复合电极板及含有其的电解槽的制作方法

1.本实用新型涉及电解槽技术领域，尤其涉及一种复合电极板及含有其的电解槽。


背景技术：

2.水电解装置的关键技术是电解槽，它的性能参数直接影响水电解制氢的技术性能。电解槽主要由阴极板、阳极板、膜电极、阴极集电器和阳极集电器等构成。阴、阳极集电器导电将电流均匀分布到膜电极上，是物质输入、输出的通道，也是研究pem电解槽的关键部件。
3.目前，市面上的电解槽集电器多采用多孔钛材料，如钛纤维网、钛纤维毡等，其强度较高、稳定性较好，也有使用碳纤维纸及碳纤维毡布等特殊材料的集电器。一般电解槽内的集电器都是以单层材料或者同一类多层叠加的方式来进行使用，但采用简单叠加的方式进行集电器组装，会导致实际组装过程中难以组装堆叠电解槽内的其他组件，且装配过程中也会对其他组件的接触电阻产生不利影响，从而影响电解槽性能。而且，市面上电解槽内的集电器的使用方式往往是多层钛纤维网简单粗暴地叠加在一起，使用过程中更会对极板和膜电极造成磨损，降低电解槽的使用寿命。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种复合电极板及含有其的电解槽，能够解决电解槽在工作过程中的集电器组装难、易磨损电极板和膜电极的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型提供的一种复合电极板，包括电极板和集电器层，电极板为阳极板或阴极板或双极板，集电器层连接固定于电极板的一侧面。
7.本实用新型优选地技术方案在于，集电器层上还设有保护层，保护层连接固定于集电器层上。
8.本实用新型优选地技术方案在于，集电器层至少包括第一集电器层和第二集电器层，第一集电器层和第二集电器层连接固定。
9.本实用新型优选地技术方案在于，第一集电器层和第二集电器层为具有多孔结构的网或毡。
10.本实用新型优选地技术方案在于，第一集电器层和第二集电器层为具有多孔结构的网，且第一集电器层的目数多于第二集电器层的目数。如果复合电极板还包括更多的集电器层，那么集电器层的目数从内到外呈依次减少的趋势。
11.本实用新型优选地技术方案在于，集电器层的目数为50-200目。
12.本实用新型优选地技术方案在于，保护层为纤维毡结构，具体可以为碳纤维毡或钛纤维毡。
13.本实用新型优选地技术方案在于，电极板的材料为钛或镍或不锈钢，集电器层和
保护层的材料为钛或镍或不锈钢或碳。
14.本实用新型优选地技术方案在于，电极板、集电器层和保护层的材料为钛或镍或不锈钢，复合电极板的各相邻的层之间通过烧结连接固定成为一个整体。
15.本实用新型还提供了一种电解槽，包括如上述方案中的复合电极板。
16.本实用新型的有益效果：
17.本实用新型提出一种复合电极板及含有其的电解槽，通过把集电器层的一侧面和电极板的一侧面固定连接，可以方便实际生产中的电解槽组装，提高组装效率，而且由于固定连接，集电器层在工作过程中不容易产生松动，其各组件的接触电阻稳定，也减少了对电极板和膜电极的磨损，能大大提高电解槽的使用寿命。
附图说明
18.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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型实施例一的复合电极板的立体图；
20.图2为本实用新型实施例一的复合电极板的爆炸图；
21.图3为本实用新型实施例二的电解槽的爆炸图。
22.图中：
23.1、电极板；2、集电器层；21、第一集电器层；22、第二集电器层；3、保护层；41、氢气出口板；42、出口板垫片；43、阴极板；44、胶板垫片；45、钛网；46、碳纤维毡；47、胶板；48、膜电极；49、复合阳极板；50、氧气出口板。
具体实施方式
24.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
25.实施例一
26.如图1-2所示，本实用新型的一种复合电极板，包括电极板1和集电器层2，电极板1为阳极板或阴极板或双极板，本实施例中为阳极板，集电器层2连接固定于电极板1的一侧面。通过把电极板1和集电器层2固定连接，可以方便实际生产中的电解槽组装，提高组装效率，而且由于固定连接，集电器层2在工作过程中不容易产生松动，其各组件的接触电阻稳定，也减少了对电极板和膜电极的磨损，能大大提高电解槽的使用寿命。
27.市面上的电解槽需要设计各种不同的流场板以满足传热传质的需求，但是流道加工复杂且要求精密度高，导致加工困难且制造成本高。为了进一步简化电解槽的结构、降低加工成本并且建立内部流场，优选地，本实施例的集电器层2包括第一集电器层21和第一集电器层22，集电器层之间连接固定。具体地，第一集电器层21和第二集电器层22为具有多孔结构的网，网状结构加工简单，有利于形成需要的流场。进一步地，第一集电器层21的目数为200目，第二集电器层22的目数为50目。集电器层从电极板往膜电极侧的方向，呈目数减少的趋势，靠近电极板的集电器层为目数多的子集电器层，减少电解过程中气泡栓塞的形成，有利于反应介质的传输，从而提高电解槽的性能。
28.网状结构的集电器由于结构相对坚硬，还是会对膜电极造成少许的损害。为了进一步保护膜电极，集电器层2上还设有保护层3，保护层3连接固定于集电器层2上，保护层3、集电器层2和电极板1之间依次连接固定。具体地，保护层3为纤维毡结构，能减少对膜电极的磨损，提高电解槽的使用寿命。
29.具体地，电极板1、第一集电器层21、第二集电器层22和保护层3的材料为钛。钛耐腐蚀性强，电极重量轻，形状制作容易，可高精度化，而且工作电压低，电压稳定，因此电能消耗小，直流电耗可降低10％
‑‑
20％。
30.组件复合烧结能提高各部件的装配接触，降低阳极阻抗以提高电流密度，从而提高电解槽水电解性能。具体地，本实施例中，第一集电器层21、第二集电器层22、保护层3和电极板1通过烧结使复合电极板成为一个整体。在高温烧结下能使得各层之间形成若干用于固定的连接点。
31.实施例二
32.如图3所示，本实用新型的一种电解槽，依次由氢气出口板41、出口板垫片42、阴极板43、胶板垫片44、钛网45、碳纤维毡46、胶板47、膜电极48、胶板47、胶板垫片44、实施例1记述的复合阳极板49、出口板垫片42、氧气出口板50叠加而成，并通过螺母连接固定。其中，上述各层部件的截面形状呈方形。
33.电解槽工作原理如下：电解槽的阴极板43和复合阳极板49接电，当直流电通过电解槽时，从氧气出口板50通入的水在膜电极48靠近阳极的一侧发生氧化反应生成氧气，在质子膜靠近阴极的一侧发生还原反应生成氢气。水从外界不断流入电解槽内，从而不断电解产生氢气和氧气。生成的氢气从氢气出口板41的出口流出，生成的氧气从氧气出口板50的出口随水一同流出。
34.本实施例的电解槽具有下列的优点：1、由于把原有阳极板的结构复合化，实际生产中电解槽的组装效率提升，使电解槽结构更加紧凑，从而提高电解槽的密封性；2、阳极板和集电器固定连接，接触电阻稳定；3、无须在阳极板上加工复杂且精密度要求高的流场，降低阳极板的加工难度和生产成本；4、复合阳极板减少了对阳极板和膜电极的磨损，能大大提高电解槽的使用寿命。
35.本实用新型是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本实用新型保护的范围。