TWI748842B - 兩槽式電解槽 - Google Patents
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Abstract
本發明兩槽式電解槽主要由槽體、隔膜單元、固定裝置、第一密封材料和第二密封材料所構成，槽體設有阻隔壁將內部分隔成單一陽極空間以及單一陰極空間，而隔膜單元能將陽極空間以及陰極空間的內部產物分隔開，且固定裝置組裝於隔膜單元的周緣，其中，第一密封材料連接於阻隔壁與固定裝置之間，第二密封材料連接於固定裝置、隔膜單元與阻隔壁之間。本發明在隔膜單元、固定裝置及隔膜單元之間使用複數密封手段，使得構件之間的隙縫受到密封，避免陰、陽極電解液直接接觸。
Description
本發明有關於一種僅具有兩個獨立空間來縮小體積的電解槽，特別是一種應用複數密封手段來固設隔膜單元的電解槽。
一般電解裝置是設計在一反應槽體中，具有一間隔結構來分隔出複數個獨立空間而形成陽極室和陰極室，其中每個獨立空間都具有電極板和電極溶液，間隔結構可以為離子交換膜或框體中夾有多孔質的隔膜來提供。
在反應槽體中的間隔結構可以提供陽離子和陰離子在複數獨立空間中來自由活動通過，但卻會抑制獨立空間中的分子通過，防止分子的流動。
然而，間隔結構長期提供陽離子和陰離子通過使用，因為孔隙阻塞或老舊而降低陽離子與陰離子之間相互流通的機率，產生較差的反應成果，此外，間隔結構也會因為分子欲通過間隔結構而被被阻止所產生強大的撞擊力，而產生缺口或位移，導致無法間隔出兩個獨立空間，發揮間隔結構的功效，實在有改良之必要。
本發明的主要目的在於提供一種透過阻隔壁和隔膜單元來分隔成兩獨立空間的電解槽，縮小整個槽體的實際佔用體積，且電解槽內壁在固定裝置與隔膜單元之間設置有複數密封材料來封閉構件之間的隙縫，讓電解液僅能從兩獨立空間之間的隔膜單元來彼此流通。
本發明的次要目的在於電解槽的頂部採用鎖固式遮板來結合片狀插入式的陰、陽電極，增加電極和電解液反應時的接觸面積，增加反應機會藉以提升電解的效率。
為實現前述目的，本發明兩槽式電解槽主要由一槽體、一隔膜單元、一固定裝置、一第一密封材料與一第二密封材料所構成，上述槽體設有一阻隔壁將內部分隔成單一陽極空間以及單一陰極空間，該阻隔壁設有一開口的將該陽極空間與該陰極空間彼此連通，而上述隔膜單元，能將該陽極空間以及該陰極空間的內部產物分隔開，上述一固定裝置組裝於該隔膜單元的周緣，使得該隔膜單元形成一受到覆蓋的外圍區域以及一未被覆蓋的中央區域，且該固定裝置與該槽體的阻隔壁連接，使得該隔膜單元被定位在該開口一側，上述第一密封材料連接於該阻隔壁與該固定裝置之間，而上述第二密封材料，連接於該固定裝置、該隔膜單元與該阻隔壁之間。
於一較佳實施中，上述固定裝置包含一覆蓋框、一位於該覆蓋框與該阻隔壁之間的夾層框以及複數鎖固件，該覆蓋框設有一相同於該中央區域輪廓的第一通口以及複數個第一鎖孔，該夾層框設有一大於該中央區域輪廓的第二通口以及複數個第二鎖孔，而該等鎖固件穿過該第一鎖孔以及第二鎖孔來與該阻隔壁連接。
上述第一密封材料連接於該夾層框的一外側面以及該阻隔壁的一表面，使得該夾層框的一相鄰面直接接觸該阻隔壁的表面。
然而，上述隔膜單元的尺寸大於該第一通口，且該第二密封材料被填充在該固定裝置、該隔膜單元與阻隔壁之間中，由該第二密封材料連接該夾層框、隔膜單元以及該阻隔壁三者。
於此實施例中，上述兩槽式電解槽進一步包含一第三密封材料，該第三密封材料被填充在該第一鎖孔、該第二鎖孔以及該阻隔壁的一第三鎖孔中，由該第三密封材料連接該覆蓋框、該夾層框、該等鎖固件以及該阻隔壁四者。
此外，上述槽體頂部向外水平延伸出一外凸緣，該阻隔壁頂部的相反兩側分別向外水平延伸出一內凸緣，複數遮板組裝在該外凸緣與該內凸緣上方，使得該陽極空間與該陰極空間受到覆蓋。
再者，上述等遮板的其中一者設有一陽極插槽可供一陽極電極插入，使得該陽極電極的一部份進入該陽極空間，另一部份位於該槽體外部來連接一外部電源，該等遮板的另一者設有一陰極插槽可供一陰極電極插入，使得該陰極電極的一部份進入該陰極空間，另一部份位於該槽體外部來連接該外部電源，該陽極電極與該陰極電極皆是由兩金屬平板來夾固一網狀板構成，又該網狀板整個位於該陽極空間或陰極空間內部。
本發明的特點在於設置固定裝置在阻隔壁和隔膜單元之間，再使用密封材料填充至阻隔壁與隔膜單元之間的空隙，使用複數個密封阻隔手段，使槽體被分隔成兩個獨立空間，減少在未開始產生電解反應時，因為兩獨立空間可以流通而無法作用，兩槽式電解槽可以牢固鎖定阻隔壁和隔膜單元，形成兩獨立空間。
茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：
請參閱圖1~圖2所示，本發明兩槽式電解槽1主要由一槽體10、一隔膜單元20、一固定裝置30、一第一密封材料40以及一第二密封材料50所構成，在該槽體10的內部設置有一阻隔壁11來分隔成為一陽極空間12和一陰極空間13兩個同體積大小的獨立空間，而該阻隔壁11的中央處設有一開口14，該開口14形成連接該陽極空間12和該陰極空間13之間的通道。
請再參閱圖1~圖2所示，在該槽體10的頂部15四邊周圍具有遠離該槽體10的水平方向延伸形成一外凸緣16，在該阻隔壁11的頂部111具有相反的兩異側分別靠近該槽體10的水平方向延伸形成一內凸緣17，在該外凸緣16和該內凸緣17的上方設置複數個遮板18來覆蓋在該槽體10的頂部15，將該複數個固定件187穿入該外凸緣16、該內凸緣17和該遮板18上的複數孔洞19來穿入鎖固，使得該陽極空間12和該陰極空間13受到該等遮板18覆蓋，該槽體10可以隔絕外部來形成封閉空間。
請再參閱圖1~圖2所示，覆蓋在該陽極空間12中的該等遮板18，其中一者設有一陽極插槽181來提供一陽極電極182插入定位，該陽極電極182由複數個金屬板183和一網狀板184構成，該陽極電極182的一部份由該等金屬板183夾固該網狀板184構成來設置在該槽體10內部的陽極空間12與該槽體10內的一液體101接觸反應，該陽極電極182的另一部份由該等金屬板183構成且設置在該槽體10的外部來連接一外部電源102(參圖8)形成導電路徑，讓該陽極電極182對上述液體101進行電解來產生氧化還原反應，然而，覆蓋於該陰極空間13中的該等遮板18，其中一者設有一陰極插槽185來提供一陰極電極186插入定位，使該陰極電極186的一部份由該等金屬板183夾固該網狀板184構成來設置在該槽體10內部的陰極空間13與該槽體10中的該液體101反應，該陰極電極186的另一部份由該等金屬板183構成且設置在該槽體10的外部來連接該外部電源102(參圖8)形成導電路徑，換言之，該網狀板184設置在該槽體10內的陽極空間12和陰極空間13。
請參閱圖3~圖6所示，於一實施例中，該隔膜單元20設置在該固定裝置30和該阻隔壁11之間，使得在該陽極空間12和該陰極空間13中所生成的產物能不被混合而各自形成不同產物，進一步，該隔膜單元20具有被該固定裝置30和該阻隔壁11覆蓋的一外圍區域21和未被該固定裝置30和該阻隔壁11覆蓋的一中央區域22，該隔膜單元20的尺寸為大於該阻隔壁11的開口14。
請參閱圖5~圖6所示，該固定裝置30具有一覆蓋框32、一夾層框33以及複數鎖固件31，該覆蓋框32與該阻隔壁11之間夾有該夾層框33和該隔膜單元20，進一步，該隔膜單元20的外圍區域21平行連接該夾層框33的一內側面331，則該夾層框33垂直方向連接該覆蓋框32和該阻隔壁11，使得該覆蓋框32和該阻隔壁11有凸出該夾層框33相同長度的區塊來容納該隔膜單元20的空間，該覆蓋框32的尺寸為大於該阻隔壁11的開口14並且在中央處有一相同於該中央區域22輪廓的第一通口321，在該覆蓋框32的四周邊緣有複數個第一鎖孔322相同距離分佈來提供該等鎖固件31穿插，該夾層框33的尺寸為大於該阻隔壁11的開口14且中央處有一大於該中央區域22輪廓的第二通口332，在該夾層框33的四周邊緣有複數個大小相同於該等第一鎖孔322的複數個第二鎖孔333相同距離分佈來提供該等鎖固件31穿插，該複數鎖固件31可以依序穿入該第一鎖孔322、第二鎖孔333和在該阻隔壁11上的複數個第三鎖孔112來連接鎖固，該等鎖固件31由複數個螺絲311和螺帽312所構成，進一步該等螺絲311具有一大於該第一鎖孔322的第一端311a在該覆蓋框32上，在該第一端311a的相反側有一第二端311b，該第二端312a為小於該第一鎖孔322、該第二鎖孔333和該第三鎖孔112並且穿入該覆蓋框32、該夾層框33和該阻隔壁11來連接，然而，在該阻隔壁11遠離該夾層框33的一側設有該螺帽312，該螺絲311的第二端311b有一螺絲紋311c可以和該螺帽312中的一螺絲紋312a相互咬合來栓緊固定在該阻隔壁11的兩相異側。
請參閱圖2和圖6所示，該第一密封材料40設置在沿著該夾層框33的一外側面334逐漸擴張到連接該阻隔壁11的一表面113形成三角形狀，使得該阻隔壁11的表面113可以垂直連接該夾層框33的一相鄰面335，使該夾層框33設置在該阻隔壁11和該覆蓋框32之間。
請繼續參閱圖2和圖6所示，該第二密封材料50設置在該隔膜單元20的外圍區域21且平行該夾層框33的內側面331和垂直該阻隔壁11的表面113，使該第二密封材料50填充在該第二通口332來連接該覆蓋框32、夾層框33和阻隔壁11。
請參閱圖2、圖6和圖7所示，在該孔洞19和該鎖固件31之間的空隙填滿一第三密閉材料60，並且在該等第一鎖孔322和該鎖固件31之間、該等第二鎖孔333和該鎖固件31之間與該等第三鎖孔112和該鎖固件31之間的所有空隙皆填滿該第三密閉材料60，該第三密封材料60依序填充到該覆蓋框32的第一鎖孔322、該夾層框33的第二鎖孔333與該阻隔壁11的第三鎖孔112，可以使該隔膜單元20被穩定固設在該等阻隔壁11之間並且依序連接該螺絲311、該覆蓋框32、該夾層框33、該阻隔壁11與該螺帽312。
請參閱圖2~圖4和圖8所示，該槽體10的一第一側面103和相反於該第一側面103的一第二側面104皆設有複數個圓孔105可以連接形成複數個上排放管103a、輸出管104a與下排放管103b，該上排放管103a可以連通外部空間使多餘的液體101輸出該槽體10，而該等下排放管103b可以連通外部空間使所需液體101進入到該槽體10，於一較佳實施例中，該第一側面103設有兩上排放管103a以及兩下排放管103b，進一步，當槽體10中該液體101的高度大於上排放管103a的高度位置時，部分的上述液體101會經由兩上排放管103a排出來以避免上述液體101溢出於該槽體10之外，該兩下排放管103b連接一切換單元103c，使該切換單元103c可以將該兩槽式電解槽1反應時所需要的液體101藉由兩下排放管103b分別進入到該陽極空間12和該陰極空間13之中，而該切換單元103c同時連接一水溶液儲存槽103d和一鹽水儲存槽103e，該水溶液儲存槽103d和該鹽水儲存槽103e透過該切換單元103c來調節該兩槽式電解槽1反應時所需要的鹽水濃度，其中一個上排放管103a與其中一個下排放管103b兩者都連通於該陽極空間12，而另一個上排放管103a與另一個下排放管103b兩者都連通於該陰極空間13，該第二側面104設有兩輸出管104a，該兩輸出管104a連接一氣液連接一氣液混合機構104b，使該兩槽式電解槽1所生產出的產物能在該氣液混合機構104b產生作用而形成氧化系複合型氣態水溶液，該兩輸出管104a分別連接於該陽極空間12和該陰極空間13。
於此較佳實施例中，在該兩上排放管103a、兩下排放管103b和輸出管104a皆設有電控閥103f來限制該液體101流出的數量，然而，在該槽體10內部中安裝一液位感測器70和一溫度感測器80，其中，該液位感測器70能感測位在該槽體10內部中該液體101的水位高低，而該溫度感測器80能感測位在該槽體10內部中該液體101的溫度高低。
於一較佳實施例中，可以去除該第三密閉材料60將該等螺絲311移出該等第一鎖孔322、第二鎖孔333與第三鎖孔112，接著除去該第二密閉材料50在該隔膜單元20、該夾層框33和該阻隔壁11之間，最後再去除該第一密閉材料40在該夾層框33和該阻隔壁11之間，即可將該覆蓋框32、該夾層框33和該阻隔壁11分離，取出夾固在該等阻隔壁11之間的該隔膜單元20，移出該隔膜單元20來任意更換。
以上所舉實施例，僅為方便說明本發明並非加以限制，在不離本發明範疇，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及發明說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。
1:兩槽式電解槽
10:槽體
101:液體
102:外部電源
103:第一側面
103a:上排放管
103b:下排放管
103c:切換單元
103d:水溶液儲存槽
103e:鹽水儲存槽
103f:電控閥
104:第二側面
104a:輸出管
104b:氣液混合機構
105:圓孔
11:阻隔壁
111:頂部
112:第三鎖孔
113:表面
12:陽極空間
13:陰極空間
14:開口
15:頂部
16:外凸緣
17:內凸緣
18:遮板
181:陽極插槽
182:陽極電極
183:金屬板
184:網狀板
185:陰極插槽
186:陰極電極
187:固定件
19:孔洞
20:隔膜單元
21:外圍區域
22:中央區域
30:固定裝置
31:鎖固件
311:螺絲
311a:第一端
311b:第二端
311c:螺絲紋
312:螺帽
312a:螺絲紋
32:覆蓋框
321:第一通口
322:第一鎖孔
33:夾層框
331:內側面
332:第二通口
333:第二鎖孔
334:外側面
335:相鄰面
40:第一密封材料
50:第二密封材料
60:第三密封材料
70:液位感測器
80:溫度感測器
圖1為本發明兩槽式電解槽的立體圖；
圖2為本發明兩槽式電解槽的使用斷面圖；
圖3為圖1中AA線段的剖視圖；
圖4為圖1中BB線段的剖視圖；
圖5為電解槽內部組裝固定裝置的分解示意圖；
圖6為固定裝置結合複數密封材料固定在電解槽內的放大剖面圖；
圖7為遮板安裝在電解槽頂部的放大剖面圖；以及
圖8為本發明兩槽式電解槽應用在氧化系複合型氣體電解的系統方塊圖。
1:兩槽式電解槽
10:槽體
104:第二側面
104a:輸出管
105:圓孔
15:頂部
18:遮板
181:陽極插槽
185:陰極插槽
187:固定件
Claims (6)
- 一種兩槽式電解槽，包含：一槽體，設有一阻隔壁將內部分隔成單一陽極空間以及單一陰極空間，該阻隔壁設有一開口來將該陽極空間與該陰極空間彼此連通；一隔膜單元，能將該陽極空間以及該陰極空間的內部產物分隔開；一固定裝置，組裝於該隔膜單元的周緣，使得該隔膜單元形成一受到覆蓋的外圍區域以及一未被覆蓋的中央區域，該固定裝置具有一外側面、一內側面以及一相鄰面，並與該槽體的阻隔壁連接，使得該隔膜單元被定位在該開口一側，且該相鄰面直接接觸於該阻隔壁的一表面；一第一密封材料，連接於該阻隔壁的該表面與該固定裝置的該外側面之間；以及一第二密封材料，連接於該固定裝置的內側面、該隔膜單元與該阻隔壁的該表面三者之間。
- 如申請專利範圍第1項所述兩槽式電解槽，其中，該固定裝置包含一覆蓋框、一位於該覆蓋框與該阻隔壁之間的夾層框以及複數鎖固件，該覆蓋框設有一相同於該中央區域輪廓的第一通口以及複數個第一鎖孔，該夾層框設有一大於該中央區域輪廓的第二通口以及複數個第二鎖孔，而該等鎖固件穿過該第一鎖孔以及第二鎖孔來與該阻隔壁連接。
- 如申請專利範圍第2項所述兩槽式電解槽，其中，該隔膜單元的尺寸大於該第一通口，且該第二密封材料被填充在該固定裝置、該隔膜單元與阻隔壁之間中，由該第二密封材料連接該夾層框、隔膜單元以及該阻隔壁三者。
- 如申請專利範圍第2項所述兩槽式電解槽，其中，該兩槽式電解槽進一步包含一第三密封材料，該第三密封材料被填充在該第一鎖孔、該第二鎖孔以及該阻隔壁的一第三鎖孔中，由該第三密封材料連接該覆蓋框、該夾層框、該等鎖固件以及該阻隔壁四者。
- 如申請專利範圍第1項所述兩槽式電解槽，其中，該槽體頂部向外水平延伸出一外凸緣，該阻隔壁頂部的相反兩側分別向外水平延伸出一內凸緣，複數遮板組裝在該外凸緣與該內凸緣上方，使得該陽極空間與該陰極空間受到覆蓋。
- 如申請專利範圍第5項所述兩槽式電解槽，其中，該等遮板的其中一者設有一陽極插槽可供一陽極電極插入，使得該陽極電極的一部份進入該陽極空間，另一部份位於該槽體外部來連接一外部電源，該等遮板的另一者設有一陰極插槽可供一陰極電極插入，使得該陰極電極的一部份進入該陰極空間，另一部份位於該槽體外部來連接該外部電源，該陽極電極與該陰極電極皆是由兩金屬平板來夾固一網狀板構成，又該網狀板整個位於該陽極空間或陰極空間內部。
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202227670A (zh) | 2022-07-16 |
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