本發(fā)明涉及電解設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙螺旋電極組件及具有雙螺旋電極組件的電解槽、電化學(xué)設(shè)備及系統(tǒng)。

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(長(zhǎng)方形或正方形)，電極板為平板形狀，并采用電極板完全正相對(duì)的排列方式。

傳統(tǒng)的方形電解槽難以承受較高的操作壓力，當(dāng)操作壓力較高時(shí)，電解槽的各壁會(huì)承受較大的向外膨脹力，對(duì)電解槽的設(shè)計(jì)承壓強(qiáng)度提出了較高的要求，勢(shì)必會(huì)提高制造成本。

并且，方形電解槽在使用過(guò)程中，特別是采用大流量動(dòng)態(tài)電解工藝時(shí)，電解槽內(nèi)容易產(chǎn)生液體死角，電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體不能夠及時(shí)排出，氣體在電解槽中聚集造成了電解效率的降低。

中國(guó)實(shí)用新型專利cn201120216104.8公開(kāi)了一種電解水用電極對(duì)，構(gòu)成電極對(duì)的二只電極均為螺旋狀金屬體，所述二只電極固定在電解槽內(nèi)形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。電解槽可以為筒狀或者管狀；該螺旋狀金屬體可以是用橫截面為圓形的金屬條繞制而成，線狀或管狀電極屬于“繞組”結(jié)構(gòu)，有效電解面積很小，電場(chǎng)不均勻，難以形成螺旋式通道，電解效率不高。

中國(guó)實(shí)用新型專利cn201220364589.x公開(kāi)了一種電解電極結(jié)構(gòu)，所述電極包括正電極和負(fù)電極，所述正電極與正極接線柱連接，所述負(fù)電極與負(fù)極接線柱連接，所述正電極是由金屬絲編織的支撐軸桿，所述負(fù)電極為外圓套網(wǎng)，所述外圓套網(wǎng)套在支撐軸桿外，所述支撐軸桿上設(shè)有螺旋式導(dǎo)流阻隔齒條，從而在外圓套網(wǎng)和支撐軸桿之間的間隙中形成螺旋節(jié)槽通道。該電解電極結(jié)構(gòu)，采用金屬絲編織的支撐軸桿和外圓套網(wǎng)，并在其間隙處設(shè)置了螺旋式導(dǎo)流阻隔齒條形成螺旋節(jié)槽通道，從而延長(zhǎng)污水和電極有效接觸時(shí)間，提高電解效果且不增加成本。

但是，以上專利的技術(shù)方案不能解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙螺旋電極組件及具有雙螺旋電極組件的電解槽，雙螺旋電極組件及電解槽采用一對(duì)雙螺旋狀的電極板組合，形成雙螺旋狀的電解液通道，應(yīng)用于大流量動(dòng)態(tài)電解工藝時(shí)，可將電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出。

本發(fā)明的一方面，提供一種雙螺旋電極組件，包括：第一螺旋電極板；第二螺旋電極板，至少一段第一螺旋電極板與至少一段第二螺旋電極板同軸且相互間隔設(shè)置形成雙螺旋狀；殼體，殼體呈筒狀，第一螺旋電極板和第二螺旋電極板設(shè)于殼體內(nèi)部，且與殼體的內(nèi)壁密封連接；以及，芯體，芯體位于第一螺旋電極板和第二螺旋電極板中心，且芯體的外壁與第一螺旋電極板和第二螺旋電極板密封連接；殼體、第一螺旋電極板、第二螺旋電極板和芯體圍合形成雙螺旋狀的第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道。

該雙螺旋電極組件應(yīng)用于大流量動(dòng)態(tài)電解工藝時(shí)，電解液沿著第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道流通，不會(huì)產(chǎn)生液體死角，能夠?qū)㈦娊膺^(guò)程中產(chǎn)生的氣體隨電解液及時(shí)排出，防止氣體在電解組件中聚集而降低電解效率。

作為本發(fā)明雙螺旋電極組件的改進(jìn)，第一螺旋電極板和第二螺旋電極板同為左螺旋或者同為右螺旋。

在上述的雙螺旋電極組件中，第一螺旋電極板和第二螺旋電極板的旋轉(zhuǎn)方向既可以同為左螺旋，也可以同為右螺旋，只要能夠形成雙螺旋狀的第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道即可。

作為本發(fā)明雙螺旋電極組件的進(jìn)一步改進(jìn)，第一螺旋電極板與第二螺旋電極板結(jié)構(gòu)相同。

在上述的雙螺旋電極組件中，第一螺旋電極板與第二螺旋電極板的結(jié)構(gòu)相同從而便于生產(chǎn)制造，從而便于控制生產(chǎn)成本。

作為本發(fā)明雙螺旋電極組件再進(jìn)一步改進(jìn)，第一螺旋電極板與第二螺旋電極板等間距間隔設(shè)置。

在上述的雙螺旋電極組件中，第一螺旋電極板與第二螺旋電極板等間距間隔設(shè)置，形成的第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道的通徑相同，從而流經(jīng)第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道的電解液流量相同，提高了電解液在雙螺旋電解組件中的均勻性。

作為本發(fā)明雙螺旋電極組件的改進(jìn)，芯體的外輪廓呈圓柱狀。

在上述的雙螺旋電極組件中，芯體的外輪廓呈圓柱狀便于與第一螺旋電極板和第二螺旋電極板相配合，更有利于芯體與第一螺旋電極板和第二螺旋電極板之間形成密封，形成通徑一致的第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道，具有圓柱狀外輪廓的芯體相對(duì)于棱柱形狀的芯體也更容易生產(chǎn)制造和控制生產(chǎn)精度。

作為本發(fā)明雙螺旋電極組件的改進(jìn)，殼體呈圓筒狀。

圓筒狀的殼體相對(duì)于方形的殼體在相同的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，消耗較少的材料；并且，圓筒狀的殼體可一體成型，相對(duì)于方形的殼體連接點(diǎn)較少，各處的受力均勻，使用的可靠性較高。

另外，內(nèi)輪廓為圓筒狀的殼體與第一螺旋電極板和第二螺旋電極板組合形成的第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道截面更為均勻，有利于電解液的流通。

本發(fā)明的另一方面，還提供一種包括上述任意一種雙螺旋電極組件的電解槽。

作為上述電解槽的改進(jìn)，其包括：第一端蓋，第一端蓋與殼體的一端密封連接，第一端蓋上設(shè)有電解液入口；第二端蓋，第二端蓋與殼體的另一端密封連接，第二端蓋上設(shè)有電解液出口。

在上述的電解槽中，電解液在第一端蓋的電解液入口流入，在第二端蓋上的電解液出口流出，電解液通過(guò)第一螺旋電解液通道和第二螺旋電解液通道。

作為上述電解槽的進(jìn)一步改進(jìn)，該電解槽還包括：正極端子，正極端子與第一螺旋電極板電連接；負(fù)極端子，負(fù)極端子與第二螺旋電極板電連接。

作為上述電解槽的再進(jìn)一步改進(jìn)，正極端子與負(fù)極端子同設(shè)于第一端蓋或者第二端蓋上。

在上述電解槽中，正極端子與負(fù)極端子設(shè)于電解槽的同側(cè)便于接線，提高了安裝施工的便利性。

作為上述電解槽的再進(jìn)一步改進(jìn)，正極端子與負(fù)極端子分別設(shè)于第一端蓋和第二端蓋上。

本發(fā)明的再一方面，本發(fā)明公開(kāi)的雙螺旋電極組件和含有雙螺旋電極組件的電解槽，可以作為其他電化學(xué)設(shè)備的部件使用。

本發(fā)明的又一方面，包括本發(fā)明公開(kāi)的雙螺旋電極組件和含有雙螺旋電極組件的電解槽的電化學(xué)設(shè)備，還可以作為其他系統(tǒng)的組成部件使用。

本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1、殼體為圓筒狀，能夠承受較高的操作壓力，可以應(yīng)用于電解液在高壓、大流量情況下的動(dòng)態(tài)電解工藝。

2、電解液沿著雙螺旋電解液通道流動(dòng)，不僅增加了電解液與電極板的有效接觸時(shí)間，而且還不會(huì)產(chǎn)生液體死角，能夠?qū)㈦娊膺^(guò)程中的氣體及時(shí)排出，防止氣體在電解槽中聚集而降低電解效率。

3、本電解槽只需要將電源的正負(fù)兩極分別與第一螺旋電極板和第二螺旋電極板電連接即可，簡(jiǎn)化電解電路，提高電控系統(tǒng)的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1：一種實(shí)施例的雙螺旋電極組件將殼體局部剖開(kāi)后的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2:一種實(shí)施例的第一螺旋電極板和第二螺旋電極板組合方式示意圖。

圖3:另一種實(shí)施例的第一螺旋電極板和第二螺旋電極板組合方式示意圖。

圖4:一種實(shí)施例的電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5:標(biāo)記有尺寸代號(hào)的電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1-雙螺旋電極組件，11-殼體，12-第一螺旋電極板，13-第二螺旋電極板，14-芯體，a-第一螺旋電解液通道，b-第二螺旋電解液通道，2-第一端蓋，3-第二端蓋，4-電解液入口，5-電解液出口，6-正極端子，7-負(fù)極端子。

具體實(shí)施方式

通過(guò)解釋以下本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。

圖1示例性示出了本發(fā)明一種實(shí)施例的雙螺旋電極組件的局部剖開(kāi)結(jié)構(gòu)。

請(qǐng)參考圖1所示，一種雙螺旋電極組件1，包括：第一螺旋電極板12；第二螺旋電極板13，第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13同軸且相互間隔設(shè)置形成雙螺旋狀。第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13的長(zhǎng)度可以相同也可以不同，或者說(shuō)，可以較短的第一螺旋電極板12與較長(zhǎng)的第二螺旋電極板13同軸且相互間隔設(shè)置為雙螺旋狀；也可以較長(zhǎng)的第一螺旋電極板12與較短的第二螺旋電極板13同軸且相互間隔設(shè)置為雙螺旋狀。

圖2和圖3各示出了一種實(shí)施例的第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13組合方式。

請(qǐng)參考圖2所示，第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13均呈螺旋狀，螺旋的中心軸線處具有孔。其中，第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13的結(jié)構(gòu)相同，第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13同軸且相互間隔設(shè)置形成雙螺旋狀，兩者的端部結(jié)尾處呈180°對(duì)稱設(shè)置。

請(qǐng)參考圖3所示，圖3和圖2的區(qū)別僅在于，第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13的端部結(jié)尾處處于相同的角度位置。

由圖2和圖3可以看出，第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13兩者之間可以部分同軸且相互間隔設(shè)置，也可以全部同軸且相互間隔設(shè)置。

再如圖1所示，該雙螺旋電極組件1還包括殼體11，殼體11呈筒狀，第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13設(shè)于殼體11內(nèi)部，殼體11的內(nèi)壁與第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13密封連接；本發(fā)明還包括芯體14，芯體14位于第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13中心，芯體14的外壁與第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13密封連接；殼體11、第一螺旋電極板12、第二螺旋電極板13和芯體14圍合形成雙螺旋狀的第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b。殼體11的內(nèi)壁與第一螺旋電極板12、第二螺旋電極板13之間密封連接，芯體14外壁與第一螺旋電極板12、第二螺旋電極板13之間也為密封連接，因此，電解液只能沿著第一螺旋電解液通道a或者第二螺旋電解液通道b流通，第一螺旋電解液通道a與第二螺旋電解液通道b之間不會(huì)發(fā)生電解液的互串。

殼體11和芯體14均與電解液絕緣，殼體11和芯體14可以為絕緣材料，如塑料、橡膠或陶瓷等絕緣材料；或者，殼體11和芯體14為復(fù)合材料，如在導(dǎo)電材料的表面設(shè)置絕緣材料層，例如，在金屬材料的表面設(shè)置橡膠層、塑料層或者陶瓷層等絕緣材料層。

該雙螺旋電極組件1應(yīng)用于大流量動(dòng)態(tài)電解工藝時(shí)，電解液沿著第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b流通，不會(huì)產(chǎn)生液體死角，能夠?qū)㈦娊膺^(guò)程中產(chǎn)生的氣體隨電解液及時(shí)排出，防止氣體在電解組件中聚集而降低電解效率。

需要說(shuō)明的是，圖1僅列出了一種較簡(jiǎn)單的情形，還可以在殼體11內(nèi)設(shè)置多段第一螺旋電極板12和/或多段第二螺旋電極板13。

對(duì)于第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13的螺旋方向，不作特別地限定，兩者既可以同為左螺旋，也可以同為右螺旋，只要能夠形成雙螺旋狀的第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b即可。

對(duì)于兩螺旋電極板12、13之間的間隔距離，作為優(yōu)選，第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13等間距間隔設(shè)置。形成的第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b的通徑相同，從而流經(jīng)第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b的電解液流量相同，提高了電解液在雙螺旋電解組件中的均勻性。

第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13還可以非等間距間隔設(shè)置，仍然能夠形成第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b，此時(shí)兩通道內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度不同，流經(jīng)第一螺旋電解液通道a的流量與流經(jīng)第二螺旋電解液通道b的流量不同，通徑較大的螺旋電解液通道的流量較大。極板的間隔距離可以根據(jù)電解參數(shù)設(shè)置和需求進(jìn)行設(shè)置。

芯體14的外輪廓可以為圓柱形、橢圓形或者多棱柱形均可，作為優(yōu)選，芯體14的外輪廓呈圓柱狀。芯體14的外輪廓呈圓柱狀便于與第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13的中心孔相配合，更有利于芯體14與第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13之間形成密封，形成通徑一致的第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b，具有圓柱狀外輪廓的芯體14相對(duì)于棱柱形狀的芯體14也更容易生產(chǎn)制造和控制生產(chǎn)精度。

殼體11的內(nèi)輪廓或外輪廓可以為圓柱形、橢圓形或者多棱形，作為優(yōu)選，殼體11呈圓筒形，圓筒狀的殼體11相對(duì)于方形的殼體11在相同的設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，消耗較少的材料；并且，圓筒狀的殼體11可一體成型，相對(duì)于方形的殼體11連接點(diǎn)較少，各處的受力均勻，使用的可靠性較高。

另外，內(nèi)輪廓為圓筒狀的殼體11與第一螺旋電極板12和第二螺旋電極板13組合形成的第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通b道截面更為均勻，有利于電解液的流通。

本發(fā)明還提供一種包括上述雙螺旋電極組件1的電解槽。需要說(shuō)明的是，該電解槽可以包括一組上述的雙螺旋電極組件1，也可以通過(guò)管道連接多組雙螺旋電極組件1。

圖4為一種實(shí)施例的電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。

請(qǐng)參考圖4所示，電解槽包括第一端蓋2和第二端蓋3，第一端蓋2與殼體11的一端密封連接，第一端蓋2上設(shè)有電解液入口4；第二端蓋3與殼體11的另一端密封連接，第二端蓋3上設(shè)有電解液出口5。電解液在第一端蓋2的電解液入口4流入，電解液通過(guò)第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b，在第二端蓋3上的電解液出口5流出。

該電解槽還包括：正極端子6和負(fù)極端子7，正極端子6與第一螺旋電極板12電連接；負(fù)極端子7與第二螺旋電極板13電連接。

正極端子6與負(fù)極端子7可以同設(shè)于第一端蓋2或者第二端蓋3上。如圖4所示，正極端子6與負(fù)極端子7同設(shè)于第一端蓋2上，便于接線，提高了安裝施工的便利性。

當(dāng)然，正極端子6與負(fù)極端子7也可以根據(jù)需要分別設(shè)于第一端蓋2和第二端蓋3上。

下表中列出三種具體尺寸的具有雙螺旋電極組件的電解槽，其中的尺寸代號(hào)請(qǐng)參考圖5所示：

在上表中的各實(shí)施例中，第一螺旋電極板12與第二螺旋電極板13的結(jié)構(gòu)、尺寸相同，另外，正極端子6與第一螺旋電極板12連接，負(fù)極端子7與第二螺旋電極板13連接。

本發(fā)明公開(kāi)的包含雙螺旋電極組件的電解槽，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，或者氫氧化鈉，或者次氯酸鈉。

包括本發(fā)明公開(kāi)的包含雙螺旋電極組件的電解槽的電化學(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。

綜上所述，本發(fā)明應(yīng)用于大流量動(dòng)態(tài)電解工藝時(shí)，不僅能夠延長(zhǎng)電解液與電極板的有效接觸時(shí)間，而且電解液沿著第一螺旋電解液通道a和第二螺旋電解液通道b流通，不會(huì)產(chǎn)生液體死角，能夠?qū)㈦娊膺^(guò)程中產(chǎn)生的氣體隨電解液及時(shí)排出，防止氣體在電解組件中聚集而降低電解效率。

參考本申請(qǐng)的優(yōu)選技術(shù)方案詳細(xì)描述了本申請(qǐng)的裝置，然而，需要說(shuō)明的是，在不脫離本申請(qǐng)的精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在上述公開(kāi)內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出任何改造、修飾以及變動(dòng)。本申請(qǐng)包括上述具體實(shí)施方案及其任何等同形式。