极板和碱性电解水制氢电解槽的制作方法

本发明涉及电解水制氢，尤其是一种极板和碱性电解水制氢电解槽。

背景技术：

1、圆形电解槽加工水线较容易，因为圆环是旋转体，所以利用车床可以在一分钟内完成数条密封水线的加工；但从性能上来说，圆形电解槽电解小室内的流场较为不均，流场不均会导致温度不均、电解效率下降；从材料利用率上来说，隔膜与电极作为电解的关键零部件，生产出厂时都是方形，为了匹配圆形电解槽，需要额外裁剪，裁剪后的隔膜和电极废料不能重复利用，所以从原材料利用率上说，电极与隔膜的材料利用率不高于75％。

2、方形电解槽可以一定程度上改善流场不均和温度不均的问题，从材料利用率上说，由于隔膜和电极在出厂时都是方形，所以在使用时仅需要裁剪成指定尺寸，电极与隔膜的材料利用率接近100％；但方形极板密封水线在加工工艺方面存在困难，因为不是旋转体，所以需要铣床加工，由于密封水线尺寸较小，极框尺寸较大，加工周期长达几小时到几十小时，成本高，导致极框极板的价格是圆形极板的2-3倍。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于提供一种温度均匀、材料利用率较高、密封水线易加工、成本低的极板和碱性电解水制氢电解槽。

2、技术方案：本发明所述的极板，包括圆形的极板本体，在极板本体外围设有外密封水线，在极板本体内设有方形的内密封面，在内密封面下方开设若干个碱液入口，在内密封面上方开设若干个碱液/氧气出口和碱液/氢气出口。

3、优选的，所述的内密封面内部的方形区域两侧均向内凹陷，以便安装膨胀网，为碱液提供流动空间。

4、优选的，所述的外密封水线和内密封面的厚度相同，且均比极板本体的厚度大。

5、优选的，所述的极板本体、外密封水线和内密封面整体属于机加工件。

6、优选的，所述的内密封面与其内部的方形区域之间为满焊连接。

7、优选的，所述的内密封面上碱液入口的位置设有入口压片，在内密封面上碱液/氧气出口和碱液/氢气出口的位置处有出口压片，以保证内密封面的密封性。

8、优选的，所述的入口压片和出口压片安装后的高度均与内密封面齐平。

9、优选的，所述的内密封面内部的方形区域为平板结构。

10、优选的，所述的内密封面内部的方形区域为球形的凹凸结构。

11、本发明的另一目的是提供一种包括所述极板的碱性电解水制氢电解槽，所述的电解槽包括隔膜和分布在隔膜两侧的电极，在隔膜和其中一个电极之间设有密封垫片，在两个电极外侧依次设有膨胀网和极板。

12、优选的，所述的膨胀网是多孔结构，用于提供碱液的流动空间、传递电子。

13、优选的，所述的密封垫片的结构与极板结构一致，用于对电解槽进行密封。

14、有益效果：本发明与现有技术相比，其具有如下显著的优点：(1)综合了方形电解槽和圆形电解槽的优点，可以保证电解区域流场均匀性、缩小电解区域温差，提高电解效率；(2)大大降低了密封水线的加工难度，缩短了加工周期；(3)由于隔膜和电极在出厂时都是方形，本发明电极区域也是方形，使电极和隔膜的材料利用率接近100％，大大降低产品成本；(4)从整体机加工方面考虑，极板的尺寸与形位公差可控制的更好，降低了安装工艺要求，利于电解槽安装尺寸的保证。

技术特征：

1.一种极板，包括圆形的极板本体(1)，在极板本体(1)外围设有外密封水线(2)，其特征在于，在极板本体(1)内设有方形的内密封面(3)，在内密封面(3)下方开设若干个碱液入口(4)，在内密封面(3)上方开设若干个碱液/氧气出口(5)和碱液/氢气出口(6)。

2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述的内密封面(3)内部的方形区域两侧均向内凹陷，外密封水线(2)和内密封面(3)的厚度相同，且均比极板本体(1)的厚度大。

3.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述的极板本体(1)、外密封水线(2)和内密封面(3)整体属于机加工件。

4.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述的内密封面(3)与其内部的方形区域之间为满焊连接。

5.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述的内密封面(3)上碱液入口(4)的位置设有入口压片(41)，在内密封面(3)上碱液/氧气出口(5)和碱液/氢气出口(6)的位置处有出口压片(61)。

6.根据权利要求5所述的极板，其特征在于，所述的入口压片(41)和出口压片(61)安装后的高度均与内密封面(3)齐平。

7.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述的内密封面(3)内部的方形区域为平板结构。

8.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述的内密封面(3)内部的方形区域为球形的凹凸结构。

9.一种包括权利要求1-8任一项所述的极板的碱性电解水制氢电解槽，其特征在于，所述的电解槽包括隔膜(11)和分布在隔膜(11)两侧的电极(10)，在隔膜(11)和其中一个电极(10)之间设有密封垫片(12)，在两个电极(10)外侧依次设有膨胀网(9)和极板(8)。

10.根据权利要求9所述的碱性电解水制氢电解槽，其特征在于，所述的膨胀网(9)是多孔结构，所述的密封垫片(12)的结构与极板(8)结构一致。

技术总结
本发明公开一种极板和碱性电解水制氢电解槽，属于电解水制氢领域。所述的极板包括圆形的极板本体，在极板本体外围设有外密封水线，在极板本体内设有方形的内密封面，在内密封面下方开设若干个碱液入口，在内密封面上方开设若干个碱液/氧气出口和碱液/氢气出口，所述的内密封面内部的方形区域两侧均向内凹陷，外密封水线和内密封面的厚度相同，且均比极板本体的厚度大。所述的电解槽包括隔膜和分布在隔膜两侧的电极，在隔膜和其中一个电极之间设有密封垫片，在两个电极外侧依次设有膨胀网和极板。本发明提供的极板和碱性电解水制氢电解槽，能够达到温度均匀、材料利用率较高、密封水线易加工、成本低的效果。

技术研发人员：袁瑞,邹宏伟,孙晨
受保护的技术使用者：天际装备科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26