CN221166771U - 电解槽端板结构及电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电解槽端板，公开了一种电解槽端板结构及电解槽，该电解槽端板结构包括非金属端板主体和集流板，所述集流板可拆卸地安装在所述非金属端板主体内。本实用新型的电解槽端板结构具有较轻的重量，降低安装和运输过程中的难度，节约人力物力，且能够解决在漏液的情况下，阴极端板和阳极端板容易接触而带来短路问题。

Description

电解槽端板结构及电解槽

技术领域

本实用新型涉及电解槽端板，具体地，涉及一种电解槽端板结构。此外，还涉及一种电解槽。

背景技术

随着能源结构的不断优化，氢能在我国终端能源体系中的占比不断提高。碱性电解水制氢被认为是最可行的制氢方式之一，因其仅消耗电能和水就能持续不断地制取高纯度的氢气，如果再利用风、光等可再生能源发电，电价将进一步下降，并且碱性电解水制氢的副产品氧气也具有一定的实用价值。

目前，碱性制氢电解槽作为最为成熟的电解技术占据着主导地位，现有的碱性制氢电解槽使用的都是不锈钢镀镍端板，端板在碱性制氢电解槽中主要起到支撑紧固的作用，有些电解槽中还使用端板进行导电功能。但是，这种端板厚度较厚，往往重量大，在安装和运输过程中难度系数高，耗费人力物力较大。在漏液的情况下，阴极端板和阳极端板容易接触而带来短路问题。

因此，需要设计一种电解槽端板结构，以克服或缓解上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电解槽端板结构，该电解槽端板结构具有较轻的重量，降低安装和运输过程中的难度，节约人力物力，且能够解决在漏液的情况下，阴极端板和阳极端板容易接触而带来短路问题。本实用新型的目的之二是提供一种电解槽。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种电解槽端板结构，包括非金属端板主体和集流板，所述集流板可拆卸地安装在所述非金属端板主体内。

在一些实施例中，所述非金属端板主体上设置有用于安装所述单极板的单极板安装槽，所述单极板与所述集流板相抵接。

在一些实施例中，所述单极板嵌装在所述单极板安装槽内。

在一些实施例中，所述单极板上设置有凸起结构。

在一些实施例中，所述凸起结构为乳突结构、条形凸起结构、矩形凸起结构或圆形凸起结构。

在一些实施例中，所述单极板为具有凸起结构的网状结构。

在一些实施例中，所述非金属端板主体上沿所述单极板的周向设置有若干通孔。

在一些实施例中，所述非金属端板主体上沿所述单极板的周向设置有氢气出孔、氧气出孔以及电解液进孔，所述氢气出孔和氧气出孔的布置位置高于所述电解液进孔的布置位置。

在一些实施例中，所述氢气出孔、氧气出孔以及电解液进孔为螺纹孔。

在一些实施例中，所述非金属端板主体的侧面设置有用于插装所述集流板的集流板插槽。

在一些实施例中，所述非金属端板主体的底部设置有端板主体支架。

在一些实施例中，所述集流板上设置有极耳。

本实用新型另一方面提供一种电解槽，设置有上述技术方案中任一项所述的电解槽端板结构。

在一些实施例中，还包括双极板，所述双极板布置在一对所述非金属端板主体之间。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型采用非金属端板主体，非金属端板主体不导电，因此，在漏液的情况下，能够解决阴极端板和阳极端板接触所带来的短路问题。而且，相对于现有的不锈钢镀镍端板，具有较轻的重量，降低安装和运输过程中的难度，节约人力物力。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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是本实用新型具体实施方式中的电解槽端板结构的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式中的电解槽端板结构的爆炸图；

图3是本实用新型具体实施方式中的非金属端板主体的结构示意图；

图4是本实用新型具体实施方式中的集流板的结构示意图；

图5是本实用新型具体实施方式中的单极板的结构示意图。

附图标记说明

1非金属端板主体 11通孔

12氢气出孔 13氧气出孔

14电解液进孔 21集流板

22集流板插槽 23极耳

31单极板 32单极板安装槽

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”或“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，使用的方位词为基于附图所示的方位或位置关系，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实用新型的限制；对于本实用新型的方位术语，应当结合实际安装状态进行理解。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供了一种电解槽端板结构，包括非金属端板主体1和集流板21，集流板21可拆卸地安装在非金属端板主体1内。由于非金属端板主体不导电，因此，即使电解槽发生漏液，不会造成阴极端板和阳极端板形成通路，造成短路问题。而且，相对于现有的不锈钢镀镍端板，具有较轻的重量，降低安装和运输过程中的难度，节约人力物力。

此外，相对于现有的不锈钢镀镍端板，本实用新型采用非金属端板主体1，避免了端板上的金属离子进入电解液中，导致电解液中进入杂质金属离子，增加电解副反应。

而且，由于非金属的导热系数相比于金属的导热系数较低，散热较慢，还能对电解槽起到一定的保温效果，使得电解槽在短暂停机后，温度也不会下降的过快，缩短再次开机的冷启动时间。

在一些实施例中，如图1至图3所示，集流板21可以为金属集流板，在非金属端板主体1的侧面上开设有集流板插槽22，集流板21能够插装在集流板插槽22内进行定位。相对于传统金属端板使用端板直接进行导电，本实用新型使用厚度较薄的、导电性能较好的金属集流板导电，导电性能更加良好。具体地，集流板21可以采用铜镀镍或者铝镀镍材料，相比导电性好的贵金属，即节省成本又能够耐碱腐蚀。

在一些实施例中，非金属端板主体1的端面上设置有单极板安装槽32，单极板31安装在单极板安装槽32内，而且，单极板安装槽32与集流板插槽22相连通，使得单极板31能够与集流板21相抵接，形成紧密配合状态，集流板21一般连接电源，作为导体导电，集流板21能够与单极板31进行导电，单极板31再和阴极或阳极相抵接。

在图1所示的实施例中，非金属端板主体1整体为圆形，集流板21插入集流板插槽22内，集流板21端部延伸有极耳23，极耳23用于与电源连接，如直流电源。集流板21的其余部分位于非金属端板主体1内，非金属端板主体1环绕单极板安装槽32的环形边缘区域也是非金属的，一般可以在非金属端板主体1的该环形边缘区域沿周向布置若干通孔11，在将本实用新型的电解槽端板结构与电极、垫片、双极板进行紧固装配时，使用螺栓穿过相应的通孔11，对各个元件进行紧固，相对于传统金属端板，可以省略传统金属端板和螺栓之间的绝缘套，同时还能够避免在电解槽发生漏液的故障时所带来的短路问题，在图1所示的实施例中，通孔11的数量为8个，用于插入螺栓来紧固电解槽。可以理解的是，本实用新型的非金属端板主体1不局限于上述的圆形，也可以为其它适合的形状，如矩形、椭圆形、多边形等。

在一些实施例中，如图1所示，非金属端板主体1上沿单极板31的周向设置有氢气出孔12、氧气出孔13以及电解液进孔14，氢气出孔12和氧气出孔13的布置位置高于电解液进孔14的布置位置。在将电解槽端板结构安装在电解槽内的情况下，电解槽端板结构与双极板等元件之间会压紧有密封垫片，密封垫片主要覆盖非金属端板主体1的环绕单极板安装槽32的环形边缘区域，不会遮盖单极板31。氢气出孔12与单极板31之间通过沟槽相连通，从而使电解形成的氢气从氢气出孔12排出，同时氧气出孔13与单极板31之间没有沟槽，此时氧气出孔13被密封垫片覆盖并密封；或者，氧气出孔13与单极板31之间通过沟槽相连通，从而使电解形成的氧气从氧气出孔13排出，同时氢气出孔12与单极板31之间没有沟槽，此时氢气出孔12被密封垫片覆盖并密封。电解液进孔14与单极板31之间通过沟槽相连通，便于碱性电解液从电解液进孔14进入电解小室，进而电解，发生氧化反应或还原反应，产生氧气或氢气。

具体地，氢气出孔12、氧气出孔13以及电解液进孔14可以为螺纹孔，螺纹尺寸可根据进液量选择标准尺寸，例如标准G1/2、G1/4、G1/8管接口。

如图4所示，集流板21也可以设置通孔，与上述通孔11相对应，便于螺栓穿行。

在一些实施例中，非金属端板主体1可以采用加强型工程塑料制备，通过注塑工艺一体成型，例如聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、增强型聚砜等工程塑料材料。

在一些实施例中，单极板31内嵌进单极板安装槽32内。单极板31表面设置有凸起结构，以形成流场，通过可更换流场的单极板31，可以适配不同类型的流场以满足不同的运用场景。或者，也可以采用其它能够将单极板31可拆卸安装在单极板安装槽32内的方式，如卡接、螺纹连接等。

一般地，凸起结构是指各种不同形状的凸起，具体地，凸起结构为乳突结构，乳突结构一般是指形状是大致锥形或圆锥形的结构，或者，如图5所示，凸起结构也可以为圆形凸起结构或矩形凸起结构。或者，凸起结构也可以是条形凸起结构，条形凸起结构可以如图5所示的沿上下方向延伸，使单极板31表面形成流道。或者，单极板31也可以凸起结构的网状结构，具体地，可以是编织的耐碱性环境的金属丝网，金属丝网上设置有乳突结构、矩形凸起结构或圆形凸起结构等凸起结构。从而适应不同的需求。

在一些实施例中，如图1所示，非金属端板主体1的底部设置有端板主体支架4，非金属端板主体1与端板主体支架4，通过注塑工艺一体成型，下设有2个通孔，可通过螺栓固定在工作台上。

为了更好地理解本实用新型的技术构思，下面结合相对全面的技术特征进行说明。

如图1至图5所示，本实用新型优选实施例提供了一种电解槽端板结构，包括非金属端板主体1和集流板21，非金属端板主体1的侧面开设有集流板插槽22，集流板21能够插装在集流板插槽22内进行定位。非金属端板主体1的端面上设置有单极板安装槽32，单极板31安装在单极板安装槽32内，而且，单极板安装槽32与集流板插槽22相连通，使得单极板31能够与集流板21相抵接，形成紧密配合状态，集流板21能够与单极板31进行导电。非金属端板主体1环绕单极板安装槽32的环形边缘区域也是非金属的，在非金属端板主体1的该环形边缘区域沿周向布置若干通孔11，并且，在该环形边缘区域的靠近单极板安装槽32的位置，沿单极板31的周向设置有氢气出孔12、氧气出孔13以及电解液进孔14，氢气出孔12和氧气出孔13的布置位置高于电解液进孔14的布置位置。

将电解槽端板的材料由传统的不锈钢镀镍材料变为非金属材料，本实用新型的电解槽端板结构的重量更轻，从原材料来说，非金属使用廉价的材料进行合成，节省了一定的成本；从加工角度来说，非金属材料通过注塑工艺一体成型，而不锈钢需要通过机加工再镀镍，采用非金属材料节省了加工成本；从电解槽的安装运输来说，也节省了人力物力成本。本实用新型的非金属端板主体1所使用的非金属材料导热系数较低，散热较慢，对电解槽起到一定的保温效果，使得电解槽在短暂停机后，温度也不会下降的太快，缩短再次开机的冷启动时间，电解槽响应时间变快。本实用新型采用内嵌进非金属端板主体1内部的单极板31，可按需求更换，改变电解槽内部电解液分布结构，该单极板31可以是带有不同形状凸起的金属板，也可以是编织的耐碱性环境的金属丝网，从而适应不同的需求。相对于现有技术为了阴极端板与阳极端板直接使用螺栓连接导致短路，往往需要在螺栓外面再套一层绝缘套的设计，本实用新型直接采用非金属材质的端板，可以省略传统金属端板和螺栓之间的绝缘套，同时还能够避免在电解槽发生漏液的故障时所带来的短路问题。相较于传统金属端板，本实用新型避免了端板上的金属离子进入电解液中，导致电解液中进入杂质金属离子，增加电解副反应，能耗增加。

本实用新型还提供了一种电解槽，设置有上述各个实施例中的电解槽端板结构。具体地，电解槽端板结构通常与其他零部件如电解隔膜、电极、双极板、密封垫片等共同组成电解槽。对于双极板，双极板包括主极板和极框，极框可以为非金属极框，围绕主极板布置，并且可以与本实用新型的非金属端板主体1相配合使用，能够进一步减轻整个电解槽的重量，达到轻量化，同时保温效果也会更好。

需要说明的是，虽然本实用新型的上述各个实施例主要围绕实现碱性电解水制氢进行说明，但是，本实用新型的电解槽端板结构不局限于碱性电解水制氢的技术领域，也可以在其它有类似应用场景的领域同样适用。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种电解槽端板结构，其特征在于，包括非金属端板主体(1)和集流板(21)，所述集流板(21)可拆卸地安装在所述非金属端板主体(1)内；所述非金属端板主体(1)的侧面设置有用于插装所述集流板(21)的集流板插槽(22)。

2.根据权利要求1所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述非金属端板主体(1)上设置有用于安装单极板(31)的单极板安装槽(32)，所述单极板(31)与所述集流板(21)相抵接。

3.根据权利要求2所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述单极板(31)嵌装在所述单极板安装槽(32)内。

4.根据权利要求2所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述单极板(31)上设置有凸起结构。

5.根据权利要求4所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述凸起结构为乳突结构、条形凸起结构、矩形凸起结构或圆形凸起结构。

6.根据权利要求2所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述单极板(31)为具有凸起结构的网状结构。

7.根据权利要求2所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述非金属端板主体(1)上沿所述单极板(31)的周向设置有若干通孔(11)。

8.根据权利要求2所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述非金属端板主体(1)上沿所述单极板(31)的周向设置有氢气出孔(12)、氧气出孔(13)以及电解液进孔(14)，所述氢气出孔(12)和氧气出孔(13)的布置位置高于所述电解液进孔(14)的布置位置。

9.根据权利要求8所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述氢气出孔(12)、氧气出孔(13)以及电解液进孔(14)为螺纹孔。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述非金属端板主体(1)的底部设置有端板主体支架(4)。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的电解槽端板结构，其特征在于，所述集流板(21)上设置有极耳(23)。

12.一种电解槽，其特征在于，设置有权利要求1至11中任一项所述的电解槽端板结构。

13.根据权利要求12所述的电解槽，其特征在于，还包括双极板，所述双极板布置在一对所述非金属端板主体之间。