一种电解水制氢双极板及其电化学微刻蚀方法与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种电解水制氢双极板及其电化学微刻蚀方法。


背景技术：

2.双极板又称集流板，是燃料电池内的重要部件之一，可以分隔燃料与氧化剂，阻止气体透过；收集、传导电流，电导率高；设计与加工的流道，可将气体均匀分配到电极的反应层进行电极反应；能排出热量，保持电池温场均匀，所以，在电解水制氢时，人们通常想到使用双极板，然而，现有的金属双击板在制作时存在以下缺陷：金属双极板流场成形技术一般采用冲压、模压以及激光等，其加工周期较长、工艺复杂，并且加工出的金属板也易于发生变形和存在残余应力有发生应力腐蚀的隐患。
3.本发明技术方案主要是针对普通电解水产出的氢气纯度不稳定，电解水制氢气体扩散阳极电镀铂金技术能够保证生产出氢气的纯度，电解性能较好的铂金电极技术能有效地降低制氢成本，推动其商业化进程。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电解水制氢双极板及其电化学微刻蚀方法，以解决上述背景技术中提出的金属双极板流场成形技术一般采用冲压、模压以及激光等，其加工周期较长、工艺复杂，并且加工出的金属板也易于发生变形和存在残余应力有发生应力腐蚀的隐患的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电解水制氢双极板，包括双极板本体，所述双极板本体包括隔板和两个电极板，所述隔板的两侧均固定安装有电极板，两个所述电极板均包括外壳、内壳和若干个支撑件，所述内壳的内部固定安装有若干个支撑件，所述内壳的外侧套设有外壳，若干个所述支撑件均包括支撑环、若干个连接杆和支撑柱，所述支撑柱的外侧固定安装有若干个连接杆，若干个所述连接杆远离支撑柱的一端均与支撑环的内侧固定连接，双极板本体可以长时间运行在高温酸性高湿度的环境，能有效地降低质子交换膜燃料电池的成本。
6.优选的，两个所述外壳与两个内壳之间均固定安装有若干个抗压球，抗压球的安装提高外壳与内壳之间的抗压能力，避免双极板本体受外力影响发生形变。
7.优选的，若干个所述连接杆与若干个支撑环的连接处均固定安装有防滑垫，防滑垫的安装提高支撑环与连接杆之间的摩擦力，避免连接杆发生位置偏移，提高支撑件支撑的稳定性。
8.优选的，两个所述外壳的表面均固定安装有若干个金属片，通过安装金属片提高外壳与电解液的接触面积。
9.优选的，两个所述外壳相对的一侧均与隔板固定连接，两个电极板通过外壳与隔板连接。
10.一种电解水制氢双极板的电化学微刻蚀方法，包括以下步骤：
11.s1、极板选取：工作人员根据实际需要选择合适大小的双极板本体；
12.s2、校平：对双极板本体上的两个电极板进行校平；
13.s3、喷胶：对双极板本体喷胶进行防锈保护；
14.s4、微刻蚀：对双极板本体表面的氧化层去除；
15.s5、电化学刻蚀：双极板本体进行电化学刻蚀加工，进行防腐保护；
16.s6、第一次清洗：工作人员将双极板本体放置子超声波清洗器内进行清洗；
17.s7、电化学氧化闭孔：将双极板本体进行电化学氧化处理，对双极板本体表面的孔洞进行填补；
18.s8、脱胶：工作人员去除双极板本体表面的胶液；
19.s9、第二次清洗：使用清洗水对双极板本体表面残留的胶液去除；
20.s10、产品检验：工作人员对制作出的双极板本体进行电解检验。
21.优选的，所述步骤4中表面氧化层去除，是通过添加硫酸钠或浓硫酸和过氧化氢的微蚀刻溶液进行氧化层去除，氧化层去除后，电极板的活性提高。
22.优选的，所述步骤5中的电化学刻蚀加工，是通过涂层能将电极板周围的电介质隔离开，电极板经过电化学刻蚀防腐性能提高。
23.优选的，所述步骤6中的超声波清理器内注入高纯水对原材料进行清理，高纯水的注入避免电极板在清洗过程中发生电解。
24.优选的，所述步骤7中的电化学氧化处理，是通过有机物的溶液或悬浮液，通过直流电，在电极板上夺取电子使其氧化，电化学氧化过程中对电极板上的孔洞进行填补，保证电极板的平整率。
25.优选的，所述步骤9中清洗水的电解率为0.1-1.0us/cm，多次清洗提高双极板本体的洁净率。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.1、双极板通过化学刻蚀、微刻蚀和清洗检验等步骤，制造时间周期短、降低项目投资；降低环境污染；减少工人操作强度，双极板能有效地降低质子交换膜燃料电池的成本，推动其商业化进程；
28.2、通过设置支撑件，连接杆、支撑柱和支撑环从电极板的内部进行支撑，提高双极板的抗压能力，避免双极板受到外力后发生弹性形变，保证双极板正常使用。
附图说明
29.图1为本发明的立体图；
30.图2为本发明电极板的剖视图；
31.图3为本发明支撑件的剖视图；
32.图4为本发明的流程图。
33.图中：1、双极板本体；2、隔板；3、电极板；31、外壳；32、抗压球；33、支撑件；331、支撑环；332、防滑垫；333、连接杆；334、支撑柱；34、内壳；4、金属片。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.请参阅图1-4，本发明提供了一种电解水制氢双极板，包括双极板本体1，双极板本体1包括隔板2和两个电极板3，隔板2的两侧均固定安装有电极板3，两个电极板3均包括外壳31、内壳34和若干个支撑件33，内壳34的内部固定安装有若干个支撑件33，内壳34的外侧套设有外壳31，若干个支撑件33均包括支撑环331、若干个连接杆333和支撑柱334，支撑柱334的外侧固定安装有若干个连接杆333，若干个连接杆333远离支撑柱334的一端均与支撑环331的内侧固定连接，双极板本体1可以长时间运行在高温酸性高湿度的环境，能有效地降低质子交换膜燃料电池的成本。
36.两个外壳31与两个内壳34之间均固定安装有若干个抗压球32，抗压球32的安装提高外壳31与内壳34之间的抗压能力，避免双极板本体3受外力影响发生形变。
37.若干个连接杆333与若干个支撑环331的连接处均固定安装有防滑垫332，防滑垫332的安装提高支撑环331与连接杆333之间的摩擦力，避免连接杆333发生位置偏移，提高支撑件33支撑的稳定性。
38.两个外壳31的表面均固定安装有若干个金属片4，通过安装金属片4提高外壳31与电解液的接触面积。
39.两个外壳31相对的一侧均与隔板2固定连接，两个电极板3通过外壳31与隔板2连接。
40.一种电解水制氢双极板的电化学微刻蚀方法，包括以下步骤：
41.s1、极板选取：工作人员根据实际需要选择合适大小的双极板本体1；
42.s2、校平：对双极板本体1上的两个电极板3进行校平；
43.s3、喷胶：对双极板本体1喷胶进行防锈保护；
44.s4、微刻蚀：对双极板本体1表面的氧化层去除；
45.s5、电化学刻蚀：双极板本体1进行电化学刻蚀加工，进行防腐保护；
46.s6、第一次清洗：工作人员将双极板本体1放置子超声波清洗器内进行清洗；
47.s7、电化学氧化闭孔：将双极板本体1进行电化学氧化处理，对双极板本体1表面的孔洞进行填补；
48.s8、脱胶：工作人员去除双极板本体1表面的胶液；
49.s9、第二次清洗：使用清洗水对双极板本体1表面残留的胶液去除；
50.s10、产品检验：工作人员对制作出的双极板本体1进行电解检验。
51.步骤4中表面氧化层去除，是通过添加硫酸钠或浓硫酸和过氧化氢的微蚀刻溶液进行氧化层去除，氧化层去除后，电极板3的活性提高。
52.步骤5中的电化学刻蚀加工，是通过涂层能将电极板3周围的电介质隔离开，电极板3经过电化学刻蚀防腐性能提高。
53.步骤6中的超声波清理器内注入高纯水对原材料进行清理，高纯水的注入避免电极板3在清洗过程中发生电解。
54.步骤7中的电化学氧化处理，是通过有机物的溶液或悬浮液，通过直流电，在电极板3上夺取电子使其氧化，电化学氧化过程中对电极板3上的孔洞进行填补，保证电极板3的平整率。
55.步骤9中清洗水的电解率为0.1-1.0us/cm，多次清洗提高双极板本体1的洁净率。
56.本发明中，工作人员根据实际需要选择合适大小的双极板本体1，对双极板本体1上的两个电极板3进行校平，工作人员使用喷胶设备对双极板本体1进行喷胶，胶水对双极板本体1进行防腐保护，工作人员通过添加硫酸钠或浓硫酸和过氧化氢的微蚀刻溶液对双极板本体1进行氧化层去除，氧化层去除后，电极板3的活性提高，工作人员将双极板本体1放置子超声波清洗器内进行清洗，高纯水的注入避免电极板3在清洗过程中发生电解，工作人员使用有机物的溶液或悬浮液，通过直流电，在电极板3上夺取电子使其氧化，电化学氧化过程中对电极板3上的孔洞进行填补，保证电极板3的平整率，工作人员对双极板本体1表面的胶膜进行去除，再使用清洗水对双极板本体1表面残留的胶液去除。
57.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。