CN115261907A - 一种电极板、电解槽及电解制氢系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电极板、电解槽及电解制氢系统，其中电极板连接在一起且共平面的第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和中央区域；第一区域、第二区域、第三区域和第四区域分别设在中央区域的外围，且第一区域和第二区域相对设置，第三区域和第四区域相对设置；第一区域、中央区域和第二区域的流体横向分布能力依次减弱，第三区域与第四区域均含有若干流体直通道。本发明所述电极板，采用流体横向分布能力不同的多区域结构设计，当用于电解制氢时，有利于电解槽内电解液流动的均一性，提高电解效率，降低电解能耗。

Description

一种电极板、电解槽及电解制氢系统

技术领域

本发明属于电解制氢技术领域，尤其涉及一种电极板、电解槽及电解制氢系统。

背景技术

目前，电解水制氢是生产绿氢的重要方式。现有的主流电解水制氢技术主要包括三种：碱性电解水制氢、质子交换膜(PEM)电解制氢以及高温固体氧化物电解(SOEC)制氢。电解制氢技术中关键的核心设备是电解槽，三种电解技术对应的分别为碱性电解槽、质子交换膜电解槽及高温固体氧化物电解槽。

碱性水电解槽是由多个重复的结构单元压紧构成，每个结构单元为一个电解单元(小室)。碱性电解槽主要部件包括依次排列的极板、电极隔膜等。其中，极板为小室内部流体提供了流通的通道，其结构决定了电解液的分布，进而对电解产氢过程有重要影响。碱性水电解槽截面通常为圆形，显然流体从底部进入后，从中心通过电解槽至出口所流动的距离大于两侧区域，也就是说，流体流经电解槽不同位置所经历的路程是不同的，所以导致了截面流速的差异。减小截面流速差异，提高流动的均一性是电解槽结构设计的重要目的之一。通常情况下，电解槽电解单元(小室)内为均一结构，即电极板上由重复排列的结构单元组成，而在电解槽不同位置没有差异。当电解槽尺寸较小时，该均一的电解槽结构设计对流场的均一性影响不大，通过改进结构单元形状，可实现较均一的碱液分布；但是，当电解槽尺寸增大后，流体流经电解槽不同位置所经历的路程差异将愈来愈大，因此大型电解槽很难通过一般的结构设计，同时满足不同位置截面流体的均一性。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种电极板，采用流体横向分布能力不同的多区域结构设计，当用于电解制氢时，有利于电解槽内电解液流动的均一性，提高电解效率，降低电解能耗。

本发明的另一个目的在于提出一种电解槽。

本发明的又一个目的在于提出一种电解制氢系统。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电极板，包括：连接在一起且共平面设置的第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和中央区域；所述第一区域、第二区域、第三区域和第四区域分别设在所述中央区域的外围，且第一区域和第二区域相对设置，第三区域和第四区域相对设置；所述第一区域、中央区域和第二区域的流体横向分布能力依次减弱，所述第三区域与第四区域均含有若干流体直通道。

本发明实施例的电极板，采用流体横向分布能力不同的多区域结构设计，当用于电解制氢时，有利于电解槽内电解液流动的均一性，提高电解效率，降低电解能耗。

另外，根据本发明上述实施例提出的电极板，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述第一区域、所述第二区域和所述中央区域均为立体波纹网板。

在本发明的一些实施例中，所述立体波纹网板由若干重复排列的立体结构单元构成；所述立体结构单元包括第一部分和第二部分；

所述第一部分包括依次连接的第一板、第一弯曲部和第二板；

所述第二部分包括依次连接的第三板、第二弯曲部和第四板；所述第三板的外侧与所述第一板的内侧连接，所述第四板的外侧与所述第二板的内侧连接；所述第一弯曲部的弯曲方向与所述第二弯曲部的弯曲方向相反，且所述第一弯曲部和所述第二弯曲部围城一个六边形通道；

所述第一部分和第二部分结构相同。

在本发明的一些实施例中，所述第一弯曲部为向下凹陷的弯曲结构，所述第二弯曲部为向上凸起的弯曲结构；所述第一区域、中央区域、第二区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角依次减小。

在本发明的一些实施例中，所述第一区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为120°；所述中央区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为90°；所述第二区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为60°。

在本发明的一些实施例中，所述第一弯曲部包括依次连接的第五板、第六板和第七板；所述第五板远离所述第六板一端连接所述第一板，所述第七板远离所述第六板一端连接所述第二板；所述第五板和所述第七板关于所述第六板的横向中截面对称设置；所述第五板为相对于第六板向上且向所述六边形通道中心倾斜的斜板，所述第六板为竖板。

在本发明的一些实施例中，所述第三区域和所述第四区域均为开有若干流体直通道的平板，若干流体直通道的长度方向均与所述第一区域、第二区域和中央区域三者的中心连线平行；所述流体直通道为矩形凹槽。

在本发明的一些实施例中，所述第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和中央区域焊接或一体成型。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电解槽，包括电极框和如上所述的电极板；

所述电极框具有相对设置的电解液入口和电解液出口；

所述电极板安装在所述电极框内，且两者构成储液腔；所述储液腔与所述电解液入口和所述电解液出口连通；所述第一区域紧邻所述电解液入口，所述第二区域紧邻所述电解液出口。

本发明实施例的电解槽的有益效果与本发明实施例的电极板的有益效果基本相同，在此不再赘述。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电解制氢系统，包括如上所述的电解槽。

本发明实施例的电解制氢系统的有益效果与本发明实施例的电解槽模块化结构的有益效果基本相同，在此不再赘述。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电极板的简单结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的电解槽的简单结构示意图。

图3是根据本发明一个实施例的电极板中立体波纹网板的简单结构示意图。

图4是根据本发明一个实施例的电极板中立体波纹网板的立体结构单元的等轴测图。

图5是图4的俯视图。

图6是图4的主视图。

图7是图4的侧视图。

图8是根据本发明一个实施例的电极板中立体波纹网板的另一角度的立体图。

图9a是根据本发明一个实施例的电极板中中央区域立体波纹网板的立体图。

图9b是根据本发明另一个实施例的电极板中中央区域的立体波纹网板的立体图。

图9c是根据本发明又一个实施例的电极板中中央区域立体波纹网板的立体图。

图9d是根据本发明又一个实施例的电极板中中央区域立体波纹网板的立体图。

图9e是根据本发明又一个实施例的电极板中中央区域立体波纹网板的立体图。

图9f是根据本发明一个实施例的电极板中第二区域立体波纹网板的立体图。

图9g是根据本发明一个实施例的电极板中第一区域立体波纹网板的立体图。

附图标记：

100-电极框；200-电极板；201-第一区域；202-第二区域；203-第三区域；204-第四区域；205-中央区域；2051-第五区域；2052-第六区域；300-电解液入口；400-电解液出口；1-立体结构单元；101-第一部分；1011-第一板；1012-第五板；1013-第六板；1014-第七板；1015-第二板；102-第二部分；1021-第三板；1022-第八板；1023-第九板；1024第十板；1025-第四板；103-六边形通道；2-流体直通道。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

电解槽内流体分布的均一性与极板结构单元结构尺寸有重要关系，研究表明，电极板结构单元的纵向(沿流动方向)夹角与其横向分布能力有重要关系。发明人发现，电解液横向分布能力随着结构单元的纵向夹角的增加而增大：比如，纵向夹角60°的结构单元横向分布能力弱，纵向夹角为90°的结构单元横向分布中等，纵向夹角为120°的结构单元横向分布最强。如果电解槽全部采用60°纵向夹角的结构单元，那么在电解液入口附近将由于缺乏横向分布能力而均一性差；若全部采用120°纵向夹角的结构单元，虽然电解液入口处分布均一性良好，但过量的流体被分配至电解槽单元两侧，将加剧电解槽上半部分两侧区域与中心区域的流量差，降低界面流速的均一性；而如果全部采用90°纵向夹角的折中的设计，则电解液入口和电解液出口附近均一性均不是特别理想。因此，对于大型电解槽而言，分区式、采用不同结构模块化设计十分重要性。

基于以上发现，在本发明实施例的电极板，发明人采用如下设计思路，已解决上述问题：在电解液入口附近，设置电解液横向分布能力最强的第一区域，可以将流体快速地向电解槽两侧分布；电解槽中央位置(即中央区域)电解液横向分布能力居中，并在电解液出口设置电解液横向分布能力最弱的第二区域，有利于将两侧流体快速集中到电解液出口处；在电解槽两侧设置含有流体直通道的第三区域和第四区域，利于两侧流体通过。

下面结合附图来描述本发明实施例的电极板、电解槽和电解制氢系统。

图1是根据本发明一个实施例的电极板的简单结构示意图。

如图1和图2所示，本发明实施例的电极板，包括连接在一起且共平面设置的第一区域201、第二区域202、第三区域203、第四区域204和中央区域205；第一区域201、第二区域202、第三区域203和第四区域204分别设在中央区域205的外围，且第一区域201和第二区域202相对设置，第三区域203和第四区域204相对设置；第一区域201、中央区域205和第二区域202的流体横向分布能力依次减弱，第三区域203与第四区域204均含有若干流体直通道。

本发明实施例的电极板，采用流体横向分布能力不同的多区域结构设计，当用于电解制氢时，有利于电解槽内电解液流动的均一性，提高电解效率，降低电解能耗。

在本发明中，中央区域的形状不限，可以选择正方形、长方形等。可选的，在一些实施例中，当中央区域205为正方形时，第一区域201、第二区域202、第三区域203和第四区域204分别设在中央区域205的四个侧面。比如，当电极板水平放置时，第一区域201、第二区域202、第三区域203和第四区域204分别为中央区域的前侧区域、后侧区域、左侧区域和右侧区域。

在本发明中，中央区域靠近第一区域和靠近第二区域的两侧区域，电解液流动大致是相同的，但也有一定差异，如果实际使用过程中用一种结构不合适的话，为了能有可调的空间，将中央区域205设置成由第五区域2051和第六区域2052组成的形式，其中第五区域2051紧邻第一区域201，第六区域2052紧邻第二区域202。

可选的，在一些实施例中，第一区域201、第二区域202、第三区域203、第四区域204、中央区域205(如果中央区域205由第五区域2051和第六区域2052组成，则为第五区域2051和第六区域2052)分别加工，然后将各部分焊接在一起，且保证各部分在一个平面内，共同构成电极板。而在另一些实施例中，第一区域201、第二区域202、第三区域203、第四区域204、中央区域205(如果中央区域205由第五区域2051和第六区域2052组成，则为第五区域2051和第六区域2052)可以在一块平板上一体成型加工形成电极板。

可选的，第一区域201、第二区域202和中央区域205均采用立体波纹网板等具有纵向夹角的结构。在一些实施例中，第三区域203和第四区域204可以选则开有若干流体直通道的平板，若干流体直通道的长度方向均与第一区域201、第二区域202和中央区域205三者的中心连线平行，可方便第三区域和第四区域内流体快速通过。可选的，若干流体直通道均为矩形凹槽，且若干流体直通道两端越接近第三区域和第四区域边缘(当电极板用于电解槽(如后文)时，也即流体直通道两端越接近电极框内表面)表面越好。当流体直通道两端无限接近于第三区域和第四区域边缘时，作为一种替代方案，在另一些实施例中，第三区域203和第四区域204中的若干流体直通道可以是设在若干相互平行的隔板之间的部分，当电极板用于电解槽(比如文后的电解槽)时，若干隔板紧邻电解液入口300一端和紧邻电解液出口400一端均与电极框1内表面采用焊接等方式固定，若干隔板均在同一个平面内。

在一些实施例中，如图3-8所示，立体波纹网板，由若干重复排列的立体结构单元1构成；立体结构单元1包括第一部分101和第二部分102；第一部分101包括依次连接的第一板1011、第一弯曲部和第二板1015；第二部分102包括依次连接的第三板1021、第二弯曲部和第四板1025；第三板1021的外侧与第一板1011的内侧连接，第四板1025的外侧与第二板1015的内侧连接；第一弯曲部的弯曲方向与第二弯曲部的弯曲方向相反，且第一弯曲部和第二弯曲部围城一个六边形通道103；第一部分101和第二部分102结构相同。

该立体波纹网板，由若干重复排列的立体结构单元构成，以其作为电极板或电极板的一部分用于电解槽，可增强流体的横向流动，相比于传统乳凸结构电解单元，提高电解槽内部流体流动的均一性20-60％，使得电解液浓度更加均匀，且有利于气体产物排出，有助于提高电解效率、降低能耗；同时，该立体波纹网板，结构紧凑，可降低小室厚度，减小电阻，提高电解效率，且减小了占地面积。

需要说明的是，本发明实施例所涉及到的立体波纹网板中，外侧是指六边形通道顶部所在侧，内侧是指六边形通道底部所在侧。以图5(立体波纹网板水平放置时)俯视图为例，外侧为位于上方一侧，内侧为位于下方一侧，具体的：对于第一部分来说，外侧为图5中A处所在一侧，内侧为图5中B处所在一侧；对于第二部分来说，外侧为图5中C处所在一侧，内侧为图5中D处所在一侧。

此外，还需要说明的是，第一弯曲部和第二弯曲部弯曲方向相反，作为一种可能的示例，第一弯曲部自六边形通道顶部向底部凹陷的弯曲结构，第二弯曲部为自六边形通道底部向顶部凸起的弯曲结构。以图5俯视图为例，第一弯曲部为向下凹陷的弯曲结构，第二弯曲部为向上凸起的弯曲结构。更具体的，第一弯曲部为自六边形通道顶部两端向中间向下凹陷的弯曲结构，第二弯曲部为自六边形通道底部两端向中间向上凸起的弯曲结构。

可选的，在一些实施例中，如图5和图6所示，第一板1011、第二板1015、第三板1021和第四板1025均为长方体状板，第三板1021外侧端面和第一板1011内侧端面通过焊接、胶粘接、一体成型等方式连接在一起，第四板1025外侧端面和第二板1015内侧端面通过焊接、胶粘接、一体成型等方式连接在一起。较佳的，第一板1011与第三板1021之间的夹角、第二板1015与第四板1025之间的夹角相同，均为120-180°，优选150°。

可选的，第一弯曲部包括依次通过焊接、胶粘接或一体成型等方式连接的第五板1012、第六板1013和第七板1014；第五板1012远离第六板1013一端连接第一板1011，第七板1014远离第六板1013一端连接第二板1015；第五板1012和第七板1014关于第六板1013的横向中截面(图5中和图7中的E处)对称设置；第五板1012为相对于第六板向上且向六边形通道103中心倾斜的斜板，第六板1013为竖板。在一些实施例中，第五板1012和第七板1014为长方体状，其各个表面均为平面，也即内侧和外侧在同一平面内；而在另一些实施例中，第五板1012和第七板1014亦为规则的长方体状，但其内侧向内整体凸起，外侧向外整体凸起。但无论第五板1012和第七板1014本身的结构如何，只要保证它们整体与六边形通道103底部所在平面的夹角及与第六板的夹角在预设范围内即可。

可选的，如图6所示，第一板1011与水平面的夹角、第二板1015与水平面的夹角为120-150°，优选为135°，它们相应的补角(比如第二板1015与水平面夹角的补角θ)均为60-30°，优选45°；第六板1013与水平面的夹角为130-170°，优选150°，其相应的补角β为50-10°，优选30°；第五板1012与水平面的夹角为120-150°，优选为135°。

可选的，由于第一部分和第二部分结构相同，但第一弯曲部与第二弯曲部的弯曲方向相反，为了方便说明，对第二部分的结构予以说明。第二弯曲部包括依次通过焊接、胶粘接或一体成型等方式连接的第八板1022、第九板1023和第十板1024；第八板1022远离第九板1023一端连接第三板1021，第十板1024远离第九板1023一端连接第四板1025；第八板1022和第十板1024关于第九板1023的横向中截面(图5中和图7中的F处)对称设置；第八板1022为相对于第九板1023向下六边形通道103中心倾斜的斜板，第九板1023为竖板。在一些实施例中，第八板1022与水平面的夹角、第十板1024与水平面的夹角均为30-60°，第九板1023与水平面夹角为10-50°；较佳的，第八板1022与水平面的夹角、第十板1024与水平面的夹角均为45°，第九板1023与水平面夹角为30°。

可选的，如图5所示，第一板1011、第二板1015、第三板1021和第四板1025四者结构相同，尺寸相同；第五板1012、第七板1014、第八板1022和第九板1023四者结构相同，尺寸相同；第六板1013和第九板1023结构相同，尺寸相同。此时可以理解为，六边形通道是由4条斜边和两个直线段依次排列构成。较佳的，第一板1011、第五板1012、第六板1013、第七板1014和第二板1015宽度相等，且各板外侧边缘对齐设置，各板内侧边缘对齐设置。

可选的，如图5和图7所示，第六板1013由第一竖板和第二竖板构成。

可选的，如图5所示，第一弯曲部与第二弯曲部的两端的夹角均在60-120°之间。具体的，第一弯曲部紧邻第一板1011一端的内侧与第二弯曲部紧邻第三板1021一端的外侧点接触形成第一夹角；第一弯曲部紧邻第二板1015一端的内侧与第二弯曲部紧邻第四板1025一端的外侧点接触，形成第二夹角。更为具体的，第五板1012紧邻第一板1011一端内侧与第八板1022紧邻第三板1021一端外侧点接触形成第一夹角；第七板1014紧邻第二板1015一端内侧与第十板1024紧邻第四板1025一端外侧点接触形成第二夹角。第一夹角和第二夹角均为α，在60-120°之间。

在本发明的实施例中，第一区域201、中央区域205、第二区域202电解液横向分布能力是依次减弱，而横向分布能力与立体结构单元的纵向(沿电解液流动方向)夹角息息相关，横向分布能力随着纵向夹角的增加而增大，故需第一区域201、中央区域205、第二区域202中它们各自所对应的波纹立体网板中立体结构单元的第一弯曲部和第二弯曲部的夹角(也即前述纵向夹角)依次减小(如图1所示，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为α角)。较佳的，第一区域201中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为120°；中央区域205中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为90°；第二区域202中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为60°。

可选的，第一板1011、第二板1015、第三板1021和第四板1025四者结构相同，尺寸相同，并且第五板1012、第七板1014、第八板1022和第九板1023四者结构相同，尺寸相同时，如图5所示，第五板1012在沿第一弯曲部长度方向分布的竖直面内的投影长度(也即在x方向的投影长度)为2.5-5mm，第六板在沿所述第一弯曲部长度方向分布的竖直面内的投影长度为2.5-10mm。定义第五板1012在x方向的投影长度为b，定义第一板1011在x方向的投影长度为a，存在以下可以应用于本发明的电极板的第一区域201、中央区域205、第二区域202的七种典型的立体结构单元尺寸(见表1)：

表1七种典型的立体结构单元尺寸

备注：表1中角度是指各立体结构单元第一弯曲部和第二弯曲部的夹角(对应于图5中α角及图1中的α角)。

可选的，如图3所示，若干立体结构单元1以阵列的方式重复排列，位于同一排的若干立体结构单元，相邻两个立体结构单元中，其中一个立体结构单元的第九板内侧端面与另一个立体结构单元的第六板外侧端面通过焊接、胶粘接或一体成型等方式连接；位于同一列的若干立体结构单元，相邻两个立体结构单元中，其中一个立体结构单元的第二板的端面和第四板的端面分别连接另一个立体结构单元的第一板的端面和第十板的端面，连接方式为焊接、胶粘接或一体成型等。

可选的，立体波纹网板的厚度为0.5-1mm，优选0.75mm。由于立体波纹网板是由若干立体结构单元重复排列而成，也可以看作是每个立体结构单元的厚度均为0.5-1mm，优选0.75mm。也即，本发明的电极板的第一区域201、中央区域205、第二区域202的厚度在0.5-1mm，优选0.75mm；而电极板各部分在一个平面上，也即本发明实施例的电解槽模块化结构中，电极板的厚度在0.5-1mm，优选0.75mm。可选的，立体波纹网板的材质为不锈钢或碳钢，也即，本发明的电极板的第一区域201、中央区域205、第二区域202的材质为不锈钢或碳钢。由于电极板各区域可以焊接，因此，当电极板各区域焊接时，各区域的材质可以相同，也可以不同，只要满足电解制氢的需求即可；而当电极板各区域为一体成型结构式，各区域材质相同，均为不锈钢或碳钢

以立体波纹网板水平设置(图1和图5所示角度)为例，其工作原理为：

如图5所示，每个立体结构单元第一部分101的第五板1012向下延伸，而后连接第六板1013构成立体结构单元底部支撑点；而后连接第七板1014，并向上延伸，之后与第二板1015相连，构成上部支撑点。每个立体单元的第二部分102结构与第一部分101相同，但第一弯曲部和第二弯曲部的弯曲方向相反。整个立体结构单元利用六边形通道的第五板-第八板、第七板-第十板两组斜边促进流体横向分布，六边形通道103中段两条边第六板1013和第九板1023分别向下凹陷或向上凸起，起到支点作用，并在结构中央形成空腔，利于电解液及气泡通过。从设计的角度分析，将由若干立体结构单元重复排列组成的立体波纹网板用于电解槽的电极板，相比于传统乳凸结构，该立体波纹网板，增强了电解槽内流体的横向流动，提高了电解槽内部流体流动的均一性，理论仿真模拟结果表明，由上述七种典型的立体结构单元构成的本发明实施例的立体波纹网板作为整个电极板的电解槽，其流体分布均一性比传统结构提高20-60％，可使得碱液等电解液浓度更加均匀，且有利于气体产物排出，有助于提高电解效率、降低能耗。此外，由若干立体结构单元重复排列组成的立体波纹网板结构紧凑，将其用于电解槽的电极板，可降低小室厚度(实质上也是间接降低了电解槽的厚度)，减小电阻，提高电解效率，且减小占地面积。

在本发明中，立体波纹网板，加工方法不限，当采用各立体结构单元一体成型方式连接时，其加工方法包括：在基板上形成若干重复排列的通孔，获得通孔板；将通孔板进行横向和纵向拉伸，即得立体波纹网板。该方法采用切割、拉伸、焊接的加工方式，相比传动的冲压加工方式，加工方便、成本低。

可选的，立体波纹网板的具体加工方法为：取一整块方形的金属薄板作为基板，根据实际需求，可为基板可不锈钢或碳钢材质，其边长需大于电解槽截面直径，厚度为0.5-1mm；根据需求确定结构单元尺寸，在基板上切割相应尺寸的通孔；采用现有拉伸设备，将该基板通过水平/竖直方向拉制成具有相应尺寸的立体结构单元的立体波纹网板。当将立体波纹网板用作电解槽的电极板时，用现有切割机将基板切割成电解槽电极板相应区域的截面形状。

本发明实施例的电极板，直径在1m以上，电极板的直径越大，本发明实施例电极板的模块化设计结构用于电解槽时的优势越明显。

本发明实施例的电极板的工作原理为：

使用时，如图2所示，将电极板200安装在电极框100内，两者形成储液槽，电极框100相对的两侧顶部设有电解液入口300和电解液出口400，使电极板的第一区域201紧邻电解液入口300，第二区域202紧邻电解液出口400，碱液等电解液自电解液入口300流入储液腔，随后在电解液入口300附近经第一区域201快速地向电解槽两侧分布，部分流经中央区域205，部分流经第三区域203，部分流经第四区域204，最后所有电解液流经第二区域202，在电解液出口400快速集中，流出电解槽。

需要说明的是，若电解槽水平设置，则电极板在电解槽内水平设置，电极板第一区域、中央区域和第二区域所采用的立体波纹网板为本发明实施例的立体波纹网板水平放置时的情形；而若电解槽竖直设置或与水平面成一定角度设置，相应的电极板也会与电解槽一样，竖直设置或与水平面成一定角度设置，只是无论电解槽如何放置，电解槽的包括入口流道、出口流道、电极板的设置、储液腔的深度等整体结构不变。

如图2所示，本发明实施例的电解槽，包括电极框100和本发明实施例的电极板200；电极框100具有相对设置的电解液入口300和电解液出口400；电极板200安装在电极框100内，且两者构成储液腔；储液腔与电解液入口300和电解液出口400连通；第一区域201紧邻电解液入口300，第二区域202紧邻电解液出口400。

可选的，电解液入口300和电解液出口400均设在电极框100的顶部。

电极框的形状不限，电极板与其在电极框内安装部位电极框的形状和尺寸相当即可。定义电极板表面到电极框顶部的距离为储液腔的深度，本发明中储液腔各部分的深度均相同。可选的，在一些实施例中，如图2所示，电极框100为圆形(具体来说为环状，电极板通过焊接等方式安装在其内孔中)，中央区域205为正方形，第一区域201、第二区域202、第三区域203和第四区域204分别设在中央区域205的四个侧面。当电极框水平放置时，电极板水平安装在电极框内，此时第一区域201、第二区域202、第三区域203和第四区域204分别为中央区域的前侧区域、后侧区域、左侧区域和右侧区域。需要说明的是，中央区域的边沿可以与电极框内表面接触，也可以不接触；中央区域越大(以电极框为圆形，中央区域为正方形的情形为例，也即中央区域的四个角越接近电极框内表面)，对电解液的自电解液入口一侧到电解出口一侧的横向分布效果越好。

本发明实施例的电解槽模块化结构的工作原理与本发明实施例的电极板基本相同，在此不再赘述。

本发明实施例的电解制氢系统，包括本发明实施例的电解槽模块化结构，其具有本发明实施例的电解槽模块化结构的有益效果，可广泛用于电解水制氢。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电极板，其特征在于，包括：连接在一起且共平面设置的第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和中央区域；所述第一区域、第二区域、第三区域和第四区域分别设在所述中央区域的外围，且第一区域和第二区域相对设置，第三区域和第四区域相对设置；所述第一区域、中央区域和第二区域的流体横向分布能力依次减弱，所述第三区域与第四区域均含有若干流体直通道。

2.根据权利要求1所述的电极板，其特征在于，所述第一区域、所述第二区域和所述中央区域均为立体波纹网板。

3.根据权利要求2所述的电极板，其特征在于，所述立体波纹网板由若干重复排列的立体结构单元构成；所述立体结构单元包括第一部分和第二部分；

所述第一部分包括依次连接的第一板、第一弯曲部和第二板；

所述第二部分包括依次连接的第三板、第二弯曲部和第四板；所述第三板的外侧与所述第一板的内侧连接，所述第四板的外侧与所述第二板的内侧连接；所述第一弯曲部的弯曲方向与所述第二弯曲部的弯曲方向相反，且所述第一弯曲部和所述第二弯曲部围城一个六边形通道；

所述第一部分和第二部分结构相同。

4.根据权利要求3所述的电极板，其特征在于，所述第一弯曲部为向下凹陷的弯曲结构，所述第二弯曲部为向上凸起的弯曲结构；所述第一区域、中央区域、第二区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角依次减小。

5.根据权利要求3所述的电极板，其特征在于，所述第一区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为120°；所述中央区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为90°；所述第二区域中，第一弯曲部和第二弯曲部的夹角为60°。

6.根据权利要求3所述的电极板，其特征在于，所述第一弯曲部包括依次连接的第五板、第六板和第七板；所述第五板远离所述第六板一端连接所述第一板，所述第七板远离所述第六板一端连接所述第二板；所述第五板和所述第七板关于所述第六板的横向中截面对称设置；所述第五板为相对于第六板向上且向所述六边形通道中心倾斜的斜板，所述第六板为竖板。

7.根据权利要求1所述的电极板，其特征在于，所述第三区域和所述第四区域均为开有若干流体直通道的平板，若干流体直通道的长度方向均与所述第一区域、第二区域和中央区域三者的中心连线平行；所述流体直通道为矩形凹槽。

8.根据权利要求1所述的电极板，其特征在于，所述第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和中央区域焊接或一体成型。

9.一种电解槽，其特征在于，包括电极框和如权利要求1至8任意一项所述的电极板；

所述电极框具有相对设置的电解液入口和电解液出口；

所述电极板安装在所述电极框内，且两者构成储液腔；所述储液腔与所述电解液入口和所述电解液出口连通；所述第一区域紧邻所述电解液入口，所述第二区域紧邻所述电解液出口。

10.一种电解制氢系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的电解槽。

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