低成本质子交换膜电解槽双极板结构的制作方法

文档序号:30821753发布日期:2022-07-20 02:07阅读:280来源:国知局

1.本实用新型涉及水电解制氢的技术领域,特别涉及一种低成本质子交换膜电解槽双极板结构。


背景技术:

2.水电解制氢主要有三种:碱性水电解制氢、质子交换膜水电解制氢和固体氧化物水电解技术,其中,质子交换膜水电解技术是制备纯氢最为简便高效的方法,正在受到越来越多的关注。质子交换膜水电解槽是水电解制氢系统中的关键设备,其主要由阴极板、阳极板、膜电极、阴极集电器和阳极集电器等构成,双极板作为电解槽的核心部件之一,直接影响到整个电解槽的性能。
3.现有双极板主要分为两大类,一类是是金属双极板,其加工复杂、造价高,、成本占到了电解槽总成本的40%—50%。另一类是复合双极板,以石墨材质为主制造而后,其成本低,但石墨板存在气体穿透板体的风险,使得氢气和氧气混合在一起,降低氢气的纯度;且质脆易断,其使用寿命和安全性存在隐患。


技术实现要素:

4.本实用新型的主要目的是提供一种低成本质子交换膜电解槽双极板结构,能够有效解决石墨板透气和质脆易断的问题。
5.为实现上述目的,本实用新型提出的低成本质子交换膜电解槽双极板结构,还包括夹设在所述阴极板和所述阳极板之间的隔断板;
6.所述阴极板和阳极板相互贴合的一面均凹设有容置槽,所述容置槽的左右两侧设置有卡槽;
7.所述隔断板包括两叠焊在一起的金属薄板,两所述金属薄板的左右两侧向外90
°
弯折形成与所述卡槽对应的插接部,两所述金属薄板分别卡合在所述阴极板和所述阳极板内,所述金属薄板的插接部插接在与其对应的凹槽内。
8.可选地,所述容置槽内设置多个均匀间隔排列的凹槽,所述金属薄板上开设有与所述凹槽对应的条形孔,所述条形孔和凹槽内填充有导电胶,所述导电胶将所述阴极板和所述阳极板栓接在一起。
9.可选地,所述阴极板和所述阳极板的凹槽为燕尾型或t型。
10.可选地,所述阴极板和阳极板相互贴合面的外围开设有环形槽,所述环形槽内套接有密封圈。
11.可选地,所述环形槽与凹槽连通。
12.根据本实用新型提供的低成本质子交换膜电解槽双极板结构,通过在阴极板和阳极板之间设置隔断板,通过隔断板将阴极板和阳极板之间的阻隔开来,以避免气体从阴极板上的微孔结构穿透到对侧,同时,隔断板采用两个叠焊在一起的金属薄板构成,能够有效增强双极板的整体结构强度,降低双极板的寿命;并且,在阴极板和阳极板上的贴合面上设
置容置槽,并在容置槽的周侧设置卡槽,使得隔断板的金属薄板能够与阴极板和阳极板形成有效的卡合,保证隔断板与阴极板、阳极板之间的贴合的紧密性。
13.与现有技术相比,本实用新型提供的低成本质子交换膜电解槽双极板,不仅成本低,且能够有效防止阴极板和阳极板上的气体透过本体向对侧流动,避免氧气与氢气混合,保证氢气的纯度;且结构强度高,能够保证双极板的使用寿命。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,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示出的结构获得其他的附图。
15.图1为本实用新型低成本质子交换膜电解槽双极板一实施例的剖视图;
16.图2为本实用新型低成本质子交换膜电解槽双极板一实施例中阴极板的结构示意图;
17.图3为本实用新型低成本质子交换膜电解槽双极板一实施例中隔断板的结构示意图;
18.图4为本实用新型低成本质子交换膜电解槽双极板一实施例的局部放大图;本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,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作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。
20.需要说明,本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
21.本实用新型提出一种低成本质子交换膜电解槽双极板。
22.如图1-4所示,在本实用新型实施例中,该低成本质子交换膜电解槽双极板包括阴极板101、阳极板102以及夹设在阴极板101和阳极板102之间的隔断板。阳极板101和阴极板102的结构相同,阴极板101和阳极板102的正面分别设置有环形流场结构(101a、102a),阴极板101和阳极板102的反面与环形流场结构(101a、102a)对应的部位凹设有容置槽(101b、102b),容置槽(101b、102b)的左右两侧设置有卡槽101c,容置槽(101b、102b)内设置多个均匀间隔排列的凹槽(101d、102d)。
23.隔断板采用两个金属薄板(201、202)制造而成,两金属薄板(201、202)的左右两侧向外90
°
弯折形成插接部(201a、202a)。两金属薄板(201、202)的反面贴合在一起,两者边缘的缝隙采用激光焊接,形成一个呈工字型的隔断板。在两金属薄板(201、202)的中间设置有呈列排布的条形孔201b,每列条形孔201b的数量为2-4个。
24.组装时,先将隔断板的金属薄板201左右两侧插接部201a对准阴极板101上左右两
侧的卡槽101c,将隔断板一面的金属薄板(201、202)压合在阴极板101的容置槽101b内,并使得该金属薄板201左右两侧的插接部201a插入容置槽101b左右两侧的卡槽101c内,从而使得隔断板卡紧在阴极板101上;当隔断板被压入容置槽101b后,金属薄板201上的条形孔201b与容置槽101b内的凹槽(101d、102d)相连通;而后,再将阳极板102的容置槽压合在隔断板的金属薄板202上,使得阳极板102卡合在隔断板上,此时阳极板102上的凹槽102d与金属薄板202上的条形孔也对应连通;最后,向阴极板101和阳极板102的凹槽(101d、102d)内填充导电胶,由于隔断板的两个金属薄板(201、202)上均开设与凹槽(101d、102d)对应的条形孔,因此导电胶会自条形孔向对侧流通,当导电胶固化后,形成连接栓301,该连接栓能够将阴极板101和阳极板102的中部栓接在一起,使得阴极板101和阳极板102有效地贴合压紧隔断板。
25.本实用新型的原理是:通过在阴极板101和阳极板102之间设置隔断板,通过隔断板将阴极板101和阳极板102之间的阻隔开来,以避免气体从阴极板101上的微孔结构穿透到对侧,同时,隔断板采用两个叠焊在一起的金属薄板(201、202)构成,能够有效增强双极板的整体结构强度,降低双极板的寿命;并且,在阴极板101和阳极板102上的贴合面上设置容置槽,并在容置槽的周侧设置卡槽,使得隔断板的金属薄板(201、202)能够与阴极板101和阳极板102形成有效的卡合,保证隔断板与阴极板101、阳极板102之间的密封性;并且,还在容置槽内设置多个凹槽(101d、102d),在隔断板上开设与凹槽(101d、102d)对应的条形孔,在凹槽(101d、102d)内填充导电胶,导电胶能够通过条形孔向对侧流通,由此,以形成连接栓301,将阴极板101和阳极板102进步一地连接起来,保证两者的密封性。
26.在本实施例中,阴极板101和阳极板102的凹槽(101d、102d)可以设置为燕尾型或t型,由此使得导电胶在固定后能够形成倒扣结构,拉住阴极板101和阳极板102,使得两者保持有效的贴合状态,避免阴极板101和阳极板102形成气隙,减小漏气可能。
27.在本实施例中,在阴极板101和阳极板102背面外围开设有环形槽101e,当阴极板101和阳极板102组合在一起后,阴极板101和阳极板102上的环形槽101e在两者的结合缝隙处连通。在环形槽101e内套入一个密封圈401,能够有效地将阴极板101和阳极板102的结合缝隙密封起来,避免阴极板101上产生的氢气或者阳极板102上产生的氧气自结合缝隙逃逸到对侧。
28.进一步地,环形槽与凹槽(101d、102d)连通,由此,套设在环形槽101e内的密封圈401与容置槽101b的隔断板接触,隔断板和密封圈401能够对阴极板101和阳极板102进行完全的隔断,防止氢气和氧气从其他方向向对侧渗透导致气体混合。
29.以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是在本实用新型的实用新型构思下,利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
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