水电解制氢电极和水电解制氢电解槽的制作方法

1.本公开涉及水电解制氢技术领域，具体地，涉及一种水电解制氢电极和水电解制氢电解槽。


背景技术：

2.碱性水电解制氢电解槽是由若干小室串联而成。电极是电解槽的基本组成部分，尤其是在电极使用直径大于1.8米的大直径极板情况下，副极网支撑体和极板之间的直流电耗较大，导电性较差。因此，急需一种新型结构来解决大直径极板副极网支撑体和极板之间的直流电耗过大的问题。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种水电解制氢电极和水电解制氢电解槽，以解决极网支撑体和极板之间直流电耗过大的问题。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种水电解制氢电极，包括位于外围的极框、以及设置在所述极框内圈中的极板，所述极板的两侧分别依次平铺堆叠有支撑体和极网，且在其中一侧，所述极网的外侧还平铺设置有隔膜，其中，所述支撑体内设置有多个用于连接所述极网和所述极板的碰焊点。
5.可选地，多个所述碰焊点呈周向间隔分布。
6.可选地，多个所述碰焊点布置为与所述支撑体同心布置的多圈。
7.可选地，所述极板为圆形，且沿所述极板的径向由内至外每圈所述碰焊点的数量成比例增加。
8.可选地，所述碰焊点的截面构造为从与所述极板相连接的一端到与所述极网相连接的一端尺寸逐渐增大的渐扩结构；
9.所述碰焊点的截面包括与所述极板相连接的第一矩形截面、与所述极网相连接的第二矩形截面、以及位于第一矩形截面和第二矩形截面之间的梯形截面。
10.可选地，所述极板两侧的支撑体内分别设置有所述碰焊点，且两侧的所述碰焊点的位置相对应。
11.可选地，所述极框的内周面分别设置有用于安装所述极网的第一台阶和用于安装所述隔膜的第二台阶，两侧的所述极网的直径相同，并大于所述支撑体的直径小于所述隔膜的直径。
12.可选地，还包括平铺设置在所述隔膜外侧的密封垫片，且所述密封垫片的直径大于所述隔膜的直径。
13.可选地，相邻两个所述碰焊点之间设置有用于对所述支撑体定位的定位结构，所述定位结构包括凸出于所述极板表面的凸起，和由所述支撑体内陷形成的定位槽，所述凸起和所述定位槽的形状相配合。
14.根据本公开的再一个方面，还提供一种水电解制氢电解槽，包括设置在所述电解
槽内的电解单元，所述电解单元包括两个根据以上所述任意一项所述的水电解制氢电极，两个电极设置有所述隔膜的一侧相贴合设置。
15.通过上述技术方案，在本公开提供的水电解制氢电极中，通过在支撑体内设置一定数量的碰焊点，增大极网和极板的接触面积，从而增加导电面积，减小接触电阻，解决支撑体和极板之间的直流电耗过大的问题。
16.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
17.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
18.图1是根据本公开一种实施方式水，水电解制氢电极的部分剖切示意图。
19.图2是根据本公开一种实施方式，水电解制氢电极的示意图，其中，为了方便显示，移除了极网与密封垫片。
20.附图标记说明
21.1-极框；11-第一台阶；12-第二台阶；2-极板；3-支撑体；31-碰焊点；32-凸起；4-极网；5-隔膜；6-密封垫片。
具体实施方式
22.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
23.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内”、“外”是根据水电解制氢电极的实际结构与布置状态定义的，具体如图1中所示，以图1中圆点为基准，箭头方向为“外”，与箭头相反方向为“内”；使用的术语“第一”、“第二”等词的使用目的在于区分不同的部件，并不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。
24.根据本公开的一种实施方式，如图1和图2所示，提供一种水电解制氢电极，该电极可以包括位于外围的极框1、以及设置在极框1内圈中的极板2，极板2的两侧分别依次平铺堆叠有支撑体3和极网4，且在其中一侧，极网4的外侧还平铺设置有隔膜5，其中，支撑体3内设置有多个用于连接极网4和极板2的碰焊点31。这里，关于多个碰焊点31在支撑体3内的排布方式可以有多种，例如呈无规则散落排布、矩阵排布方式、以及将在下文中介绍的周向排布方式等，均属于本公开的保护范围。
25.通过上述技术方案，在本公开提供的水电解制氢电极中，通过在支撑体3内设置一定数量的碰焊点31，增大极网4和极板2的接触面积，从而增加导电面积，减小接触电阻，解决支撑体3和极板2之间的直流电耗过大的问题。另外，在本公开提到的实施方式中，极框1的材质可以为金属材质，也可以为塑料等高分子材料，本公开对此不做任何限定。极框1和极板2的形状可以为圆形，也可以为方形等，可根据工艺要求进行适应性设计。关于增加的碰焊点31的数量、形状、排布方式等，均可做出适应性改进，均属于本公开的保护范围。需要说明的是，本公开所使用的极板2均为直径大于1.8m的极板，在此种大直径极板中，该结构可以获得更好的效果，本公开所示结构也可适用于不大于1.8m的中直径或小直径极板，本
公开对此不做任何限定。
26.在本公开的一示例性实施方式中，如图1和图2所示，多个碰焊点31呈周向间隔分布，有助于均匀的将碰焊点31分布在电极中上，例如多个碰焊点可以在周向上等间隔布置，有助于使电极周向的导电位置均匀，增大电极的使用寿命。另外，这里的周向布置并不仅限于图中所示的呈圆形布置的方式，多个碰焊点还可以布置成方形、椭圆形等，均属于本公开的保护范围。
27.进一步地，如图1和图2所示，多个碰焊点31布置为与支撑体3同心布置的多圈，碰焊点31多圈分布可以使碰焊点31的数量增加，同时导电面积增加，可以有效减小接触电阻，提升电极导电性，同时，内外圈均匀分布同样有助于使电极的导电位置均匀，增大电极的使用寿命。
28.进一步地，如图2所示，极板2可以为圆形，沿极板2的径向由内至外每圈碰焊点31的数量成比例增加，碰焊点31数量增加，则对应的导电面积也增加，可以有效减小接触电阻，提升水电解制氢电极的导电性。这里的成比例增加是指位于外圈的碰焊点的数量与位于内圈的碰焊点的数量成倍数关系，具体取决于所在圆周的直径和相邻两个碰焊点31所对应圆心角的角度设计。
29.根据本公开的一种实施方式，如图1所示，碰焊点31的截面构造可以为从与极板2相连接的一端到与极网4相连接的一端尺寸逐渐增大的渐扩结构，其中，经过多次实验，碰焊点31与极网4相连接的一端直径尺寸可以为25mm，延伸至极板2一端的最小直径可以为20mm，该碰焊点31形状模具较为好做，可以有效降低成本。在实际使用过程中，可以通过两个极网4按压，将位于极板2两侧设置的支撑体3中的碰焊点31挤压，使得碰焊点31可以充分与极板2以及极网4接触，碰焊点31未完全贯穿支撑体3，其开口位置朝向极网4的位置，挤压碰焊点31可以使碰焊点31未贯穿支撑体3的部分与极板2充分接触，增加与极板2的导电面积。
30.进一步地，碰焊点31的截面包括与极板2相连接的第一矩形截面、与极网4相连接的第二矩形截面、以及位于第一矩形截面和第二矩形截面之间的梯形截面，通过两个极网4的按压，碰焊点31受到挤压之后，第一矩形截面和第二矩形截面均被挤扁，导致碰焊点31与极网4和极板2之间的接触面积增加，导电面积也相应的增加。
31.在上述方案的基础上，如图1所示，极板2两侧的支撑体3内分别设置有碰焊点31，且两侧的碰焊点31的位置可以相对应，当挤压两侧的极网4时，在位置对应设置的碰焊点31更容易发生变形，使碰焊点31与极板2更充分的接触，可有效减小电极间接触电阻的阻值，减小支撑体3和极板2之间的电耗，提高电极的导电性。
32.根据本公开的一种实施方式，如图1所示，极框1的内周面分别设置有用于安装极网4的第一台阶11和用于安装隔膜5的第二台阶12，两侧的极网4的直径相同，同时，极网4的直径大于支撑体3的直径，且小于隔膜5的直径。第一台阶11的台阶面与支撑体3的表面平齐，第一台阶11的高度与极网4的厚度相同，这样，在极网4以及将在下文中提到的密封垫片6安装完毕后，与极框1的表面齐平，且极网4与第一台阶11之间未留有缝隙。第二台阶12的台阶面与极网4的表面平齐，第二台阶12的高度与隔膜5的厚度相同，且隔膜5与第二台阶12之间同样未留有缝隙，台阶的设定可以使电极部件与极框1的配合更加紧密，使表面更嵌合。
33.根据本公开的一种实施方式，如图1所示，水电解制氢电极还包括平铺设置在隔膜5外侧的密封垫片6，且密封垫片6的直径大于隔膜5的直径，若该侧为无隔膜5的一侧，则密封垫片6设置在极网4的外侧，同时，极框1上还配合设置有多条间隔相同的环形密封线，密封线设置在密封垫片6外圈，与密封垫片6配合，对水电解制氢电极进行密封。
34.根据本公开的一种实施方式，如图1所示，相邻两个碰焊点31之间设置有用于对支撑体3定位的定位结构，定位结构包括凸出于极板2表面的凸起32，和由支撑体内陷形成的定位槽，凸起32和定位槽的形状相配合，能够有效对极板2两侧的支撑体3进行安装定位，防止两侧支撑体3位置不对应导致的接触电阻阻值变大，增加直流电耗等不良效果。
35.在上述方案的基础上，本公开还提供一种水电解制氢电解槽，该水电解制氢电解槽包括设置在电解槽内的电解单元，同时，电解单元包括两个上文介绍的水电解制氢电极，两个电极设置有隔膜5的一侧相贴合设置，共同构成一个电解单元，且包含隔膜5一侧为正极，此外，该水电解制氢电解槽具有上述水电解制氢电极的所有有益效果，这里不再赘述。
36.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
37.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
38.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。