CN217298039U - 防堵塞的双极板及含有其的电解槽 - Google Patents

防堵塞的双极板及含有其的电解槽 Download PDF

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吴伟
陈合金
林永春
余瑞兴
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Abstract

本实用新型涉及一种防堵塞的双极板及含有其的电解槽，其中双极板包括：用于连接外界的进水通孔、出水通孔和出气通孔，在双极板的阳极侧面和阴极侧面上分别开设有阳极水槽和阴极气槽，阳极水槽上设有进水连接通孔和出水连接通孔，阴极气槽设有出气连接通孔，进水连接通孔与进水通孔之间和/或出水连接通孔与出水通孔之间和/或出气连接通孔与出气通孔之间设有接通通道，接通通道设于双极板的内部。该实用新型能够解决电解槽在工作过程中由于压力所导致的水路和/或气路通道口的堵塞问题。

Description

防堵塞的双极板及含有其的电解槽
技术领域
本实用新型涉及电解槽技术领域，尤其涉及一种防堵塞的双极板及含有其的电解槽。
背景技术
电解槽作为产氢工业中重要的组件之一，其内部电极框结构如何优化，从而使得氢气产量最大化，成为关键技术之一。当前的电解槽在质子膜的阴极板侧产生氢气并且在质子膜的阳极板侧产生氧气，当产气量较大的时候，电解槽的质子膜两侧会产生较高的压力，约3.0-5.0MPa，该压力会使得设于质子膜与双极板之间的相对柔软的密封层或填充膜层等发生变形，压向双极板，造成双极板的水路和/或气路通道口的堵塞，从而影响电解槽的正常使用。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种防堵塞的双极板及含有其的电解槽，能够解决电解槽在工作过程中水路和/或气路通道口的堵塞问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供的一种防堵塞的双极板，包括用于连接外界的进水通孔、出水通孔和出气通孔，在双极板的阳极侧面和阴极侧面上分别开设有阳极水槽和阴极气槽，阳极水槽上设有进水连接通孔和出水连接通孔，阴极气槽设有出气连接通孔，进水连接通孔与进水通孔之间和/或出水连接通孔与出水通孔之间和/或出气连接通孔与出气通孔之间设有接通通道，优选为进水连接通孔与进水通孔之间、出水连接通孔与出水通孔之间、出气连接通孔与出气通孔之间都设有接通通道。接通通道设于双极板的内部。此外，接通通道的通道结构既可以直接横向连接，也可以根据需求调整气流速度设有弯曲结构。
本实用新型优选地技术方案在于，阳极水槽和阴极气槽的形状为矩形。
本实用新型优选地技术方案在于，进水连接通孔和出水连接通孔在阳极水槽内呈对角设置。
本实用新型优选地技术方案在于，阳极水槽和阴极气槽还设有若干个用于双极板导电的集电凸点。
本实用新型优选地技术方案在于，集电凸点的形状为矩形，集电凸点横竖对齐有序设置在阳极水槽和/或阴极气槽内。
本实用新型优选地技术方案在于，还包括辅助通道，辅助通道的一端与外界连通，辅助通道的另一端与接通通道的一端连通。
本实用新型优选地技术方案在于，进水通孔、出水通孔、进水连接通孔以及出水连接通孔的孔径相同。
本实用新型优选地技术方案在于，双极板的边缘还设有防错凹槽。
本实用新型优选地技术方案在于，双极板的材料为TA1。
本实用新型还提供了一种电解槽，包括如上述方案中的防堵塞的双极板。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提出一种防堵塞的双极板及含有其的电解槽，该设计通过把连接外界的水通孔(进水通孔和/或出水通孔)与阳极水槽之间的接通通道、出气通孔与阴极气槽之间的接通通道设置于双极板的内部，使得电解槽在工作过程中产生的压力无法通过如质子膜及密封硅胶或铁氟龙等柔软的部件压迫到双极板的水路和/或气路通道口造成堵塞，从而保证电解槽正常使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种防堵塞的双极板的主视图；
图2为本实用新型一种防堵塞的双极板的后视图；
图3为本实用新型一种防堵塞的双极板的立体图；
图4为本实用新型一种防堵塞的双极板的俯视图；
图5为图4的B-B处的剖视图；
图6为本实用新型一种电解槽的立体图；
图7为本实用新型一种电解槽的爆炸图一；
图8为本实用新型一种电解槽的爆炸图二。
图中：
11、进水通孔；12、出水通孔；13、出气通孔；2、阳极水槽；21、进水连接通孔；22、出水连接通孔；3、阴极气槽；31、出气连接通孔；4、接通通道；5、集电凸点；6、辅助通道；7、防错凹槽；81顶板；82、第一密封垫；83、阴极板；84、第二密封垫；85、双极板；86、阳极板；87、底板；88、螺母。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1-5所示，本实用新型的一种防堵塞的双极板，包括用于连接外界的进水通孔11、出水通孔12和两个出气通孔13，在双极板的阳极侧面和阴极侧面上分别开设有阳极水槽2和阴极气槽3(阳极侧面是指双极板中充当阳极的一侧面，阴极侧面同理)，阳极水槽2上设有进水连接通孔21和出水连接通孔22，阴极气槽3设有两个出气连接通孔31，进水连接通孔21与进水通孔11之间、出水连接通孔22与出水通孔12之间、出气连接通孔31与出气通孔13之间均设有接通通道4，接通通道4设于双极板的内部。该结构通过把连接外界的水通孔(进水通孔11和出水通孔12)和阳极水槽2之间的接通通道3、出气通孔13和阴极气槽3之间的接通通道3设置于双极板的内部，使得电解槽在工作过程中产生的压力无法通过如质子膜及密封硅胶或铁氟龙等柔软的膜部件压迫到双极板的水路和气路通道口，保证水和氢气流通的通道不受到压力堵塞影响，从而保证电解槽正常使用。
为了以及简化结构和有利于双极板的后续加工，具体地，阳极水槽2和阴极气槽3的形状为矩形。
由于在电解过程中双极板会持续消耗水生成氧气，为了保证双极板在电解过程中充满水，减少双极板发生干烧状况，进一步地，进水连接通孔21和出水连接通孔22在阳极水槽2内呈对角设置。电解槽使用的时候，进水连接通孔21位于出水连接通孔22的下方位置，使得水从下面进入，上面流出。
为了提高双极板的导电效率，优选地，阳极水槽2和阴极气槽3还设有若干个用于双极板导电的集电凸点5。具体地，集电凸点5的形状为矩形，集电凸点5横竖对齐有序设置在阳极水槽2和阴极气槽3内。该结构的导电效果良好，电解过程稳定、产气区域均匀。
为了方便加工出连接通道，具体地，还包括辅助通道6，辅助通道6的一端与外界连通，辅助通道6的另一端与接通通道4的一端连通。由于目的只是为了打通接通通道，因此在电解槽的实际使用时需要对辅助通道进行密封。
为了使得接通通道的水流通顺畅，优选地，进水通孔11、出水通孔12、进水连接通孔21以及出水连接通孔22的孔径相同。
为了方便电解槽组装，防止安装的时候发生方向错误，优选地，双极板的边缘还设有防错凹槽7。
为了提高双极板的工作效率，优选地，双极板的材料为TA1。TA1属于α型钛合金，是工业纯钛合金，TA1具有高强度，低密度、优良的耐腐蚀性和韧性，其抗拉强度在350-550MPa之间，塑性很好，易于加工成型和焊接，十分适用于电解槽的电极材料。
如图6-8所示，本实用新型的一种电解槽，包括如上述方案中的防堵塞的双极板，具体地，该电解槽依次由顶板81、第一密封垫82、阴极板83、第二密封垫84、双极板85、第二密封垫84、阳极板86、第一密封垫82、底板87叠加而成，并通过8个螺母88压紧连接。其中，上述各层部件的截面形状呈方形，第二密封垫84与第一密封垫82不同，呈内部中空结构。质子膜位于电解槽内邻近的阳极和阴极之间(阳极既包括阳极板也包括双极板的阳极侧面，阴极同理)。质子膜的两侧还设有导电用的钛毡布。密封垫的材料可以是硅胶或铁氟龙或其他的柔性材料。图6-8中，电解槽内的质子膜和钛毡布省略显示。
电解槽工作原理如下：电解槽的阴极板和阳极板接电，当直流电通过电解槽时，槽内通入的水在质子膜靠近阳极的一侧发生氧化反应生成氧气，槽内通入的水在质子膜靠近阴极的一侧发生还原反应生成氢气。水从外界不断流入电解槽内，从而不断电解产生氢气和氧气。双极板相当于一个把阳极板和阴极板合并的结构部件，能够进一步简化电解槽结构，尤其适用于多个层组叠加的电解槽。
本实用新型是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种防堵塞的双极板，其特征在于，包括用于连接外界的进水通孔(11)、出水通孔(12)和出气通孔(13)；
在所述双极板的阳极侧面和阴极侧面上分别开设有阳极水槽(2)和阴极气槽(3)，所述阳极水槽(2)上设有进水连接通孔(21)和出水连接通孔(22)，所述阴极气槽(3)设有出气连接通孔(31)；
所述进水连接通孔(21)与进水通孔(11)之间和/或出水连接通孔(22)与出水通孔(12)之间和/或出气连接通孔(31)与出气通孔(13)之间设有接通通道(4)；
所述接通通道(4)设于双极板的内部。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：
所述阳极水槽(2)和所述阴极气槽(3)的形状为矩形。
3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：
所述进水连接通孔(21)和所述出水连接通孔(22)在所述阳极水槽(2)内呈对角设置。
4.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：
所述阳极水槽(2)和所述阴极气槽(3)还设有若干个用于双极板导电的集电凸点(5)。
5.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于：
所述集电凸点(5)的形状为矩形，所述集电凸点(5)横竖对齐有序设置在所述阳极水槽(2)和/或阴极气槽(3)内。
6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：
还包括辅助通道(6)；
所述辅助通道(6)的一端与外界连通，所述辅助通道(6)的另一端与所述接通通道(4)的一端连通。
7.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：
所述进水通孔(11)、出水通孔(12)、进水连接通孔(21)以及出水连接通孔(22)的孔径相同。
8.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：
所述双极板的边缘还设有防错凹槽(7)。
9.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于：
所述双极板的材料为TA1。
10.一种电解槽，其特征在于：
包括如权利要求1-9任一项所述的防堵塞的双极板。
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