水則進(jìn)入產(chǎn)品氚水儲罐，未達(dá)標(biāo)的含氚水引入到循環(huán)水箱；
[0033](7)陰極雙極板上的雙極板流道中富集的含氚氫氣在氫氣出口引出，然后經(jīng)干燥后，達(dá)到氚含量指標(biāo)的氫氣進(jìn)入產(chǎn)品氫氣儲存罐中儲存，未達(dá)標(biāo)的含氚氫氣則進(jìn)入到未達(dá)標(biāo)氫氣儲罐；
[0034](8)當(dāng)待處理含氚水儲罐液位低于5cm時(shí)，通過水循環(huán)栗將未達(dá)到氚濃度指標(biāo)的氚水以及冷凝系統(tǒng)冷凝的含氚水輸入待處理含氚水儲罐，或從外部引入含氚水；
[0035](9)按步驟(4)?(8)所述方式進(jìn)行循環(huán)。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0037](I)本發(fā)明設(shè)計(jì)的SPE電解池模塊不僅電解氫氣純度高(2 99.999%)，而且可以有效降低歐姆損耗，具有所需電壓小、電流密度大、工作發(fā)熱量少、電解效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0038](2)本發(fā)明大幅提升了純水?dāng)U散性能和陽極雙極板排氧能力，其不僅沿程壓降小、流道面積大，而且膜電極工作效率高。
[0039](3)本發(fā)明通過改進(jìn)雙極板流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在其上設(shè)置了由多折復(fù)合流道構(gòu)成的蛇形通道，并在復(fù)合流道中設(shè)置點(diǎn)狀矩陣結(jié)構(gòu)圓柱體群，從而提升了液相載氣能力，解決了流體在SPE電解池模塊中排氣困難的問題。
[0040](4)本發(fā)明雙極板流道的復(fù)合流道中的平行流道的條數(shù)采用等差遞減設(shè)計(jì)，流道后程流速增大提高了陽極雙極板載帶氧氣的能力，同時(shí)提高后程壓力有利于保證液相擴(kuò)散能力，提升膜電極工作效率。并且每折復(fù)合流道最下方的平行流道和最下方復(fù)合流道的所有平行流道的寬度比其他平行流道寬50%，可以使流場流速分布更加均勻。
[0041](5)本發(fā)明在每折復(fù)合流道中用于使流體轉(zhuǎn)向的端部均設(shè)有光滑過渡圓倒角，可進(jìn)一步降低流體沿程壓降，更加有利于流道各向均勻分配流體，減少流場死區(qū)。
[0042](6)本發(fā)明設(shè)計(jì)的貧氚氫氣和氧氣干燥系統(tǒng)分別包含兩套獨(dú)立的分子篩干燥床干燥系統(tǒng)，分子篩干燥床可以交替運(yùn)行，互不影響，一套分子篩干燥床進(jìn)行干燥除水的同時(shí)，另一套分子篩干燥床可以進(jìn)行預(yù)熱再生，保證了系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行，提升了系統(tǒng)工作效率。
[0043](7)本發(fā)明通過合理的結(jié)構(gòu)及流程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了含氚水的循環(huán)濃集，從而使沒有達(dá)到氚濃度指標(biāo)的含氚水循環(huán)輸入原料儲罐，達(dá)到指標(biāo)的含氚水存入產(chǎn)品儲罐，最大程度實(shí)現(xiàn)了含氚廢水的去氚化處理。
[0044](8)本發(fā)明所述SPE電解系統(tǒng)中電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣被半滲透膜隔離，不會產(chǎn)生爆鳴氣體，安全性能好；同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置氫氣報(bào)警器，在氫氣泄露時(shí)啟動(dòng)斷電繼電器，停止向電解池供電。
[0045](9)本發(fā)明將多種技術(shù)原理和實(shí)際結(jié)構(gòu)結(jié)合，設(shè)計(jì)巧妙、結(jié)構(gòu)緊湊、流程明晰、操作便捷、操作彈性大，可以滿足SPE電解氚濃集過程的全部工藝需求，大幅提高了氚濃集處理效率，實(shí)現(xiàn)了成本與技術(shù)的相對平衡，理想地解決了現(xiàn)有技術(shù)的弊端。因此，該技術(shù)進(jìn)步明顯，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，非常適合在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖2為本發(fā)明中SPE電解池模塊的結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0048]圖3為本發(fā)明中雙極板流道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖4為本發(fā)明分別使用第一分子篩干燥床和第三分子篩干燥床干燥氫氣和氧氣的工作原理圖。
[0050]圖5為本發(fā)明分別使用第二分子篩干燥床和第四分子篩干燥床干燥氫氣和氧氣的工作原理圖。
[0051]其中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的各部件名稱為:
[0052]1-SPE電解池模塊，101-圓柱體群，102-平行流道脊，103-平行流道，104-貫通口，105-光滑過渡圓倒角，106-陽極雙極板，107-陽極密封圈，108-陽極擴(kuò)散層，109-陽極催化層，110-質(zhì)子交換膜，111-陰極催化層，112-陰極擴(kuò)散層，113-陰極密封圈，114-陰極雙極板，115-雙極板流道，2-第一液相閥門，3-第一液相質(zhì)量流量計(jì)，4-待處理含氚水儲罐，5-第一液位儀，6-計(jì)量栗，7-直流電源，8-斷電繼電器，9-氫氣報(bào)警器，10-氣液兩相閥門，11-氣液分離器，12-磁質(zhì)譜儀，13-第二液相閥門，14-第二液位儀，15-循環(huán)水箱，16-水循環(huán)栗，17-第三液相閥門，18-第四液相閥門，19-產(chǎn)品氚水儲罐，20-第三液位儀，21-第二液相質(zhì)量流量計(jì)，22-第五液相閥門，23-第一露點(diǎn)儀，24-第一氣相閥門，25-第一分子篩干燥床加熱器，26-第一分子篩干燥床，27-第二氣相閥門，28-第三氣相閥門，29-第二分子篩干燥床加熱器，30-第二分子篩干燥床，31-第四氣相閥門，32-第二露點(diǎn)儀，33-第五氣相閥門，34-第一氣體壓縮機(jī)，35-四極質(zhì)譜儀，36-第六氣相閥門，37-第三露點(diǎn)儀，38-第一氣體加熱器，39-第七氣相閥門，40_第八氣相閥門，41-第九氣相閥門，42_第十氣相閥門，43-第一冷凝器，44-第一氣體循環(huán)栗，45-第^ 氣相閥門，46-產(chǎn)品氫氣儲罐，47-第一壓力傳感器，48-第一氣體質(zhì)量流量計(jì)，49-第十二氣相閥門，50-第十三氣相閥門，51-未達(dá)標(biāo)氫氣儲罐，52-第二壓力傳感器，53-第二氣體質(zhì)量流量計(jì)，54-第十四氣相閥門，55-第六液相閥門，56-第一冷水機(jī)，57-第七液相閥門，58-第八液相閥門，59-第三液相質(zhì)量流量計(jì)，60-第四露點(diǎn)儀，61-第十五氣相閥門，62-第三分子篩干燥床加熱器，63-第三分子篩干燥床，64-第十六氣相閥門，65-第十七氣相閥門，66-第四分子篩吸附床加熱器，67-第四分子篩干燥床，68-第十八氣相閥門，69-第五露點(diǎn)儀，70-第十九氣相閥門，71-第二氣體壓縮機(jī)，72-第二十氣相閥門，73-第六露點(diǎn)儀，74-第二氣體加熱器，75-第二一氣相閥門，76-第二二氣相閥門，77-第二三氣相閥門，78-第二四氣相閥門，79-第二冷凝器，80-第二氣體循環(huán)栗，81-第九液相閥門，82-第二冷水機(jī)，83-第十液相閥門，84-第^^一液相閥門，85-第二五氣相閥門，86_產(chǎn)品氧氣收集儲罐，87-第三壓力傳感器，88-第三氣體質(zhì)量流量計(jì)，89-第二六氣相閥門。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面結(jié)合【附圖說明】和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實(shí)施例。
[0054]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種SPE電解系統(tǒng)，其采用了復(fù)合式流場。本發(fā)明包括電解池系統(tǒng)、含氚水供應(yīng)系統(tǒng)、氣液分離器11、氚水收集系統(tǒng)、氫氣干燥系統(tǒng)、氧氣干燥系統(tǒng)、氫氣收集系統(tǒng)、產(chǎn)品氧氣收集儲罐86、冷凝系統(tǒng)以及檢測和控制系統(tǒng)。
[0055]所述電解池系統(tǒng)用于電解含氚水，獲得氚濃集水相和貧氚氫氣;其包括SPE電解池模塊I和直流電源7。如圖2所示，所述的SPE電解池模塊I包括依次疊加組裝的陽極雙極板106、陽極密封圈107、陽極擴(kuò)散層108、陽極催化層109、質(zhì)子交換膜110、陰極催化層111、陰極擴(kuò)散層112、陰極密封圈113和陰極雙極板114;所述陽極雙極板106連接陽極擴(kuò)散層108的表面上刻有陽極雙極板流道115，且該雙極板流道中分別設(shè)有含氚水入口和水氧出口；所述陰極雙極板114連接陰極擴(kuò)散層112的表面上也刻有陰極雙極板流道，且該雙極板流道只設(shè)有氫氣出口；所述的直流電源7正極連接陽極雙極板106，負(fù)極連接陰極雙極板106。本實(shí)施例中，擴(kuò)散層、催化層和質(zhì)子交換膜構(gòu)成膜電極組件，是SPE電解池模塊的核心組件。而所述的密封圈優(yōu)選高彈性、耐腐蝕的硅橡膠密封圈，厚度優(yōu)選0.5?1_，同時(shí)雙極板上設(shè)置密封圈緩沖槽，與密封圈契合。
[0056]上述部件中，所述的陽極雙極板106和陰極雙極板114均優(yōu)選采用鈦合金或其他耐腐蝕合金進(jìn)行表面處理的不銹鋼制成。陽極擴(kuò)散層108采用表面進(jìn)行鍍鉭處理的不銹鋼網(wǎng)，陰極擴(kuò)散層112優(yōu)選燒結(jié)多孔鈦，保證通透性和耐久性。所述陽極催化層109采用IrO2催化劑，陰極催化層111采用Pt黑催化劑，陰極和陽極催化層均經(jīng)噴涂工藝分別涂覆于質(zhì)子交換膜110兩側(cè)，該質(zhì)子交換膜110作為傳遞H+的介質(zhì)，采用全氟磺酸膜，本實(shí)施例優(yōu)選杜邦公司生產(chǎn)的Naf 1n 111膜。
[0057]此外，作為本發(fā)明的另一主要改進(jìn)點(diǎn)，如圖3所示，本實(shí)施例中，所述的雙極板流道包括由不少于五折(本實(shí)施例采用五折)的復(fù)合流道從上往下依次彎折連接構(gòu)成、用于含氚水在其中流動(dòng)的蛇形通道。每折復(fù)合流道(深度優(yōu)選1.2?2.0mm)的前后兩端均設(shè)有呈點(diǎn)狀矩陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的圓柱體群101(矩陣中的圓柱體群呈60°角交錯(cuò)的方式分布，圓柱直徑2mm)，并且，在每折復(fù)合流道上、且位于兩端圓柱體群之間均設(shè)有呈交錯(cuò)方式分布、并將復(fù)合流道由上往下分成N條平行流道103的平行流道脊102(寬度為1.5?2.0mm)，同時(shí)，相鄰的平行流道脊之間均設(shè)有用于連通相鄰兩條平行流道、以便平衡復(fù)合流道中的流體壓力和流速的貫通口 104。
[0058]此外，所述的復(fù)合流道由上往下，其平行流道的條數(shù)按照等差的方式依次遞減，本實(shí)施例中，最上方的復(fù)合流道有108條平行流道，往下的復(fù)合流道依次等差遞減一條平行流道，即最下方的復(fù)合流道有4條平行流道。并且，除最底部一折復(fù)合流道外的其他復(fù)合流道中的最下方平行流道，其寬度均比其他平行流道寬50%，而最底部的復(fù)合流道中的所有平行流道的寬度均與其他復(fù)合流道中的最下方平行流道寬度相同。
[0059]另外，由于采用了蛇形通道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，為降低流道變向時(shí)的流體沿程壓降，每折復(fù)合流道中用于使流體轉(zhuǎn)向的端部均設(shè)有光滑過渡圓倒角105。
[0060]所述含氚水供應(yīng)系統(tǒng)用于向SPE電解池模塊供應(yīng)含氚水，并將SPE電解后未達(dá)到氚濃縮指標(biāo)的含氚水循環(huán)引入SPE電解池模塊中繼續(xù)處理