一种旋转阴极静态半阳极防结垢电解水装置

本发明涉及一种电解水装置，尤其是一种旋转阴极静态半阳极防结垢电解水装置。

背景技术：

1、电解水装置已广泛应用于制氢、水处理等领域，具体结构是在电解槽内设置有阳极和阴极两个电极，使用时在阴阳电极之间施加电压，水体中的离子会在电场作用下迁移并在电极表面发生氧化还原反应，其中的钙、镁等金属离子会迁移至阴极表面，与水中的碳酸氢根生成碳酸钙、氢氧化镁等沉淀物，具有结垢倾向。一旦发生结垢，绝缘垢层会增大阴极界面电阻，导致电解能耗持续升高、电解产率下降，同时极易引发电极局部电流分布不均，造成电极局部过热、腐蚀加速，大幅缩短电极使用寿命。为维持正常工况，只能频繁停机中断生产而开展除垢维护，特别是海水电解，一般运行两个月左右就需要进行除垢操作，不仅严重影响电解水装置连续稳定运行的能力，而且还存在着因使用除垢剂所产生的废水和废气排放问题。

2、以往电解水装置的阳极、阴极大多采用平板状或同心圆筒状且两电极相互正对固定的结构形式，阴极参与反应区域保持恒定，沉淀物持续在阴极同一位置累积，极易形成致密垢层。目前，已有关于旋转电极的相关报道，但多为两电极同步转动，其主要目的是使水体在离心力和流体力学作用下，在电极表面形成稳定的层流边界层，大幅加快离子向电极表面的扩散和对流传输。虽然，现有旋转电极相对静态电极的瞬时电解效率有所提高，但仍然无法从根源上避免阴极结垢，依旧无法解决因阴极结垢而带来的各种问题。

3、为此，部分现有技术通过向水体中投加ph调节剂以改变整体酸碱度，降低钙、镁离子形成沉淀的趋势。但在电解过程中阴极表面会形成局部碱性微环境，仅调节整体ph无法消除该局部微环境带来的沉淀析出问题，只能减缓结垢并不能根除。同时该技术需要持续补充ph调节剂，运行成本较高；所添加ph调节剂还会腐蚀电极与电解槽体，缩短设备使用寿命，同时还有可能改变水体组分，对电解产物造成影响。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种旋转阴极静态半阳极防结垢电解水装置。

2、本发明的技术解决方案是：一种旋转阴极静态半阳极防结垢电解水装置，有阳极和阴极，所述阳极由多个沿轴向平行且电连接的阳极片构成，所述阴极由多个沿轴向平行且电连接的阴极片构成，所述阳极片和阴极片交叉间隔设置且重叠面积为阴极片的1/3~2/3，所述阳极固定于框架，所述阴极通过转轴与框架转动相接，所述转轴由动力机构驱动且与固定在框架上的电刷组件电连接。

3、优选的所述阳极片与阴极片同轴。

4、优选的所述阳极片为半圆形，所述阴极片为圆形，所述阳极片和阴极片半径相同。

5、本发明采用阳极固定、阴极可相对阳极转动的结构，阳极片与阴极片沿轴向交叉间隔设置，且重叠面积为阴极片面积的1/3～2/3。电解水装置持续工作时，旋转的阴极片各区域能够交替进入或脱离与阳极重叠的电解反应区，脱离重叠区域的部分让阴极表面在工作状态下出现的薄层沉淀物晶核停止结晶，并在旋转导致的水流剪切力作用下从阴极表面被水流带离，即沉淀物不会持续在阴极同一位置累积，从根源上抑制阴极表面结垢现象，进而解决了添加ph调节剂除垢及阴极结垢而导致的各类技术问题。实验结果表明，本发明的电解水装置电解海水运行超过一年，其阴极表面仍未出现结垢，相比现有技术，可有效提高电解效率、延长电极使用寿命、降低维护成本且节能环保。

1.一种旋转阴极静态半阳极防结垢电解水装置，有阳极（1）和阴极（2），其特征在于：所述阳极（1）由多个沿轴向平行且电连接的阳极片构成，所述阴极（2）由多个沿轴向平行且电连接的阴极片构成，所述阳极片和阴极片交叉间隔设置且重叠面积为阴极片的1/3~2/3，所述阳极（1）固定于框架（3），所述阴极（2）通过转轴（4）与框架（3）转动相接，所述转轴（4）由动力机构驱动且与固定在框架（3）上的电刷组件（5）电连接。

2.根据权利要求1所述的旋转阴极静态半阳极防结垢电解水装置，其特征在于：所述阳极片与阴极片同轴。

3.根据权利要求2所述的旋转阴极静态半阳极防结垢电解水装置，其特征在于：所述阳极片为半圆形，所述阴极片为圆形，所述阳极片和阴极片半径相同。