CN220485853U - 双极板、电解单元及电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电解制氢领域，提供一种双极板、电解单元及电解槽，包括多边框和极板主体，多边框包括多个第一边框，极板主体包括拼接框和极板。拼接框环绕多边框的各边设置，包括多个第二边框，第二边框内部具有空腔，第一边框置于空腔中。极板置于拼接框中，其各边分别与各个第二边框相连。如此构建了由周围拼接框体和中部单个极板组合形成的双极板结构，优化了电解槽结构，代替传统背靠背设置的两个极盘，在满足阴极和阳极导电作用的前提下，减少了一侧极盘面板，大大降低材料用量，简化结构，便于加工，降低制造成本。

Description

双极板、电解单元及电解槽

技术领域

本实用新型涉及电解制氢技术领域，尤其涉及一种双极板、电解单元及电解槽。

背景技术

由于能源和环境问题日益突出，减少传统化石能源的消耗成为当前急需解决的重要问题之一。在绿色能源中，氢能因其储量丰富，燃烧产物为水，成为代替传统化石能源的有效方式之一。

现有制氢技术中以碱性电解水制氢技术最为成熟，目前碱水电解槽为圆形槽结构，双极板作为电解槽的重要组成部件，其由中间乳突板和外围极框组成。但是，乳突结构的存在会导致双极板的制造工艺复杂，成本增加。

而在类似的氯碱行业中，其电解槽双极板包括背对背设置的阴极盘和阳极盘，阴极盘和阳极盘之间通过复合板焊接在一起。但是，两个极盘与复合板采用压焊方式，工序较为复杂，且采用两个极盘与复合板的组合形式，材料用量较大，制造成本较高。

因此，为了解决上述相关技术中存在的缺陷，提供一种新型的碱水制氢用电解槽双极板结构，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双极板、电解单元及电解槽，用以至少解决现有技术中所存在的问题之一。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种双极板，包括：

多边框，所述多边框包括至少三个依次首尾相接的第一边框；

极板主体，所述极板主体包括：

拼接框，环绕所述多边框的各边设置，所述拼接框包括至少三个依次首尾相接的第二边框，所述第二边框的内部具有空腔，所述第一边框设置于所述空腔中；

极板，设置于所述拼接框中，所述极板的各边分别与各个所述第二边框相连接。

根据本实用新型提供的双极板，所述多边框设置为四边框，所述四边框包括依次首尾相接的四个第一边框，所述拼接框包括依次首尾相接的四个第二边框，所述极板设置为方形极板。

根据本实用新型提供的双极板，所述第二边框包括：

一对第一横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，一对所述第一横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧，一对所述第一横向部沿所述第一边框的厚度方向间隔分布；

一对第一纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，一对所述第一纵向部的一端分别与一对所述第一横向部相连接；

第二横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第二横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第二横向部的两端分别与一对所述第一纵向部的另一端相连接，且所述方形极板连接于所述第二横向部上。

根据本实用新型提供的双极板，所述第二边框包括一对相对设置的第一半体，所述第一半体包括：

第三横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第三横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧；

第二纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第二纵向部的一端与所述第三横向部相连接；

第四横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第四横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第四横向部的一端与所述第二纵向部的另一端相连接；

第三纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第三纵向部与所述第四横向部的另一端相连接；

其中，一对所述第一半体的两个所述第三纵向部之间形成有供所述方形极板伸入的间隙，且所述第三纵向部与所述方形极板相连接。

根据本实用新型提供的双极板，所述第二边框包括一对相对设置的第二半体，所述第二半体包括：

第五横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第五横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧；

第四纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第四纵向部的一端与所述第五横向部相连接；

第六横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第六横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第六横向部的一端与所述第四纵向部的另一端相连接；

第五纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第五纵向部与所述第六横向部的另一端相连接；

其中，一对所述第二半体的两个所述第五纵向部相贴合，且一对所述第二半体中的一者与所述方形极板一体设置。

根据本实用新型提供的双极板，所述第二边框包括一对相对设置的第三半体，所述第三半体包括：

第七横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第七横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧；

第六纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第六纵向部的一端与所述第七横向部相连接；

第八横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第八横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第八横向部与所述第六纵向部的另一端相连接；

其中，一对所述第三半体的两个所述第八横向部相对接，且一对所述第三半体中的一者与所述方形极板一体设置。

根据本实用新型提供的双极板，所述第二边框的材质与所述极板的材质相同。

根据本实用新型提供的双极板，所述第二边框与所述极板焊接连接或者粘接连接。

本实用新型还提供一种电解单元，包括如上述任一项所述的双极板。

本实用新型还提供一种电解槽，包括如上述任一项所述的双极板，或者包括如上所述的电解单元。

本实用新型提供的双极板，包括多边框和极板主体，多边框包括至少三个依次首尾相接的第一边框，极板主体包括拼接框和极板。拼接框环绕多边框的各边设置，拼接框包括至少三个依次首尾相接的第二边框，第二边框的内部具有空腔，第一边框设置于空腔中。极板设置于拼接框中，极板的各边分别与各个第二边框相连接。如此设置，构建了由周围拼接框体和中部单个极板组合形成的双极板主体结构，优化了电解槽结构，代替了传统背靠背设置的两个极盘，在满足阴极和阳极导电作用的前提下，减少了一侧极盘面板，大大降低材料用量，其结构简化，便于加工制作，降低制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型提供的极板主体的主视图；

图2是本实用新型提供的极板主体的局部剖视图之一；

图3是本实用新型提供的极板主体的局部剖视图之二；

图4是本实用新型提供的极板主体的局部剖视图之三；

图5是本实用新型提供的极板主体的局部剖视图之四；

图6是本实用新型提供的双极板的主视图；

图7是本实用新型提供的双极板的侧视图；

图8是图7中B处局部示意图；

图9是图7中C处局部示意图；

附图标记：

1：第一边框；2：拼接框；3：方形极板；4：阴极气液分离盒；5：阴极网；6：阴极筋板；7：阳极气液分离盒；8：阳极网；9：阳极筋板；

211：第一横向部；212：第一纵向部；213：第二横向部；

22：第一半体；221：第三横向部；222：第二纵向部；223：第四横向部；224：第三纵向部；

23：第二半体；231：第五横向部；232：第四纵向部；233：第六横向部；234：第五纵向部；

24：第三半体；241：第七横向部；242：第六纵向部；243：第八横向部。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图9描述本实用新型的双极板。

如图1至图9所示，本实用新型实施例提供了一种双极板，包括多边框和极板主体。具体来说，多边框包括至少三个依次首尾相接的第一边框1。如图1所示，极板主体包括拼接框2和极板。拼接框2环绕多边框的各边设置，拼接框2包括至少三个依次首尾相接的第二边框。如图7所示，第二边框的内部具有空腔，第一边框1设置于空腔中，从而第二边框包覆在第一边框1的外壁上。这样，第一边框1可对第二边框起到支撑、安装等作用，同时第一边框1的左右两侧分别构成阳极侧和阴极侧，电流可沿第二边框分别传导至阳极反应区和阴极反应区。如图1所示，极板设置于拼接框2中，极板的各边分别与各个第二边框对应连接。这样，如图7所示，阳极侧和阴极侧共用中间一块极板，对于阳极侧，第二边框左侧部分与极板组合形成阳极盘，从而与阳极筋板9和阳极网8导电连通，以进行阳极电解反应；对于阴极侧，第二边框右侧部分与极板组合形成阴极盘，从而与阴极筋板6和阴极网5导电连通，以进行阴极电解反应。需要说明的是，以如图7所示的双极板的摆放位置来说，图中上下方向即为所指上下方位，图中左右方向即为所指左右方位。

如此设置，构建了由周围拼接框体和中间单个极板组合形成的双极板主体结构，优化了电解槽结构，代替了传统背靠背设置的两个极盘，在满足阴极和阳极导电作用的前提下，减少了一个极盘面板，大大降低材料用量，其结构简化，便于加工制作，降低制造成本。

于本实用新型的具体实施例中，多边框设置为四边框，四边框包括依次首尾相接的四个第一边框。一般地，如图6所示，四边框设计为矩形结构。对应地，拼接框包括依次首尾相接的四个第二边框，极板设置为方形极板，方形极板的四边分别与四个第二边框相连接。从而可构建碱水制氢用方形电解槽，这样，相较于传统圆形槽，双极板结构相对简单，优化了电解槽结构，便于组装和维保，降低产品的开发成本和运维成本，提升产品的综合经济效益。

在本实用新型的第一种实施例中，如图2所示，第二边框包括一对第一横向部211，一对第一纵向部212，以及第二横向部213。一对第一横向部211沿第一边框1的厚度方向延伸，且一对第一横向部211沿第一边框1的厚度方向间隔分布。一对第一横向部211位于第一边框1远离方形极板3的一侧，即，一对第一横向部211分别设置于第一边框1的上端两侧。一对第一纵向部212沿第一边框1的高度方向设置，一对第一纵向部212的上端分别与一对第一横向部211相连接。

第二横向部213沿第一边框1的厚度方向设置，第二横向部213位于第一边框1靠近方形极板3的一侧，即，第二横向部213设置于第一边框1的下端。第二横向部213的两端分别与一对第一纵向部212的下端相连接，且方形极板3连接于第二横向部213上。具体地，方形极板3位于第二横向部213的中间位置。一般地，在横纵交接位置处可做圆角过渡处理。这样，第二边框可一体弯折成型，并与方形极板3组合装配后，起到阳极盘和阴极盘的作用。需要说明的是，以如图2所示的双极板的摆放位置来说，图中左右方向即为所指左右方位、第一边框1的厚度方向，图中上下方向即为所指上下方位、第一边框1的高度方向。

在本实用新型的第二种实施例中，如图3所示，第二边框包括一对相对设置的第一半体22，具体地，一对第一半体22对称包覆于第一边框1的左右两侧。第一半体22包括第三横向部221，第二纵向部222，第四横向部223，以及第三纵向部224。第三横向部221沿第一边框1的厚度方向设置，第三横向部221位于第一边框1远离方形极板3的一侧，即，第三横向部221设置于第一边框1的上端。第二纵向部222沿第一边框1的高度方向设置，第二纵向部222的上端与第三横向部221相连接。

第四横向部223沿第一边框1的厚度方向设置，第四横向部223的左端与第二纵向部222的下端相连接。第四横向部223位于第一边框1靠近方形极板3的一侧，即，第三横向部221设置于第一边框1的下端。第三纵向部224沿第一边框1的高度方向设置，第三纵向部224的上端与第四横向部223的右端相连接。

其中，左右第一半体22的两个第三纵向部224之间形成有供方形极板3伸入的间隙。方形极板3伸入间隙中，并与第一边框1相抵，且两个第三纵向部224均与方形极板3接触连接。这样，两个半体弯折成型，便于加工和组装，且两个半体与方形极板3紧密接触，连接更加可靠。需要说明的是，以如图3所示的双极板的摆放位置来说，图中左右方向即为所指左右方位、第一边框1的厚度方向，图中上下方向即为所指上下方位、第一边框1的高度方向。

在本实用新型的第三种实施例中，如图4所示，第二边框包括一对相对设置的第二半体23，第二半体23包括第五横向部231、第四纵向部232、第六横向部233和第五纵向部234。第五横向部231沿第一边框1的厚度方向设置，第五横向部231位于第一边框1远离方形极板3的一侧，即，第五横向部231设置于第一边框1的上端。第四纵向部232沿第一边框1的高度方向设置，第四纵向部232的上端与第五横向部231相连接。

第六横向部233沿第一边框1的厚度方向设置，第六横向部233的左端与第四纵向部232的下端相连接。第六横向部233位于第一边框1靠近方形极板3的一侧，即，第六横向部233设置于第一边框1的下端。第五纵向部234沿第一边框1的高度方向设置，第五纵向部234的上端与第六横向部233的右端相连接。

其中，左右第二半体23的两个第五纵向部234紧密贴合，且一对第二半体23中的一者与方形极板3一体设置。例如，如图4所示，右侧第二半体23与方形极板3一体成型，相当于一侧具有一个完整的盘盒结构；左侧第二半体23弯折而成、单独布置，且其第五纵向部234的下端与方形极板3相连，如焊接连接等。一般地，如图8和图9所示，位于右侧的上下两个第二半体23与方形极板3一体加工，从而便于弯折成型。这样，一侧半体可与方形极板3一体弯折成型，提高加工效率，并与另一侧半体组合安装，不仅能够提升装配效率，还能够加强结构连接牢固性，保证可靠进行电传导。需要说明的是，以如图4所示的双极板的摆放位置来说，图中左右方向即为所指左右方位、第一边框1的厚度方向，图中上下方向即为所指上下方位、第一边框1的高度方向。

在本实用新型的第四种实施例中，如图5所示，第二边框包括一对相对设置的第三半体24，第三半体24包括第七横向部241、第六纵向部242和第八横向部243。第七横向部241沿第一边框1的厚度方向设置，第七横向部241位于第一边框1远离方形极板3的一侧，即，第七横向部241设置于第一边框1的上端。第六纵向部242沿第一边框1的高度方向设置，第六纵向部242的上端与第七横向部241相连接。

第八横向部243沿第一边框1的厚度方向设置，第八横向部243的左端与第六纵向部242的下端相连接。第八横向部243位于第一边框1靠近方形极板3的一侧，即，第八横向部243设置于第一边框1的下端。

其中，左右第三半体24的两个第八横向部243相对接，且一对第三半体24中的一者与方形极板3一体设置。例如，如图5所示，右侧第三半体24与方形极板3一体成型，相当于一侧具有一个完整的盘盒结构；左侧第三半体24弯折而成、单独布置，且其第八横向部243的右端与方形极板3相连，如焊接连接等。这样，一侧半体可与方形极板3一体弯折成型，简化制造工艺，并与另一侧半体组合安装，节约用料，提高产品加工效率。需要说明的是，以如图5所示的双极板的摆放位置来说，图中左右方向即为所指左右方位、第一边框1的厚度方向，图中上下方向即为所指上下方位、第一边框1的高度方向。

作为本实用新型的可选实施例，第二边框的材质与极板的材质相同。如此，通过设置相同材质的边框和极板，便于极板主体的拼装连接，合理规划使用材料，避免资源浪费，节约成本。

进一步地，于本实用新型的具体实施例中，第二边框与极板焊接连接或者粘接连接。这样，若采用焊接方式，相同材料便于焊接，能够提高焊接效率，降低焊接成本，确保焊接接头的质量和稳定性，从而保证产品的质量和使用寿命。若采用粘接方式，同材料易于粘接，且粘接成本低，强度高，应力分布更加均匀。

下面对本实用新型提供的电解单元进行描述，下文描述的电解槽与上文描述的双极板可相互对应参照。

本实用新型实施例还提供了一种电解单元，包括如上述各个实施例中的双极板。如此设置，构建了由周围拼接框体和中部单个极板组合形成的双极板主体结构，优化了电解槽结构，代替了传统背靠背设置的两个极盘，在满足阴极和阳极导电作用的前提下，减少了一侧极盘面板，大大降低材料用量，其结构简化，便于加工制作，降低制造成本。该有益效果的推导过程和上述双极板的有益效果的推导过程大致类似，故在此不再赘述。

下面对本实用新型提供的电解槽进行描述，下文描述的电解槽与上文描述的双极板可相互对应参照。

本实用新型实施例还提供了一种电解槽，包括如上述各个实施例中的双极板，或者包括如上述实施例中的电解单元。如此设置，构建了由周围拼接框体和中部单个极板组合形成的双极板主体结构，优化了电解槽结构，代替了传统背靠背设置的两个极盘，在满足阴极和阳极导电作用的前提下，减少了一侧极盘面板，大大降低材料用量，其结构简化，便于加工制作，降低制造成本。该有益效果的推导过程和上述双极板的有益效果的推导过程大致类似，故在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双极板，其特征在于，包括：

多边框，所述多边框包括至少三个依次首尾相接的第一边框；

极板主体，所述极板主体包括：

拼接框，环绕所述多边框的各边设置，所述拼接框包括至少三个依次首尾相接的第二边框，所述第二边框的内部具有空腔，所述第一边框设置于所述空腔中；

极板，设置于所述拼接框中，所述极板的各边分别与各个所述第二边框相连接。

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述多边框设置为四边框，所述四边框包括依次首尾相接的四个第一边框，所述拼接框包括依次首尾相接的四个第二边框，所述极板设置为方形极板。

3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第二边框包括：

一对第一横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，一对所述第一横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧，一对所述第一横向部沿所述第一边框的厚度方向间隔分布；

一对第一纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，一对所述第一纵向部的一端分别与一对所述第一横向部相连接；

第二横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第二横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第二横向部的两端分别与一对所述第一纵向部的另一端相连接，且所述方形极板连接于所述第二横向部上。

4.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第二边框包括一对相对设置的第一半体，所述第一半体包括：

第三横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第三横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧；

第二纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第二纵向部的一端与所述第三横向部相连接；

第四横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第四横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第四横向部的一端与所述第二纵向部的另一端相连接；

第三纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第三纵向部与所述第四横向部的另一端相连接；

其中，两个所述第一半体的所述第三纵向部之间形成有供所述方形极板伸入的间隙，且所述第三纵向部与所述方形极板相连接。

5.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第二边框包括一对相对设置的第二半体，所述第二半体包括：

第五横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第五横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧；

第四纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第四纵向部的一端与所述第五横向部相连接；

第六横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第六横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第六横向部的一端与所述第四纵向部的另一端相连接；

第五纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第五纵向部与所述第六横向部的另一端相连接；

其中，一对所述第二半体的两个所述第五纵向部相贴合，且一对所述第二半体中的一者与所述方形极板一体设置。

6.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第二边框包括一对相对设置的第三半体，所述第三半体包括：

第七横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第七横向部位于所述第一边框远离所述方形极板的一侧；

第六纵向部，沿所述第一边框的高度方向设置，所述第六纵向部的一端与所述第七横向部相连接；

第八横向部，沿所述第一边框的厚度方向设置，所述第八横向部位于所述第一边框靠近所述方形极板的一侧，所述第八横向部与所述第六纵向部的另一端相连接；

其中，一对所述第三半体的两个所述第八横向部相对接，且一对所述第三半体中的一者与所述方形极板一体设置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的双极板，其特征在于，所述第二边框的材质与所述极板的材质相同。

8.根据权利要求7所述的双极板，其特征在于，所述第二边框与所述极板焊接连接或者粘接连接。

9.一种电解单元，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的双极板。

10.一种电解槽，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的双极板，或者包括如权利要求9所述的电解单元。