一种电解中节能省电的技术及装置的制作方法

1.本发明可用于蓄能发电、移动能源、燃料、金属的冶炼、电化工等领域。


背景技术：

2.在相同的功率下，主要是通过降低电压增大电流来提升电能的转换效率达到节能省电的目的，但该办法已经达到极限。


技术实现要素：

3.把直流电源的正极和若干阳极相连，把直流电源的负极和若干阴极相连，把所有阳极和阴极都放入同一电解槽的电解质溶液，通电时，把阳极和阴极生成的各种电解生成物，通过隔离、收集、冷却、干燥，可以在极低的能耗下，得到所需的各种物质【含固体、液体、气体】，并且，阳极和阴极的数量越多，节能效果越显著。下面结合图1【图1是本发明装置的工作原理及结构示意图】，以电解硫酸钠水溶液制取硫酸、氢氧化钠、氢气、氧气为例来介绍。
4.图1中，1是阳极，2是阴极，3是阴极塑料布管，4是阳离子交换膜小槽，5是阳极塑料布管，6是阳极阴离子交换膜小槽，7是阴极气体收集槽，8是阳极气体收集槽，9是阴极硅胶管孔，10是阳极硅胶管孔11是直流电源正极线，12是直流电源负极线，13是冷却液体回流管，14是电解质溶液，15是冷水，16是冷水槽，17是阳极气体冷却管，18是阴极气体冷却管，19是阳极气体排出管，20是干燥剂，21是阴极气体排出管，22是阴极硅胶管，23是阳极硅胶管，24是阴极塑料布管口，25是阳极气体冷却管口，26是阴极气体冷却管口，27是电解槽，28是阳极塑料布管口。
5.图1中，25的高度要高于28的高度；26的高度要高于24的高度；8中，19管口的高度要高于17管口的高度；21管口的高度要高于18管口的高度；气体槽水汽中所有的电解质和95%的水蒸气，通过冷却液体回流管流入电解槽中的电解质溶液中。
6.实例中，电解硫酸钠的水溶液制取硫酸、氢氧化钠、氢气、氧气时，用400毫米长300毫米宽280毫米高聚丙烯箱一个做电解槽，直径3毫米长15毫米的铅丝128段分别作阳极和阴极，饱和的硫酸钠水溶液作电解质溶液，塑料布管采用涤纶材料，自来水作冷水槽中的冷水，高分子吸水树脂作干燥剂，直流电源采用输出电压为4伏的可控硅稳压电源，阳离子膜槽和阴离子膜槽中加入自来水。通电电解，就会在阴离子膜槽中得到硫酸溶液，阳离子膜槽中得到氢氧化钠溶液，阳极得到氧气，阴极得到氢气。氧气由涤纶布管进入阳极硅胶管，再由阳极硅胶管上的管孔进入阳极气体收集槽，通过阳极气体冷却管和冷水槽中的冷水接触冷却后，由阳极气体排出管进入阳极气体干燥器干燥。氢气由涤纶布管进入阴极硅胶管，再由阴极硅胶管上的管孔进入阴极气体收集槽，通过阴极气体冷却管和冷水槽中的冷水接触冷却后，由阴极气体排出管进入阴极气体干燥器干燥。在电路中装上电能表、功率表、电流表、电压表，分别对直流电源的交流侧和直流侧的电能、功率、电流、电压进行测量。就会发现，在标准状况下，产生1立方米的氢气，只需消耗1度电，节电效果十分显著。实验表明，阳
极和阴极的数量越多，节能省电效果越好。
7.上面的实例中，如果把硫酸钠水溶液换成氯化钠水溶液，铅阳极换成石墨、或钛基金属氧化物电极中的任意一种，就可以在阳极上生成氯气；如果把硫酸钠水溶液换成海水，同样使用石墨电极或贵金属氧化物电极作阳极，就会在电解槽中得到淡水。
8.如果只需制取氢气和氧气，可以不用阳离子膜槽和阴离子膜槽，用氢氧化钠水溶液作电解质溶液时，塑料布管采用尼龙布材料，阳极和阴极都采用304不锈钢材料；用硫酸的水溶液作电解质溶液时，所用电极材料和塑料布管的材料，与电解硫酸钠水溶液时一样。


技术特征：
1.把直流电源的正极和若干阳极相连，把直流电源的负极和若干阴极相连，把所有阳极和阴极都放入同一电解槽的电解质溶液，通电时，把阳极和阴极上的各种电解生成物，通过隔离、收集、冷却、干燥，可以在极低的能耗下，得到所需的各种物质【含固体、液体、气体】，并且，阳极和阴极数量越多，节能效果越显著。2.特征是︰权利要求1中，阳极和阴极在电解质溶液的分布采用围棋格状那样的形式，每个交叉点上都有电极，和阳极相邻的必须是阴极，和阴极相邻的必须是阳极，纵向和横向的电极必须处在同一条直线上。3.特征是︰ 权利要求1、2中，交叉点的个数没有上限，亦即阳极和阴极的数量没有上限。4.特征是︰权利要求1、2、3中，阳极和阴极都采用条状，并和电解槽的底部垂直。5.特征是︰在权利要求1中，对电解制得的气体产物，在电解质溶液中，用聚丙烯布、聚四氟乙烯布、涤纶布、尼龙布中的某一种做成管状进行收集，管状布与硅胶管相连，各个阳极生成的气体经过各自的管状布、硅胶管，进入阳极气体槽；各个阴极生成的气体经过各自的管状布、硅胶管，进入阴极气体槽，每个气体槽的每个硅胶管上都有一个孔。6.特征是︰权利要求1、5中进入气体槽中的气体，通过管道与盛有冷水的容器接触，进行冷却；气体槽内水汽中所有的电解质和95%的水蒸气，都在这一环节被除去，并进入冷水容器。7.特征是︰权利要求1、5、6中，冷水容器中的液体，通过插入容器壁上部孔中的管道回流到电解槽中的电解质溶液中。8.特征是︰权利要求1、5、6、7中，冷水中管口的水平高度要高于电解质溶液中布管的管口高度。9.特征是︰权利要求1、5、6中的气体，通过插入气体槽壁开孔中的管道，排到装有高分子吸水树脂的干燥器进行干燥。10.特征是︰气体收集槽中，通往干燥器的管孔要高于通往冷水容器的管孔，以保证气体不从电解质溶液中的布管管口溢出。11.特征是︰在权利1、2中电解得到的液体产物，通过阳离子交换膜或阴离子交换膜直径做成的小电解槽，与原电解质溶液进行隔离，同时也分隔开了阳极和阴极新生成的电解质溶液。12.特征是︰在权利要求1、2、11中， 各个阳极和各个阴极放入各自的小离子膜电解槽中，然后把小电解槽放入电解槽的电解质溶液中。13.特征是︰在权利要求1、2、11、12中， 如果同时收集气体，套在电极外的布管与电极一起放入小电解槽中，布管和离子膜对电解质溶液的导电性影响极小。14.特征是︰在权利要求1中，同一电解质溶液中不同的阳极和阴极，也可以采用不同的直流电源供电，不同的直流电源不会相互干扰，直流电源采用可控硅稳压直流电源最好。15.特征是︰权利要求1—14中的技术及装置，与现有的传统电解工艺相比，制取单位质量或单位体积的某物质，消耗的电能减少50—80%，并且装置能够长期安全稳定的运行。16.特征是︰权利要求1—15中，阳极和阴极的数量越多，节能省电效果越显著。17.特征是︰权利要求1、2、15、16、中的技术，具有通用性，即对任何电解质液体都成立。

技术总结
本发明解决的是电解中如何节能省电的问题。该发明通过改变电解的分布及排列方式，以及改变生成物的隔离、收集、冷却、干燥方式，来达到省电的目的。该技术可以比现有的传统电解工艺节能50—80%，也就是说，生产单位质量或体积的某物质消耗100度电，那么使用该技术后，生产相同质量或体积的该物质就只消耗20—50度电。这在发电储能、移动能源、电化工方面意义十分重大。分重大。


技术研发人员：冯建成
受保护的技术使用者：冯建成
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/10/11