石墨极板、碱性电解槽和电解水制氢设备的制作方法

本技术涉及电解水制氢的，特别涉及一种石墨极板、碱性电解槽和电解水制氢设备。

背景技术：

1、近年来，世界能源发生了重大变化，氢气被誉为“清洁能源”。因此，大规模的电解水制氢方法的研究已被列入国家能源开发计划中，并围绕着电解水制氢设备，开展了大量的研究。电解水制氢目前主要有三种技术路线，即碱性电解(awe)，质子交换膜电解(pem)以及固体氧化物电解(soec)三种技术路线。碱性电解水制氢技术路线最为成熟，成本最低，目前更具经济性。

2、极板是碱性电解槽的关键部件之一，要求具有电导率高、气密性好、机械性能良好、耐腐蚀性好及成本低等特点。在碱性电解槽中，极板大多采用金属极板，但金属极板使用过程中存在易腐蚀的缺点，这会对其性能和耐久性产生不利影响；并且金属极板通常由主板和边框焊接，焊接的过程中易产生变形等不利影响。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本实用新型的目的是提供一种石墨极板、碱性电解槽和电解水制氢设备。

3、(二)技术方案

4、本实用新型的第一方面提供了一种石墨极板，用于碱性电解槽中，所述石墨极板包括：主极板和极框，所述极框围绕所述主极板的周侧；其中，所述极框和所述主极板一体模压成型。

5、进一步地，所述的石墨极板还包括：镀层，所述镀层覆盖在所述极框和所述主极板的表面上；所述镀层的厚度范围设为5-100μm。

6、进一步地，所述主极板的厚度小于所述极框的厚度，以使主极板的两个侧面均构成电解液的流道；所述主极板的侧面上设有突起。

7、进一步地，与所述主极板的侧面相切，所述突起的截面形状为圆弧形、矩形或多边形。

8、进一步地，所述突起设为若干个，所述突起间隔且错开分布。

9、进一步地，所述主极板的侧面上设有流道，所述流道设为直条形或s形。

10、进一步地，所述极框上设有碱液进口、碱液和氧气出口、碱液和氢气出口，以及凹槽；所述碱液进口、碱液和氧气出口、碱液和氢气出口均设为圆形、椭圆形、矩形或多边形；且所述碱液进口位于所述极框的一侧，所述碱液和氧气出口、所述碱液和氢气出口位于所述极框的相对另一侧。

11、进一步地，所述极框上设有凹槽，所述凹槽形成于靠近所述极框的边缘，且所述凹槽位于所述碱液进口、碱液和氧气出口、碱液和氢气出口的外侧；所述凹槽内设有密封垫。

12、进一步地，所述极框的材料为石墨粉和耐碱性树脂；所述主极板的材料为石墨粉、耐碱性树脂、导电剂和碳纤维。

13、本实用新型的第二方面提供了一种碱性电解槽，包括阴极、阳极、隔膜；以及，所述的石墨极板；所述石墨极板位于阴极或阳极的外侧，所述隔膜位于所述阴极和阳极的中间。

14、本实用新型的第三方面提供了一种电解水制氢设备，包括所述的碱性电解槽。

15、(三)有益效果

16、本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

17、1、本实用新型提供的石墨极板，通过主极板和极框整体一次模压成型，极框和主极板之间无需焊接，这样省略了后续的一体成型工艺，以及可避免由此带来的不利影响。

18、2、本实用新型提供的石墨极板具有电导率高、化学稳定性、热稳定性强、耐腐蚀的特点，可满足碱性电解槽的使用要求。

19、3、本实用新型提供的石墨极板，主极板的厚度小于极框的厚度的设置，主极板的侧面相对于周侧的极框形成凹陷区域，该凹陷区域可构成电解液的流道；一方面，突起以“顶对顶”的形式起到支撑作用，另一方面，还可以使隔膜两侧的石墨极板与电极实现多点接触，尽可能多的接触能够降低小室内部构件的接触电阻；另外突起还有利于增强电解液流动的扰动程度，减小流道内各处的电解液浓度差，使电解液分布更均匀，从而降低电解水制氢设备的能耗，提高其长期运行的稳定性。

技术特征：

1.一种石墨极板，其特征在于，用于碱性电解槽中，所述石墨极板包括：

2.根据权利要求1所述的石墨极板，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的石墨极板，其特征在于，所述主极板的厚度小于所述极框的厚度，以使所述主极板的两个相对侧面均构成电解液的流道；

4.根据权利要求3所述的石墨极板，其特征在于，与所述主极板的侧面相切，所述突起的截面形状为圆弧形、矩形或多边形。

5.根据权利要求3所述的石墨极板，其特征在于，所述突起设为若干个，所述突起间隔且错开分布。

6.根据权利要求1所述的石墨极板，其特征在于，所述主极板的侧面上设有流道，所述流道设为直条形或s形。

7.根据权利要求1所述的石墨极板，其特征在于，所述极框上设有碱液进口、碱液和氧气出口、碱液和氢气出口；

8.根据权利要求7所述的石墨极板，其特征在于，所述极框上设有凹槽，所述凹槽形成于靠近所述极框的边缘，且所述凹槽位于所述碱液进口、碱液和氧气出口、碱液和氢气出口的外侧；

9.一种碱性电解槽，其特征在于，包括：

10.一种电解水制氢设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的碱性电解槽。

技术总结
本技术公开了一种石墨极板、碱性电解槽和电解水制氢设备，所述石墨极板包括：主极板和极框，所述极框围绕所述主极板的周侧；其中，所述极框和所述主极板一体模压成型。极框和主极板采用模压成型，在加热和加压成型时，耐碱性树脂熔化后流动充分浸润石墨的缝隙形成主极板和极框的基体，同时也使得主极板和极框紧密结合从而实现整体一次成型，极框和主极板之间无需焊接，这样省略了后续的一体成型工艺，以及可避免由此带来的不利影响。

技术研发人员：曹宏宇,王庆斌,李文岩,丛涛
受保护的技术使用者：北京吉拓创能科技有限公司
技术研发日：20221123
技术公布日：2024/1/13