道的通道结构既可以直线连接，也可以根据需求调整水流速度设有弯曲结构。

本发明优选地技术方案在于，水气通槽、阳极水槽和阴极气槽的形状为矩形；氢气通道的形状为蛇形。

本发明优选地技术方案在于，第一接通通道、第二接通通道和第三接通通道呈直线状。

本发明优选地技术方案在于，第一进水连接通孔和第一出水连接通孔在水气通槽内呈对角设置；第二进水连接通孔和第二出水连接通孔在阳极水槽内呈对角设置，两个对角线的方向相同。上述方案中的对角线的方向是指水从进水连接通孔流入到流出出水连接通孔的方向相同。

本发明优选地技术方案在于，水气通槽、阳极水槽和阴极气槽还设有若干个用于导电的集电凸点。

本发明优选地技术方案在于，集电凸点的形状为矩形，集电凸点横竖对齐有序设置。

本发明优选地技术方案在于，双极板还包括辅助通道，辅助通道的一端与外界连通，辅助通道的另一端与第三接通通道的一端连通。

本发明优选地技术方案在于，阳极板、阴极板和双极板的边缘还设有防错凹槽。

本发明优选地技术方案在于，阳极板、阴极板和双极板的材料为TA1。

本发明还提供了一种氢气机，包括如上述方案中的防堵塞的电解槽。

本发明的有益效果：

本发明提出一种防堵塞的电解槽及含有其的氢气机，通过在阴极板、阳极板和双极板(下面合称电极板)内分别设计隐蔽的、不和受压力的柔软膜部件直接接触的接通通道(第一、第二、第三接通通道)，使得电解槽在电解工作过程中产生的压力无法通过如质子膜及密封硅胶或铁氟龙等柔软的膜部件压迫到电极板的气、水通道口，保证水和氢气流通的通道不受到压力堵塞影响，从而保证电解槽正常使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的电解槽的立体图；

图2为本发明一实施例的电解槽的爆炸图一；

图3为本发明一实施例的电解槽的爆炸图二；

图4为本发明一实施例的阳极板的立体图；

图5为本发明一实施例的阳极板的后视图；

图6为本发明一实施例的阴极板的立体图；

图7为本发明一实施例的阴极板的后视图；

图8为本发明一实施例的双极板的立体图；

图9为本发明一实施例的双极板的主视图；

图10为本发明一实施例的双极板的后视图；

图11为本发明一实施例的双极板的俯视图；

图12为图11的B-B处的剖视图；

图13为本发明一实施例的氢气机的立体图。

图中：

100、阳极板；111、第一进水通孔；112、第一出水通孔；120、水气通槽；121、第一进水连接通孔；122、第一出水连接通孔；130、第一接通通道；200、阴极板；210、第一出气通孔；220、氢气通道；221、出气连接口；230、第二接通通道；300、双极板；311、第二进水通孔；312、第二出水通孔；313、第二出气通孔；320、阳极水槽；321、第二进水连接通孔；322、第二出水连接通孔；330、阴极气槽；331、出气连接通孔；340、第三接通通道；350、辅助通道；400、集电凸点；500、防错凹槽；610、顶板；620、第一密封垫；630、第二密封垫；640、底板；650、螺母；710、水箱；720、电解槽；730、出氧口；740、出氢口。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-12所示，本发明的一种防堵塞的电解槽，依次由顶板610、第一密封垫620、阴极板200、第二密封垫630、双极板300、第二密封垫630、阳极板100、第一密封垫620、底板640叠加而成，并通过8个螺母650压紧连接。其中，上述各层部件的截面形状呈方形，第二密封垫630与第一密封垫620不同，呈内部中空结构。质子膜设置于电解槽的临近的阳极和阴极之间(阳极既包括阳极板也包括双极板的阳极侧面，阴极同理)，质子膜和两个电极板之间还设有导电用的钛毡布。密封垫的材料可以是硅胶或铁氟龙或其他的柔性材料。图1-3中，电解槽内的质子膜和钛毡布省略显示。

电解槽工作原理如下：电解槽的阴极板和阳极板接电，当直流电通过电解槽时，槽内通入的水在质子膜靠近阳极的一侧发生氧化反应生成氧气，槽内通入的水在质子膜靠近阳极的一侧发生还原反应生成氢气。水从外界不断流入电解槽内，从而不断电解产生氢气和氧气。双极板同时充当阳极板和阴极板，相当于一个把阳极板和阴极板合并的结构部件，能够进一步简化电解槽结构，尤其适用于多个层组叠加的电解槽结构中。

其中，阳极板100上设有用于连接外界的第一进水通孔111和第一出水通孔112，在阳极板100的内侧面还设有水气通槽120，水气通槽120的槽底上分别设有第一进水连接通孔121和第一出水连接通孔122，第一进水连接通孔121与第一进水通孔111之间和第一出水连接通孔122与第一出水通孔112之间均设有第一接通通道130，第一接通通道130设于阳极板100的外侧面；

阴极板200上设有用于连接外界的第一出气通孔210，在阴极板200上还镂空地开设有供氢气流通的氢气通道220，氢气通道220上设有出气连接口221，出气连接口221与第一出气通孔210之间设有第二接通通道230，第二接通通道230设于阴极板200的外侧面；

双极板300上设有用于连接外界的第二进水通孔311、第二出水通孔312和第二出气通孔313，在双极板300的阳极侧面和阴极侧面上分别开设有阳极水槽320和阴极气槽330，阳极水槽320上设有第二进水连接通孔321和第二出水连接通孔322，阴极气槽330设有出气连接通孔331，第二进水连接通孔321与第二进水通孔311之间、第二出水连接通孔322与第二出水通孔312之间、出气连接通孔331与第二出气通孔313之间均设有第三接通通道340，第三接通通道340设于双极板300的内部。

上述阴极板、阳极板和双极板内设有的接通通道(第一、第二、第三接通通道)，使得电解槽在工作过程中产生的压力无法通过如质子膜及密封硅胶或铁氟龙等柔软的膜部件压迫到电极板的气、水通道口，保证水和氢气流通的通道不受到压力堵塞影响，从而保证电解槽正常使用。

为了以及简化结构和有利于电极板的后续加工，具体地，水气通槽120、阳极水槽320和阴极气槽330的形状为矩形；氢气通道220为贯通板面的蛇形通道。进一步地，第一接通通道130、第二接通通道230和第三接通通道340呈直线状。

由于在电解过程中电解槽内会持续消耗水生成氧气，为了保证电解槽内在电解过程中充满水，减少发生干烧状况，进一步地，第一进水连接通孔121和第一出水连接通孔122在水气通槽120内呈对角设置；第二进水连接通孔321和第二出水连接通孔322在阳极水槽320内呈对角设置，两个对角线的方向相同。电解槽使用的时候，进水连接通孔位于出水连接通孔的下方位置，使得水从下面进入，上面流出。

为了提高电解槽的导电效率，优选地，水气通槽120、阳极水槽320和阴极气槽330还设有若干个用于导电的集电凸点400。具体地，集电凸点400的形状为矩形，集电凸点400横竖对齐有序设置。该结构的导电效果良好，电解过程稳定、产气区域均匀，而且还能对柔软的、容易变形的部件起到支撑作用，防止损坏。

为了方便加工出第三接通通道，具体地，双极板300还包括辅助通道350，辅助通道350的一端与外界连通，辅助通道350的另一端与第三接通通道340的一端连通。由于目的只是为了打通接通通道，因此在电解槽的实际使用时需要对辅助通道进行密封，以免水漏出。

为了方便电解槽组装，防止安装的时候发生方向错误，优选地，阳极板100、阴极板200和双极板300的边缘还设有防错凹槽500。

为了提高双极板的工作效率，优选地，阳极板100、阴极板200和双极板300的材料为TA1。TA1属于α型钛合金，是工业纯钛合金，TA1具有高强度，低密度、优良的耐腐蚀性和韧性，其抗拉强度在350-550MPa之间，塑性很好，易于加工成型和焊接，十分适用于电解槽的电极材料。

如图13所示，本发明的一种氢气机，包括如上述方案中的防堵塞的电解槽，其中，氢气机的部分外壳以及内部管道连接省略显示。氢气机的工作原理如下：

氢气机的水箱710的出水口和电解槽720的入水口相连接，经由电解反应后生成的水和氧气随着电解槽720的出水口流回到水箱内，其中水箱和出氧口730相连通，氧气从水箱经由出氧口供给用户吸用，而生成的氢气则随着电解槽720的出气口经由出氢口740供给用户吸用。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。