一种双密封垫电解单元和高压电解槽的制作方法

本技术涉及一种用于高压电解槽的电解单元结构以及由该电解单元结构形成的一种高压电解槽，属于压力电解槽。

背景技术：

1、公告号cn219032404u的中国专利公开了一种制取高压氢气和氧气的电解槽，如图1所示。该电解槽的组成电解单元组由平面贴靠的极板、密封垫和隔膜三种正多边形平面件构成，每个电解单元组依次是由第一密封垫103、阳极板104、第一密封垫103、隔膜105、第二密封垫106、阴极板107、第二密封垫106和隔膜105叠靠紧贴构成。由于电解单元组的极板、密封垫和隔膜全部是彼此平面贴靠，在压紧后的极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封。但是，上述专利的发明人在后续制作电解槽的试验中发现，当电解槽内随着电解反应不断产生气体（氢气和氧气）而逐步形成高压时，极板、密封垫和隔膜之间会产生气液泄露，即密封出现失效。为此，上述专利的发明人深入研究该电解槽电解单元组的组件密封结构并对此作出进一步的改进。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：改进上述现有电解槽的电解单元组成结构，以适应高压电解密封的需要，并形成密封可靠的电解槽以实现高压制取氢气和氧气。

2、本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案一是：一种双密封垫电解单元，由一对电极板、贴靠在电极板侧面上的环形密封垫和一对电极板相对侧面之间夹放的电解隔膜彼此压紧构成，一对电极板中的一个接电源正极作为阳电极而另一个接电源负极作为阴电极，所述电极板的正反两侧面中部具有参与电解反应的电解区域并在该区域制有一个进液孔、两个出液气孔和多个小通孔，所述电解隔膜上开设有分别与所述进液孔和出液气孔对应的膜开孔；所述环形密封垫分为内环密封垫和外环密封垫，所述内环密封垫的外周边沿与所述外环密封垫的内周边沿吻合，在所述电极板的正反两侧面上均设有所述内环密封垫，在一对电极板相对两侧面之间共设一个外环密封垫；所述电解隔膜覆盖所述电解区域并夹放于相对的两个内环密封垫之间，所述内环密封垫朝外的空侧面上形成有凸圈，分别构成阴电极板与阳电极板的两个电极板相对两侧面的两个内环密封垫的两个凸圈的圈径大小不等；一对电极板中的一个电极板上的内环密封垫的凸圈与电解隔膜的一侧面贴靠形成第一圈线密封，另一个电极板上的内环密封垫的凸圈与电解隔膜的另一侧面贴靠形成第二圈线密封；第一圈线密封和第二圈线密封在周圈上彼此错开；所述外环密封垫相对所述电极板形成径向限位。

3、本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案二是：一种高压电解槽，由多个上述技术方案一的一种双密封垫电解单元彼此叠放压紧后构成，所述进液孔及其对应的膜开孔用于电解液进入并充满电极板正反两侧面的电解区域，所述两个出液气孔及其对应的膜开孔用于将阴极侧和阳极侧电解反应后的气液分别导出。

4、本专利申请的发明人深入研究上述现有电解槽电解单元组的组件密封结构后发现：一、压紧后的极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封，由于加工精度的原因，难以使极板、密封垫和隔膜密封面的平面度达到很高的精度，当电解反应区域逐渐产生气液形成高压时就与外界形成很大的压力差，在此大压力差作用下，容易导致极板、密封垫和隔膜之间的密封失效；二、由于极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封，虽然压紧后在轴向受力形成约束，但在径向上并没有有效约束，因此在电解反应区域产生高压气液的作用力下，容易在平面上产生微小的移动，从而导致极板、密封垫和隔膜之间的密封容易失效。

5、本实用新型的有益效果是：由于设计了内外双密封垫设于一对电极板侧面之间，当构成阴电极和阳电极的一对电极板相对贴靠且中间夹有电解隔膜时，一对电极板相对侧面上相对的两个内环密封垫分别与电解隔膜的两侧面形成彼此错开的两圈线密封（第一圈线密封和第二圈线密封），因此，本发明把现有的密封垫分别与电解隔膜和极板之间的平面密封变成了二圈线密封，大大提高了密封性。同时，由于在外环密封垫与电极板之间形成径向限位，因此可以从径向将外环密封垫乃至内密封垫牢牢约束住在一对电极板之间，避免现有密封垫分别与电解隔膜和电极板之间的平面密封时容易产生径向移动而出现泄露；从而可以耐受电解反应区域与外界很大的压力差而不泄露。至于电解隔膜内圈对应进液孔与出液气孔的膜开孔之间的压力差，由于电解隔膜外圈的密封得到保证，因此电解隔膜内圈的气液压力差就会慢慢自我平衡而消失。当用这样的电解单元构成高压电解槽时，就可以使高压电解槽及其电解单元在持续电解后达到所需的高压而无需担心泄漏，从而实现无泄漏地高压制氢制氧，即生产出高压氢气和氧气。

6、进一步，所述外环密封垫与电极板接触的表面制有纹路，当所述外环密封垫与电极板接触的表面形成摩擦力时，使所述外环密封垫与电极板的侧面之间形成径向限位。

7、进一步，所述外环密封垫与电极板接触的表面分别制有彼此嵌套的凸起和凹槽，使所述外环密封垫相对所述电极板形成径向限位。

8、进一步，所述外环密封垫的外周侧设有挡片，所述挡片与所述电极板形成固定联接，使所述外环密封垫相对所述电极板形成径向限位。

9、进一步，所述固定联接是螺栓联接或焊接。

10、进一步，所述凸圈是o形圈或截面为其他形状。

11、进一步，所述凸圈是粘黏在所述内环密封垫朝外的空侧面上的胶条。

12、进一步，所述凸圈是在所述内环密封垫朝外的空侧面上的一圈镀层。

13、进一步，所述凸圈是与所述内环密封垫一体制成的凸圈。

技术特征：

1.一种双密封垫电解单元，由一对电极板、贴靠在电极板侧面上的环形密封垫和一对电极板相对侧面之间夹放的电解隔膜彼此压紧构成，所述电极板在接电源正极时作为阳电极而在接电源负极时作为阴电极，所述电极板的正反两侧面中部具有参与电解反应的电解区域并在该区域制有一个进液孔、两个出液气孔和多个小通孔，所述电解隔膜上开设有分别与所述进液孔和出液气孔对应的膜开孔；其特征在于：所述环形密封垫分为内环密封垫和外环密封垫，所述内环密封垫的外周边沿与所述外环密封垫的内周边沿吻合，在所述电极板的正反两侧面上均设有所述内环密封垫，在一对电极板相对两侧面之间共设一个外环密封垫；所述电解隔膜覆盖所述电解区域并夹放于相对的两个内环密封垫之间；所述内环密封垫朝外的空侧面上形成有凸圈，分别构成阴电极板与阳电极板的两个电极板相对两侧面的两个内环密封垫的两个凸圈的圈径大小不等；一对电极板中的一个电极板上的内环密封垫的凸圈与电解隔膜的一侧面贴靠形成第一圈线密封，另一个电极板上的内环密封垫的凸圈与电解隔膜的另一侧面贴靠形成第二圈线密封；第一圈线密封和第二圈线密封在周圈上彼此错开；所述外环密封垫相对所述电极板形成径向限位。

2.根据权利要求1所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述外环密封垫与电极板接触的表面制有纹路，当所述外环密封垫与电极板接触的表面形成摩擦力时使所述外环密封垫与电极板的侧面之间形成限位。

3.根据权利要求1所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述外环密封垫与电极板接触的表面分别制有彼此嵌套的凸起和凹槽，使所述外环密封垫相对所述电极板形成径向限位。

4.根据权利要求1所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述外环密封垫的外周侧设有挡片，所述挡片与所述电极板形成固定联接，使所述外环密封垫相对所述电极板形成径向限位。

5.根据权利要求4所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述固定联接是螺栓联接或焊接。

6.根据权利要求1所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述凸圈是o形圈。

7.根据权利要求1所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述凸圈是粘黏在所述内环密封垫朝外的空侧面上的胶条。

8.根据权利要求1所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述凸圈是在所述内环密封垫朝外的空侧面上形成的一圈镀层。

9.根据权利要求1所述双密封垫电解单元，其特征在于：所述凸圈是与所述内环密封垫一体制成的凸圈。

10.一种高压电解槽，其特征在于：由多个权利要求1-5之任一所述电解单元彼此叠放压紧后构成，所述进液孔及其对应的膜开孔用于电解液进入并充满电极板正反两侧面的电解区域，所述两个出液气孔及其对应的膜开孔用于将阴极侧和阳极侧电解反应后的气液分别导出。

技术总结本技术涉及一种双密封垫电解单元及由该双密封垫电解单元形成的一种高压电解槽，属于压力电解槽技术领域。该电解单元由一对电极板、贴靠在电极板侧面上的环形密封垫和一对电极板相对侧面之间夹放的电解隔膜彼此压紧构成，环形密封垫分为内环密封垫和外环密封垫，在电极板正反两侧面上均设有内环密封垫，在一对电极板相对两侧面之间共设一个外环密封垫；内环密封垫朝外的空侧面上形成有凸圈，内环密封垫的凸圈与电解隔膜的一侧面贴靠形成第一圈线密封并与电解隔膜的另一侧面贴靠形成第二圈线密封；外环密封垫相对电极板形成径向限位；从而把电解隔膜和极板之间的平面密封变成线密封，用该电解单元构成的高压电解槽可以实现高压制氢制氧。技术研发人员：徐磊,刘洪,邵一钒,朱胜利,姜元杰,王奎,刘松受保护的技术使用者：大连迪创氢能源科技有限公司技术研发日：20230912技术公布日：2024/5/12