CN116497382A - 双极板、电解单元和电解槽 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双极板、电解单元和电解槽，双极板包括：极板本体，所述极板本体包括碱性水电解侧和冷却侧，所述极板本体正面对应碱性水电解侧，所述极板本体背面对应冷却侧，所述极板本体正面由中心向边缘依次排布设置碱性水流动区域、第一进液口区域和第一密封区域，所述极板本体背面由中心向边缘依次排布设置冷却液流动区域、第二进液口区域和第二密封区域，所述极板本体设置贯穿所述第一进液口区域和所述第二进液口区域的冷却液流通口和电解液流通口；接电部件，与所述极板本体周侧连接。
Description
技术领域
本发明涉及碱性水制氢技术领域，具体而言，涉及一种双极板、电解单元和自带水冷的碱水制氢电解槽。
背景技术
现有的碱水电解制氢技术在碱水制氢电解槽外冷却电解液，从而控制碱水制氢电解槽工作温度。然而，单个产氢量百标方的碱水制氢电解槽电解小室数有数百个，电解碱水制氢的过程是一个放热的反应，所以在实际使用过程中会出现电解小室间的热量分布不一致的状况，会造成局部小室电压过高，电解效率下降的情况。
发明内容
本发明提供了一种新型的双极板，双极板一方面能够与析氢电极和隔膜形成析氢室，析氢室内能够容纳碱性电解液，双极板能够与析氧电极和隔膜形成析氧室，析氧室内能够容纳碱性电解液，可根据不同的需求改变自身极性，参与碱性水电解的过程，另一方面双极板具有冷却功能，在工作的过程中能够对碱性电解液降温，从而提高析氢或者析氧效果。
一方面，本发明提供了一种双极板，包括：双极板，双极板包括极板本体，极板本体正面对应碱性水电解侧，所述极板本体的背面对应冷却侧，极板本体正面由中心向边缘依次排布设置碱性水流动区、第一进液口区域和第一密封区域，极板本体背面由中心向边缘依次排布设置冷却液流动区域、第二进液口区域和第二密封区域，极板本体设置贯穿第一进液口区域和第二进液口区域的冷却液流通口和电解液流通口；接电部件，与所述极板本体周侧连接。
在一些可选的实施例中，所述碱性水流动区域为所述极板本体由自身正面向背面凹陷形成第一凹槽；所述第一进液口区域为设置于所述第一凹槽的外周的第一凸起；所述第一密封区域为设置于所述第一进液口区域外周的第二凸起。
在一些可选的实施例中，所述冷却液流动区域为所述极板本体由自身背面向正面凹陷形成的第二凹槽；所述第二进液口区域为设置于所述第二凹槽外周的第三凸起；所述第二密封区域为设置于所述第二进液口区域的第四凸起。
在一些可选的实施例中，所述碱性水流动区域以及所述冷却液流动区域由所述极板本体正面向背面方向的投影重合。
在一些可选的实施例中，所述第一进液口区域以及所述第二进液口区域由所述极板本体正面向背面方向的投影重合。
在一些可选的实施例中，所述第一进液口区域的宽度K和所述碱性水流动区域半径R之间的关系为K：R=1:2~3:4。
在一些可选的实施例中，所述第一密封区域以及所述第二密封区域由所述极板本体正面向背面方向的投影重合。
在一些可选的实施例中，所述第一密封区域的宽度p和所述碱性水流动区域半径R之间的关系为p：R=1:3~2:7。
在一些可选的实施例中，所述电解液流通口包括第一电解液进口、第二电解液进口、第三电解液进口和第四电解液进口；所述冷却液流通口包括第一冷却液进口和第二冷却液进口；所述第一电解液进口和所述第四电解液进口呈中心对称，所述第二电解液进口和所述第三电解液进口呈中心对称；所述第一冷却液进口和所述第二冷却液进口呈中心对称；所述第二电解液进口和所述第三电解液进口分别与所述碱性水流动区域连通；所述第一冷却液进口和所述第二冷却液进口分别与所述冷却液流动区域连通。
另一方面，本发明还提供了一种电解单元，以上任一项所述的双极板，所述电解单元包括：第一双极板、析氢电极、隔膜、第一密封垫、析氧电极和第二双极板，所述第一双极板和所述第二双极板分别设置于所述隔膜的两侧，所述析氢电极设置于所述隔膜和所述第一双极板之间，所述析氧电极设置于所述隔膜和所述第二双极板之间，所述第一密封垫设置于所述隔膜和所述析氢电极之间，或者，所述第一密封垫设置于所述隔膜和所述析氧气电极之间；所述第一双极板的所述碱性水流动区域和所述第二双极板的所述碱性水流动区域均面向所述隔膜；所述第一密封垫设置与所述冷却液流通口相连通的冷却液流通孔，所述第一密封垫设置与所述电解液流通口相连通的电解液流通孔；所述第一双极板为以上任一项所述的双极板；所述第二双极板为以上任一项所述的双极板。
在一些可选的实施例中，所述第一密封垫呈环形，所述第一进液口区域呈环形，所述第二进液口区域呈环形，所述第一密封垫的径向宽度大于所述第一进液口区域以及所述第二进液口区域二者的径向宽度。
在一些可选的实施例中，所述第一密封垫的外边缘直径和所述极板本体的直径相等，所述第一密封垫的内边缘直径和所述碱性水流动区域的直径相等。
在一些可选的实施例中，所述电解液流通孔包括第一电解液流通孔、第二电解液流通孔、第三电解液流通孔和第四电解液流通孔；所述冷却液流通孔包括第一冷却液流通孔和第二冷却液流通孔；所述第一电解液流通孔和第一电解液进口对应；所述第二电解液流通孔和第二电解液进口对应；所述第三电解液流通孔和第三电解液进口对应；所述第四电解液流通孔和第四电解液进口对应；所述第一冷却液流通孔和第一冷却液进口对应；所述第二冷却液流通孔和第二冷却液进口对应。
再一方面，本发明还提供了一种自带水冷的碱水制氢电解槽，包括以上任一项所述的双极板，或者，包括以上任一项所述的电解单元，所述自带水冷的碱水制氢电解槽包括加固组件、多个电解单元和多个第二密封垫；多个所述电解单元设置于所述加固组件的内部、且在所述加固组件的长度方向均匀排布，任意两个相邻的所述电解单元之间设置第二密封垫。
在一些可选的实施例中，所述第二密封垫和第一密封垫的结构相同。
在一些可选的实施例中，所述加固组件包括第一端板、第二端板和多个固定元件，多个所述固定元件分别在所述第一端板和所述第二端板的周向排布，各个所述固定元件分别贯穿所述第一端板和所述第二端板，多个所述电解单元设置于所述第一端板和所述第二端板之间。
在一些可选的实施例中，所述第一端板和所述第二端板的结构相同；所述第一端板设置析氢通孔、第三冷却液进口、析氧通孔、第五电解液进口、第四冷却液进口和第六电解液进口；所述析氢通孔和第一电解液进口对应设置，所述第三冷却液进口和第一冷却液进口对应设置，所述析氧通孔和第二电解液进口对应设置，所述五电解液进口和第三电解液进口对应设置，所述第六电解液进口与第四电解液进口对应设置。
在一些可选的实施例中，各个所述固定元件为螺栓组件。
在一些可选的实施例中，所述电解槽还包括正极接电部件和负极接电部件，所述正极接电部件连接各个所述电解单元的第一双极板的所述接电部件，所述负极接电部件连接各个所述电解单元的第二双极板的所述接电部件。
在一些可选的实施例中，所述正极接电部件包括正极导电柱、第一紧固元件和正极接电端子，所述第一紧固元件和所述正极导电柱螺纹连接，所述正极导电柱的端部设置正极接电端子；所述负极接电部件包括负极导电柱、第二紧固元件和负极接电端子，所述第二紧固元件和所述负极导电柱螺纹连接，所述负极导电柱的端部设置负极接电端子。
本发明和现有技术相比具有以下技术效果：
1.本发明提供了一种双极板，双极板包括极板本体和接电部件，接电部件与极板本体的周侧连接，接电部件能够连接正极接电端子和负极接电端子，从而能够改变极板本体的极性，从而使得双极板参与析氢或者析氧的工作。极板本体包括碱性水电解侧和冷却侧，碱性水电解侧和冷却侧分别设置于极板本体正面和背面，极板本体正面由中心向边缘依次排布设置碱性水流动区域、第一进液口区域和第一密封区域，极板本体背面由中心向边缘依次排布设置冷却液流动区域、第二进液口区域和第二密封区域，极板本体设置贯穿所述第一进液口区域和第二进液口区域的冷却液流通口和电解液流通口，极板本体的正面分别与析氢电极和隔膜形成析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口进入碱性水流动区域，从而产生氢气，极板本体的正面分别与析氧电极和隔膜形成析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口进入碱性水流动区域，从而产生氧气；外部电解液可以通过冷却液流通口进入冷却液流动区域，从而实现了对碱性水流动区域的电解液进行散热。
2.本发明提供了一种电解单元，电解单元包括第一双极板、析氢电极、隔膜、第一密封垫、析氧电极和第二双极板，第一双极板和第二双极板为上述所提到的双极板，第一双极板和第二双极板分别设置于隔膜的两侧，析氢电极设置于隔膜和第一双极板之间，析氧电极设置于隔膜和第二双极板之间，第一密封垫设置于隔膜和析氢电极之间，或者，第一密封垫设置于隔膜和析氧电极之间，第一双极板的碱性水流动区域和第二双极板的碱性水流动区域均面向隔膜，第一密封垫设置与冷却液流通口相连通的冷却液流通孔，第一密封垫设置与电解液流通口相连通的电解液流通孔，使得第一双极板、析氢电极、隔膜和第一密封垫之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氢室，外部电解液可以通过电解液流通口进入第一双极板的碱性水流动室，从而产生氢气，第二双极板、析氧电极、隔膜和第一密封垫之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口第二双极板的进入碱性水流动区域，从而产生氧气；多个电解单元在某个方向紧密排布发生电解反应，任意两个相邻的电解单元的第一双极板的背面和第二双极板的背面贴合，第一双极板的冷却液流动区域和第二双极板的冷却液流动区域贴合形成冷却室，外部冷却液可以进入冷却室，从而对各个电解单元中碱性水流动室的电解液进行散热，以提高电解单元的析氢效果和析氧效果。
3.本发明还提供了一种自带水冷的碱水制氢电解槽，该电解槽包括以上所提到的电解单元，自带水冷的碱水制氢电解槽包括加固组件、多个电解单元和多个第二密封垫；多个电解单元设置于加固组件的内部、且在加固组件的长度方向均匀排布，任意两个相邻的电解单元之间设置第二密封垫，任意两个相邻的电解单元的第一双极板的背面和第二双极板的背面贴合，第一双极板的冷却液流动区域和第二双极板的冷却液流动区域贴合形成冷却室，外部冷却液可以进入冷却室，从而对各个电解单元中碱性水流动室的电解液进行散热，以提高电解单元的析氢效果和析氧效果。各个电解单元的第一双极板、析氢电极、隔膜和第一密封垫之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口进入第一双极板的碱性水流动室，从而产生氢气，第二双极板、析氧电极、隔膜和第一密封垫之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口第二双极板的进入碱性水流动区域，从而产生氧气。该电解槽能够对各个电解单元单独进行冷却，使得每个电解单元能够单独散热，平均了各个电解单元的温度，提高了电解槽的析氢效果和析氧效果。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明的一实施例的电解单元的爆炸结构示意图；
图2示出了本发明的一实施例的电解单元与第二密封垫分布的爆炸结构示意图；
图3示出了本发明的一实施例的双极板的正面结构示意图；
图4示出了本发明的一实施例的双极板的背面结构示意图；
图5示出了本发明的一实施例的第一密封垫的结构示意图；
图6示出了本发明的一实施例的第二密封垫的结构示意图；
图7示出了本发明的一实施例的电解槽的结构示意图。
其中，图1至图7中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1-极板本体；11-碱性水流动区域；12-第一进液口区域；121-第一电解液进口；122-第一冷却液进口；123-第二电解液进口；124-第三电解液进口；125-第二冷却液进口；126-第四电解液进口；13-第一密封区域；14-冷却液流动区域；15-第二进液口区域；16-第二密封区域；2-接电部件；3-电解单元；31-析氢电极；32-隔膜；33-第一密封垫；34-析氧电极；331-第一电解液流通孔；332-第二电解液流通孔；333-第三电解液流通孔；334-第四电解液流通孔；335-第一冷却液流通孔；336-第二冷却液流通孔；4-加固组件；41-第一端板；411-析氢通孔；412-第三冷却液进口；413-析氧通孔；414-第五电解液进口；415-第四冷却液进口；416-第六电解液进口；42-第二端板；43-固定元件；5-第二密封垫；6-正极接电部件；61-正极导电柱；62-第一紧固元件；63-正极接电端子；7-负极接电部件；71-负极导电柱；72-第二紧固元件；73-负极接电端子。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
现有的碱水电解制氢技术在碱水制氢电解槽外冷却电解液，从而控制碱水制氢电解槽工作温度。然而，单个产氢量百标方的碱水制氢电解槽电解小室数有数百个，电解碱水制氢的过程是一个放热的反应，所以在实际使用过程中会出现电解小室间的热量分布不一致的状况，会造成局部小室电压过高，电解效率下降的情况。
本发明提供了一种新型的双极板，双极板一方面能够与析氢电极和隔膜32形成析氢室，析氢室内能够容纳碱性电解液，双极板能够与析氧电极34和隔膜32形成析氧室，析氧室内能够容纳碱性电解液，可根据不同的需求改变自身极性，参与碱性水电解的过程，另一方面双极板具有冷却功能，在工作的过程中能够对碱性电解液降温，从而提高析氢或者析氧效果。
本发明提供了一种双极板，双极板包括：极板本体1和接电部件2，极板本体1的正面对应碱性水电解侧，极板本体1的背面对应冷却侧，碱性水电解侧和冷却侧分别设置于极板本体1正面和背面，极板本体1正面由中心向边缘依次排布设置碱性水流动区域11、第一进液口区域12和第一密封区域13，极板本体1背面由中心向边缘依次排布设置冷却液流动区域14、第二进液口区域15和第二密封区域16，极板本体1设置贯穿第一进液口区域12和第二进液口区域15的冷却液流通口和电解液流通口；接电部件2与极板本体1周侧连接。
具体地，双极板包括极板本体1和接电部件2，接电部件2与极板本体1的周侧连接，接电部件2能够连接正极接电端子63和负极接电端子73，从而能够改变极板本体1的极性，从而使得双极板参与析氢或者析氧的工作。极板本体1包括碱性水电解侧和冷却侧，碱性水电解侧和冷却侧分别设置于极板本体1正面和背面，极板本体1正面由中心向边缘依次排布设置碱性水流动区域11、第一进液口区域12和第一密封区域13，极板本体1背面由中心向边缘依次排布设置冷却液流动区域14、第二进液口区域15和第二密封区域16，极板本体1设置贯穿所述第一进液口区域12和第二进液口区域15的冷却液流通口和电解液流通口，极板本体1的正面分别与析氢电极31和隔膜32形成析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口进入碱性水流动区域11，从而产生氢气，极板本体1的正面分别与析氧电极34和隔膜32形成析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口进入碱性水流动区域11，从而产生氧气；外部电解液可以通过冷却液流通口进入冷却液流动区域14，从而实现了对碱性水流动区域11的电解液进行散热。
在一些可选的实施例中，碱性水流动区域11为极板本体1由自身正面向背面凹陷形成第一凹槽；第一进液口区域12为设置于第一凹槽的外周的第一凸起；第一密封区域13为设置于第一进液口区域12外周的第二凸起。
具体地，双极板在电解槽内使用，电解槽内包括多个电解单元3，每个电解单元3均包括两个双极板，双极板通过接电部件2连接正极接电端子63和负极接电端子73，从而能够改变双极板的极性，因此，将电解单元3中的两个双极板中的一者连接正极接电端子63，另一者连接负极接电端子73，连接正极接电端子63的双极板成为析氧双极板，连接负极接电端子73的双极板成为析氢双极板。电解单元3至少包括：析氢双极板、析氢电极31、隔膜32、第一密封垫33、析氧电极34和析氧双极板，析氢双极板、析氢电极31、隔膜32、第一密封垫33、析氧电极34和析氧双极板紧密贴合，析氢双极板和析氧双极板的正面均面向隔膜32，析氢双极板、析氢电极31、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氢室，外部电解液可以通过电解液流通口进入第一双极板的碱性水流动室，从而产生氢气，析氧双极板、析氧电极34、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口第二双极板的进入碱性水流动区域11，从而产生氧气。第二凸起的厚度大于第一凸起的厚度，使得析氢双极板的第一密封区域13能够与第一密封垫33紧密贴合，析氧双极板的第一密封区域13能够与第一密封垫33紧密贴合。
在一些可选的实施例中，冷却液流动区域14为极板本体1由自身背面向正面凹陷形成的第二凹槽；第二进液口区域15为设置于第二凹槽外周的第三凸起；第二密封区域16为设置于第二进液口区域15的第四凸起。
具体地，任意两个相邻的电解单元3之间设置第二密封垫5，任意两个相邻的电解单元3的析氢双极板的背面和析氧双极板的背面贴合，析氢双极板的冷却液流动区域14和析氧双极板的冷却液流动区域14贴合形成冷却室，外部冷却液可以进入冷却室，从而对各个电解单元3中碱性水流动室的电解液进行散热，以提高电解单元3的析氢效果和析氧效果。第四凸起的厚度大于第三凸起的厚度，使得析氢双极板的第二密封区域16能够与第二密封垫5紧密贴合，析氧双极板的第二密封区域16能够与第二密封垫5紧密贴合。
在一些可选的实施例中，碱性水流动区域11以及冷却液流动区域14由极板本体1正面向背面方向的投影重合，可以提高冷却液对碱性水流动室的电解液散热的效果，且每个电解单元3均能够独立的进行散热，使得每个电解单元3中电解液温度较为平均，有利于提高电解单元3的析氢效果和析氧效果。
在一些可选的实施例中，第一进液口区域12以及第二进液口区域15由极板本体1正面向背面方向的投影重合。
在一些可选的实施例中，第一进液口区域12的宽度K和碱性水流动区域11半径R之间的关系为K：R=1:2~3:4。
具体地，第一进液口区域12的形状呈圆环形，碱性水流动区域11的形状呈圆形，第一进液口区域12用于接收来自外部的电解液，第一进液口区域12与碱性水流动区域11连通，从而电解液能够流入碱性水流动区域11，从而能使得电解单元3发电解反应。当第一进液口区域12的宽度K和碱性水流动区域11半径R之间的公式为K：R=1:2~3:4的范围时，电解单元3的析氢效果和析氧效果较好。
在一些可选的实施例中，第一密封区域13以及第二密封区域16由极板本体1正面向背面方向的投影重合。
具体地，任意两个相邻的电解单元3之间设置第二密封垫5，任意两个相邻的电解单元3的析氢双极板的背面和析氧双极板的背面贴合，析氢双极板的冷却液流动区域14和析氧双极板的冷却液流动区域14贴合形成冷却室，外部冷却液可以进入冷却室，从而对各个电解单元3中碱性水流动室的电解液进行散热，以提高电解单元3的析氢效果和析氧效果。各个电解单元3内，析氢双极板、析氢电极31、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氢室，外部电解液可以通过电解液流通口进入第一双极板的碱性水流动室，从而产生氢气，析氧双极板、析氧电极34、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口第二双极板的进入碱性水流动区域11，从而产生氧气。第一密封区域13和第二密封区域16的大小相同，可以使用同一型号的密封垫，能够实现批量生产。
在一些可选的实施例中，第一密封区域13的宽度p和碱性水流动区域11半径R之间的关系为p：R=1:3~2:7。
具体地，第一密封区域13的形状呈圆环形，碱性水流动区域11的形状呈圆形。第一密封区域13的大小影响密封效果，碱性水流动区域11的半径大小影响析氢或者析氧效果，当第一密封区域13的宽度p和碱性水流动区域11半径R之间的公式为p：R=1:3~2:7时，既能实现较好的密封，也能具有较好的析氢或者析氧效果。
在一些可选的实施例中，电解液流通口包括第一电解液进口121、第二电解液进口123、第三电解液进口124和第四电解液进口126；冷却液流通口包括第一冷却液进口122和第二冷却液进口125；第一电解液进口121和第四电解液进口126呈中心对称；第二电解液进口123和第三电解液进口124呈中心对称；第一冷却液进口122和第二冷却液进口125呈中心对称；第二电解液进口123和第三电解液进口124分别与碱性水流动区域11连通；第一冷却液进口122和第二冷却液进口125分别与冷却液流动区域14连通。
具体地，电解槽包括多个电解单元3，多个电解单元3在某一方向排列、且紧密贴合，多个电解单元3的第一电解液进口121并排且紧密贴合形成第一电解液流通通道，多个电解单元3的第二电解液进口123并排且紧密贴合形成第二电解液流通通道，多个电解单元3的第三电解液进口124并排且紧密贴合形成第三电解液流通通道，多个电解单元3的第四电解液进口126并排且紧密贴合形成第四电解液流通通道，多个电解单元3的第一冷却液进口122并排且紧密贴合形成第一冷却液流通通道，多个电解单元3的第二冷却液进口125并排且紧密贴合形成第二冷却液流通通道。
进一步地，第三电解液进口124与碱性水流动区域11之间设置流通槽，外部电解液从第三电解液流通通道流通，可以通过流通槽进入碱性水流动区域11，第二电解液进口123与碱性水流动区域11之间设置流通槽，碱性水流动区域11中的电解液可以通过流通槽进入第二电解液流通通道，从而流出电解槽。第一冷却液进口122与冷却液流动区域14之间设置流通槽，外部冷却液能够在第一冷却液流通通道流通，可以通过流通槽进入冷却液流动区域14，第二冷却液进口125与冷却液流动区域14之间设置流通槽，冷却液流动区域14中的冷却液可以通过流通槽进入第二冷却液流通通道，然后流出电解槽。
另一方面，一种电解单元3，电解单元3包括以上任一项所提到的双极板，电解单元3包括：第一双极板、析氢电极31、隔膜32、第一密封垫33、析氧电极34和第二双极板，第一双极板和第二双极板分别设置于隔膜32的两侧，析氢电极31设置于隔膜32和第一双极板之间，析氧电极34设置于隔膜32和第二双极板之间，第一密封垫33设置于隔膜32和析氢电极31之间，或者，第一密封垫33设置于隔膜32和析氧电极34之间；第一双极板的碱性水流动区域11和第二双极板的碱性水流动区域11均面向隔膜32；第一密封垫33设置与冷却液流通口相连通的冷却液流通孔，第一密封垫33设置与电解液流通口相连通的电解液流通孔；第一双极板为以上所提到双极板；第二双极板为以上任一项所述的双极板。
具体地，第一双极板、析氢电极31、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口进入第一双极板的碱性水流动室，从而产生氢气，第二双极板、析氧电极34、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口第二双极板的进入碱性水流动区域11，从而产生氧气；多个电解单元3在某个方向紧密排布发生电解反应，任意两个相邻的电解单元3的第一双极板的背面和第二双极板的背面贴合，第一双极板的冷却液流动区域14和第二双极板的冷却液流动区域14贴合形成冷却室，外部冷却液可以进入冷却室，从而对各个电解单元3中碱性水流动室的电解液进行散热，以提高电解单元3的析氢效果和析氧效果。
在一些可选的实施例中，第一密封垫33呈环形，第一进液口区域12呈环形，第二进液口区域15呈环形，第一密封垫33的径向宽度大于第一进液口区域12二者的径向宽度。
具体地，第一密封垫33的外边缘直径等于极板本体1的直径，第一密封垫33的内边缘直径等于碱性水流动区域11的内边缘直径，且第一密封垫33的径向宽度大于第一进液口区域12的径向宽度，这样能够实现更好的密封效果，避免碱性水流动室的电解液流出。
在一些可选的实施例中，第一密封垫33的外边缘直径和极板本体1的直径相等，第一密封垫33的内边缘直径和碱性水流动区域11的直径相等。
具体地，第一密封垫33的外径等于极板本体1的直径，第一密封垫33的内径等于碱性水流动区域11的内径，且第一密封垫33的宽度大于第一进液口区域12的宽度，这样能够实现更好的密封效果，避免碱性水流动室的电解液流出。
在一些可选的实施例中，电解液流通孔包括第一电解液流通孔331、第二电解液流通孔332、第三电解液流通孔333和第四电解液流通孔334；冷却液流通孔包括第一冷却液流通孔335和第二冷却液流通孔336；第一电解液流通孔331和第一电解液进口121对应；第二电解液流通孔332和第二电解液进口123对应；第三电解液流通孔333和第三电解液进口124对应；第四电解液流通孔334和第四电解液进口126对应；第一冷却液流通孔335和第一冷却液进口122对应；第二冷却液流通孔336和第二冷却液进口125对应。
再一方面，本发明提供了一种自带水冷的碱水制氢电解槽，自带水冷的碱水制氢电解槽包括以上任一项所提到的双极板，或者，包括以上任一项所提到的电解单元3，自带水冷的碱水制氢电解槽包括加固组件4、多个电解单元3和多个第二密封垫5；多个电解单元3设置于加固组件4的内部、且在加固组件4的长度方向均匀排布，任意两个相邻的电解单元3之间设置第二密封垫5。
具体地，该电解槽包括以上所提到的电解单元3，自带水冷的碱水制氢电解槽包括加固组件4、多个电解单元3和多个第二密封垫5；多个电解单元3设置于加固组件4的内部、且在加固组件4的长度方向均匀排布，任意两个相邻的电解单元3之间设置第二密封垫5，任意两个相邻的电解单元3的第一双极板的背面和第二双极板的背面贴合，第一双极板的冷却液流动区域14和第二双极板的冷却液流动区域14贴合形成冷却室，外部冷却液可以进入冷却室，从而对各个电解单元3中碱性水流动室的电解液进行散热，以提高电解单元3的析氢效果和析氧效果。各个电解单元3的第一双极板、析氢电极31、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口进入第一双极板的碱性水流动室，从而产生氢气，第二双极板、析氧电极34、隔膜32和第一密封垫33之间形成碱性水流动室，该电解液流通室为析氧室，外部电解液可以通过电解液流通口第二双极板的进入碱性水流动区域11，从而产生氧气。该电解槽能够对各个电解单元3单独进行冷却，使得每个电解单元3能够单独散热，平均了各个电解单元3的温度，提高了电解槽的析氢效果和析氧效果。
在一些可选的实施例中，第二密封垫5和第一密封垫33的结构相同。
具体地，第二密封垫5也设置与冷却液流通口相连通的冷却液流通孔，第二密封垫5也设置与电解液流通口相连通的电解液流通孔。
进一步地，电解液流通孔包括第一电解液流通孔331、第二电解液流通孔332、第三电解液流通孔333和第四电解液流通孔334；冷却液流通孔包括第一冷却液流通孔335和第二冷却液流通孔336；第一电解液流通孔331和第一电解液进口121对应设置；第二电解液流通孔332和第二电解液进口123对应设置；第三电解液流通孔333和第三电解液进口124对应设置；第四电解液流通孔334和第四电解液进口126对应设置；第一冷却液流通孔335和第一冷却液进口122对应设置；第二冷却液流通孔336和第二冷却液进口125对应设置。
在一些可选的实施例中，加固组件4包括第一端板41、第二端板42和多个固定元件43，多个固定元件43分别在所述第一端板41和第二端板42的周向排布，各个固定元件43分别贯穿第一端板41和第二端板42，多个电解单元3设置于第一端板41和第二端板42之间。
具体地，加固组件4用于固定多个电解单元3，第一端板41和第二端板42用于夹持多个电解单元3，各个固定元件43分别贯穿第一端板41和第二端板42，锁紧第一端板41和第二端板42，从而实现多个电解单元3的紧密贴合。
在一些可选的实施例中，第一端板41和第二端板42的结构相同；第一端板41设置析氢通孔411、第三冷却液进口412、析氧通孔413、第五电解液进口414、第四冷却液进口415和第六电解液进口416；析氢通孔411和第一电解液进口121对应，第三冷却液进口412和第一冷却液进口122对应，析氧通孔413和第二电解液进口123对应，第五电解液进口414和第三电解液进口124对应，第六电解液进口416与第四电解液进口126对应。
在一些可选的实施例中，各个固定元件43为螺栓组件，便于紧固第一端板41和第二端板42，从而实现多个电解单元3的紧密贴合。
在一些可选的实施例中，电解槽还包括正极接电部件6和负极接电部件7，正极接电部件6连接各个电解单元3的第一双极板的接电部件2，负极接电部件7连接各个电解单元3的第二双极板的接电部件2。
在一些可选的实施例中，正极接电部件6包括正极导电柱61、第一紧固元件62和正极接电端子63，第一紧固元件62和正极导电柱61螺纹连接，正极导电柱61的端部设置正极接电端子63；负极接电部件7包括负极导电柱71、第二紧固元件72和负极接电端子73，第二紧固元件72和负极导电柱71螺纹连接，负极导电柱71的端部设置负极接电端子73。
进一步地，正极导电柱61贯穿各个电解单元3中各个第一双极板的接电部件2，多个接电部件2在正极导电柱61的长度方向排布，正极导电柱61设置至少两个第一紧固元件62，两个第一紧固元件62设置于多个接电部件2排布方向的两侧，多个接电部件2通过两个第一紧固元件62挤压，从而实现进一步固定。负极导电柱71贯穿各个电解单元3中各个第二双极板的接电部件2，多个接电部件2在正极导电柱61的长度方向排布，负极导电柱71设置至少两个第二紧固元件72，两个第二紧固元件72设置于多个接电部件2排布方向的两侧，多个接电部件2通过两个第二紧固元件72挤压，从而实现进一步固定。
在本发明中，术语“多个”则指至少两个或至少两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或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一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种双极板，其特征在于，包括：
极板本体（1），所述极板本体（1）正面对应碱性水电解侧，所述极板本体（1）背面对应冷却侧，所述极板本体（1）正面由中心向边缘依次排布设置碱性水流动区域（11）、第一进液口区域（12）和第一密封区域（13），所述极板本体（1）背面由中心向边缘依次排布设置冷却液流动区域（14）、第二进液口区域（15）和第二密封区域（16），所述极板本体（1）设置贯穿所述第一进液口区域（12）和所述第二进液口区域（15）的冷却液流通口和电解液流通口；
接电部件（2），与所述极板本体（1）周侧连接。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述碱性水流动区域（11）为所述极板本体（1）由自身正面向背面凹陷形成第一凹槽；
所述第一进液口区域（12）为设置于所述第一凹槽的外周的第一凸起；
所述第一密封区域（13）为设置于所述第一进液口区域（12）外周的第二凸起。
3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述冷却液流动区域（14）为所述极板本体（1）由自身背面向正面凹陷形成的第二凹槽；
所述第二进液口区域（15）为设置于所述第二凹槽外周的第三凸起；
所述第二密封区域（16）为设置于所述第二进液口区域（15）的第四凸起。
4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述碱性水流动区域（11）以及所述冷却液流动区域（14）由所述极板本体（1）正面向背面方向的投影重合。
5.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述第一进液口区域（12）以及所述第二进液口区域（15）由所述极板本体（1）正面向背面方向的投影重合。
6.根据权利要求5所述的双极板，其特征在于，所述第一进液口区域（12）的宽度K和所述碱性水流动区域（11）半径R之间的关系为K：R=1:2~3:4。
7.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述第一密封区域（13）以及所述第二密封区域（16）在所述极板本体（1）正面向背面方向的投影重合。
8.根据权利要求7所述的双极板，其特征在于，所述第一密封区域（13）的宽度p和所述碱性水流动区域（11）半径R之间的关系为p：R=1:3~2:7。
9.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述电解液流通口包括第一电解液进口（121）、第二电解液进口（123）、第三电解液进口（124）和第四电解液进口（126）；
所述冷却液流通口包括第一冷却液进口（122）和第二冷却液进口（125）；
所述第一电解液进口（121）和所述第四电解液进口（126）呈中心对称；
所述第二电解液进口（123）和所述第三电解液进口（124）呈中心对称；
所述第一冷却液进口（122）和所述第二冷却液进口（125）呈中心对称；
所述第二电解液进口（123）和所述第三电解液进口（124）分别与所述碱性水流动区域（11）连通；
所述第一冷却液进口（122）和所述第二冷却液进口（125）分别与所述冷却液流动区域（14）连通。
10.一种电解单元，包括权利要求1-9任一项所述的双极板，其特征在于，所述电解单元（3）包括：第一双极板、析氢电极（31）、隔膜（32）、第一密封垫（33）、析氧电极（34）和第二双极板，所述第一双极板和所述第二双极板分别设置于所述隔膜（32）的两侧，所述析氢电极（31）设置于所述隔膜（32）和所述第一双极板之间，所述析氧电极（34）设置于所述隔膜（32）和所述第二双极板之间，所述第一密封垫（33）设置于所述隔膜（32）和所述析氢电极（31）之间，或者，所述第一密封垫（33）设置于所述隔膜（32）和所述析氧电极（34）之间；
所述第一双极板的所述碱性水流动区域（11）和所述第二双极板的所述碱性水流动区域（11）均面向所述隔膜（32）；
所述第一密封垫（33）设置与所述冷却液流通口相连通的冷却液流通孔，所述第一密封垫（33）设置与所述电解液流通口相连通的电解液流通孔；
所述第一双极板为权利要求1-9任一项所述的双极板；
所述第二双极板为权利要求1-9任一项所述的双极板。
11.根据权利要求10所述的电解单元，其特征在于，所述第一密封垫（33）呈环形，所述第一进液口区域（12）呈环形，所述第二进液口区域（15）呈环形，所述第一密封垫（33）的径向宽度大于所述第一进液口区域（12）以及所述第二进液口区域（15）二者的径向宽度。
12.根据权利要求11所述的电解单元，其特征在于，所述第一密封垫（33）的外边缘直径和所述极板本体（1）的直径相等，所述第一密封垫（33）的内边缘直径和所述碱性水流动区域（11）的直径相等。
13.根据权利要求10所述的电解单元，其特征在于，所述电解液流通孔包括第一电解液流通孔（331）、第二电解液流通孔（332）、第三电解液流通孔（333）和第四电解液流通孔（334）；
所述冷却液流通孔包括第一冷却液流通孔（335）和第二冷却液流通孔（336）；
所述第一电解液流通孔（331）和第一电解液进口（121）对应；
所述第二电解液流通孔（332）和第二电解液进口（123）对应；
所述第三电解液流通孔（333）和第三电解液进口（124）对应；
所述第四电解液流通孔（334）和第四电解液进口（126）对应；
所述第一冷却液流通孔（335）和第一冷却液进口（122）对应；
所述第二冷却液流通孔（336）和第二冷却液进口（125）对应。
14.一种自带水冷的碱水制氢电解槽，其特征在于，包括权利要求10-13任一项所述的电解单元（3），所述自带水冷的碱水制氢电解槽还包括加固组件（4）和多个第二密封垫（5）；多个所述电解单元（3）设置于所述加固组件（4）的内部、且在所述加固组件（4）的长度方向均匀排布，任意两个相邻的所述电解单元（3）之间设置第二密封垫（5）。
15.根据权利要求14所述的自带水冷的碱水制氢电解槽，其特征在于，所述第二密封垫（5）和第一密封垫（33）的结构相同。
16.根据权利要求14所述的自带水冷的碱水制氢电解槽，其特征在于，所述加固组件（4）包括第一端板（41）、第二端板（42）和多个固定元件（43），多个所述固定元件（43）分别在所述第一端板（41）和所述第二端板（42）的周向排布，各个所述固定元件（43）分别贯穿所述第一端板（41）和所述第二端板（42），多个所述电解单元（3）设置于所述第一端板（41）和所述第二端板（42）之间。
17.根据权利要求16所述的自带水冷的碱水制氢电解槽，其特征在于，所述第一端板（41）和所述第二端板（42）的结构相同；
所述第一端板（41）设置析氢通孔（411）、第三冷却液进口（412）、析氧通孔（413）、第五电解液进口（414）、第四冷却液进口（415）和第六电解液进口（416）；
所述析氢通孔（411）和第一电解液进口（121）对应设置，所述第三冷却液进口（412）和第一冷却液进口（122）对应设置，所述析氧通孔（413）和第二电解液进口（123）对应设置，所述五电解液进口（414）和第三电解液进口（124）对应设置，所述第六电解液进口（416）与第四电解液进口（126）对应设置。
18.根据权利要求16所述的自带水冷的碱水制氢电解槽，其特征在于，各个所述固定元件（43）为螺栓组件。
19.根据权利要求14所述的自带水冷的碱水制氢电解槽，其特征在于，所述自带水冷的碱水制氢电解槽还包括正极接电部件（6）和负极接电部件（7），所述正极接电部件（6）连接各个所述电解单元（3）的第一双极板的所述接电部件（2），所述负极接电部件（7）连接各个所述电解单元（3）的第二双极板的所述接电部件（2）。
20.根据权利要求19所述的自带水冷的碱水制氢电解槽，其特征在于，所述正极接电部件（6）包括正极导电柱（61）、第一紧固元件（62）和正极接电端子（63），所述第一紧固元件（62）和所述正极导电柱（61）螺纹连接，所述正极导电柱（61）的端部设置所述正极接电端子（63）；
所述负极接电部件（7）包括负极导电柱（71）、第二紧固元件（72）和负极接电端子（73），所述第二紧固元件（72）和所述负极导电柱（71）螺纹连接，所述负极导电柱（71）的端部设置所述负极接电端子（73）。
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