一种双极板与电解槽结构的制作方法

allin2026-07-09  15


本技术涉及pem电解水,特别涉及一种双极板与电解槽结构。


背景技术:

1、pem电解水技术由于其启动响应时间快、效率高、制氢纯度高、可冷启动且能适应可再生能源(风能、光能)的波动性等优势,被认为是非常具有潜力的绿氢制造方法之一,随着pem电解水制氢技术的发展,目前电解槽的工作点越来越高,在高电密工作点下,电解水开始出现浓差损失,此时流场的结构设计便显得至关重要,目前的小型电解槽普遍采用钛网加平板的结构,这种结构略显复杂,会增加电解槽的成本与重量。


技术实现思路

1、本实用新型目的在于提供一种双极板与电解槽结构,以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、为解决上述技术问题所采用的技术方案:

3、首先本实用新型提供一种双极板,包括:双极板体,两侧面分为阴极侧面和阳极侧面,所述双极板体设有贯通两侧面的两个阴极口和两个阳极口,所述阴极侧面设有连通于两个阴极口之间的阴极流场,所述阳极侧面设有连通于两个阳极口之间的阳极流场。

4、本实用新型的有益效果是:

5、本实用新型采用一板两场,阴极流场和阳极流场分别位于双极板体的两侧,无需再进行阴极与阳极单板的焊接或粘合工艺,减少了电解槽的内阻,将钛网结构取消,单片电池相比钛网结构减少层密封面,结构更加简单,使得电解槽密封的稳定性也得到提升。

6、作为上述技术方案的进一步改进,所述两个阴极口和两个阳极口呈矩形分布设置,所述阴极流场与阳极流场呈相互垂直设置。

7、这样使得双极板的活性区的受力更加均匀,有利于电解槽的水热管理,提升电解槽的耐久性。

8、作为上述技术方案的进一步改进,所述阳极流场包括并排平行的多道阳极直流道,所述阴极流场包括并排平行的多道阴极直流道。阳极流场和阴极流场均采用直流道可降低流动阻力。

9、作为上述技术方案的进一步改进,所述阴极口和阳极口均为条形口结构,所述阴极口沿所述阴极直流道的排列方向延伸,所述阳极口沿所述阳极直流道的排列方向延伸。

10、这样可使得各个阳极直流道和阴极直流道的流量更为均匀,同时也使得双极板的结构更加紧凑。

11、作为上述技术方案的进一步改进,多道所述阳极直流道的两端与两个所述阳极口之间均设有阳极分流区,所述阳极分流区包括并排的多道阳极分流道,每一道所述阳极分流道与多道所述阳极直流道连通。

12、通过多道阳极分流道来实现对阳极氢气的分流,使得将整个流场连通起来,提高出气的效率。

13、作为上述技术方案的进一步改进,多道所述阴极直流道的两端与两个所述阴极口之间均设有阴极分流区,所述阴极分流区包括并排的多道阴极分流道,每一道所述阴极分流道与多道所述阴极直流道连通。通过多道阴极分流道来实现对阳极电解水的分流,使水流能够均匀的覆盖整个活性区,对电解槽的水热管理有很大提升。

14、作为上述技术方案的进一步改进,所述阴极侧面设有分布于阴极流场和阳极口四周的阴极密封槽,所述阳极侧面设有分布于阳极流场和阴极口四周的阳极密封槽。用于安装密封垫,从而实现气与液的密封。

15、此外本实用新型还提供一种电解槽结构,多块膜电极、两个端板、多块所述双极板,相邻两块双极板之间叠合有所述膜电极,多块所述双极板和膜电极夹合于两个端板之间,所述端板设有分别与两个所述阳极口对应连通的两个水孔、与其中一个阳极口对应连通的气孔。

16、作为上述技术方案的进一步改进,所述端板和双极板体均为铝合金构件,在所述双极板体与端板之间设有绝缘垫片。

17、作为上述技术方案的进一步改进,所述电解槽结构还包括多根螺栓,所述螺栓穿过端板和双极板体,在所述膜电极与双极板之间设有密封垫。



技术特征:

1.一种双极板,其特征在于:包括:

2.根据权利要求1所述的双极板,其特征在于:

3.根据权利要求1所述的双极板,其特征在于:

4.根据权利要求3所述的双极板,其特征在于:

5.根据权利要求4所述的双极板,其特征在于:

6.根据权利要求4所述的双极板,其特征在于:

7.根据权利要求1所述的双极板,其特征在于:

8.一种电解槽结构,其特征在于:多块膜电极、两个端板(300)、多块如权利要求1至7任一项所述双极板,相邻两块双极板之间叠合有所述膜电极,多块所述双极板和膜电极夹合于两个端板(300)之间,所述端板(300)设有分别与两个所述阳极口(140)对应连通的两个水孔(310)、与其中一个阳极口(140)对应连通的气孔(320)。

9.根据权利要求8所述的电解槽结构,其特征在于:

10.根据权利要求9所述的电解槽结构,其特征在于:


技术总结
本技术公开了一种双极板与电解槽结构,包括:双极板体,两侧面分为阴极侧面和阳极侧面,所述双极板体设有贯通两侧面的两个阴极口和两个阳极口,所述阴极侧面设有连通于两个阴极口之间的阴极流场,所述阳极侧面设有连通于两个阳极口之间的阳极流场。本技术采用一板两场,阴极流场和阳极流场分别位于双极板体的两侧,无需再进行阴极与阳极单板的焊接或粘合工艺,减少了电解槽的内阻,将钛网结构取消,单片电池相比钛网结构减少2层密封面,结构更加简单,使得电解槽密封的稳定性也得到提升。

技术研发人员:向蔚,潘牧,戈琛,范卫东,张立昌,梅坚,吴友华
受保护的技术使用者:佛山仙湖实验室
技术研发日:20231213
技术公布日:2024/10/31
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