CN213977909U - 一种具有特斯拉阀式流道的集电极 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有特斯拉阀式流道的集电极，属于集电极装置技术领域。该装置包括电解单元、环形流道、特斯拉阀式流道、环形外槽、流体出口和密封装置；电解单元上设有特斯拉阀式流道，呈放射式水平分布于电极上，其一端连接电解单元中心的环形流道，另一端连接外层的环形外槽；环形外槽内设有特斯拉阀式流道，其两端与环形外槽上的流体出口相互连接。电解产生的流体通过特斯拉阀式流道加速排出，膜电极催化材料表面气泡的快速脱离，提高了催化材料工作面积，同时可以防止催化剂的脱落，提高其使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于集电极装置技术领域，具体涉及一种具有特斯拉阀式流道的集电极。
背景技术
目前国内外的固体聚合物电解质电解槽都是采用带流道隔板+阴极集电极+膜电极+阳极集电极+带流道隔板这种结构组合作为电解单元，其中集电极起到均匀导电和气液交互流动的作用。阴极侧在膜电极表面产生的气体和水需要通过集电极扩散到流道之中，然后排出。电解过程中随着电流密度的增大，阴极催化材料表面聚集大量气泡，来不及扩散的气泡占据了大量的催化面积，降低了催化材料的工作效率。如何快速分离、扩散产生的气泡，进而降低其对过电位的不良影响，一直是人们研究的课题。
实用新型内容
本实用新型把集电极和其支撑通过粉末烧结工艺做成一体，原集电极和其支撑的厚度体积空间保持不变，在原集电极支撑的厚度空间里设计均匀分布的特斯拉阀式流道，流道的易通过方向与气液的流动方向保持一致。利用特斯拉阀式流道会加速顺向流过其中流体的特性，在均匀分布的流道中形成局部负压，吸引电解产生的气泡快速脱离电极表面，穿过集电极层汇入流道。
一种具有特斯拉阀式流道的集电极，其特征在于，包括电解单元、环形流道、特斯拉阀式流道、环形外槽和流体出口；所述电解单元上开设有特斯拉阀式流道，特斯拉阀式流道呈放射式水平分布于电极上，其一端连接电解单元中心的环形流道，另一端连接外层的环形外槽；所述环形外槽上设有流体出口。
所述的一种具有特斯拉阀式流道的集电极，其特征在于，所述的环形外槽内开设有特斯拉阀式流道，流体出口与环形外槽内的特斯拉阀式流道的端部相连接，电极电解产生的流体通过分布于电极上的特斯拉阀式流道加速排至环形外槽内的特斯拉阀式流道，再加速，通过流体出口排出。
所述的一种具有特斯拉阀式流道的集电极，其特征在于，所述电解单元的最外层设有密封装置。
所述电解单元为耐腐蚀的金属或合金材料，所述密封装置为耐腐蚀的疏水材料。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1）本实用新型采用特斯拉阀式流道结构，在流体流过时，会加速流经其中的流体造成局部负压，吸引电解产生的气泡快速脱离电极表面，汇入流道后排出。
2）膜电极催化材料表面气泡的快速脱离，提高了催化材料工作面积，同时可以防止催化剂的脱落，提高其使用寿命。
附图说明
图1 本实用新型的结构示意图；
图2 特斯拉阀式流道的流体易流动方向。
图中：1-电解单元；2-环形流道；3-特斯拉阀式流道；4-环形外槽；5-密封装置；6-流体出口。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此，还可适用于有关燃料电池模型和电解装置模型的阴阳两极。
如图1所示，一种具有特斯拉阀式流道的集电极，包括电解单元1、环形流道2、特斯拉阀式流道3、环形外槽4、密封装置5和流体出口6；所述电解单元1上设有特斯拉阀式流道3，呈放射式水平均匀分布于电极上，一端开口连接电解单元1中心的环形流道2，另一端开口连接环形外槽4，所述环形外槽4内亦设有特斯拉阀式流道3，环形外槽4内的特斯拉阀式流道3的端部与环形外槽4上的两个流体出口6相互连接，电解单元1最外层设有密封装置5。
如图2所示，本实用新型的特斯拉阀式流道的易流动方向为从中心向外侧。
将其应用于电解产生氘气的阴极，阳极产生的D3O+透过质子膜到达阴极，在阴极一侧的催化剂表面进行反应，还原形成D2和D2O，这些气体和液体在阴极膜的表面产生，靠近电解单元1中心的进入到环形流道2中，进而通过环形流道2与特斯拉阀式流道3的连接口进入到特斯拉阀式流道3中，远离中心的流体则从电极直接进入到特斯拉阀式流道3中，两种情况的流体都会通过特斯拉阀式流道3加速排到外侧的环形外槽4中，这一个过程主要是利用特斯拉阀式流道3的加速排出流体的原理，可以避免气体和液体在阴极的富集，造成催化剂的脱落和膜的损坏；进入到环形外槽4的液体和气体则又可以通过环形外槽4内的特斯拉阀式流道3加速排到两个流体出口6。
Claims (3)
1.一种具有特斯拉阀式流道的集电极，其特征在于，包括电解单元（1）、环形流道（2）、特斯拉阀式流道（3）、环形外槽（4）和流体出口（6）；
所述电解单元（1）上开设有特斯拉阀式流道（3），特斯拉阀式流道（3）呈放射式水平分布于电极上，其一端连接电解单元（1）中心的环形流道（2），另一端连接外层的环形外槽（4）；
所述环形外槽（4）上设有流体出口（6）。
2.如权利要求1所述的一种具有特斯拉阀式流道的集电极，其特征在于，所述的环形外槽（4）内开设有特斯拉阀式流道（3），流体出口（6）与环形外槽（4）内的特斯拉阀式流道（3）的端部相连接。
3.如权利要求1所述的一种具有特斯拉阀式流道的集电极，其特征在于，所述电解单元（1）的最外层设有密封装置（5）。
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| CN202023149469.1U CN213977909U (zh) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | 一种具有特斯拉阀式流道的集电极 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114318391A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-12 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种优化结构的新型电解槽电极板、电解单元及应用 |
| CN114753905A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-07-15 | 广西博盛迪科技有限公司 | 计量阀总成 |
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