專(zhuān)利名稱(chēng)：電解池的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解池的改進(jìn)，特別涉及具有電解質(zhì)在其間循環(huán)的多電極的改進(jìn)電解池。
特別參照結(jié)合由多個(gè)電極的電凝聚法電解池設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。但是，要理解本發(fā)明的原理可以應(yīng)用于多種結(jié)合多個(gè)基本平行電極的電解池。
日本專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)JP98-037311/04公開(kāi)了一種電解池，該電解池具有用于保持和分離交替陽(yáng)極和陰極板的沿側(cè)壁導(dǎo)向件。
在電凝聚系統(tǒng)的電解池設(shè)計(jì)中，多個(gè)基本平行的電極安裝在溶液的流動(dòng)通路上從而被電解。在一種特別形式中，直線(xiàn)結(jié)構(gòu)的電解池外殼具有沿相對(duì)側(cè)壁延伸的多個(gè)相對(duì)狹槽，該狹槽適于容置沿外殼長(zhǎng)度方向延伸的多個(gè)基本平行板電極。入口支管設(shè)置在外殼一端，出口支管設(shè)置在外殼的相對(duì)端。在兩最外側(cè)的板電極之間或相鄰板電極組之間施加電勢(shì)，由此當(dāng)要處理的電解質(zhì)流過(guò)外殼時(shí)，電流穿過(guò)電極之間以便電離溶液。電解池的電連接可以構(gòu)成串聯(lián)(電勢(shì)施加在容置在電極外殼內(nèi)的第一和最后電極板上)或并聯(lián)(電勢(shì)施加在兩個(gè)以上電極，使至少一個(gè)兩極性的電極插入在單極性電極之間——該單極性電極是電勢(shì)所施加的電極)。
串聯(lián)結(jié)構(gòu)形成一組電極(兩個(gè)單極性電極和插入其間的多個(gè)雙極性電極)，而平行結(jié)構(gòu)形成一組以上的電極(三個(gè)或多個(gè)單極性電極和插入單極性電極之間的至少一個(gè)雙極性電極)。
多電極電解池設(shè)計(jì)的目的在于強(qiáng)迫電流流過(guò)電解池中相應(yīng)電極之間的溶液。但是，由于采用電流電解池設(shè)計(jì)，因此當(dāng)電流能夠直接在連續(xù)兩單電極之間流動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生電流漏泄，直接通過(guò)這些單極性電極和中間雙極性電極反應(yīng)表面外部的電橋溶液施加電勢(shì)，由此在電解池入口端和出口端形成有效短路。這樣，在處于不同電勢(shì)的單極性電極的入口端和出口端處，包圍電極端的電解質(zhì)形成導(dǎo)電橋，使電流繞過(guò)雙極性電極并形成由低電勢(shì)電極至高電勢(shì)電極的短路。單極性電極之間的短路減少預(yù)期通路上的電子，該通路通過(guò)穿過(guò)該組電極表面之間的電解質(zhì)，電化學(xué)反應(yīng)(電凝聚)在該通路上進(jìn)行。因此該短路基本降低了電解池的效率。
美國(guó)專(zhuān)利US4,129,494解決了到由于雙極性電極電解池中的電流漏泄而降低電鍍的問(wèn)題。但是，提出的特別改進(jìn)是通過(guò)使用設(shè)置在凹形狹槽中的電極來(lái)防止或減輕該問(wèn)題，使得電極側(cè)和電解池側(cè)之間形成緊配合而由此通過(guò)流動(dòng)電解質(zhì)的液壓力將電極固定住。該專(zhuān)利還提出可以在一部分電極表面之上使用非導(dǎo)電擋板或覆蓋物。但是在電解質(zhì)流與電極平行的電解池中使用狹槽不合適。使用擋板或絕緣覆蓋物則減小了電極的有效表面，由此降低了電解池的效率。
本發(fā)明目的還在于提供一種改進(jìn)的電凝聚電解池，由此基本防止了電極之間的短路或“電流漏泄”。
本發(fā)明目的還在于提供一種制造成本低并使用方便的改進(jìn)的電解池。
本發(fā)明目的還在于提供一種使溶液電離的改進(jìn)的電凝聚電解池。
本發(fā)明目的還在于提供一種改進(jìn)的電凝聚電解池，該電解池以較高效率工作。
根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種電解池，該電解池包括外殼，所述外殼形成使電解質(zhì)受到電解的通道，所述外殼具有入口端和出口端；沿所述通道縱向延伸的多個(gè)相對(duì)的導(dǎo)向件；由所述導(dǎo)向件間隔支撐的多個(gè)基本平行的板電極，所述電極將所述通道分成多個(gè)縱向電解質(zhì)通道；在所述通道入口端和出口端的間隔壁部件，每個(gè)所述相應(yīng)的入口和出口壁部件在數(shù)量上對(duì)應(yīng)所述電極數(shù)量，所述壁部件形成與由所述電極形成的所述相應(yīng)電解質(zhì)通道相連的入口通道和出口通道，所述壁部件將電解質(zhì)限制在所述相應(yīng)通道內(nèi)。
最好，所述壁部件的端表面結(jié)合電極的對(duì)應(yīng)邊緣以形成結(jié)合串聯(lián)的入口通道和電極通道和出口通道以供電解質(zhì)流動(dòng)的相應(yīng)分離獨(dú)立通道。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)向件包括在外殼相對(duì)壁內(nèi)形成的多個(gè)槽，該槽形成多個(gè)肋條或隔板，電極結(jié)合在該槽中。
在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)向件可以是與外殼分離的結(jié)構(gòu)，電極可以與導(dǎo)向件一起裝配在外殼中，或者導(dǎo)向件和電極組件可以構(gòu)成一個(gè)分離結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能作為一個(gè)組合體被拆掉或插入外殼內(nèi)。
最好，出口端容置在安裝在主外殼上的電解池頭部?jī)?nèi)，出口端通道沿與電解質(zhì)通道縱向成直角的方向延伸。由于采用這種結(jié)構(gòu)，壁部件與電解池頭部成一體并適于結(jié)合延伸到電解池頭部?jī)?nèi)的電極側(cè)邊緣。這使得電解池由外殼至槽或類(lèi)似物橫向?qū)μ幚淼碾娊赓|(zhì)放電。
通過(guò)設(shè)置與電極邊緣結(jié)合的多個(gè)間隔壁，當(dāng)穿過(guò)電解質(zhì)的導(dǎo)電通路長(zhǎng)度使最小電阻通路成為穿過(guò)電極對(duì)表面之間的電解質(zhì)溶液的通路時(shí)，基本防止了電極之間的短路。電極之間短路的減少提高了電解池的效率和為電解目的而通常實(shí)現(xiàn)的電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)變。
采用電凝聚系統(tǒng)，使導(dǎo)電溶液在多個(gè)處于不同電勢(shì)的電極之間流動(dòng)，通過(guò)溶液使電極之間產(chǎn)生電流，導(dǎo)致溶液內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，在許多情況下，是溶液和電極材料之間的化學(xué)反應(yīng)。
但是，如

圖1所示，在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)中，在由電極形成的處理區(qū)的入端和出端，電流能直接通過(guò)施加有電勢(shì)的末端電極之間，由此提供一電流通路，該電流通路為流過(guò)單個(gè)電極的短路電流通路。當(dāng)包圍電極端的溶液構(gòu)成使電流由最高電勢(shì)電極傳遞到最低電勢(shì)電極的導(dǎo)電橋時(shí)，該電流漏泄減小了實(shí)際穿過(guò)電極之間的電流量。短路電流通路將不穿過(guò)所有電解質(zhì)溶液，在任何特定時(shí)間沿最低阻抗線(xiàn)路建立導(dǎo)電橋。
電流短路通過(guò)減少預(yù)期移動(dòng)通路上的電子而降低了系統(tǒng)的效率，該預(yù)期通路穿過(guò)在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(電凝聚)的電極表面之間的溶液。該典型電解池設(shè)計(jì)效率較低，低于理論上獲得的電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的值。
參照?qǐng)D2和3，本發(fā)明實(shí)施例的電解池包括外殼12，外殼12具有基本呈矩形的橫截面并形成供電解質(zhì)溶液流動(dòng)的通道14。外殼12具有入口輸送盒16和電解池頭部17，該入口輸送盒形成供電解質(zhì)溶液流動(dòng)的入口和出口通道。
外殼12具有處于相對(duì)側(cè)壁上的多個(gè)縱向延伸隔板18，隔板18形成多個(gè)導(dǎo)槽19以容納多個(gè)隔開(kāi)的板電極21的側(cè)邊。電極21將通道14分成電解質(zhì)溶液的多個(gè)分離通路。
如圖4所示，每個(gè)電極21外形呈一端具有條部(tag)25的矩形，通過(guò)電極的這一形狀可將電極插入外殼12并由外殼12中取出。條部25還使電極得以連接電源，而適于在外殼12內(nèi)實(shí)現(xiàn)電凝聚。
在電極21的另一端或下端，其下邊緣與實(shí)際構(gòu)成電極21延伸部的壁插入部30結(jié)合。壁插入部適于位于靠近入口輸送盒16，其上邊緣構(gòu)成在外殼12壁內(nèi)形成的導(dǎo)槽19下端的鄰接邊。
電解池頭部17適于采用合適的墊圈和連接螺栓(未示出)通過(guò)內(nèi)結(jié)合凸緣22安裝在外殼12上端，電解池頭部17設(shè)計(jì)成可以在用電極進(jìn)行反應(yīng)后由通道14輸送電解質(zhì)溶液。電解池頭部17具有出口23，處理的溶液可以由該出口23流入槽或其他容器內(nèi)。
電解池頭部17具有隔板24，它類(lèi)似于外殼12的隔板18并與其對(duì)齊。電解池頭部17還具有多個(gè)間隔壁26，其內(nèi)邊緣27靠近裝配在外殼12中的電極21的相應(yīng)側(cè)邊緣。壁26之間形成流出通道28，溶液通過(guò)該通道28由通道14流向出口23。
如下所述并特別見(jiàn)如圖5所示，靠近電極21相應(yīng)邊緣設(shè)置的壁26和30防止不同電勢(shì)的電極之間發(fā)生短路。壁26限制來(lái)自在電極21之間形成通道的電解質(zhì)溶液的流向流出通道28，以便施加在單極電極之間的全部的電勢(shì)致使電流流過(guò)電極。
可以理解電解池外殼12入口輸送盒16和電解池頭部17，以及包括電解池頭部17中的所有的壁26和通道14的入口端由非導(dǎo)電材料如合成塑料材料或類(lèi)似物構(gòu)成。
在電解池入口端的非導(dǎo)電壁26和壁插入部30的長(zhǎng)度可以是溶液導(dǎo)電性功能的長(zhǎng)度，由此使電流流過(guò)電極而且不沿著壁流向其外端。這樣，處于不同電勢(shì)的電極之間的短路通路通過(guò)非導(dǎo)電壁的長(zhǎng)度而被延伸，最小阻抗的電流通路成為穿過(guò)電極表面之間所包含溶液的電流通路。
應(yīng)該明白，可以通過(guò)將溶液由入口29泵送到輸送盒16內(nèi)而使溶液流過(guò)外殼12。輸送盒上的其他口可以用于安裝儀器或作為排放點(diǎn)或類(lèi)似物。
權(quán)利要求
1.一種電解池，包括外殼，所述外殼形成使電解質(zhì)受到電解的通道，所述外殼具有入口端和出口端；沿所述通道縱向延伸的多個(gè)相對(duì)的導(dǎo)向件；由所述導(dǎo)向件間隔支撐的多個(gè)基本平行的板電極，所述電極將所述通道分成多個(gè)縱向電解質(zhì)通道；在所述通道入口端和出口端的間隔壁部件，每個(gè)所述相應(yīng)的入口和出口壁部件在數(shù)量上對(duì)應(yīng)所述電極數(shù)量，所述壁部件形成入口通道和出口通道，該入口和出口通道與由所述電極形成的所述相應(yīng)電解質(zhì)通道相連，所述壁部件將電解質(zhì)限制在所述相應(yīng)通道內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的電解池，其特征在于，所述壁部件基本與電極共面延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電解池，其特征在于，所述壁的端表面結(jié)合所述電極的相應(yīng)邊緣以形成相應(yīng)的、分離的獨(dú)立通道，該通道結(jié)合所述串聯(lián)入口通道、電極通道和出口通道而供電解質(zhì)流動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電解池，其特征在于，所述導(dǎo)向件包括由隔板分開(kāi)的多個(gè)導(dǎo)槽，所述電極的縱向邊緣結(jié)合在所述導(dǎo)槽內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電解池，其特征在于，所述導(dǎo)向件與所述外殼的壁成一體。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電解池，其特征在于，所述入口端通道沿外殼的縱向延伸。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電解池，其特征在于，出口端通道沿與外殼縱向成直角的方向延伸。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電解池，其特征在于，所述出口端容置于電解池頭部?jī)?nèi)，該電解池頭部安裝于主外殼。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的電解池，其特征在于，在所述外端中的所述壁部件與電解池頭部成一體，電解質(zhì)頭部還結(jié)合有沿相對(duì)側(cè)壁的電極導(dǎo)向件。
10.如權(quán)利要求7所述的電解池，其特征在于，在所述出口端的壁部件的端表面與延伸到電解池頭部?jī)?nèi)的電極的側(cè)邊緣結(jié)合。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的電解池，其特征在于，所述入口壁部件結(jié)合并構(gòu)成在其所述入口端的電極延伸部。
12.一種基本參照附圖如上所述的電解池。
全文摘要
一種電解池，包括外殼(12)，該外殼容置有多個(gè)由導(dǎo)向件分離的平行電極(21)以形成通道(28)，電解質(zhì)溶液通過(guò)該通道由入口(29)端流向出口(23)端，通過(guò)在電極(21)之間施加電勢(shì)而使溶液受到電離。在入口端和出口端處，間隔壁部件(18)與電極(21)結(jié)合以延伸電解質(zhì)通道(28)并將電解質(zhì)限制在相應(yīng)通道(28)內(nèi)，由此避免在電極之間通過(guò)電解質(zhì)的短路。
文檔編號(hào)C02F1/461GK1395627SQ01803943
公開(kāi)日2003年2月5日 申請(qǐng)日期2001年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月21日
發(fā)明者卡梅倫·詹姆士·金 申請(qǐng)人:水力系統(tǒng)有限公司