CN114574887A - 电解槽极板及电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了电解槽极板及电解槽，所述电解槽极板包括主极板以及所述主极板外周的密封面，所述主极板和密封面一体成型，所述密封面上设置有周向的隔膜密封台，所述隔膜密封台将所述主极板和密封面隔开，所述密封面上分别开设有气道和液道，所述气道和液道均穿透所述隔膜密封台与所述主极板连通，所述电解槽极板为一体式结构。本发明提供的电解槽极板为无极框、一体式结构，直接通过整体模压成型即可得到，简化了极板加工工序，大幅度降低了电解槽的质量；并且极板无焊缝，有效防止了焊接应力腐蚀和焊接变形问题的出现。此外，本发明提供的电解槽极板适用于不同产气量和不同直径的电解槽，适用性广。
Description
技术领域
本发明属于电解技术领域，尤其涉及电解槽极板及电解槽。
背景技术
氢气由于具有便于存储、运输和无污染的特点，不仅可以作为工业原料和能源应用于工业生产和日常生活，还可以用于燃料电池发电，从而促进了氢能应用技术的迅速发展，而氢能产业的火热发展带动了制氢环节的快速发展。在现有的制氢方式中，碱性水电解制氢技术以成熟度高、单槽产量大、建设费用低以及适合大规模工业化制氢等优点得到了广泛的应用。
随着碱性水电解制氢的发展，氢气用量的增加，对能耗要求的提高，电解槽逐渐向大型化发展，电解槽的重量也随之增加，进而给电解槽的生产和运输都带来了极大的困难；并且电解槽极板包括主极板和极框，需要经过机加工、焊接、矫正以及龙门加工、电镀等工序加工成型，工序繁多，加工复杂，加工费用很高。
CN211972465U公开了一种水电解槽极板，所述水电解槽极板由极框和主极板连接而成，极框分布有若干乳头状凸起，极框内侧面设有一圈三角形凹槽，三角形凹槽、主极板和极框形成腔室结构；极框的环形平面上开有若干圆孔，位于极框上部的圆孔为出气孔，位于极框下部的圆孔为进液孔，该水电解槽极板中极框气液导沟的深度与宽度公差易于控制，并确保加工质量。
CN111575728A公开了一种碱性水电解槽用极板，包括：极框和板面；极框为环形板；极框的内环面上设有安装槽，板面的外周嵌入极框的安装槽内；极框上设有进液孔、氢气出气孔和氧气出气孔；板面采用薄金属板作为支撑件和导电体，而极框采用工程塑料注塑或模压而成，有效降低电解槽的重量，避免金属极框易腐蚀问题。
CN2297453公开了一种压滤式水电解槽的双极板，由主极板和极框连接而成，所述的主极板两侧面上分布有多个乳头状凸起；所述的极框的上部开有两组气道孔；所述的极框的下部开有一组液道孔，能够使得阴极板和阳极板上电解电流的密度更均匀，能降低水电解的能耗。
上述文献均对电解槽极板的结构进行了改进，但其仍包括主极板和极框两部分，在加工过程中仍需要进行机加工、焊接、矫正和龙门加工等工序，加工效率和成本仍较高，并且极板上存在焊缝，容易出现焊接应力腐蚀和焊接变形的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供电解槽极板及电解槽，本发明中的电解槽极板为无极框、一体式结构，直接通过整体模压成型即可得到，简化了极板加工工序，大幅度降低了电解槽的质量；并且极板无焊缝，有效防止了焊接应力腐蚀和焊接变形问题的出现。此外，本发明提供的电解槽极板适用于不同产气量和不同直径的电解槽，适用性广。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种电解槽极板，所述电解槽极板包括主极板以及所述主极板外周的密封面，所述主极板和密封面一体成型，所述密封面上设置有周向的隔膜密封台，所述隔膜密封台将所述主极板和密封面隔开，所述密封面上分别开设有气道和液道，所述气道和液道均穿透所述隔膜密封台与所述主极板连通，所述电解槽极板为一体式结构。
本发明提供的电解槽极板省去了极框，通过整体模压得到了一体式结构的极板，其中，隔膜密封台、气道和液道均在整体模压过程中一体成型于极板密封面上，即将传统极框的功能集中于极板的密封面上，也就是说本发明提供的电解槽极板结构不仅对极板功能无影响，还能够极大简化极板的加工工序，提高加工效率，降低加工成本。此外，本发明提供的电解槽极板没有焊缝，有效防止了焊接应力腐蚀和焊接变形问题的出现。
本发明采用的整体模压法如下：极板是利用预先加工好的模具进行冲压的，模具分为上模和下模，上模和下模的凹凸点分别于极板的凹凸点相配合，下模设置定位点，用于板材的定位，在冲压机的压力下将板材通过上模和下模配合压制成型；避免了传统方法中极框的制备过程以及所需要的机加工、焊接、矫正和龙门加工等工序，提高加工效率，降低加工成本。此外，本发明中的密封面可采用平面结构，也可采用冲压水线结构，也可采用其他密封面形式，密封面的宽度可依据电解槽工作压力的大小确定。
本发明提供的电解槽极板为无极框、一体式结构，直接通过整体模压成型即可得到，简化了极板加工工序，大幅度降低了电解槽的质量；并且极板无焊缝，有效防止了焊接应力腐蚀和焊接变形问题的出现。此外，本发明提供的电解槽极板适用于不同产气量和不同直径的电解槽，适用性广。
作为本发明一种优选的技术方案，所述主极板的两侧表面均分布有等间距交替排列的凸台和凹槽，相邻所述凸台和凹槽之间通过平面结构连接，所述主极板一侧表面上的凸台对应于所述主极板另一侧表面上的凹槽。
所述气道和液道的内部表面均为凹型结构，所述凹型结构与所述主极板表面的平面结构连接，实现所述气道和主极板，以及所述液道和主极板的连通。
本发明主极板的表面上设置有等间距交替排列的凸台和凹槽，从而将极板与电极的接触方式由点接触调整为面接触，增大了接触面积，降低了电阻，有效提高了电解槽的电流密度；并且凸台和凹槽之间为平面结构，为电解液提供了充足的流动空间。此外，在气道和液道的凸起处覆盖有压片，防止气道和液道堵塞。
作为本发明一种优选的技术方案，所述气道和液道均采用腰型孔结构和/或圆孔结构，所述气道和液道分别开设于所述密封面相对的两侧，所述气道包括对称开设的阳极气道和阴极气道。
所述阳极液道和阴极液道之间的密封面上开设有进液口，电解液由所述进液口流入后，经所述液道流入所述主极板组成的阳极区和阴极区。
本发明中的气道和液道可以均为腰型孔结构，可以均为圆孔结构，也可以是同时含有腰型孔结构和圆孔结构，其中，气道开设于密封面的上半部分，液道开设于密封面的下半部分，进液口并未直接与主极板连通，并且优选开设于密封面的底部最低点。电解液有进液口进入后，通过液道流入主极板组成的阳极区和阴极区，进行电解反应后，阳极产生的气体由阳极气道排出，阴极产生的气体由阴极气道排出。此外，本发明中液道可以包括阳极液道和阴极液道，也可以将液道做成两面均与极室相同的结构。
需要说明的是，本发明对气道和液道的尺寸和个数不作具体要求和特殊限定，本领域的技术人员可根据实际生产需要和流量大小进行调整。
作为本发明一种优选的技术方案，所述隔膜密封台包括相匹配的隔膜定位槽和隔膜密封槽，所述隔膜定位槽和隔膜密封槽均设置为冲压凸台结构和/或冲压凹槽结构，通过所述隔膜定位槽和隔膜密封槽的相互配合完成对隔膜的定位和密封。
本发明中，通过隔膜定位槽和隔膜密封槽的配合，完成隔膜的密封，防止生成的阳极气体和阴极气体的互串。此外，隔膜密封槽的宽度可根据电解槽的工作压力确定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电解槽极板的材质包括深冲板，所述深冲板的厚度为1.5～3mm，例如可以是1.5mm、1.7mm、1.9mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或3mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所采用的极板厚度仅为目前市场上使用极板厚度的20％，大幅度降低了电解槽极板的厚度，从而能够有效降低电解槽质量50％以上，进而解决了电解槽生产和运输困难的问题。
第二方面，本发明提供了一种电解槽，所述电解槽包括在竖直方向上依次并列的第一端极板、中间极板和第二端极板，所述第一端极板和中间极板，以及所述中间极板和第二端极板之间均设置有极板，所述第一端极板与极板之间，所述极板与中间极板之间，以及所述极板与第二端极板之间均依次层叠有正极网、隔膜和负极网。
所述极板为第一方面所述的电解槽极板。
采用本发明提供的电解槽极板组装得到的电解槽质量较小，并且可以实现电极和极板的面接触，增大接触面积，降低电阻，从而提高电解槽电流密度。
此外，电解槽的底部开设有电解液进口，顶部开设有出气口，出气口包括阳极出气口和阴极出气口，电解液由电解液进口流入后，再分流至各个阳极区和阴极区，而各阳极区生成的气体汇集后由阳极出气口排出，各阴极区生成的气体汇集后由阴极出气口排出。相邻极板之间还可以设置垫片，垫片的厚度可根据电解槽压紧力以及两极板之间的间隙确定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一端极板和第二端极板均包括端极板主体以及位于所述端极板主体一侧的端极板件，所述第一端极板的端极板件与相邻所述极板以所述隔膜呈镜像对称，所述第二端极板的端极板件与相邻所述极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述中间极板包括中间极板主体以及位于所述中间极板主体两侧的中间极板件，所述中间极板主体两侧的中间极板件分别与相邻所述极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第一端极板远离所述极板的一侧设置有第一端压板，所述第二端极板远离所述极板的一侧设置有第二端压板，所述第一端压板和第一端极板之间，以及第二端压板和第二端极板之间还均设置有绝缘板。
本发明中采用镜像对称方式设置，通过相反的凹凸结构均为相反结构起到密封和夹紧隔膜的作用。此外，第一端极板和第二端极板均采用端极板件与端极框在极板外侧焊接的方式组合，保证电解槽内部没有焊缝；中间极板采用中间极板件和中间极框在极板外侧焊接的方式组合，保证电极内部没有焊缝。
本发明中电解槽两端的端压板用于压紧固定电解槽的各个组件，可以采用拉杆和碟簧进行压紧固定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电解槽包括串联电解槽或并联电解槽。
作为本发明一种优选的技术方案，所述串联电解槽中所述第一端极板和中间极板，以及所述中间极板和第二端极板之间设置的极板均包括至少一个第一极板和至少一个第二极板；
所述第一极板和第二极板交替排列，所述第一极板与相邻所述第二极板之间均设置有正极网、隔膜和负极网，所述第一极板与相邻所述第二极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第一极板上的气道方向与所述第二极板上的气道方向相同，所述第一极板上的液道方向与所述第二极板上的液道方向相同。
本发明串联电解槽中气道方向相同指的是：第一极板上的阳极气道与第二极板上的阳极气道方向相同，第一极板上的阴极气道与第二极板上的阴极气道方向相同；其中，第一端极板通正电，第二端极板通负电，从而第一极板、第二极板和中间极板形成串联结构。同时，第一极板和相邻第二极板采用镜像对称方式设置，使得第一极板和相邻极板的隔膜密封台和主极板上的凹凸结构均为相反结构，从而起到密封和夹紧隔膜的作用。此外，串联电解槽的电解液进口设置在中间极板的底部或第二端极板的底部。
作为本发明一种优选的技术方案，所述并联电解槽中所述第一端极板和中间极板之间设置的极板包括至少一个第一极板和至少一个第二极板，所述中间极板和第二端极板之间设置的极板包括至少一个第三极板和至少一个第四极板；
所述第一极板和第二极板交替排列，所述第一极板与相邻所述第二极板之间均设置有正极网、隔膜和负极网，所述第一极板与相邻所述第二极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第三极板和第四极板交替排列，所述第三极板和相邻所述第四极板之间均设置有正极网、隔膜和负极网，所述第三极板与相邻所述第四极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第一极板和第二极板上的气道方向相同，所述第三极板和第四极板上的气道方向相同，且与所述第一极板和第二极板上的气道方向相反，所述第一极板、第二极板、第三极板和第四极板上的液道方向相同。
本发明并联电解槽中气道方向相反指的是：第一极板和第二极板上的阳极气道与第三极板和第四极板上的阴极气道方向相同，第一极板和第二极板上的阴极气道与第三极板和第四极板上的阳极气道方向相同；其中，中间极板通正电，第一端极板和第二端极板均通负电，从而形成两条回路并联结构，即中间极板、第一极板、第二极板和第一端极板回路；中间极板、第三极板、第四极板和第二端极板回路；同时，第一极板与相邻第二极板、第三级班与相邻第四极板均采用镜像对称方式设置，使得相邻极板的隔膜密封台和主极板上的凹凸结构均为相反结构，从而起到密封和夹紧隔膜的作用。此外，并联电解槽的电解液进口设置在第一端极板和第二端极板的底部，或设置在第一端压板和第二端压板的底部。当电解槽为并联电解槽时，可以省去绝缘板的设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的电解槽极板为无极框、一体式结构，直接通过整体模压成型即可得到，简化了极板加工工序，大幅度降低了电解槽的质量；并且极板无焊缝，有效防止了焊接应力腐蚀和焊接变形问题的出现。此外，本发明提供的电解槽极板适用于不同产气量和不同直径的电解槽，适用性广。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的电解槽极板的结构示意图。
图2为本发明一个具体实施方式提供的电解槽极板的剖面示意图。
图3为本发明另一个具体实施方式提供的串联电解槽的结构示意图。
图4为本发明另一个具体实施方式提供的并联电解槽的结构示意图。
图5为图3中A区域的局部放大图。
图6为本发明另一个具体实施方式提供的第一端极板/第二端极板的结构示意图。
图7为本发明另一个具体实施方式提供的中间极板的结构示意图。
其中，1-密封面；2-主极板；3-阳极气道；4-阴极气道；5-隔膜密封台；6-液道；7-进液口；8-凸台；9-凹槽；10-第一端压板；11-绝缘板；12-第一端极板；13-第一极板；14-第二极板；15-中间极板；16-第二端极板；17-第二端压板；18-出气口；19-电解液进口；20-第三极板；21-第四极板；22-正极网；23-隔膜；24-负极网；25-端极板主体；26-端极板件；27-中间极板主体；28-中间极板件。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种电解槽极板，如图1所示，所述电解槽极板包括主极板2以及所述主极板2外周的密封面1，所述主极板2和密封面1一体成型，所述密封面1上设置有周向的隔膜密封台5，所述隔膜密封台5将所述主极板2和密封面1隔开，所述密封面1上分别开设有气道和液道6，所述气道和液道6均穿透所述隔膜密封台5与所述主极板2连通，所述电解槽极板为一体式结构。
本发明提供的电解槽极板省去了极框，通过整体模压得到了一体式结构的极板，其中，隔膜密封台5、气道和液道6均在整体模压过程中一体成型于极板密封面1上，即将传统极框的功能集中于极板的密封面1上，也就是说本发明提供的电解槽极板结构不仅对极板功能无影响，还能够极大简化极板的加工工序，提高加工效率，降低加工成本。此外，本发明提供的电解槽极板没有焊缝，有效防止了焊接应力腐蚀和焊接变形问题的出现。
本发明采用的整体模压法如下：极板是利用预先加工好的模具进行冲压的，模具分为上模和下模，上模和下模的凹凸点分别于极板的凹凸点相配合，下模设置定位点，用于板材的定位，在冲压机的压力下将板材通过上模和下模配合压制成型；避免了传统方法中极框的制备过程以及所需要的机加工、焊接、矫正和龙门加工等工序，提高加工效率，降低加工成本。此外，本发明中的密封面1可采用平面结构，也可采用冲压水线结构，也可采用其他密封面1形式，密封面1的宽度可依据电解槽工作压力的大小确定。
本发明提供的电解槽极板为无极框、一体式结构，直接通过整体模压成型即可得到，简化了极板加工工序，大幅度降低了电解槽的质量；并且极板无焊缝，有效防止了焊接应力腐蚀和焊接变形问题的出现。此外，本发明提供的电解槽极板适用于不同产气量和不同直径的电解槽，适用性广。
进一步地，如图2所示，所述主极板2的两侧表面均分布有等间距交替排列的凸台8和凹槽9，相邻所述凸台8和凹槽9之间通过平面结构连接，所述主极板2一侧表面上的凸台8对应于所述主极板2另一侧表面上的凹槽9。
所述气道和液道6的内部表面均为凹型结构，所述凹型结构与所述主极板2表面的平面结构连接，实现所述气道和主极板2，以及所述液道6和主极板2的连通。
本发明主极板2的表面上设置有等间距交替排列的凸台8和凹槽9，从而将极板与电极的接触方式由点接触调整为面接触，增大了接触面积，降低了电阻，有效提高了电解槽的电流密度；并且凸台8和凹槽9之间为平面结构，为电解液提供了充足的流动空间。此外，在气道和液道6的凸起处覆盖有压片，防止气道和液道6堵塞。
进一步地，所述气道和液道6均采用腰型孔结构和/或圆孔结构，所述气道和液道6分别开设于所述密封面1相对的两侧，所述气道包括对称开设的阳极气道3和阴极气道4。
所述阳极液道6和阴极液道6之间的密封面1上开设有进液口7，电解液由所述进液口7流入后，经所述液道6流入所述主极板2组成的阳极区和阴极区。
本发明中的气道和液道6可以均为腰型孔结构，可以均为圆孔结构，也可以是同时含有腰型孔结构和圆孔结构，其中，气道开设于密封面1的上半部分，液道6开设于密封面1的下半部分，进液口7并未直接与主极板2连通，并且优选开设于密封面1的底部最低点。电解液有进液口7进入后，通过液道6流入主极板2组成的阳极区和阴极区，进行电解反应后，阳极产生的气体由阳极气道3排出，阴极产生的气体由阴极气道4排出。此外，本发明中液道6可以包括阳极液道6和阴极液道6，也可以将液道6做成两面均与极室相同的结构。
需要说明的是，本发明对气道和液道6的尺寸和个数不作具体要求和特殊限定，本领域的技术人员可根据实际生产需要和流量大小进行调整。
进一步地，所述隔膜密封台5包括相匹配的隔膜定位槽和隔膜密封槽，所述隔膜定位槽和隔膜密封槽均设置为冲压凸台结构和/或冲压凹槽结构，通过所述隔膜定位槽和隔膜密封槽的相互配合完成对隔膜23的定位和密封。
本发明中，通过隔膜定位槽和隔膜密封槽的配合，完成隔膜23的密封，防止生成的阳极气体和阴极气体的互串。此外，隔膜密封槽的宽度可根据电解槽的工作压力确定。
进一步地，所述电解槽极板的材质包括深冲板，所述深冲板的厚度为1.5～3mm。
本发明所采用的极板厚度仅为目前市场上使用极板厚度的20％，大幅度降低了电解槽极板的厚度，从而能够有效降低电解槽质量50％以上，进而解决了电解槽生产和运输困难的问题。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种电解槽，如图3和图4所示，所述电解槽包括在竖直方向上依次并列的第一端极板12、中间极板15和第二端极板16，所述第一端极板12和中间极板15，以及所述中间极板15和第二端极板16之间均设置有极板，如图5所示，所述第一端极板12与极板之间，所述极板与中间极板15之间，以及所述极板与第二端极板16之间均依次层叠有正极网22、隔膜23和负极网24；所述极板为上述一个具体实施方式中所述的电解槽极板。
采用本发明提供的电解槽极板组装得到的电解槽质量较小，并且可以实现电极和极板的面接触，增大接触面积，降低电阻，从而提高电解槽电流密度。
此外，电解槽的底部开设有电解液进口19，顶部开设有出气口18，出气口18包括阳极出气口18和阴极出气口18，电解液由电解液进口19流入后，再分流至各个阳极区和阴极区，而各阳极区生成的气体汇集后由阳极出气口18排出，各阴极区生成的气体汇集后由阴极出气口18排出。相邻极板之间还可以设置垫片，垫片的厚度可根据电解槽压紧力以及两极板之间的间隙确定。
进一步地，如图6所示，所述第一端极板12和第二端极板16均包括端极板主体25以及位于所述端极板主体25一侧的端极板件26，所述第一端极板12的端极板件26与相邻所述极板以所述隔膜23呈镜像对称，所述第二端极板16的端极板件26与相邻所述极板以所述隔膜23呈镜像对称；
如图7所示，所述中间极板15包括中间极板主体27以及位于所述中间极板主体27两侧的中间极板件28，所述中间极板主体27两侧的中间极板件28分别与相邻所述极板以所述隔膜23呈镜像对称；
所述第一端极板12远离所述极板的一侧设置有第一端压板10，所述第二端极板16远离所述极板的一侧设置有第二端压板17，所述第一端压板10和第一端极板12之间，以及第二端压板17和第二端极板16之间还均设置有绝缘板11。
本发明中采用镜像对称方式设置，通过相反的凹凸结构均为相反结构起到密封和夹紧隔膜23的作用。此外，第一端极板12和第二端极板16均采用端极板件26与端极框在极板外侧焊接的方式组合，保证电解槽内部没有焊缝；中间极15板采用中间极板件28和中间极框在极板外侧焊接的方式组合，保证电极内部没有焊缝。
本发明中电解槽两端的端压板用于压紧固定电解槽的各个组件，可以采用拉杆和碟簧进行压紧固定。
所述电解槽的底部开设有电解液进口19，所述电解槽的顶部开设有出气口18，出气口18包括阳极出气口18和阴极出气口18。
基于本具体实施方式提供的电解槽，本发明提供了串联电解槽和并联电解槽两种技术方案：
技术方案1：一种串联电解槽：所述串联电解槽中所述第一端极板12和中间极板15，以及所述中间极板15和第二端极板16之间设置的极板均包括至少一个第一极板13和至少一个第二极板14；
所述第一极板13和第二极板14交替排列，所述第一极板13与相邻所述第二极板14之间均设置有正极网22、隔膜23和负极网24，所述第一极板13与相邻所述第二极板14以所述隔膜23呈镜像对称；
所述第一极板13上的气道方向与所述第二极板14上的气道方向相同，所述第一极板13上的液道6方向与所述第二极板14上的液道6方向相同。
所述串联电解槽的电解液进口19设置在中间极板15的底部或第二端极板16的底部。
其中，所述气道方向相同指的是：第一极板13上的阳极气道3与第二极板14上的阳极气道3方向相同，第一极板13上的阴极气道4与第二极板14上的阴极气道4方向相同；其中，第一端极板12通正电，第二端极板16通负电，从而第一极板13、第二极板14和中间极板15形成串联结构。
应用例1
采用如图3所示的串联电解槽进行碱性水电解，通过中间极板15底部的电解液进口19将碱性电解液通入串联电解槽内，随后碱性电解液流经极板上的进液口7和液道6分别进入阳极区和阴极区，然后第一端极板12连通正电，第二端极板16连通负电，形成第一极板13、第二极板14和中间极板15串联结构进行水电解反应，其中，阳极区产生的气体(氧气)依次流经阳极气道3和阳极出气口18排出，阴极区产生的气体(氢气)依次流经阴极气道4和阴极出气口18排出。
技术方案2：一种并联电解槽：所述并联电解槽中所述第一端极板12和中间极板15之间设置的极板包括至少一个第一极板13和至少一个第二极板14，所述中间极板15和第二端极板16之间设置的极板包括至少一个第三极板20和至少一个第四极板21；
所述第一极板13和第二极板14交替排列，所述第一极板13与相邻所述第二极板14之间均设置有正极网22、隔膜23和负极网24，所述第一极板13与相邻所述第二极板14以所述隔膜23呈镜像对称；
所述第三极板20和第四极板21交替排列，所述第三极板20和相邻所述第四极板21之间均设置有正极网22、隔膜23和负极网24，所述第三极板20与相邻所述第四极板21以所述隔膜23呈镜像对称；
所述第一极板13和第二极板14上的气道方向相同，所述第三极板20和第四极板21上的气道方向相同，且与所述第一极板13和第二极板14上的气道方向相反，所述第一极板13、第二极板14、第三极板20和第四极板21上的液道6方向相同。
所述并联电解槽的电解液进口19设置在第一端极板12和第二端极板16的底部，或设置在第一端压板10和第二端压板17的底部。此外，并联电解槽可以省去绝缘板11的设置。
其中，并联电解槽中气道方向相反指的是：第一极板13和第二极板14上的阳极气道3与第三极板20和第四极板21上的阴极气道4方向相同，第一极板13和第二极板14上的阴极气道4与第三极板20和第四极板21上的阳极气道3方向相同；其中，中间极板15通正电，第一端极板12和第二端极板16均通负电，从而形成两条回路并联结构，即中间极板15、第一极板13、第二极板14和第一端极板12回路；中间极板15、第三极板20、第四极板21和第二端极板16回路。
应用例2
采用如图4所示的并联电解槽进行碱性水电解时，通过设置在第一端极板12和第二端极板16底部的电解液进口19将碱性电解液通入并联电解槽内，随后碱性电解液流经极板上的进液口7和液道6分别进入阳极区和阴极区，然后中间极板15连通正电，第一端极板12和第二端极板16均连通负电，形成两条回路并联结构进行水电解反应，即中间极板15、第一极板13、第二极板14和第一端极板12回路；中间极板15、第三极板20、第四极板21和第二端极板16回路，其中，阳极区产生的气体(氧气)依次流经阳极气道3和阳极出气口18排出，阴极区产生的气体(氢气)依次流经阴极气道4和阴极出气口18排出。
本发明提供的无极框、一体式结构的电解槽极板直接通过整体模压法即可得到，并且电解槽极板的厚度较小，极板无焊缝，同时适用于不同产气量、不同尺寸电解槽，有效解决了极板加工工序繁琐，易出现焊接应力腐蚀和焊接变形以及适应性较窄的问题；从而将本发明提供的电解槽极板组装为串联电解槽或并联电解槽时，可有效降低电解槽的质量，提升电解反应的安全性，并且将极板与电极的接触方式优化为面接触，增大接触面积，降低电阻，提高电解槽的电流密度。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电解槽极板，其特征在于，所述电解槽极板包括主极板以及所述主极板外周的密封面，所述主极板和密封面一体成型，所述密封面上设置有周向的隔膜密封台，所述隔膜密封台将所述主极板和密封面隔开，所述密封面上分别开设有气道和液道，所述气道和液道均穿透所述隔膜密封台与所述主极板连通，所述电解槽极板为一体式结构。
2.根据权利要求1所述的电解槽极板，其特征在于，所述主极板的两侧表面均分布有等间距交替排列的凸台和凹槽，相邻所述凸台和凹槽之间通过平面结构连接，所述主极板一侧表面上的凸台对应于所述主极板另一侧表面上的凹槽；
所述气道和液道的内部表面均为凹型结构，所述凹型结构与所述主极板表面的平面结构连接，实现所述气道和主极板，以及所述液道和主极板的连通。
3.根据权利要求1所述的电解槽极板，其特征在于，所述气道和液道均采用腰型孔结构和/或圆孔结构，所述气道和液道分别开设于所述密封面相对的两侧，所述气道包括对称开设的阳极气道和阴极气道；
所述阳极液道和阴极液道之间的密封面上开设有进液口，电解液由所述进液口流入后，经所述液道流入所述主极板组成的阳极区和阴极区。
4.根据权利要求1所述的电解槽极板，其特征在于，所述隔膜密封台包括相匹配的隔膜定位槽和隔膜密封槽，所述隔膜定位槽和隔膜密封槽均设置为冲压凸台结构和/或冲压凹槽结构，通过所述隔膜定位槽和隔膜密封槽的相互配合完成对隔膜的定位和密封。
5.根据权利要求1所述的电解槽极板，其特征在于，所述电解槽极板的材质包括深冲板，所述深冲板的厚度为1.5～3mm。
6.一种电解槽，其特征在于，所述电解槽包括在竖直方向上依次并列的第一端极板、中间极板和第二端极板，所述第一端极板和中间极板，以及所述中间极板和第二端极板之间均设置有极板，所述第一端极板与极板之间，所述极板与中间极板之间，以及所述极板与第二端极板之间均依次层叠有正极网、隔膜和负极网；
所述极板为权利要求1-5任一项所述的电解槽极板。
7.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于，所述第一端极板和第二端极板均包括端极板主体以及位于所述端极板主体一侧的端极板件，所述第一端极板的端极板件与相邻所述极板以所述隔膜呈镜像对称，所述第二端极板的端极板件与相邻所述极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述中间极板包括中间极板主体以及位于所述中间极板主体两侧的中间极板件，所述中间极板主体两侧的中间极板件分别与相邻所述极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第一端极板远离所述极板的一侧设置有第一端压板，所述第二端极板远离所述极板的一侧设置有第二端压板，所述第一端压板和第一端极板之间，以及第二端压板和第二端极板之间还均设置有绝缘板。
8.根据权利要求6所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽包括串联电解槽或并联电解槽。
9.根据权利要求8所述的电解槽，其特征在于，所述串联电解槽中所述第一端极板和中间极板，以及所述中间极板和第二端极板之间设置的极板均包括至少一个第一极板和至少一个第二极板；
所述第一极板和第二极板交替排列，所述第一极板与相邻所述第二极板之间均设置有正极网、隔膜和负极网，所述第一极板与相邻所述第二极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第一极板上的气道方向与所述第二极板上的气道方向相同，所述第一极板上的液道方向与所述第二极板上的液道方向相同。
10.根据权利要求8所述的电解槽，其特征在于，所述并联电解槽中所述第一端极板和中间极板之间设置的极板包括至少一个第一极板和至少一个第二极板，所述中间极板和第二端极板之间设置的极板包括至少一个第三极板和至少一个第四极板；
所述第一极板和第二极板交替排列，所述第一极板与相邻所述第二极板之间均设置有正极网、隔膜和负极网，所述第一极板与相邻所述第二极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第三极板和第四极板交替排列，所述第三极板和相邻所述第四极板之间均设置有正极网、隔膜和负极网，所述第三极板与相邻所述第四极板以所述隔膜呈镜像对称；
所述第一极板和第二极板上的气道方向相同，所述第三极板和第四极板上的气道方向相同，且与所述第一极板和第二极板上的气道方向相反，所述第一极板、第二极板、第三极板和第四极板上的液道方向相同。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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