CN206477035U - 电解设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电解设备。所述电解设备包括有电解槽，电解槽包括有阴极室和阳极室，阴极室内设置有负电极，阳极室内设置有正电极，阴极室和阳极室通过电解隔膜单元分隔开来，电解隔膜单元只能允许离子通过，电解设备还包括有电解液循环管道和生成水循环管道；电解液循环管道内放置有电解液，并且电解液循环管道与阳极室相通，电解液在电解液循环管道和阳极室中循环；生成水循环管道与阴极室相通，生成水在生成水循环管道和阴极室中循环；并且生成水循环管道包括有供水口和排水口，供水口和排水口上均设置有阀门，用于控制供水口和排水口的开闭，供水口用于向生成水循环管道内持续提供原水，排水口用于向外排出最终的生成水。

Description

电解设备

技术领域

本实用新型涉及电解设备领域，具体地，涉及一种电解设备。

背景技术

电解是指在电解液(食盐或者氢氧化钠水溶液等)中加入正负电极，通入电流，并在正负极之间设置电解隔膜，电解隔膜是只能允许电子通过隔断，因此可以在正极生成酸性水，负极生成碱性水。

第一代电解设备如图1所示，包括有电解槽10和电解液槽20，电解液槽20与电解槽10直接连通，电解槽10被电解隔膜单元130分隔为阴极室110和阳极室120，阴极室110内设置有负电极111，阳极室120内设置有正电极121，通过供水口140持续供水进行电解的方式增加碱性水的产量。但是第一代电解设备的电解效率很低，不能生成出高pH值的强碱性水。

为了提高电解效率，让电流有功效地大量流动，通过增加电极的方法可以更多地让电流进入到水里，从而生产出高pH值的强碱性水，第二代电解设备采用了增加电极的方法。第二代电解设备如图2所示，包括有多个电解槽10，每个电解槽10包括有碱性水出口151和酸性水出口152，每个碱性水出口151相连通并最终形成碱性水生产口160，每个酸性水152出口相连通并最终形成酸性水生产口170。

第二代电解设备虽然在一定程度上提高了电解的效率，但是依然存在以下问题：

其一，现有的电解设备通常是在进行电解前向作为原水的水里混入电解液，这样会导致最终生成的电解水里残留着部分电解液，从而使得使用电解水时会有残留物。此外，由于有了残留物，与电解水中的离子起反应，会造成电解质pH值的低下，产生沉淀物，也造成了最终生成水的品质降低。

其二，随着电极增多，电解槽的构造变得复杂，更加容易发生故障，并且在使用过程中容易出现电解槽的自身老化现象，从而使得pH值不再上升，确保不了必要的生成量，在这种情况下，需要替换电解槽中的电极和电解隔膜，从而增加了维修和运行的成本。

其三，由于电解设备结构变得复杂，供水的自来水通常为硬水，水中含有的金属离子(钙、镁等)在复杂构造的电解槽内部容易形成水垢结块，从而造成电解槽堵塞、电流漏电等现象；若作为前处理加入净水装置去除金属离子，则会导致需要频繁用于净水的反渗透膜，或者为了清洗净水装置反冲洗而浪费大量水，用于冲洗的水大约为生成用水的2倍，从而使得生产和运行成本大幅度提高。

其四，现有的电解设备在生产碱性水的同时会生产同样产量的酸性水，而酸性水并不是需要的产品，因此酸性水需要被废弃，而在废弃酸性水时还需要对其进行中和处理，因此需要大量的水或者强碱性的化学物质，会造成更大的浪费，并进一步提高了生产和运行成本。

为了解决电解水中混有电解液的问题，现有的第三代电解设备如图3所示，其采取了将电解液在封闭的槽里进行循环，使得原水里不会混入电解液的方式；但是实际生产中为了提高产量，第三代电解设备包括有多个如图3所示的电解槽，因此结构更为复杂，并且也没有对第二代电解设备其他的问题进行解决。

实用新型内容

为了改善现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种电解设备及电解方法，以解决现有技术中存在的现有的电解设备的结构复杂，导致容易发生故障和易老化；需要净水装置对原水进行净化导致生产和运行成本提高；最终的生成水中混有电解液导致品质低下；生成碱性水的同时生成大量不需要的酸性水，造成浪费的技术问题。

在本实用新型的实施例中提供了一种电解设备，其包括有电解槽，所述电解槽包括有阴极室和阳极室，所述阴极室内设置有负电极，所述阳极室内设置有正电极，所述阴极室和阳极室通过电解隔膜单元分隔开来，所述电解隔膜单元只能允许离子通过，所述电解设备还包括有电解液循环管道和生成水循环管道；所述电解槽上设置有排气口，用于向外排气；所述电解液循环管道内放置有电解液，并且所述电解液循环管道与阳极室相通，所述电解液在所述电解液循环管道和阳极室中循环；所述生成水循环管道与阴极室相通，所述生成水在所述生成水循环管道和阴极室中循环；并且所述生成水循环管道包括有供水口和排水口，所述供水口和排水口上均设置有阀门，用于控制所述供水口和排水口的开闭，所述供水口用于向所述生成水循环管道内持续提供原水，所述排水口用于向外排出最终的生成水。

优选地，所述电解隔膜单元包括全氟磺酸膜，所述全氟磺酸膜只能允许正离子通过。

优选地，所述电解隔膜单元还包括两个固定边框，所述全氟磺酸膜通过压接的方式固定于两个所述固定边框之间；所述电解隔膜单元通过所述固定边框与所述电解槽固定连接。

优选地，所述电解设备还包括有电解液供给单元，所述电解液供给单元包括有电解液储存单元和电解液供应泵；所述电解液储存单元 与所述电解液循环管道连通，用于储存电解液；所述电解液供应泵用于将所述电解液储存单元内的电解液输入所述电解液循环管道内。

优选地，所述电解设备还包括有冷却系统，所述冷却系统用于降低电解液循环管道的整体温度。

优选地，所述冷却系统包括冷却水槽、冷却盘管和冷却水循环泵；所述冷却水槽与冷却盘管相连通，所述冷却水槽用于放置冷却水，并向所述冷却盘管供应冷却水；所述冷却水循环泵用于向所述冷却水的循环提供动力。

优选地，所述电解液循环管道包括有电解液循环泵和电解液循环传感器，所述电解液循环泵用于为电解液的循环提供动力，所述电解液循环传感器用于计算电解液的循环次数；所述生成水循环管道包括有生成水循环泵和生成水循环传感器，所述生成水循环泵用于为生成水的循环提供动力，所述生成水循环传感器用于计算生成水的循环次数。

优选地，所述生成水循环管道包括有生成水槽，所述生成水槽中设置有上限和下限；在生成达标的强碱水时所述排水口的阀门开启向外排水，当所述生成水槽中的液体达到下限时停止排水；停止排水后所述供水口的阀门开启向所述生成水槽内供水，当所述生成水槽的液体达到上限时停止供水。

优选地，所述电解槽的数量为多个。

优选地，所述电解液循环管道和生成水循环管道中均设置有满水传感器和不足传感器；当所述电解液循环管道和生成水循环管道中的液体到达一定值时所述满水传感器进行报警；当所述电解液循环管道和生成水循环管道中的液体低于一定值时所述不足传感器进行报警，此时电解设备停止运转。

本实用新型提供的电解设备包括有电解槽，所述电解槽包括有阴极室和阳极室，所述阴极室内设置有负电极，所述阳极室内设置有正电极，所述阴极室和阳极室通过电解隔膜单元分隔开来，所述电解隔膜单元只能允许离子通过，所述电解设备还包括有电解液循环管道和生成水循环管道；所述电解槽上设置有排气口，用于向外排气；所述电解液循环管道内放置有电解液，并且所述电解液循环管道与阳极室相通，所述电解液在所述电解液循环管道和阳极室中循环；所述生成水循环管道与阴极室相通，所述生成水在所述生成水循环管道和阴极室中循环；并且所述生成水循环管道包括有供水口和排水口，所述供水口和排水口上均设置有阀门，用于控制所述供水口和排水口的开闭，所述供水口用于向所述生成水循环管道内持续提供原水，所述排水口用于向外排出最终的生成水。与现有的电解设备相比，本实用新型提供的电解设备的循环体系里，在电解液一侧有电解液只在电解液循环管道和阳极室中循环，在生成水一侧有生成水只在生成水循环管道和阴极室中循环的；电解液、生成水一直被循环，生成水在生成水循环管道中多次通过被浓缩，到达指定的pH值时，生成水作为强碱水被排出一定的量。排出去的部分，由于是生成时减少了，会被追加与排出量同等量的原水，直至再次到达指定pH值之前，反复循环浓缩这个过程。采用此种循环式单侧排水的方式，在生成水的一侧不会混入电解液，从而使得最终生成的电解水中不会存在电解液残留。并且本实用新型提供的电解设备构造简单，通过生成水的循环浓缩提高pH值，因此故障较少，耐久性高，便于维持管理，大幅度地降低了运行成本；而且由于电解设备构造简单，可以直接向生成水循环管道中通入自来水，而不需提前进行净水处理，极大地降低了生产和运行成本。进一步地，使用实用新型提供的电解设备只会生成强碱性水，而不会生成酸性水，因此不会有废水产生，也节省了对废水进行中和 处理所需要的成本和时间，避免了浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的第一代电解设备的结构示意图；

图2为现有的第二代电解设备的结构示意图；

图3为现有的第三代电解设备的结构示意图；

图4为本实用新型提供的电解设备的结构示意图；

图5为本实用新型提供的电解设备的另一种结构示意图；

图6为本实用新型提供的电解设备的电解隔膜单元的爆炸图。

图标：10-电解槽；110-阴极室；111-负电极；120-阳极室；121-正电极；130-电解隔膜单元；131-全氟磺酸膜；132-固定边框；140-供水口；151-碱性水出口；152-酸性水出口；160-碱性水生产口；170-酸性水生产口；20-电解液槽；30-电解液循环管道；40-生成水循环管道；410-排水口；420-生成水槽；50-冷却系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种电解设备，并给出其实施方式。

如图4和图5所示，本实用新型提供的电解设备包括有电解槽10，电解槽10包括有阴极室110和阳极室120，阴极室110内设置有负电极111，阳极室120内设置有正电极121，阴极室110和阳极室120通过电解隔膜单元130分隔开来，电解隔膜单元130只能允许离子通过，电解设备还包括有电解液循环管道30和生成水循环管道40；电解槽10上设置有排气口，用于向外排气；电解液循环管道30内放置有电解液，并且电解液循环管道30与阳极室120相通，电解液在电解液循环管道30和阳极室120中循环；生成水循环管道40与阴极室110相通，生成水在生成水循环管道40和阴极室110中循环；并且生成水循环管道40包括有供水口140和排水口410，供水 口140和排水口410上均设置有阀门，用于控制供水口140和排水口410的开闭，供水口140用于向生成水循环管道40内持续提供原水，排水口410用于向外排出最终的生成水。与现有的电解设备相比，本实用新型提供的电解设备的循环体系里，在电解液一侧有电解液只在电解液循环管道30和阳极室120中循环，在生成水一侧有生成水只在生成水循环管道40和阴极室110中循环的；电解液、生成水一直被循环，生成水在生成水循环管道40中多次通过被浓缩，到达指定的pH值时，生成水作为强碱水被排出一定的量。排出去的部分，由于是生成时减少了，会被追加与排出量同等量的原水，直至再次到达指定pH值之前，反复循环浓缩这个过程。采用此种循环式单侧排水的方式，在生成水的一侧不会混入电解液，从而使得最终生成的电解水中不会存在电解液残留。并且本实用新型提供的电解设备构造简单，通过生成水的循环浓缩提高pH值，因此故障较少，耐久性高，便于维持管理，大幅度地降低了运行成本；而且由于电解设备构造简单，可以直接向生成水循环管道40中通入自来水，而不需提前进行净水处理，极大地降低了生产和运行成本。进一步地，使用实用新型提供的电解设备只会生成强碱性水，而不会生成酸性水，因此不会有废水产生，也节省了对废水进行中和处理所需要的成本和时间，避免了浪费。

电解隔膜单元130包括全氟磺酸膜131，全氟磺酸膜131只能允许正离子通过。全氟磺酸具有高度的耐久性与稳定性，耐高温，并且使用全氟磺酸作为电解隔膜具有只让正离子通过，不让负离子通过，而且不能通过液体的特点，从而保持了生成水的一定的离子浓度。

具体地，在阴极室110内，在电流的流动下水就被电离，形成了氢离子H⁺与氢氧根离子OH^-离子。氢离子H⁺聚集在负电极111处并从负电极111处得到电子e，变成氢气从水中溢出。于是，水中的氢 离子H⁺的数量减少，生成水一侧的碱性渐渐变高。最终，阴极室110一侧生成碱性水。

在阳极室120内，同样在电流的流动下水被电离，形成了氢离子H⁺与氢氧根离子OH^-离子。氢氧根离子OH^-聚集正电极121处并被夺走电子，最终变成氧气从水中溢出。于是，水中的氢氧根离子OH^-减少，氢离子H⁺增加。此时，阳极室120内的pH值下降，但在阳极室120内由于存在强碱的电解液，起到中和作用使得其不变成酸性，电解液从强碱逐渐变成弱碱，最终变成中性。并且，阳极室120内的电解液中的正离子通过电解隔膜单元130，向阴极室110内一侧移动，也是的电解液逐渐变为中性。

进一步地，如图6所示，电解隔膜单元130还包括两个固定边框132，全氟磺酸膜131通过压接的方式固定于两个固定边框132之间，电解隔膜单元130通过固定边框132与电解槽10固定连接。由于电解设备需要，需要更换电解隔膜单元130，因此将全氟磺酸膜131设置在两个固定边框132中与电解槽10固定连接，方便更换。又由于全氟磺酸膜131很难与聚氯乙烯材质的固定边框132连接粘结，因此采用压接的方式将其固定在用聚氯乙烯材质的固定边框132中，增加其耐久性，同时可采用抗强碱性的胶带对全氟磺酸膜131进行粘结，进一步增加其牢固性。

电解设备还包括有电解液供给单元，电解液供给单元包括有电解液储存单元和电解液供应泵；电解液储存单元与电解液循环管道30连通，用于储存电解液；电解液供应泵用于将电解液储存单元内的电解液输入电解液循环管道30内。

电解设备还包括有冷却系统50，冷却系统50用于降低电解液循环管道30的整体温度。具体地，冷却系统50包括冷却水槽、冷却盘管和冷却水循环泵；冷却水槽与冷却盘管相连通，冷却水槽用于放置 冷却水，并向冷却盘管供应冷却水；冷却水循环泵用于向冷却水的循环提供动力。由于电解液循环管道30中的电解液在更换之前不进行生成水的更换，因此电解液循环管道30中的高电流流动，会导致电解液的温度逐渐上升，因此要设置冷却系统50降低其温度，保证电解液循环管道30的使用寿命。

电解液循环管道30包括有电解液循环泵和电解液循环传感器，电解液循环泵用于为电解液的循环提供动力，电解液循环传感器用于计算电解液的循环次数；生成水循环管道40包括有生成水循环泵和生成水循环传感器，生成水循环泵用于为生成水的循环提供动力，生成水循环传感器用于计算生成水的循环次数。

生成水循环管道40包括有生成水槽420，生成水槽420中设置有上限和下限；在生成达标的强碱水时排水口410的阀门开启向外排水，当生成水槽420中的液体达到下限时停止排水；停止排水后供水口140的阀门开启向生成水槽420内供水，当生成水槽420的液体达到上限时停止供水。具体地，可以在生成水槽420中设置有上限传感器和下限传感器；生成水槽420中向外排水时，生成水达到下限传感器时排水停止，并同时开始向生成水槽420供水；生成水槽420中的生成水到达上限传感器时供水停止。

同时，电解液循环管道30和生成水循环管道40中均设置有满水传感器和不足传感器；当电解液循环管道30和生成水循环管道40中的液体到达一定值时满水传感器进行报警；当电解液循环管道30和生成水循环管道40中的液体低于一定值时不足传感器进行报警，此时电解设备停止运转。

电解槽10数量为多个。当想要大量生产提高生成强碱水的生产效率时，可以增加电解槽10的数量，也可以采用将电解槽10做大等方法提高生产效率。

采用本实用新型提供的电解设备对原水进行电解的方法的最大特点是可以根据循环的时间，提高并且控制最终生成水的pH值。在生成水循环管道40的一侧，经过一定时间进行循环，可以使得生成水循环管道40中的生成水达到一定的pH值，在到达所需要的pH值时，会排出一定量的生成水，排出生成水造成的不足那部分会得到补充。供水后，由于生成水循环管道40内的生成水的pH值下降，然后，重复进行经过一定时间来提高pH值这个动作，在这个动作中，只需要供水所用的时间、循环所用的时间和排水所用的时间三个时间，这些时间的总和即为提高pH值的时间。在实际生产的过程中，只需要调整循环所用的时间即可得到不同的pH值的生成水。并且在实际生成过程中只需要单纯地反复进行供水、循环和排水这三个步骤即可正常工作，可以实现连续地生产。

综上所述，本实用新型提供的电解设备包括有电解槽10，电解槽10包括有阴极室110和阳极室120，阴极室110内设置有负电极111，阳极室120内设置有正电极121，阴极室110和阳极室120通过电解隔膜单元130分隔开来，电解隔膜单元130只能允许离子通过，电解设备还包括有电解液循环管道30和生成水循环管道40；电解槽10上设置有排气口，用于向外排气；电解液循环管道30内放置有电解液，并且电解液循环管道30与阳极室120相通，电解液在电解液循环管道30和阳极室120中循环；生成水循环管道40与阴极室110相通，生成水在生成水循环管道40和阴极室110中循环；并且生成水循环管道40包括有供水口140和排水口410，供水口140和排水口410上均设置有阀门，用于控制供水口140和排水口410的开闭，供水口140用于向生成水循环管道40内持续提供原水，排水口410用于向外排出最终的生成水。与现有的电解设备相比，本实用新型提供的电解设备的循环体系里，在电解液一侧有电解液只在电解液循环 管道30和阳极室120中循环，在生成水一侧有生成水只在生成水循环管道40和阴极室110中循环的；电解液、生成水一直被循环，生成水在生成水循环管道40中多次通过被浓缩，到达指定的pH值时，生成水作为强碱水被排出一定的量。排出去的部分，由于是生成时减少了，会被追加与排出量同等量的原水，直至再次到达指定pH值之前，反复循环浓缩这个过程。采用此种循环式单侧排水的方式，在生成水的一侧不会混入电解液，从而使得最终生成的电解水中不会存在电解液残留。并且本实用新型提供的电解设备构造简单，通过生成水的循环浓缩提高pH值，因此故障较少，耐久性高，便于维持管理，大幅度地降低了运行成本；而且由于电解设备构造简单，可以直接向生成水循环管道40中通入自来水，而不需提前进行净水处理，极大地降低了生产和运行成本。进一步地，使用实用新型提供的电解设备只会生成强碱性水，而不会生成酸性水，因此不会有废水产生，也节省了对废水进行中和处理所需要的成本和时间，避免了浪费。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电解设备，包括有电解槽，所述电解槽包括有阴极室和阳极室，所述阴极室内设置有负电极，所述阳极室内设置有正电极，所述阴极室和阳极室通过电解隔膜单元分隔开来，所述电解隔膜单元只能允许离子通过，其特征在于，所述电解设备还包括有电解液循环管道和生成水循环管道；

所述电解槽上设置有排气口，用于向外排气；

所述电解液循环管道内放置有电解液，并且所述电解液循环管道与阳极室相通，所述电解液在所述电解液循环管道和阳极室中循环；

所述生成水循环管道与阴极室相通，所述生成水在所述生成水循环管道和阴极室中循环；

并且所述生成水循环管道包括有供水口和排水口，所述供水口和排水口上均设置有阀门，用于控制所述供水口和排水口的开闭，所述供水口用于向所述生成水循环管道内持续提供原水，所述排水口用于向外排出最终的强碱水。

2.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述电解隔膜单元包括全氟磺酸膜，所述全氟磺酸膜只能允许正离子通过。

3.根据权利要求2所述的电解设备，其特征在于，所述电解隔膜单元还包括两个固定边框，所述全氟磺酸膜通过压接的方式固定于两个所述固定边框之间；

所述电解隔膜单元通过所述固定边框与所述电解槽固定连接。

4.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述电解设备还包括有电解液供给单元，所述电解液供给单元包括有电解液储存单元和电解液供应泵；

所述电解液储存单元与所述电解液循环管道连通，用于储存电解液；

所述电解液供应泵用于将所述电解液储存单元内的电解液输入所述电解液循环管道内。

5.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述电解设备还包括有冷却系统，所述冷却系统用于降低电解液循环管道的整体温度。

6.根据权利要求5所述的电解设备，其特征在于，所述冷却系统包括冷却水槽、冷却盘管和冷却水循环泵；

所述冷却水槽与冷却盘管相连通，所述冷却水槽用于放置冷却水，并向所述冷却盘管供应冷却水；

所述冷却水循环泵用于向所述冷却水的循环提供动力。

7.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述电解液循环管道包括有电解液循环泵和电解液循环传感器，所述电解液循环泵用于为电解液的循环提供动力，所述电解液循环传感器用于计算电解液的循环次数；

所述生成水循环管道包括有生成水循环泵和生成水循环传感器，所述生成水循环泵用于为生成水的循环提供动力，所述生成水循环传感器用于计算生成水的循环次数。

8.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述生成水循环管道包括有生成水槽，所述生成水槽中设置有上限和下限；

在生成达标的强碱水时所述排水口的阀门开启向外排水，当所述生成水槽中的液体达到下限时停止排水；

停止排水后所述供水口的阀门开启向所述生成水槽内供水，当所述生成水槽的液体达到上限时停止供水。

9.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述电解槽的数量为多个。

10.根据权利要求1所述的电解设备，其特征在于，所述电解液循环管道和生成水循环管道中均设置有满水传感器和不足传感器；

当所述电解液循环管道和生成水循环管道中的液体到达一定值时所述满水传感器进行报警；

当所述电解液循环管道和生成水循环管道中的液体低于一定值时所述不足传感器进行报警，此时电解设备停止运转。