CN222082910U - 一种水电解制氢用电解槽双极板结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于水电解制氢技术领域，具体地说是一种水电解制氢用电解槽双极板结构，包括阴极流场板、阳极流场板和中间平板，阴极流场板及阳极流场板分别设置于中间平板的两侧，阴极流场板上及阳极流场板上均具有通过冲压工艺形成的镂空结构流场；镂空结构流场包括若干个平行设置的齿状凸棱，每个齿状部的侧面分别形成有连通口、并分别与邻近的流道相连通。本实用新型通过镂空结构流场的设置，可使流体反复在实体的齿状凸棱和镂空的连通口间分配，促进流体的充分均匀流动，确保反应充分；且采用冲压工艺形成由若干个平行设置的齿状凸棱的镂空结构流场，流场的设置结构以及适用的加工工艺也较为简单，几乎没有物料损失，有效降低加工成本。
Description
技术领域
本实用新型属于水电解制氢技术领域，具体地说是一种水电解制氢用电解槽双极板结构。
背景技术
水电解制氢技术可分为碱水电解、固体氧化物电解、质子交换膜(ProtonExchange Membrane，简称PEM)水电解等。水电解槽采用纯水作为原料制取氢气，是一种高效、环保、成熟的制氢方式。目前限制水电解技术商业化应用的问题主要是成本过高和寿命较低，研究工作集中在提高电解室工作点电流密度与材料寿命、降低电解池材料使用量和加工工艺成本，及大型电解槽制备与开发等方面。针对电解槽材料部件方面的研究，则专注于制备廉价、高效的阴阳极催化剂，通过流场优化及密封结构设计进行新型双极板设计与制备，并对表面镀层研究提高极板耐腐蚀性等。
其中双极板的材料和工艺成本是目前的电解槽产品的主要成本项，现有的电解槽的双极板结构流场设计复杂，且加工工艺的成本高。
实用新型内容
针对现有的水电解制氢用电解槽双极板的流场设计复杂且加工工艺的成本高的问题，本实用新型的目的在于提供一种水电解制氢用电解槽双极板结构。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种水电解制氢用电解槽双极板结构，包括阴极流场板、阳极流场板和中间平板，所述阴极流场板及阳极流场板分别设置于所述中间平板的两侧，所述阴极流场板上及阳极流场板上均具有通过冲压工艺形成的镂空结构流场；
所述镂空结构流场包括若干个平行设置的齿状凸棱，每相邻的两个所述齿状凸棱之间形成主流道A，每个所述齿状凸棱的内部形成有主流道B。
每个所述齿状凸棱的长度方向的一侧或两侧分别按凹凸结构交替排列形成有若干个齿状部。
每个所述齿状部的侧面分别垂直该齿状凸棱的长度方向、并形成有连通口，每个所述连通口分别与邻近的所述主流道A及主流道B相连通。
所述阴极流场板及阳极流场板分别与所述中间平板直接紧密接触。
所述阴极流场板及阳极流场板分别通过焊接与所述中间平板连接。
所述阴极流场板上的各齿状凸棱的长度方向在所述中间平板所在平面上的投影与所述阳极流场板上的各齿状凸棱的长度方向在所述中间平板所在平面上的投影呈固定夹角。
本实用新型的优点与积极效果为：
本实用新型通过镂空结构流场的设置，可使流体反复在实体的齿状凸棱和镂空的连通口间分配，促进流体的充分均匀流动，确保反应充分；且采用冲压工艺形成由若干个平行设置的齿状凸棱的镂空结构流场，流场的设置结构以及适用的加工工艺也较为简单，几乎没有物料损失，有效降低加工成本。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图之一；
图2为本实用新型的立体结构示意图之二；
图3为本实用新型的俯视结构示意图；
图4为本实用新型的剖面结构示意图；
图5为本实用新型的阴极流场板或阳极流场板的部分结构示意图。
图中：1为中间平板、2为阴极流场板、3为阳极流场板；
100为齿状凸棱、101为齿状部、102为连通口；
001为主流道A、002为主流道B。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本实用新型作进一步详述。
一种水电解制氢用电解槽双极板结构，如图1-5所示，本实施例中包括阴极流场板2、阳极流场板3和中间平板1，阴极流场板2及阳极流场板3分别设置于中间平板1的两侧，阴极流场板2上及阳极流场板3上均具有通过冲压工艺形成的镂空结构流场。本实用新型提出的电解槽双极板结构的技术适用范围包括燃料电池、碱性ALK电解槽、PEM电解槽以及SOEC等电化学装置。本实用新型适用的电解槽结构为现有技术，一般还包含极框、密封垫或密封线、隔膜、阴阳极电极、阴阳极扩散层结构、端板，以及螺杆、弹簧、绝缘套筒等紧固件，本实用新型与其他零部件的安装设置结构采用现有技术。
本实施例中镂空结构流场包括若干个平行设置的齿状凸棱100，每相邻的两个齿状凸棱100之间形成主流道A 001，每个齿状凸棱100的内部均形成有主流道B 002。实体的齿状凸棱100起到对流体的分配作用，也在中间平板1与电解槽外部零件之间起到支撑作用。通过采用冲压工艺制成齿状凸棱100，可以避免现有技术中制作双极板常用的“去料”(例如通过刻蚀、冲裁、雕铣等)工艺造成的物料浪费，几乎没有物料损失。本实施例中阴极流场板2、阳极流场板3可以采用钛、镍、不锈钢、碳钢、金、铂等金属板，也可以是其他金属、非金属材料板，并施以上述金属材料的镀层；中间平板1采用现有技术中常用的金属材料板制成。
具体而言，本实施例中每个齿状凸棱100的长度方向的一侧或两侧分别按凹凸结构交替排列形成有若干个齿状部101，每个齿状部101的侧面分别垂直该齿状凸棱100的长度方向、并形成有连通口102，每个连通口102分别与邻近的主流道A 001及主流道B 002相连通。通过开设有连通口102的齿状部101的设置，可使在主流道A001及主流道B 002的流体可以横向流入其他相连通的流道，可以使流体反复改变流动方向。本实施例中流体在镂空结构流场中的整体的流动方向为平行于中间平板1所在的平面方向，流体反复在实体的齿状凸棱100和镂空的连通口102间分配，促进流体的充分均匀流动，并可避免气体聚集，使之尽快排出。
具体而言，本实施例中使用时阴极流场板2及阳极流场板3分别与中间平板1需直接紧密接触。阴极流场板2及阳极流场板3可分别通过焊接与中间平板1连接，以连接成整体结构。本实施例中阴极流场板2及阳极流场板3与中间平板1具体来说可采用点状焊点或者短划线的触点方式焊接，保证三者之间的可靠接触和电传导；也可以使阴极流场板2及阳极流场板3不与中间平板1焊接而通过外部电解槽的零件进行挤压固定。
具体而言，本实施例中阴极流场板2上的各齿状凸棱100的长度方向在中间平板1所在平面上的投影与阳极流场板3上的各齿状凸棱100的长度方向在中间平板1所在平面上的投影呈固定夹角。可以根据使用需求，将阴极流场板2、中间平板1与阳极流场板3叠放，并使该固定夹角为0-180度的任意角度，从而改变流体整体的流动曲折程度。
如图5所示，在两个具体的实施例中齿状凸棱100的具体参考设置尺寸如下所述。具体实施例一：a＝2mm，b＝2mm，c＝a，d＝2.5mm，e＝0.5a，f＝0.5b。具体实施例二：a＝2mm，b＝2mm，c＝2a，d＝2.5mm，e＝0.3a，f＝b。也可根据使用需求进行调整，其中齿状凸棱100的高度一般为0.2-15mm。
Claims (6)
1.一种水电解制氢用电解槽双极板结构，包括阴极流场板(2)、阳极流场板(3)和中间平板(1)，所述阴极流场板(2)及阳极流场板(3)分别设置于所述中间平板(1)的两侧，其特征在于：所述阴极流场板(2)上及阳极流场板(3)上均具有通过冲压工艺形成的镂空结构流场；
所述镂空结构流场包括若干个平行设置的齿状凸棱(100)，每相邻的两个所述齿状凸棱(100)之间形成主流道A(001)，每个所述齿状凸棱(100)的内部形成有主流道B(002)。
2.根据权利要求1所述的一种水电解制氢用电解槽双极板结构，其特征在于：每个所述齿状凸棱(100)的长度方向的一侧或两侧分别按凹凸结构交替排列形成有若干个齿状部(101)。
3.根据权利要求2所述的一种水电解制氢用电解槽双极板结构，其特征在于：每个所述齿状部(101)的侧面分别垂直该齿状凸棱(100)的长度方向、并形成有连通口(102)，每个所述连通口(102)分别与邻近的所述主流道A(001)及主流道B(002)相连通。
4.根据权利要求1所述的一种水电解制氢用电解槽双极板结构，其特征在于：所述阴极流场板(2)及阳极流场板(3)分别与所述中间平板(1)直接紧密接触。
5.根据权利要求4所述的一种水电解制氢用电解槽双极板结构，其特征在于：所述阴极流场板(2)及阳极流场板(3)分别通过焊接与所述中间平板(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种水电解制氢用电解槽双极板结构，其特征在于：所述阴极流场板(2)上的各齿状凸棱(100)的长度方向在所述中间平板(1)所在平面上的投影与所述阳极流场板(3)上的各齿状凸棱(100)的长度方向在所述中间平板(1)所在平面上的投影呈固定夹角。
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|---|---|---|---|---|
| CN119433557A (zh) * | 2025-01-07 | 2025-02-14 | 上海氢盛创合能源科技有限公司 | Pem电解槽制氢单元及其制作方法 |
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- 2024-04-02 CN CN202420662261.9U patent/CN222082910U/zh active Active
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