本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種電極交錯(cuò)排列的圓筒形電解槽。

背景技術(shù)：

電解槽在電化學(xué)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。通常情況下，電解槽多為方形，例如，長(zhǎng)方體形或正方體形，電極為平板形狀，并采用完全正相對(duì)的排列方式。這樣的技術(shù)方案不足之處是：方形電解槽難以承受較高的操作壓力和較高的電解液流量，而且電解產(chǎn)生的氣體不易排出，產(chǎn)生安全隱患；對(duì)于復(fù)極式電解槽，電解電源必須連接到每一個(gè)電極板，需要復(fù)雜的連接電路，電解工作效率低。

中國(guó)專(zhuān)利授權(quán)公告號(hào)為cn205710969u的實(shí)用新型公開(kāi)了一種增大接觸面積的微蝕液電解槽，利用圓環(huán)形電極板作為陽(yáng)極組和陰極組，增加電極板與廢水的接觸面積，提高回收率。但是，該電解槽結(jié)構(gòu)單一、陰陽(yáng)極設(shè)置方式簡(jiǎn)單，其應(yīng)用受到限制，也不能大幅提高電解效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種電極交錯(cuò)排列的圓筒形電解槽，該電解槽包括電解槽本體和電解槽端蓋，還包括圓環(huán)形電極板，其中：直徑相等的圓環(huán)形電極板沿軸向同軸設(shè)置，且間隔第一間距；直徑不相等的圓環(huán)形電極板同軸嵌套設(shè)置，在圓環(huán)形電極板徑向直接相鄰的兩個(gè)圓環(huán)形電極板互相交疊設(shè)置，且徑向間隔第二間距，所述第一間距大于所述第二間距。

作為本發(fā)明可選實(shí)施例，在圓環(huán)形電極板徑向方向直接相鄰的兩個(gè)圓環(huán)形電極板互相交疊設(shè)置，其交疊距離占圓環(huán)形電極板高度的10-45％。

作為本發(fā)明可選實(shí)施例，至少部分所述的圓環(huán)形電極板的交疊距離相等

進(jìn)一步，作為優(yōu)選實(shí)施例，所述的圓環(huán)形電極板的交疊距離都相等。

作為本發(fā)明可選實(shí)施例，至少部分所述的圓環(huán)形電極板的高度相等。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選實(shí)施例，所述的圓環(huán)形電極板的高度都相等。

作為本發(fā)明可選實(shí)施例，所述的圓環(huán)形電極板兩個(gè)端面電絕緣。

作為本發(fā)明可選實(shí)施例，本發(fā)明提供的電解槽還包括定位軸，該定位軸位于圓筒形電解槽的軸心，與電解槽連接固定，圓環(huán)形電極板與圓筒形電解槽同軸設(shè)置。

更進(jìn)一步，作為本發(fā)明可選實(shí)施例，所述定位軸形狀為圓柱體，其表面電絕緣。

作為本發(fā)明可選實(shí)施例，電解槽還包括以下部件：

正極端子：與至少一個(gè)圓環(huán)形電極板電連接；

負(fù)極端子：與至少一個(gè)圓環(huán)形電極板電連接；

出口：電解液流出電解槽的通道；

入口：電解液流入電解槽的通道；

而且該正極端子與負(fù)極端子分別位于電解槽的兩端。

本發(fā)明公開(kāi)的電解槽，可以作為其他電化學(xué)設(shè)備的部件使用。

包括本發(fā)明公開(kāi)的電解槽的電化學(xué)設(shè)備，還可以作為其他系統(tǒng)的組成部件使用。

本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽，耐壓力大，電解效率高，尤其適合于電解液處理量大、電解液流速快的電解技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，而且圓筒形電解槽和互相嵌套、交錯(cuò)設(shè)置的圓環(huán)形電極板結(jié)合，組成了電解過(guò)程中供電解電流通過(guò)的空間通道，能夠保證電解液迅速高效的流過(guò)電解槽，電解液流體不會(huì)有滯留在電解槽中的現(xiàn)象發(fā)生，電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體不會(huì)滯留在電解槽內(nèi)，避免產(chǎn)生局部氣體空間，影響電解液與電極板的有效接觸，提高了電解安全性，提高了電解效率，電極端子只需跟位于電解槽兩端的部分電極電聯(lián)接，電解電路簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明電極交錯(cuò)排列的圓筒形電解槽剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2本發(fā)明公開(kāi)實(shí)施例1中電解槽剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3本發(fā)明公開(kāi)實(shí)施例2中電解槽剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4本發(fā)明公開(kāi)實(shí)施例3中電解槽剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5本發(fā)明公開(kāi)實(shí)施例3中圓環(huán)形電極板固定連接示意圖。

附圖標(biāo)記

1圓筒形電解槽1.1電解槽本體1.2電解槽端蓋

2定位軸3、4電極端子

5、6出入口7圓環(huán)形電極板8補(bǔ)位電極板

a第一間距b第二間距

7.11、7.12、7.21、7.22、7.23、7.24、7.31、7.32、7.33、7.34、7.35圓環(huán)形電極板

9.1、9.2、9.3、9.11、9.12、9.13固定支架

具體實(shí)施方式

在這里專(zhuān)用的詞“實(shí)施例”，作為示例性說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。

為了更好的說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容，在下文的具體實(shí)施例中給出了諸多具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有某些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。

應(yīng)理解，本發(fā)明中所述的術(shù)語(yǔ)僅僅是為描述特別的實(shí)施方式，并非用于限制本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容。除非另有說(shuō)明，否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義。

以下結(jié)合本發(fā)明公開(kāi)的圓環(huán)形電解槽的示意圖，如圖1，說(shuō)明本發(fā)明公開(kāi)實(shí)施例的技術(shù)方案。圓筒形電解槽1包括兩部分，電解槽本體1.1和電解槽端蓋1.2。電解槽本體1.1，是形成電解槽內(nèi)腔的主體組成部分，電解槽端蓋1.2位于電解槽本體兩端，主要用于形成完整的電解槽內(nèi)腔。圓筒形電解槽主要是指電解槽的內(nèi)腔空間結(jié)構(gòu)為圓筒形，其外形并不限于圓筒形，外形可以根據(jù)電解槽的使用環(huán)境，可以設(shè)計(jì)為方形、橢圓形，或其他任何可以滿足使用需求的形狀。

本發(fā)明公開(kāi)述及的圓環(huán)形電極板7，是指其形狀為圓環(huán)形，作為電極使用時(shí)其材料符合本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)電解電極的通常理解，材料材質(zhì)是導(dǎo)電材料，或者其表面為導(dǎo)電材料。圓環(huán)形電極板的高度，是指電極在其軸向的延伸距離，圓環(huán)形電極板的厚度，是指其電極材料自身的厚度，是指其電極材料在徑向的延伸距離。電極材料通常為板材，具有一定的厚度和長(zhǎng)度，此厚度即為電極板的厚度，是本文述及的圓環(huán)形電極板的厚度，也是本文述及的電極端面的厚度。本發(fā)明述及的圓環(huán)形電極板和圓環(huán)形電極具有同樣的含義，電極即是圓環(huán)形電極板，補(bǔ)位電極板是指在電解槽兩端補(bǔ)齊電極板交錯(cuò)排列造成的電極板缺位，除非明確指定其他的含義。

圓環(huán)形電極板的厚度，可以根據(jù)使用需求進(jìn)行設(shè)定。例如，可以根據(jù)材料的強(qiáng)度確定其厚度，以確保圓環(huán)形電極板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，本發(fā)明公開(kāi)的圓環(huán)形電極板直徑較小，直徑在此范圍內(nèi)的電極其徑向距離、外形的任何變化，會(huì)對(duì)電極的工作性能產(chǎn)生很大的影響，所以保持圓環(huán)形電極板的形狀穩(wěn)定才能確保實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電解反應(yīng)。電極板材料厚度變大，圓環(huán)形電極板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性隨著增加，但是電極板厚度增大會(huì)導(dǎo)致其端面附近的電流流向更加復(fù)雜，降低整個(gè)圓環(huán)形電極板的工作效率，進(jìn)而降低電解槽的工作效率。電極板厚度變小，其端面面積變小，端面附近的電流流向變得簡(jiǎn)單，但是電極強(qiáng)度明顯下降，大電解液流量情況下圓環(huán)形電極板的形狀控制難度增大。

圓環(huán)形電極板的高度，也可以根據(jù)使用需求進(jìn)行設(shè)定。電解槽的使用需求，需要考慮的因素主要包括電解液的流量、電解電壓、電解槽的容積等因素，可以根據(jù)這些因素來(lái)確定圓筒形電解槽的直徑大小，和電解槽中電極的數(shù)量，設(shè)置合理數(shù)量的電極。

本發(fā)明公開(kāi)的圓環(huán)形電極板中，直徑相等的圓環(huán)形電極板沿其軸向間隔排列，該間隔距離稱(chēng)為第一間距a。在相同的直徑位置上，多個(gè)第一間距a可以相等，也可以不相等；在不同的直徑位置上，多個(gè)第一間距a可以相等，也可以不相等。比較優(yōu)選的方案是，直徑相同的圓環(huán)形電極板形成的多個(gè)第一間距a相等，更為優(yōu)選的方案是，在不同直徑位置上，所有的第一間距a都相等。

直徑相等、直接相鄰的兩個(gè)圓環(huán)形電極板之間，保持第一間距的空隙，保證電解液能夠自由通過(guò)此空隙，電極端面表面設(shè)置為電絕緣，確保在直接相鄰的兩個(gè)電極端面之間不形成電流流動(dòng)；也可以在兩個(gè)相鄰電極端面之間采用電絕緣材料間隔部件，此電絕緣間隔部件的作用，既可以是確保兩個(gè)相鄰的電極端面電絕緣，也可以是固定兩個(gè)相鄰的圓環(huán)形電極板；作為兩個(gè)相鄰電極之間的電絕緣間隔部件，可以與兩個(gè)電極端面密封固定，使得位于圓環(huán)形電極板內(nèi)、外的電解液不能互相流動(dòng)，也可以只有部分端面接觸固定，圓環(huán)形電極板內(nèi)、外的電解液可以在電解過(guò)程中根據(jù)電流的方向自由流動(dòng)。

本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽中，直徑不相等的圓環(huán)形電極板同軸嵌套設(shè)置，且徑向間隔第二間距b。圓筒形電解槽中不同位置的第二間距b，可以不相等，也可以相等，比較優(yōu)選的方案是有部分第二間距b相等，更為優(yōu)選的是第二間距b都相等。

本發(fā)明公開(kāi)述及的第一間距a大于第二間距b，是指任何一個(gè)圓環(huán)形電極板，與其直接相鄰的圓環(huán)形電極板會(huì)形成兩種間距，即與其直徑相同、直接相鄰的圓環(huán)形電極板形成第一間距a，與其直徑不同、直接相鄰嵌套的圓環(huán)形電極板形成第二間距b，其中的第一間距a大于第二間距b。

本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽中，在圓環(huán)形電極板徑向直接相鄰嵌套的兩個(gè)圓環(huán)形電極板互相交疊設(shè)置，是為了確保在這兩個(gè)電極的交疊部分形成的區(qū)域內(nèi)電解液形成有效的電流通路，保證本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽的電解效率。作為本發(fā)明可選實(shí)施例，在圓環(huán)形電極板徑向方向直接相鄰的兩個(gè)圓環(huán)形電極板互相交疊設(shè)置，其交疊距離為圓環(huán)形電極板高度的10-45％，也可以選擇范圍小的距離，如20-45％，或者30-45％，或者30-40％。

圓筒形電解槽中，圓環(huán)形電極板的交疊距離可以不等，也可以相等，作為較為優(yōu)選的方案，至少有部分電極的交疊距離是相等的，更為優(yōu)選的技術(shù)方案，是所有電極的交疊距離相等，能夠確保電解電流的高效傳輸。

本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽中，圓環(huán)形電極板的高度可以根據(jù)電解槽使用條件需求進(jìn)行設(shè)定，多個(gè)電極的高度可以相等，也可以不相等，作為比較優(yōu)選的技術(shù)方案，至少部分電極的高度相等，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，電極的高度都相等。由于電極交疊設(shè)置，在電解槽的端部，會(huì)出現(xiàn)形成第一間距的電極的缺失，作為較為優(yōu)選的技術(shù)方案，可以用補(bǔ)位電極板8與相鄰圓環(huán)形電極板形成第一間距，補(bǔ)位電極板8通常設(shè)置為與直徑相同的圓環(huán)形電極板高度不同的相同電極板。

本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽中，位于電解槽端部的圓環(huán)形電極板7或者補(bǔ)位電極板8，可以直接與電解槽端部固定連接，與其直徑相同的圓環(huán)形電極板7可以用電絕緣套環(huán)與其固定連接。直徑最大的圓環(huán)形電極板可以與電解槽內(nèi)壁固定連接，互相嵌套設(shè)置的電極板可以依次固定在其外側(cè)的電極板上，如圖2中，采用固定支架9.11、9.12和9.13固定連接。電極的固定還可以與定位軸2配合，例如，直徑最小的電極板也可以與電解槽內(nèi)部的定位軸2固定連接，互相嵌套設(shè)置的電極板可以依次固定在其內(nèi)部的電極板上，如圖5中，采用固定支架9.1、9.2和9.3固定連接。

本發(fā)明公開(kāi)的電解槽中，圓環(huán)形電極板之間連接的目的之一是為了固定圓環(huán)形的電極板，保持其相對(duì)位置的穩(wěn)定，在電解過(guò)程中能夠確保電解電流的合理流動(dòng)，確保電解效率最大化。

本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽中可以設(shè)置定位軸2。該定位軸2設(shè)置在圓筒形電解槽的軸心，與電解槽連接。本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽，其電極為圓環(huán)形，與電解槽同軸、嵌套設(shè)置，位于最內(nèi)層的圓環(huán)形電極板內(nèi)，電場(chǎng)強(qiáng)度很弱，電解作用也很弱，此部分空間內(nèi)的電解液很難通過(guò)電解作用進(jìn)行有效的反應(yīng)，尤其對(duì)于流過(guò)電解槽的動(dòng)態(tài)電解液，其處理效果與電解槽內(nèi)其他部分差異很大，會(huì)影響整體電解液的電解處理效率，所以，定位軸的功能之一，就是占據(jù)電解槽中位于軸心位置及附近的空間，確保電解液能夠流經(jīng)有效的電解空間。為此目的，定位軸必須具有一定的體積和形狀，例如，定位軸可以是實(shí)心圓柱體，也可以是空心圓柱體，也可以是實(shí)心的長(zhǎng)方體，也可以是空心的長(zhǎng)方體，其體積與形狀與最內(nèi)側(cè)電極相匹配設(shè)置，可以達(dá)到最優(yōu)的電解效果，但其表面必須是電絕緣材料。定位軸還可以作為圓筒形電極的固定支撐部件，最內(nèi)側(cè)的電極與定位軸固定連接，直徑較大的電極板依次固定在其內(nèi)側(cè)的電極板上，可以使所有的電極板固定連接，例如，可以采用固定支架9.1、9.2、9.3，如圖5所示。作為固定電極的支撐部件使用，定位軸還需具備足夠的強(qiáng)度，確保電解槽使用過(guò)程中電極和定位軸自身結(jié)構(gòu)和形狀的穩(wěn)定。

本發(fā)明公開(kāi)的圓筒形電解槽，其電極端子可以設(shè)置在電解槽的端部，正極端子3與圓環(huán)形電極板電連接，負(fù)極端子4與其它圓環(huán)形電極板電連接；作為可選的技術(shù)方案，正極端子3只與部分電極板電連接，正極端子3也可以與更少的電極板電連接，正極端子3也可以只與一個(gè)電極板電連接。進(jìn)一步，作為優(yōu)選技術(shù)方案，3正極端子與位于電解槽端部的直徑最大的電極板電連接，或直徑最小的電極板電連接。負(fù)極端子4的電連接技術(shù)方案類(lèi)似于正極端子3的電連接技術(shù)方案。如果正極端子3與直徑最小的電極電連接，作為優(yōu)選的技術(shù)方案，負(fù)極端子4需要與直徑較大的電極電連接，更為優(yōu)選，與直徑最大的電極電連接。

電極端子的設(shè)置，優(yōu)選的技術(shù)方案是正極端子3與負(fù)極端子4分別設(shè)置在電解槽的兩端，電極端子設(shè)置在電解槽的兩端，能夠保證電解槽中的電解液與發(fā)生電解反應(yīng)的電極接觸面積增大，電解時(shí)間增加，電解效率提高。

本發(fā)明公開(kāi)述及的正極端子3和負(fù)極端子4，可以是通常理解的電源的正極和負(fù)極，也可以是電位大小不同的電極端子，此時(shí)，正極端子3表示高電位電極端子，負(fù)極端子4表示低電位負(fù)極端子，此時(shí)，在電解槽中可以設(shè)置參比電極，以標(biāo)定高電位與低電位的電位值。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明公開(kāi)述及的電極端子，其正、負(fù)極位置設(shè)定并不限定為以上描述的位置，也可以將電極端子3設(shè)定為負(fù)極，此時(shí)電極端子4為正極。

本發(fā)明公開(kāi)的電解槽其出入口5、6是電解液進(jìn)出電解槽的通道，可以根據(jù)出、進(jìn)電解槽的電解液流量需求設(shè)置，需考慮的因素主要有出入口位置、出入口大小，通常設(shè)置在電解槽的兩端不影響電極端子設(shè)置的位置。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明公開(kāi)的電解槽其出入口并不限定其位置，如果入口為5，則出口為6，反之也可。電解槽的出入口設(shè)置在圓筒形電解槽的兩端，而且電極為與電解槽同軸設(shè)置的圓環(huán)形，電解液流經(jīng)電解槽的過(guò)程中，不會(huì)有電解液的滯留現(xiàn)象發(fā)生，電解產(chǎn)生的氣體隨著電解液的流出能夠全部排出，不會(huì)遺留在電解槽中，留下安全隱患。

本發(fā)明公開(kāi)述及的電解液，泛指能夠發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，尤其是，含有陽(yáng)離子、陰離子的溶液，陽(yáng)離子包括但不限于h⁺、堿金屬離子、堿土金屬離子等，陰離子包括但不限于鹵素離子、oh^-等。

本發(fā)明公開(kāi)的電解槽，其功能之一主要是對(duì)電解液進(jìn)行電解處理，尤其適用于電解液處理量比較大、電解液流動(dòng)速度比較快的處理過(guò)程。作為電解槽，可以作為基本部件用于電化學(xué)設(shè)備中，例如，可以作為電解水的電解槽，作為氧氣發(fā)生器的部件，也可以作為氫氣發(fā)生器的部件。例如，可以作為電解食鹽水的電解槽，作為工業(yè)電解設(shè)備，制備氯氣、氫氣，或者制備氫氧化鈉。

包括本發(fā)明公開(kāi)的電解槽的電化學(xué)設(shè)備，還可以作為其他系統(tǒng)的組成部件使用。如需要利用氫氣作為原料的燃料電池系統(tǒng)，可以將此電化學(xué)設(shè)備作為電解水部件；需要處理海水得到氯氣或氫氧化鈉原料的海水處理系統(tǒng)，可以將此電化學(xué)設(shè)備作為其組成部件。

以下在具體實(shí)施例描述的細(xì)節(jié)中，本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)方案會(huì)更加清楚，具體，但作為示例性公開(kāi)說(shuō)明，以下實(shí)施例不能理解為對(duì)本公開(kāi)技術(shù)方案的限制。

實(shí)施例1

本實(shí)施例1公開(kāi)的一種電極交錯(cuò)排列的圓筒式電解槽，如圖2所示，包括：

兩種圓環(huán)形電極板，電極7.11的半徑為25mm，電極7.12的半徑為20mm，高度均為150mm，數(shù)量各3塊。將其中半徑為20mm的一塊電極分割為高度相等的兩部分，作為部位電極8，其高度為75mm；

第一間距a為10mm，第二間距b為5mm；

采用固定支架9.12將電極7.11與電解槽內(nèi)壁固定連接，采用固定支架9.11將電極7.12與電解槽內(nèi)壁固定連接，采用固定支架9.13將補(bǔ)位電極板8與電極7.11固定連接。

正極端子3與半徑為25mm的電極7.11電連接，負(fù)極端子4與位于電解槽另一端的半徑為20mm的補(bǔ)位電極板8電連接；

定位軸為圓柱狀橡膠棒，規(guī)格為φ35mm×470mm，設(shè)置在圓筒狀電解槽的軸心；

出口6、入口5的規(guī)格為φ15mm×40mm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例2公開(kāi)的一種電極交錯(cuò)排列的圓筒式電解槽，如圖3所示，包括：

四種圓環(huán)形電極板，電極7.21的半徑為40mm，電極7.22的半徑為34mm，電極7.23的半徑為28mm，電極7.24的半徑為22mm，高度均為120mm，數(shù)量各4塊。另外將其中的電極7.22和電極7.24分別分割為高度相等的兩部分，高度為60mm，作為補(bǔ)位電極板8；

第一間距a為10mm，第二間距b為6mm；

電解槽兩端的電極和補(bǔ)位電極板與端蓋固定連接，依次相鄰的直徑相等

的電極采用套環(huán)依次固定連接。

電解電源負(fù)極端子3與電解槽一端的外層電極7.21電連接，正極端子4與另一端的補(bǔ)位電極板8電連接；

定位軸2為圓柱狀陶瓷柱，其規(guī)格為φ40mm×510mm，位于圓筒狀電解槽的軸心；

出口6、入口5：規(guī)格為φ20mm×40mm。

實(shí)施例3

本實(shí)施例3公開(kāi)的一種電極交錯(cuò)排列的圓筒式電解槽，如圖4所示，包括：

五種圓環(huán)形電極板，電極7.31的半徑為45mm，電極7.32的半徑為40mm，電極7.33的半徑為35mm，電極7.34的半徑為30mm，電極7.35的半徑為25mm，高度均為150mm，數(shù)量各4塊。另外將其中的電極7.32、電極7.34各一塊分割為高度相等的兩部分，高度為60mm，作為補(bǔ)位電極板8；

第一間距a為10mm，第二間距b為5mm；

電解電源正極端子3與電解槽一端的最外層電極7.31電連接，負(fù)極端子4與電解槽另一端的內(nèi)層電極7.35電連接；

定位軸2為圓柱狀塑料柱，規(guī)格為φ45mm×790mm，位于圓筒狀電解槽的軸心；

出口5、入口6的規(guī)格為φ25mm×50mm。