CN216808983U - 一种新型碱性电解槽用极板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型碱性电解槽用极板，包括板体和极框，所述板体为金属板，呈圆形；所述极框包括第一极框和第二极框，第一极框和第二极框均呈圆环形；在第一极框上设置有进液口、氢气出口和氧气出口；在第一极框上且靠近内圈处设置有环形凹槽，板体的外周置于环形凹槽中，所述第二极框也置于环形凹槽中，板体夹持于第一极框和第二极框之间；所述第二极框宽度与环形凹槽宽度相等，第二极框厚度与板体厚度总和与环形凹槽深度相等；所述第一极框和第二极框均是由工程塑料加工制成的。本实用新型中第一极框、板体和第二极框采用超声波溶接在一起，界面间结合紧密、密封性好、避免注塑件冷却后的翘曲变形问题，简化组装，提高平整度。

Description

一种新型碱性电解槽用极板

技术领域

本实用新型涉及碱性电解水制氢设备技术领域，具体涉及一种新型碱性电解槽用极板。

背景技术

电解水制氢，是指在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气，整个过程可实现零排放。根据电解槽隔膜材料的不同，理论上通常将水电解制氢分为碱性水电解(AWE)、质子交换膜(PEM)水电解以及高温固体氧化物水电解(SOEC)。碱性水电解制氢有着较低的投资成本，已经充分实现产业化，是大规模绿氢生产的最佳选择，也是技术最成熟以及商业化最成熟的方式。

碱性水电解制氢需要用到碱性电解槽，碱性电解槽一般由多个电解小室串联而成，每个小室又由极板、电极、隔膜、密封垫片等组成。其中，极板是电解槽最核心的部件，起到支撑和导电的作用。现有技术中碱性电解槽极板一般采用金属板材，板体和极框焊接成型，极框间需设置密封圈，加工工序复杂，重量大，极框部分易腐蚀，极板间可能发生短路问题。另外，目前还有部分极板采用工程塑料极框，注塑成型，虽然降低了电解槽重量，避免了腐蚀问题，但是注塑极板冷却过程中容易产生二次收缩变形，影响极板气密性。

实用新型内容

基于上述技术问题，本实用新型提出一种新型碱性电解槽用极板。

本实用新型所采用的技术解决方案是：

一种新型碱性电解槽用极板，包括板体和极框，所述板体为金属板，呈圆形；所述极框包括第一极框和第二极框，第一极框和第二极框均呈圆环形；

在第一极框上设置有进液口、氢气出口和氧气出口；在第一极框上且靠近内圈处设置有环形凹槽，板体的外周置于环形凹槽中，所述第二极框也置于环形凹槽中，板体夹持于第一极框和第二极框之间；

所述第二极框宽度与环形凹槽宽度相等，第二极框厚度与板体厚度总和与环形凹槽深度相等；

所述第一极框和第二极框均是由工程塑料加工制成的。

优选的，在板体的外周设置有定位通孔，在第一极框的环形凹槽处设置有与定位通孔相配合的定位凸起。

优选的，所述定位通孔设置多个，在板体的外周呈两圈分布，且第一圈定位通孔和第二圈定位通孔呈交错布置。

优选的，所述定位通孔呈圆角矩形。

优选的，所述第一极框、板体和第二极框采用超声波熔接为一体。

优选的，所述进液口设置两个，氢气出口和氧气出口均设置一个；两个进液口设置于第一极框的一端，氢气出口和氧气出口设置于第一极框的另一端；

所述氢气出口和氧气出口关于第一极框的竖向中心轴线对称分布，两个进液口也关于第一极框的竖向中心轴线对称分布；两个进液口对应与氢气出口、氧气出口关于第一极框的横向中心轴线对称分布。

优选的，所述氢气出口和氧气出口与第一极框中心所处于的径向线分别与第一极框的竖向中心轴线所呈夹角小于40°。

优选的，所述进液口、氢气出口和氧气出口也均呈圆角矩形。

优选的，所述板体上设置有凹凸状结构。

优选的，所述环形凹槽的宽度为2-20nm。

本实用新型的有益技术效果是：

(1)本实用新型第一极框、第二极框采用工程塑料材质，且配合第一极框上设置有环形凹槽等结构，第一极框、板体和第二极框采用超声波溶接，界面间结合紧密、密封性好、避免注塑件冷却后的翘曲变形问题，简化组装，提高平整度。

(2)本实用新型中第一极框和第二极框采用工程塑料材质，减轻了电解槽质量，加工效率高，成本低，避免金属极框不耐腐蚀的问题。

(3)本实用新型中第一极框内圈设置带圆角矩形定位凸起的环形凹槽，与板体外周交叉排布的定位通孔匹配，有利于板体与极框间快速定位，并增强界面间的密封性。

(4)本实用新型碱性电解槽用极板，可有效避免腐蚀和短路问题，并减少加工工序，降低成本，提高密封性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为新型碱性电解槽用极板的第一极框结构示意图；

图2为新型碱性电解槽用极板的板体结构示意图；

图3为板体的外周置于第一极框的环形凹槽中的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为新型碱性电解槽用极板的第二极框结构示意图。

具体实施方式

结合附图，一种新型碱性电解槽用极板，包括板体1和极框，所述板体1为具有一定厚度的金属板，呈圆形。所述极框包括第一极框2和第二极框3，第一极框2和第二极框3均呈圆环形，为圆环状工程塑料板。在第一极框2上设置有进液口4、氢气出口5和氧气出口6。在第一极框上且靠近内圈处设置有环形凹槽7，板体1的外周置于环形凹槽7中，所述第二极框3也置于环形凹槽7中，板体1夹持于第一极框2和第二极框3之间。所述第二极框3宽度与环形凹槽7宽度相等，环形凹槽7的宽度为2-20nm。第二极框3的厚度与板体1厚度总和与环形凹槽7深度相等。所述第一极框2和第二极框3均是由工程塑料加工制成的。所述第一极框2、板体1和第二极框3采用超声波熔接为一体。

本实用新型中第一极框2、第二极框3采用工程塑料材质，且配合第一极框2上设置有环形凹槽7等结构，第一极框2、板体1和第二极框3采用超声波溶接，界面间结合紧密、密封性好、避免注塑件冷却后的翘曲变形问题，简化组装，提高平整度。本实用新型中第一极框和第二极框采用工程塑料材质，减轻了电解槽质量，加工效率高，成本低，避免金属极框不耐腐蚀的问题。

作为对本实用新型的进一步设计，在板体1的外周设置有定位通孔8，在第一极框2的环形凹槽7处设置有与定位通孔8相配合的定位凸起9。所述定位通孔8设置多个，在板体的外周呈两圈分布，且第一圈定位通孔和第二圈定位通孔呈交错布置，即第一圈圆角矩形中每相邻两个圆角矩形的对称中心点与第二圈对应圆角矩形的中心点垂直相对，交叉排布方式有利于增强界面间的密封性。所述定位通孔8呈圆角矩形。本实用新型中第一极框内圈设置带圆角矩形定位凸起的环形凹槽，与板体外周交叉排布的定位通孔8匹配，有利于板体与极框间快速定位，并增强界面间的密封性与结合度。

更进一步的，所述进液口4设置两个，氢气出口5和氧气出口6均设置一个；两个进液口4设置于第一极框2的一端，氢气出口5和氧气出口6设置于第一极框2的另一端。所述氢气出口5和氧气出口6关于第一极框的竖向中心轴线对称分布，两个进液口4也关于第一极框2的竖向中心轴线对称分布。两个进液口4对应与氢气出口5、氧气出口6关于第一极框2的横向中心轴线对称分布。更为具体地，所述氢气出口和氧气出口与第一极框中心所处于的径向线分别与第一极框的竖向中心轴线所呈夹角为锐角，优选小于40°。所述进液口4、氢气出口5和氧气出口6也均呈圆角矩形。进液口、氢气出口和氧气出口对应与进液通道、氢气出口通道和氧气出口通道相连通。

本实用新型进液口、氢气出口和氧气出口采用上述结构及位置布置，可有助于提升极板的电解水制氢性能。

上述工程塑料极框具体可采用聚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚醚砜、聚甲醛、聚酰亚胺、改性聚苯醚等材料加工制成。第一极框和第二极框采用工程塑料材质，减轻了电解槽质量，加工效率高，成本低，避免金属极框不耐腐蚀的问题。

上述板体上可进一步设置有凹凸状结构，如球形、圆台形或梯台形凹凸状结构。

本实用新型极板的成型采用超声波熔接技术，将板体外周置于第一极框凹槽内，启动超声波熔接设备，将第二极框与第一极框、板体熔接一体，形成电解槽用极板。由于在材料交界面处声阻大，会产生局部高温，塑料导热性差，高温聚集在熔接区，使接触面迅速熔化，加上设定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，持续压合几秒钟，使其凝固成型。成型过程中不需其他辅助品，界面间结合紧密、密封性好、避免注塑件冷却后的翘曲变形问题，提高产品质量与生产效率、降低成本。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：包括板体和极框，所述板体为金属板，呈圆形；所述极框包括第一极框和第二极框，第一极框和第二极框均呈圆环形；

在第一极框上设置有进液口、氢气出口和氧气出口；在第一极框上且靠近内圈处设置有环形凹槽，板体的外周置于环形凹槽中，所述第二极框也置于环形凹槽中，板体夹持于第一极框和第二极框之间；

所述第二极框宽度与环形凹槽宽度相等，第二极框厚度与板体厚度总和与环形凹槽深度相等；

所述第一极框和第二极框均是由工程塑料加工制成的。

2.根据权利要求1所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：在板体的外周设置有定位通孔，在第一极框的环形凹槽处设置有与定位通孔相配合的定位凸起。

3.根据权利要求2所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述定位通孔设置多个，在板体的外周呈两圈分布，且第一圈定位通孔和第二圈定位通孔呈交错布置。

4.根据权利要求2所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述定位通孔呈圆角矩形。

5.根据权利要求1所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述第一极框、板体和第二极框采用超声波熔接为一体。

6.根据权利要求1所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述进液口设置两个，氢气出口和氧气出口均设置一个；两个进液口设置于第一极框的一端，氢气出口和氧气出口设置于第一极框的另一端；

所述氢气出口和氧气出口关于第一极框的竖向中心轴线对称分布，两个进液口也关于第一极框的竖向中心轴线对称分布；两个进液口对应与氢气出口、氧气出口关于第一极框的横向中心轴线对称分布。

7.根据权利要求6所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述氢气出口和氧气出口与第一极框中心所处于的径向线分别与第一极框的竖向中心轴线所呈夹角小于40°。

8.根据权利要求1所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述进液口、氢气出口和氧气出口也均呈圆角矩形。

9.根据权利要求1所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述板体上设置有凹凸状结构。

10.根据权利要求1所述的一种新型碱性电解槽用极板，其特征在于：所述环形凹槽的宽度为2-20nm。

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