一种长方形碱液电解槽双极板的制作方法

本技术涉及电解槽的，尤其是涉及一种长方形碱液电解槽双极板。

背景技术：

1、碱性水电解是当今技术最成熟的电解水制氢技术之一，碱性电解槽由极板、电极、隔膜和电解液组成，具有结构原理简单、保养维护容易、成本相对较低等优点，在电解水制氢领域，碱液电解槽在全球占有最大的市场份额。

2、目前，常见的碱液电解槽中的双极板多为圆形或正方形结构，并且双极板上通常设置有乳突结构或直通道结构，乳突结构或直通道结构的设置能够提高碱液流动的均匀性。

3、由于双极板的厚度较低，一般双极板的厚度低于2mm，而双极板多采用圆形或正方形，这就使得在双极板安装后，双极板周侧被螺栓固定，而双极板中心位置则由于较为薄弱而容易受到压力波动影响。特别的，当圆形双极板的直径达到1.5m以上或者正方形双极板的边长达到1.5m以上后，在电解槽正常工作时，碱液流动以及气泡的流动会产生压力波动，这就使得双极板中心位置会因为压力暴动而发生偏移和震动，进而容易降低电解槽的工作效率，甚至发生安全事故。

技术实现思路

1、本技术提供一种长方形碱液电解槽双极板，其目的是提高双极板的结构强度，降低电解槽正常工作时产生的压力波动对双极板中心位置的影响，提高电解槽的工作效率，降低安全事故发生的可能。

2、本技术提供的一种长方形碱液电解槽双极板采用如下的技术方案：

3、一种长方形碱液电解槽双极板，包括主极板，所述主极板为矩形；极板框，所述极板框为矩形，并且所述极板框套设在所述主极板外侧，所述极板框上开设有氧侧进口、氧侧出口、氢侧进口和氢侧出口，所述主极板沿自身长度方向位于所述氧侧进口和所述氧侧出口之间，所述主极板沿自身长度方向位于所述氢侧进口和所述氢侧出口之间；氧侧流道区，所述氧侧流道区位于所述主极板厚度方向一侧，并且所述氧侧进口和所述氧侧出口均与所述氧侧流道区连通；氢侧流道区，所述氢侧流道区位于所述主极板背离所述氧侧流道区一侧，并且所述氢侧进口和所述氢侧出口均与所述氢侧流道区连通。

4、通过采用上述技术方案，主极板和极板框的设置组成了双极板，而极板框上开设有氧侧进口和氧侧出口，并且氧侧进口和氧侧出口均与主极板的氧侧流道区连通，极板框上开设有氢侧进口和氢侧出口，并且氢侧进口和氢侧出口均与主极板的氢侧流道区连通。这就使得双极板两侧形成制备氧气和氢气的区域，进而能够实现双极板的功能。

5、由于主极板和极板框均采用矩形，进而在安装双极板时，双极板周侧均安装有螺栓，这就使得双极板中心位置距离双极板宽度方向两侧的螺栓的位置较近，进而双极板中心位置具有稳固的支撑，这就使得双极板中心位置受到的机械应力冲击而产生的变形较小，也使得双极板中心位置受到压力波动而产生的偏移和震动较小。

6、因此，双极板的形状和结构设置，能够提高双极板的结构强度，降低电解槽正常工作时产生的压力波动对双极板中心位置的影响，提高电解槽的工作效率，降低安全事故发生的可能。

7、可选的，所述极板框长度方向与所述主极板的长度方向相同，所述极板框长度为2m～３m，所述极板框宽度为0.8m～1m。

8、通过采用上述技术方案，通过设定极板框的长度和宽度，优化了双极板的结构尺寸，提高了双极板的机械稳定性和热管理效率。

9、可选的，所述氧侧流道区包括湍流扩散区、低阻流道区、折弯漫流区、低阻补偿区以及湍流收集区，所述湍流扩散区、低阻流道区、折弯漫流区、低阻补偿区以及湍流收集区沿所述主极板的长度方向依次连通，并且所述氧侧进口与所述湍流扩散区连通，所述氧侧出口与所述湍流收集区连通；所述湍流扩散区、低阻流道区、折弯漫流区、低阻补偿区和湍流收集区内均设置有凸起机构。

10、通过采用上述技术方案，氧侧流道区通过湍流扩散区、低阻流道区、折弯漫流区、低阻补偿区和湍流收集区的串联布局，并且在每个区内均设置有凸起机构，则在流体流经氧侧流道区时，凸起机构不仅增加了流体与电极的接触面积，促进了气泡的分离和排出，还减少了流体流动的阻力，使得电解槽能够在较低的能量消耗下实现高效的氢氧生成。

11、可选的，所述凸起机构包括若干乳突，若干所述乳突设置在所述主极板上，并且若干所述乳突分别位于所述湍流扩散区和所述湍流收集区内。

12、通过采用上述技术方案，通过在湍流扩散区和湍流收集区内布置乳突，乳突的存在打破了流体的层流状态，使得流体在经过主极板时，流体能够在相邻两个乳突之间混合的更充分，这就能够降低流体浓度差、温度差以及流动阻力，实现更好的流体分布。

13、可选的，所述氢侧流道区包括扩散镜像区和收集镜像区，所述扩散镜像区与所述氢侧进口连通，所述收集镜像区与所述氢侧出口连通，所述扩散镜像区与所述收集镜像区连通；所述主极板朝向所述氢侧流道区一侧也设置有若干所述乳突，并且若干所述乳突分别位于所述扩散镜像区和所述收集镜像区。

14、通过采用上述技术方案，通过在氢侧流道区设置扩散镜像区和收集镜像区，并在扩散镜像区和收集镜像区内布置乳突，这就使得主机板朝向氢气流道区一侧的流体在相邻两个乳突之间混合的更充分。

15、可选的，所述凸起机构包括若干长条凸起，所述长条凸起设置在所述主极板上，并且若干所述长条凸分别起位于所述低阻流道区和所述低阻补偿区内；所述长条凸起长度方向沿所述主极板的长度方向设置，若干所述长条凸起沿所述主极板的宽度方向依次间隔设置，相邻两个所述长条凸起之间形成有低阻力流道。

16、通过采用上述技术方案，通过在低阻流道区和低阻补偿区内设置长条凸起，长条凸起的设置在主极板上形成低阻力流道，低阻力流道降低了流体流动的阻力，提高了流体在电解槽内的流速和分布均匀性。

17、可选的，所述主极板背离所述长条凸起的一侧设置有若干长条凹槽，所述长条凹槽与所述长条凸起一一对应设置，所述长条凹槽与所述长条凸起沿所述主极板厚度方向对应设置；所述氢侧流道区还包括流道镜像区和补偿镜像区，所述氢侧进口、流道镜像区、补偿镜像区和所述氢侧出口依次连通；若干所述长条凹槽分别位于所述流道镜像区和补偿镜像区内。

18、通过采用上述技术方案，通过在主极板背离长条凸起的一侧设置有若干长条凹槽，长条凹槽位于氢侧流道区。由于水电解后的氢气体积至少是氧气体积的两倍，而长条凹槽的设置能够增加氢侧流道区的空间，长条凸起的设置能够降低氧侧流道区的空间，这就使得氢侧流道区的空间大于氧侧流道区的空间，从而在使用双极板时，有利于保持双极板两侧氢气压力和氧气压力的平衡。

19、可选的，所述长条凸起包括若干短条凸起，若干所述短条凸起长度方向沿所述主极板的长度方向设置，若干短条凸起沿自身长度方向依次间隔设置，并且相邻两个所述短条凸起之间形成有混合流道。

20、通过采用上述技术方案，长条凸起通过若干短条凸起组成，并且在相邻两个短条凸起之间形成混合流道，从而混合流道的设置，促进了流体的横向流动，提高流体的混合效果。

21、可选的，所述凸起机构包括若干子弹头凸起，所述子弹头凸起设置在所述主极板上，并且所述子弹头凸起位于所述折弯漫流区内；若干所述子弹头凸起长度方向与所述主极板的长度方向倾斜设置。

22、通过采用上述技术方案，在折弯漫流区内设置子弹头凸起，在流体流过折弯漫流区时，子弹头凸起的存在打破了流体的层流状态，这就使得流体能够混合均匀。由于子弹头凸起设置有若干个，流体会从相邻两个子弹头凸起之间的流道流过，由于子弹头凸起倾斜设置，从而在流动的流体的推动下，这就使得电解产生的气泡会被流体沿子弹头凸起的长度方向推动，进而能够将气泡迅速推动至折弯漫流区两侧，实现气泡的快速输送，降低因气泡的存在而导致电阻增加的情况，进而能够确保电解效率。

23、可选的，所述氢侧流道区还包括漫流镜像区，所述氢侧进口和氢侧出口均与所述漫流镜像区连通；所述主极板朝向所述氢侧流道区一侧也设置有若干所述子弹头凸起。

24、通过采用上述技术方案，由于氢侧流道区包括漫流镜像区，并且漫流镜像区也设置有若干子弹头凸起，这就使得漫流镜像区与折弯漫流区的功能相同，均有利于气泡的输送。

25、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

26、1.本技术通过矩形的主极板和矩形的极板框的配合设置，使得双极板呈矩形，这就能够提高双极板的结构强度，提高电解槽的工作效率，降低安全事故发生的可能。

27、2.本技术通过乳突、子弹头凸起和长条凸起的配合设置，能够优化双极板上的流体分布，并且能够让加速气泡的输送。

28、3.本技术通过长条凸起和长条凹槽的配合设置，这就使得氢侧流道区的空间大于氧侧流道区的空间，有利于保持双极板两侧氢气压力和氧气压力的平衡。