CN117987856A - 电解槽装置及制氢系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制氢技术领域，尤其涉及一种电解槽装置及制氢系统。该电解槽装置包括：多个电解槽模块，多个电解槽模块堆叠设置；第一双极板，第一双极板设置在相邻两个电解槽模块之间，以连接并支撑相邻两个电解槽模块；连接机构，连接机构连接在相邻两个第一双极板上。本发明提供的一种电解槽装置及制氢系统，利用第一双极板连接并支撑相邻的两个电解槽模块，其不仅具有双极板的导电性能，还满足组装多个电解槽模块所需要的刚度，减小电解槽模块内部发生变形的几率；电解槽模块可以进行模块化设计和加工，可以在现场利用第一双极板和连接机构将多个电解槽模块进行装配，以满足大规模制氢的需要。

Description

电解槽装置及制氢系统

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，尤其涉及一种电解槽装置及制氢系统。

背景技术

当前，市场上主流的碱性水电解槽装置多采用双极压滤式结构，其核心零部件为双极板，双极板由极框和极板焊接而成，目前，碱性水电解槽市场需求产品规格越来越大，双极板内部的电解小室数量越来越多。在大型电解槽在生产安装过程中，由于多个双极板堆叠安装，导致电解槽整体刚性不足，存在双极板弯曲，电解小室下坠的风险；同时，这种结构的电解槽无法模块化装配，只能进行单片叠加装配，装配效率较低，无法满足大规模生产的需要。

发明内容

本发明提供一种电解槽装置及制氢系统，用以解决现有技术中电解槽整体刚性不足，装配效率低的缺陷。

本发明提供一种电解槽装置，包括：

多个电解槽模块，多个所述电解槽模块堆叠设置；

第一双极板，所述第一双极板设置在相邻两个所述电解槽模块之间，以连接并支撑相邻两个所述电解槽模块；

连接机构，所述连接机构连接在相邻两个所述第一双极板上。

根据本发明提供的一种电解槽装置，

所述第一双极板包括：

第一极框；

第一极板，所述第一极板与所述第一极框连接；

所述电解槽模块包括：多个依次堆叠的第二双极板；

所述第二双极板包括：

第二极框；

第二极板，所述第二极板与所述第二极框连接；其中，

所述第一极框的厚度大于所述第二极框的厚度。

根据本发明提供的一种电解槽装置，所述第一双极板还包括：

第一乳突板，所述第一乳突板与所述第一极框连接，并覆盖在所述第一极板的一侧，所述第一乳突板上设有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起用于与所述第一极板接触，所述第二凸起用于与相邻的所述第二极板接触；

第二乳突板，所述第二乳突板与所述第一极框连接，并覆盖在所述第一极板的另一侧，所述第二乳突板上设有第三凸起和第四凸起，所述第三凸起用于与所述第一极板接触，所述第四凸起用于与相邻的所述第二极板接触。

根据本发明提供的一种电解槽装置，所述第一凸起设置多排，所述第二凸起设置多排，且每排所述第一凸起和所述第二凸起交替设置；

所述第三凸起设置多排，所述第四凸起设置多排，且每排所述第三凸起和所述第四凸起交替设置。

根据本发明提供的一种电解槽装置，所述第一双极板包括：

第三极框；

弹性网，所述弹性网与所述第三极框连接。

根据本发明提供的一种电解槽装置，所述电解槽模块包括：多个依次堆叠的第三双极板；

所述第三双极板包括：

第四极框；

第四极板，所述第四极板与所述第四极框连接；

所述第一双极板还包括：

第三乳突板，所述第三乳突板与所述第三极框连接，并位于所述弹性网的一侧，所述第三乳突板设有第五凸起和第六凸起，所述第五凸起用于与所述弹性网接触，所述第六凸起用于与相邻的所述第四极板接触；

第四乳突板，所述第四乳突板与所述第三极框连接，并位于所述弹性网的另一侧，所述第四乳突板设有第七凸起和第八凸起，所述第七凸起用于与所述弹性网接触，所述第八凸起用于与相邻的所述第四极板接触。

根据本发明提供的一种电解槽装置，所述第五凸起设置多排，所述第六凸起设置多排，且每排所述第五凸起和所述第六凸起交替设置；

所述第七凸起设置多排，所述第八凸起设置多排，且每排所述第七凸起和所述第八凸起交替设置。

根据本发明提供的一种电解槽装置，还包括：

多个耳板，每个所述耳板设置在第一双极板的外缘，所述耳板上设有至少两个通孔，用于通过所述连接机构将相邻的所述耳板连接起来。

根据本发明提供的一种电解槽装置，所述连接机构包括：

连杆，所述连杆连接在相邻两个所述耳板的对应通孔之间；

锁紧件，所述锁紧件套设在所述连杆的端部，用于对所述连杆在轴向上锁紧。

本发明还提供一种制氢系统，包括：本发明实施例中的电解槽装置。

本发明提供的一种电解槽装置，包括：多个电解槽模块、第一双极板和连接机构；多个电解槽模块堆叠设置，第一双极板设置在相邻两个电解槽模块之间，以连接并支撑相邻两个电解槽模块，连接机构连接在相邻两个第一双极板上。本发明提供的一种电解槽装置，利用第一双极板连接并支撑相邻的两个电解槽模块，其不仅具有双极板的导电性能，还满足组装多个电解槽模块所需要的刚度，减小电解槽模块内部发生变形的几率；电解槽模块可以进行模块化设计和加工，可以在现场利用第一双极板和连接机构将多个电解槽模块进行装配，以满足大规模制氢的需要。

进一步地，本发明提供的一种制氢系统，由于其包括了本发明实施例中的电解槽装置，因此，具有如上同样的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1是本发明其中一个实施例中提供的电解槽装置的主视图；

图2是本发明其中一个实施例中提供的电解槽装置的俯视图；

图3是本发明其中一个实施例中提供的第一双极板的结构示意图；

图4是本发明其中一个实施例中提供的第一双极板的俯视图；

图5是本发明其中一个实施例中提供的第一极板、第一乳突板和第二乳突板的剖面示意图；

图6是本发明其中一个实施例中提供的弹性网、第三乳突板和第四乳突板的剖面示意图。

附图标记：

100：电解槽模块；200：第一双极板；201：第一极框；202：第一极板；203：第一乳突板；2031：第一凸起；2032：第二凸起；204：第二乳突板；2041：第四凸起；300：耳板；401：连杆；402：螺母；

501：弹性网；502：第三乳突板；5021：第五凸起；5022：第六凸起；503：第四乳突板；5031：第七凸起；5032：第八凸起。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例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。

下面结合图1-图6描述本发明的一种电解槽装置。该电解槽装置包括：多个电解槽模块100、第一双极板200和连接机构。

其中，多个电解槽模块100堆叠设置；第一双极板200设置在相邻两个电解槽模块100之间，以连接并支撑相邻两个电解槽模块100；连接机构连接在相邻两个第一双极板200上。

本发明提供的一种电解槽装置，其具备了多个电解槽模块100，每个电解槽模块100可以独立设计、加工和运行，其内部具有双极板、阴极、阳极、隔膜和密封垫片等结构，并通过上述结构形成了电解小室，形成了碱性水电解装置。

具体来说，多个电解槽模块100之间设置了第一双极板200，其不仅具有双极板的电解功能，还具有对相邻电解槽模块100的连接作用，以及对电解槽模块100的支撑作用，以减小电解槽模块100内部变形的几率。本实施例中的第一双极板200相当于在两个电解槽模块100的双极板之间增设了第一双极板200，其相较于普通的双极板具有更强的刚性，用于支撑和连接相邻的电解槽模块100；另外，第一双极板200与阴极、阳极、隔膜和密封垫片也组成了电解小室，从而满足多个电解槽模块100装配需要。

进一步地，第一双极板200根据功能划分为多个区域，出气区、密封区、产气区和固定区。其中，出气区设置有多个通孔，用于将电解产生的氢气和氧气排出；密封区可通过密封垫片实现电解槽内部的密封；产气区位于密封区的内部，电解介质在该区域反应产生氢气和氧气；固定区用于与连接机构配合实现连接固定。

相邻的两个第一双极板200通过连接机构实现连接，将多个电解槽模块100的模块化结构，利用第一双极板200和连接机构连接形成组合式的电解槽装置。

本发明提供的一种电解槽装置，包括：多个电解槽模块100、第一双极板200和连接机构；多个电解槽模块100堆叠设置，第一双极板200设置在相邻两个电解槽模块100之间，以连接并支撑相邻两个电解槽模块100，连接机构连接在相邻两个第一双极板200上。本发明提供的一种电解槽装置，利用第一双极板200连接并支撑相邻的两个电解槽模块100，其不仅具有双极板的导电性能，还满足组装多个电解槽模块100所需要的刚度，减小电解槽模块100内部发生变形的几率；电解槽模块100可以进行模块化设计和加工，可以在现场利用第一双极板200和连接机构将多个电解槽模块100进行装配，以满足大规模制氢的需要。

在本发明的其中一个实施例中，第一双极板200包括：第一极框201和第一极板202，第一极板202与第一极框201连接。电解槽模块100包括：多个依次堆叠的第二双极板。其中，第二双极板包括：第二极框和第二极板，第二极板与第二极框连接，第一极框201的厚度大于第二极框的厚度。在本实施例中，通过对第一双极板200中第一极框201的厚度加厚，对电解槽模块100进行支撑，从而提高其刚度，进而减小电解槽模块100内部发生变形的几率。

在本发明的其中一个实施例中，第一双极板200还包括：第一乳突板203和第二乳突板204。其中，第一乳突板203与第一极框201连接，并覆盖在第一极板202的一侧，第一乳突板203上设有第一凸起2031和第二凸起2032，第一凸起2031用于与第一极板202接触，第二凸起2032用于与相邻的第二极板接触；第二乳突板204与第一极框201连接，并覆盖在第一极板202的另一侧，第二乳突板204上设有第三凸起(由于遮挡，图中未标出)和第四凸起2041，第三凸起用于与第一极板202接触，第四凸起2041用于与相邻的第二极板接触。具体来说，第一乳突板203和第二乳突板204分别设置在上下两侧，通过凸起结构与上、下相邻的第二极板接触。在本实施例中，通过在第一极板202的两侧分别设置第一乳突板203和第二乳突板204，从而利用凸起结构(即第一凸起2031、第二凸起2032、第三凸起和第四凸起2041)分别与对应的极板(第一极板202和第二极板)进行零间隙接触，保证电流通过性，电阻减少。另外，采用了上下乳突板的结构(也即第一乳突板203和第二乳突板204)，也减小了第一极板202与第二极板之间的间距，从而减小电阻。

应当理解的是，第一凸起2031和第二凸起2032的突出方向相反，第三凸起与第四凸起2041的突出方向相反。

在本发明的其中一个实施例中，如图3至图5所示，第一凸起2031设置多排，第二凸起2032设置多排，且每排第一凸起2031和第二凸起2032交替设置；第三凸起设置多排，第四凸起2041设置多排，且每排第三凸起和第四凸起2041交替设置。具体来说，凸起一排设置多个，设置多排，而第一凸起2031和第二凸起2032均按照一排一排的交替设置，第三凸起和第四凸起2041均按照一排一排的交替设置，从而保证与第一极板202、第二极板的无间隙接触，电流导通顺畅。

在本发明的其中一个实施例中，第一双极板200包括：第三极框和弹性网501。其中，弹性网501与第三极框连接。在本实施例中，通过将第一双极板200中的第一极板202替换为弹性网501的结构，由于弹性网501的包裹性更强，能够塞满其所处空间，能够进一步减小电阻。

在本发明的其中一个实施例中，电解槽模块100包括：多个依次堆叠的第三双极板；第三双极板包括：第四极框和第四极板，第四极板与第四极框连接。第一双极板200还包括：第三乳突板502和第四乳突板503。其中，第三乳突板502与第三极框连接，并位于弹性网501的一侧，第三乳突板502设有第五凸起5021和第六凸起5022，第五凸起5021用于与弹性网501接触，第六凸起5022用于与相邻的第四极板接触；第四乳突板503与第三极框连接，并位于弹性网501的另一侧，第四乳突板503设有第七凸起5031和第八凸起5032，第七凸起5031用于与弹性网501接触，第八凸起5032用于与相邻的第四极板接触。在本实施例中，电解槽模块100的具体结构与上述实施例中的电解槽模块100的结构相同，第三乳突板502和第四乳突板503的结构也与上述实施例中的第一乳突板203和第二乳突板204的结构相同，区别仅在于，本实施例中乳突板上的第五凸起5021和第七凸起5031用于与弹性网501进行接触，而采用了弹性网501与凸起接触的方式，其对凸起的包裹性更强，可以塞满第三乳突板502和第四乳突板503所在的空间，导电性更好。本实施例在设置了弹性网501的基础上，对应设置乳突板，通过其上设置的凸起结构与对应的极板和弹性网501接触，进一步保证电流通过性，电阻减少。

在本发明的其中一个实施例中，第五凸起5021设置多排，第六凸起5022设置多排，且每排第五凸起5021和第六凸起5022交替设置；第七凸起5031设置多排，第八凸起5032设置多排，且每排第七凸起5031和第八凸起5032交替设置。本实施例中的第五凸起5021、第六凸起5022、第七凸起5031和第八凸起5032的排布形式与上述实施例中的第一凸起2031、第二凸起2032、第三凸起和第四凸起2041的排布形式类似，均为按一排一排的交替设置，从而保证与弹性网501、第四极板的无间隙接触，电流导通顺畅。

在本发明的其中一个实施例中，该电解槽装置还包括：多个耳板300，每个耳板300设置在第一双极板200的外缘，耳板300上设有至少两个通孔，用于通过连接机构将相邻的耳板300连接起来。在本实施例中，通过在第一双极板200的外缘处设置耳板300，可以利用连接机构连接相邻两个第一双极板200上的耳板300，从而完成整体装配。具体来说，耳板300是安装在第一极框201的外缘上，沿其周向以预设夹角排列设置多个。另外，如图2至图4所示，耳板300上设有多个通孔，可以利用连接机构穿过对应通孔，使得上下两个电解槽模块100错位安装。

在本发明的其中一个实施例中，连接机构包括：连杆401和锁紧件。其中，连杆401连接在相邻两个耳板300的对应通孔之间；锁紧件套设在连杆401的端部，用于对连杆401在轴向上锁紧。具体来说，连接机构由连杆401和锁紧件组成，连杆401的两端穿过相邻两个耳板300上对应的通孔，并利用锁紧件将连杆401锁紧固定。在本实施例中，采用多个耳板300与多个连杆401、锁紧件的相互配合，保证了电解槽模块100的密封性能。优选地，连杆401的端部形成有螺纹结构；锁紧件包括螺母402，螺母402套设在连杆401上，并与连杆401的螺纹结构配合，实现连杆401的锁紧固定。

本发明还提供一种制氢系统。该制氢系统包括：本发明实施例中的电解槽装置。

本发明提供的一种制氢系统，由于其包括了本发明实施例中的电解槽装置，因此，具有如上同样的优势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电解槽装置，其特征在于，包括：

多个电解槽模块(100)，多个所述电解槽模块(100)堆叠设置；

第一双极板(200)，所述第一双极板(200)设置在相邻两个所述电解槽模块(100)之间，以连接并支撑相邻两个所述电解槽模块(100)；

连接机构，所述连接机构连接在相邻两个所述第一双极板(200)上。

2.根据权利要求1所述的电解槽装置，其特征在于，

所述第一双极板(200)包括：

第一极框(201)；

第一极板(202)，所述第一极板(202)与所述第一极框(201)连接；

所述电解槽模块(100)包括：多个依次堆叠的第二双极板；

所述第二双极板包括：

第二极框；

第二极板，所述第二极板与所述第二极框连接；其中，

所述第一极框(201)的厚度大于所述第二极框的厚度。

3.根据权利要求2所述的电解槽装置，其特征在于，所述第一双极板(200)还包括：

第一乳突板(203)，所述第一乳突板(203)与所述第一极框(201)连接，并覆盖在所述第一极板(202)的一侧，所述第一乳突板(203)上设有第一凸起(2031)和第二凸起(2032)，所述第一凸起(2031)用于与所述第一极板(202)接触，所述第二凸起(2032)用于与相邻的所述第二极板接触；

第二乳突板(204)，所述第二乳突板(204)与所述第一极框(201)连接，并覆盖在所述第一极板(202)的另一侧，所述第二乳突板(204)上设有第三凸起和第四凸起(2041)，所述第三凸起用于与所述第一极板(202)接触，所述第四凸起(2041)用于与相邻的所述第二极板接触。

4.根据权利要求3所述的电解槽装置，其特征在于，

所述第一凸起(2031)设置多排，所述第二凸起(2032)设置多排，且每排所述第一凸起(2031)和所述第二凸起(2032)交替设置；

所述第三凸起设置多排，所述第四凸起(2041)设置多排，且每排所述第三凸起和所述第四凸起(2041)交替设置。

5.根据权利要求1所述的电解槽装置，其特征在于，

所述第一双极板(200)包括：

第三极框；

弹性网(501)，所述弹性网(501)与所述第三极框连接。

6.根据权利要求5所述的电解槽装置，其特征在于，

所述电解槽模块(100)包括：多个依次堆叠的第三双极板；

所述第三双极板包括：

第四极框；

第四极板，所述第四极板与所述第四极框连接；

所述第一双极板(200)还包括：

第三乳突板(502)，所述第三乳突板(502)与所述第三极框连接，并位于所述弹性网(501)的一侧，所述第三乳突板(502)设有第五凸起(5021)和第六凸起(5022)，所述第五凸起(5021)用于与所述弹性网(501)接触，所述第六凸起(5022)用于与相邻的所述第四极板接触；

第四乳突板(503)，所述第四乳突板(503)与所述第三极框连接，并位于所述弹性网(501)的另一侧，所述第四乳突板(503)设有第七凸起(5031)和第八凸起(5032)，所述第七凸起(5031)用于与所述弹性网(501)接触，所述第八凸起(5032)用于与相邻的所述第四极板接触。

7.根据权利要求6所述的电解槽装置，其特征在于，

所述第五凸起(5021)设置多排，所述第六凸起(5022)设置多排，且每排所述第五凸起(5021)和所述第六凸起(5022)交替设置；

所述第七凸起(5031)设置多排，所述第八凸起(5032)设置多排，且每排所述第七凸起(5031)和所述第八凸起(5032)交替设置。

8.根据权利要求1所述的电解槽装置，其特征在于，还包括：

多个耳板(300)，每个所述耳板(300)设置在第一双极板(200)的外缘，所述耳板(300)上设有至少两个通孔，用于通过所述连接机构将相邻的所述耳板(300)连接起来。

9.根据权利要求8所述的电解槽装置，其特征在于，所述连接机构包括：

连杆(401)，所述连杆(401)连接在相邻两个所述耳板(300)的对应通孔之间；

锁紧件，所述锁紧件套设在所述连杆(401)的端部，用于对所述连杆(401)在轴向上锁紧。

10.一种制氢系统，其特征在于，包括：权利要求1至9中任意一项所述的电解槽装置。