CN117026261A - 一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，包括：极框、主极板、阴极电解室、阳极电解室、弹性网、镍网、密封垫片、隔膜。通过上述方式，本发明一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，不仅大大增加了单位电化学的反应面积，提高了电流密度，从而提高了电解效率和氢氧气的纯度，而且具有优秀的力学性能、耐腐蚀性以及稳定性，延长了使用寿命。

Description

一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构

技术领域

本发明涉及碱性水电解制氢技术领域，特别是涉及一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构。

背景技术

目前，用于电解水制氢的电解槽中的主极板主要以乳突板和平板加支撑网结构为主。

乳突极板，乳突可以减少极板与电极间的接触，减小极板与电极间的接触电阻，减小小室电压。但是，在电解水制氢过程中，氢、氧侧会不断有气泡从电极表面析出，汇聚成大的气泡，这会造成电解液内的电阻变大，降低制氢效率；另外，乳突深度的增加会增加电解槽小室的间距，使整体结构变得不够紧凑，从而导致小室电阻增加。

板网极板，极板与电极间的多孔结构越多，电解液中形成大气泡的概率就越小，气泡对电流密度的影响也就越小。但是，板网结构极板为极板加支撑网，支撑网材料是碳钢镀镍，镀镍基本在20㎛，加上局部镀镍不均匀，减小了大修周期，从而减少了电解槽的整体使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，具有可靠性能高、结构紧凑、使用寿命长等优点，同时在电解制氢的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其包括：极框、主极板、阴极电解室、阳极电解室、弹性网、镍网、密封垫片、隔膜，

所述主极板固定设置于所述极框上，所述主极板的阴极面上设置有用于流通阴极碱液的所述阴极电解室，所述主极板的阳极面上设置有用于流通阳极碱液的所述阳极电解室，实现了阴极碱液和阳极碱液的分流，所述阴极电解室和所述阳极电解室外侧的开口处分别设置有一所述弹性网，用作电极的所述镍网设置于所述弹性网外侧的主极板上；

相邻的两个主极板上的阴极电极和阳极电极之间设置有所述隔膜，以隔开相邻两个主极板上的阴极电解室和阳极电解室，所述密封垫片覆盖于电解室外周的极面上，以防止相邻的主极板连接导通。

在本发明一个较佳实施例中，弹性网为镍丝网，其中，镍含量≥99.5%。

在本发明一个较佳实施例中，所述主极板焊接于所述极框的中部。

在本发明一个较佳实施例中，所述主极板和所述极框上镀有镍层。

在本发明一个较佳实施例中，所述镍网焊接于主极板阴阳极面的电极平台上，并位于所述弹性网的外侧，以作为阴极电极和阳极电极。

在本发明一个较佳实施例中，所述极框上阴极面的上端设置有氢气气道孔、阳极面的上端设置有氧气气道孔；多个主极板紧贴堆叠在电解槽内后，多个或全部极框上的氢气气道孔相互连通，形成氢气输出通路，多个或全部极框上的氧气气道孔相互连通，形成氧气输出通路。

在本发明一个较佳实施例中，所述主极板阴极面上设置有分别与氢气气道孔和阴极电解室相连通的送气通道A，所述主极板阳极面上设置有分别与氧气气道孔和阳极电解室相连通的送气通道B，使得氢气通过送气通道A进入氧气气道孔、氧气通过送气通道B进入氧气气道孔，实现了氢氧气的分流输送。

在本发明一个较佳实施例中，所述极框上阴极面的下端设置有阴极碱液液道孔，阳极面的下端设置有阳极碱液液道孔；多个主极板紧贴堆叠在电解槽内后，多个或全部极框上的阴极碱液液道孔相互连通，形成阴极碱液输入流道，多个或全部极框上的阳极碱液液道孔相互连通，形成阳极碱液输入流道。

在本发明一个较佳实施例中，氧气输出通路和氢气输出通路互相独立，阳极碱液输入流道和阴极碱液输入流道互相独立。

在本发明一个较佳实施例中，阴极电解室通过主极板上的通口与阴极碱液液道孔相连通，阳极电解室通过主极板上的通口与阳极碱液液道孔相连通。

本发明的有益效果是：不仅大大增加了单位电化学的反应面积，提高了电流密度，从而提高了电解效率和氢氧气的纯度，而且具有优秀的力学性能、耐腐蚀性以及稳定性，延长了使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构一较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构一较佳实施例的剖面结构示意图；

图3是本发明的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构一较佳实施例的爆炸结构示意图；

图4是本发明的多个双极板紧贴堆叠的剖面结构示意图。

实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明实施例包括：

一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其结构包括：极框6、主极板1、阴极电解室15、阳极电解室16、弹性网2、镍网3、密封垫片4、隔膜5。

所述主极板固定设置于所述极框上，所述主极板的阴极面上设置有用于流通阴极碱液的所述阴极电解室，所述主极板的阳极面上设置有用于流通阳极碱液的所述阳极电解室，实现了阴极碱液和阳极碱液的分流，所述阴极电解室和所述阳极电解室外侧的开口处分别设置有一所述弹性网，所述镍网焊接于主极板阴阳极面的电极平台上，并位于所述弹性网的外侧，以作为阴极电极（阴极面上的镍网）和阳极电极（阳极面上的镍网），通过同时放置弹性网和镍网，更大程度上增加单位内电化学反应的比表面积。

弹性网可以用于传导电子，使主极板上电解电流的密度更均匀，同时减小主极板与镍网的接触电阻，增大电流密度，降低制氢能耗。

在电解室里由电解产生的氢、氧气泡遇到弹性网提前破裂分解，从而更大程度上提高了气体纯度；减小了氢中氧以及氧中氢的含量，保证了电解槽运行的安全性。

相邻的两个主极板上的阴极电极和阳极电极之间设置有所述隔膜，以隔开电解槽中阴极与阳极的电解液，所述密封垫片覆盖于未设置主极板的阴阳极面的剩余位置上，防止出现由于相邻的主极板连接导通而导致的两极之间流体互串或向外泄漏的情况。

进一步优选的，弹性网为纯镍丝网，镍含量≥99.5。

进一步优选的，所述主极板焊接于所述极框的中部。

进一步优选的，所述主极板和所述极框上镀有镍层。

进一步优选的，阴极电极和阳极电极焊接在弹性网上。

进一步优选的，所述极框上阴极面的上端设置有氢气气道孔7、阳极面的上端设置有氧气气道孔8；多个主极板紧贴堆叠在电解槽内后，多个或全部极框上的氢气气道孔相互连通，形成氢气输出通路，多个或全部极框上的氧气气道孔相互连通，形成氧气输出通路。

进一步优选的，所述主极板阴极面上设置有分别与氢气气道孔和阴极电解室相连通的送气通道A9，所述主极板阳极面上设置有分别与氧气气道孔和阳极电解室相连通的送气通道B10，以将电解室中产生的氢氧气快速输送出去。

在密封垫片的密封作用下，氢气和碱液的混合物就只能通过设置的送气通道A进入氢气气道孔，氧气和碱液的混合物只能通过设置的送气通道B进入氧气气道孔，实现了氢气和氧气的分流。

进一步优选的，所述送气通道与电解室的连接处设置有压片11，形成过桥，使含氧的气液易于快速通过。

进一步优选的，所述极框上阴极面的下端设置有阴极碱液液道孔12，阳极面的下端设置有阳极碱液液道孔13；多个主极板紧贴堆叠在电解槽内后，多个或全部极框上的阴极碱液液道孔相互连通，形成阴极碱液输入流道，多个或全部极框上的阳极碱液液道孔相互连通，形成阳极碱液输入流道。

进一步优选的，所述主极板设置有与电解室和碱液液道孔相连通的通口14。碱液从外部用泵打入碱液的进入流道中，再通过主极板的通口和沟槽均匀的进入电解室中。

其中，每块主极板的双面都会设置碱液液道孔，使碱液能够进入电解槽的阳极区和阴极区，实现了阴极区电解液和阳极区电解液在电解槽内部的分流。

当电解液通过碱液液道孔进入阴极区域时，与电极发生电化反应生成氢气，氢气和电解液的混合物通过氢气气道孔离开电解小室，进入氢气气液分离器；当电解液通过碱液液道孔进入阳极区域时，与电极发生电化反应生成氧气，氧气和电解液的混合物通过氧气气道孔离开电解小室，进入氧气气液分离器。

本发明一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构的有益效果是：

1.弹性网双极板大大增加了单位电化学的反应面积，提高了电流密度，提高了电解效率，且由于电流密度的提高，从而使得氢气和氧气的纯度也相应提高；

2.弹性网具有优秀的力学性能和优良的耐腐蚀性，较高的热和电导率，不论在高温或熔融的碱中都比较稳定，延长了电解槽的大修周期，同时也延长了电解槽的使用寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，包括：极框、主极板、阴极电解室、阳极电解室、弹性网、镍网、密封垫片、隔膜，

所述主极板固定设置于所述极框上，所述主极板的阴极面上设置有用于流通阴极碱液的所述阴极电解室，所述主极板的阳极面上设置有用于流通阳极碱液的所述阳极电解室，实现了阴极碱液和阳极碱液的分流，所述阴极电解室和所述阳极电解室外侧的开口处分别设置有一所述弹性网，用作电极的所述镍网设置于所述弹性网外侧的主极板上；

相邻的两个主极板上的阴极电极和阳极电极之间设置有所述隔膜，以隔开相邻两个主极板上的阴极电解室和阳极电解室，所述密封垫片覆盖于电解室外周的极面上，以防止相邻的主极板连接导通。

2.根据权利要求1所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，弹性网为镍丝网，其中，镍含量≥99.5%。

3.根据权利要求1所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，所述主极板焊接于所述极框的中部。

4.根据权利要求1所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，所述主极板和所述极框上镀有镍层。

5.根据权利要求1所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，所述镍网焊接于主极板阴阳极面的电极平台上，并位于所述弹性网的外侧，以作为阴极电极和阳极电极。

6.根据权利要求1所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于， 所述极框上阴极面的上端设置有氢气气道孔、阳极面的上端设置有氧气气道孔；多个主极板紧贴堆叠在电解槽内后，多个或全部极框上的氢气气道孔相互连通，形成氢气输出通路，多个或全部极框上的氧气气道孔相互连通，形成氧气输出通路。

7.根据权利要求6所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，所述主极板阴极面上设置有分别与氢气气道孔和阴极电解室相连通的送气通道A，所述主极板阳极面上设置有分别与氧气气道孔和阳极电解室相连通的送气通道B，使得氢气通过送气通道A进入氧气气道孔、氧气通过送气通道B进入氧气气道孔，实现了氢氧气的分流输送。

8.根据权利要求1所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，所述极框上阴极面的下端设置有阴极碱液液道孔，阳极面的下端设置有阳极碱液液道孔；多个主极板紧贴堆叠在电解槽内后，多个或全部极框上的阴极碱液液道孔相互连通，形成阴极碱液输入流道，多个或全部极框上的阳极碱液液道孔相互连通，形成阳极碱液输入流道。

9.根据权利要求6或8所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，氧气输出通路和氢气输出通路互相独立，阳极碱液输入流道和阴极碱液输入流道互相独立。

10.根据权利要求8所述的一种用于电解水制氢的弹性网双极板机构，其特征在于，阴极电解室通过主极板上的通口与阴极碱液液道孔相连通，阳极电解室通过主极板上的通口与阳极碱液液道孔相连通。