一种双极板及电解槽制造技术

本发明专利技术提供了一种双极板及电解槽，所述双极板包括形状相同的阴极板和阳极板，所述阴极板上设置有若干行凹结构和若干行凸结构，且所述凹结构和所述凸结构交替设置；所述凹结构包括若干个凹单元，所述若干个凹单元呈非均匀式分布；所述凸结构包括若干个凸单元，所述若干个凸单元呈非均匀式分布。在本发明专利技术中，通过凹结构和凸结构在双极板上的组合设置，可有效改善双极板上的碱液浓度分布和速度分布的均匀性，使得液体流道中的气泡能够快速移除，进而使得液体流动更加顺畅，降低了接触电阻，提高电流密度的同时，降低了电解能耗，提高了电解效率，适合推广应用。适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种双极板及电解槽


[0001]本专利技术属于水电解制氢设备研究
，涉及一种双极板及电解槽。

技术介绍

[0002]压滤式电解槽是一种常用的碱性水电解槽，槽体由多个电解单元按规律叠压组成，该电解槽具有成本低、结构紧凑、气液循环流道结构简单等优点，被广泛应用于各行业的供氢或供氧。
[0003]压滤式水电解槽的流道结构直接影响电解过程中碱液流动的分布情况，从而影响流道内的气泡产生速率、气液两相输运、温度分布以及电解性能。且压滤式电解槽中的流道采用凹凸电极板形成，凹凸结构因具有冲压简单、抗压能力强、流动损失小等特点被广泛采用。
[0004]但是，目前碱性电解槽极板中的凹凸单元一般为均匀分布，容易造成碱液流场均匀性差，在靠近边壁区域存在明显的流动死区现象，使得电解槽整体的电解能耗高且电解效率低。因此，亟需设计开发一种双极板及电解槽，克服现有技术缺陷，以满足实际应用需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种双极板及电解槽，在本专利技术中，通过凹结构和凸结构在双极板上的组合设置，可有效改善双极板上的碱液浓度分布和速度分布的均匀性，使得液体流道中的气泡能够快速移除，进而使得液体流动更加顺畅，降低了接触电阻，提高电流密度的同时，降低了电解能耗，提高了电解效率，适合推广应用。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种双极板，所述双极板包括形状相同的阴极板和阳极板，所述阴极板上设置有若干行凹结构和若干行凸结构，且所述凹结构和所述凸结构交替设置；所述凹结构包括若干个凹单元，所述若干个凹单元呈非均匀式分布；所述凸结构包括若干个凸单元，所述若干个凸单元呈非均匀式分布。
[0008]在本专利技术中，通过凹结构和凸结构在双极板上的组合设置，可有效改善双极板上的碱液浓度分布和速度分布的均匀性，使得液体流道中的气泡能够快速移除，进而使得液体流动更加顺畅，降低了接触电阻，提高电流密度的同时，降低了电解能耗，提高了电解效率，适合推广应用。
[0009]需要说明的是，本专利技术中形状相同的阴极板和阳极板在时间安装使用时，可以呈轴对称式安装，可以是平行同向安装，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
[0010]需要说明的是，本专利技术中的“若干个”可以是1个、2个、3个、4个、5个等，由于纸张范围有限，在此不做穷举，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述双极板的一端设置有进液口，另一端设置有出液口，用于碱液通过。
[0012]优选地，所述进液口设置有至少一个，例如可以是1个、2个、3个、4个、5个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]需要说明的是，本专利技术中对进液口的形状不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，进液口的形状可以是规则形状，例如：圆形或方形等；也可以是不规则形状。
[0014]优选地，所述出液口设置有至少一个，例如可以是1个、2个、3个、4个、5个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]需要说明的是，本专利技术中对出液口的形状不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。其中，出液口的形状可以是规则形状，例如：圆形或方形等；也可以是不规则形状。
[0016]优选地，所述双极板为圆形双极板。
[0017]需要说明的是，本专利技术中的圆形双极板主要应用于碱液电解槽中，本领域技术人员可以根据实际情况做出适应性调整。
[0018]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述凹结构和所述凸结构沿垂直于液体流动的方向设置。
[0019]需要说明的是，本专利技术中凹结构和凸结构沿垂直于液体流动的方向设置，是因为该结构更利于液体均匀分布在流道上。
[0020]作为本专利技术一种优选的技术方案，若干行所述凹结构和若干行所述凸结构平行排布。
[0021]需要说明的是，本专利技术中若干行凹结构和若干行凸结构平行排布，可以是两行凹结构中间有一行凸结构，或者两行凸结构之间有一行凹结构，即每行凹结构和每行凸结构相邻且平行，以此结构平行排布是因为可以对垂直于其方向的水流进行非均匀性分布。
[0022]作为本专利技术一种优选的技术方案，每行所述凹结构中，相邻所述凹单元沿垂直于液体流动的方向由中心向两侧的距离逐渐增大。
[0023]本专利技术中相邻凹单元沿垂直于液体流动的方向由中心向两侧的距离逐渐增大，即由中心密向两边疏的设置，是因为此结构在碱液流动性差的边壁处减少凹结构分布，使得双极板上碱液流动的整体均匀性得到明显改善，从而降低电解能耗。
[0024]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述凹单元为半球形。
[0025]优选地，在每行所述凹结构中心处，两个所述凹单元球心之间的距离为一个所述凹单元的直径。
[0026]本专利技术中在每行凹结构中心处，两个凹单元球心之间的距离为一个凹单元的直径，是因为该距离使得碱液在中心处阻力最大，可以引导更多的碱液选择从两侧流出，从而增大靠近边壁区域的流动速度，减小边壁区域的流动死区，使得碱液流场均匀性得到极大改善。
[0027]作为本专利技术一种优选的技术方案，每行所述凸结构中，相邻所述凸单元沿垂直于液体流动的方向由中心向两侧的距离逐渐增大。
[0028]本专利技术中相邻凸单元沿垂直于液体流动的方向由中心向两侧的距离逐渐增大，即由中心密向两边疏的设置，是因为此结构在碱液流动性差的边壁处减少凸结构分布，使得双极板上碱液流动的整体均匀性得到明显改善，从而降低电解能耗。
[0029]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述凸单元为半球形。
[0030]优选地，在每行所述凸结构中心处，两个所述凸单元球心之间的距离为一个所述凸单元的直径的1～2倍，例如可以是1倍、1.2倍、1.25倍、1.4倍、1.45倍、1.6倍、1.65倍、1.8倍、1.85倍、2倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0031]本专利技术中在每行凸结构中心处，两个凸单元球心之间的距离为一个凸单元的直径的1～2倍，是因为该距离使得碱液在中心处阻力最大，可以引导更多的碱液选择从两侧流出，从而增大靠近边壁区域的流动速度，减小边壁区域的流动死区，使得碱液流场均匀性得到极大改善。
[0032]第二方面，本专利技术提供了一种电解槽，所述电解槽包括极框和封装于所述极框内部的阴极、阳极、隔膜和双极板，所述双极板采用第一方面所述的双极板。
[0033]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述隔膜和所述双极板的边缘均设置有所述极框。
[0034]优选地，所述阴极板、所述阴极、所述隔膜、所述阳极和所述阳极板依次堆叠排布。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0036]在本专利技术中，通过凹结构和凸结构在双极板上的组合设置，可有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板，其特征在于，所述双极板包括形状相同的阴极板和阳极板，所述阴极板上设置有若干行凹结构和若干行凸结构，且所述凹结构和所述凸结构交替设置；所述凹结构包括若干个凹单元，所述若干个凹单元呈非均匀式分布；所述凸结构包括若干个凸单元，所述若干个凸单元呈非均匀式分布。2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述双极板的一端设置有进液口，另一端设置有出液口；优选地，所述进液口设置有至少一个；优选地，所述出液口设置有至少一个；优选地，所述双极板为圆形双极板。3.根据权利要求1或2所述的双极板，其特征在于，所述凹结构和所述凸结构沿垂直于液体流动的方向设置。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的双极板，其特征在于，若干行所述凹结构和若干行所述凸结构平行排布。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的双极板，其特征在于，每行所述凹结构中，相邻所述凹单元沿垂直于液体流动的方向由中心向两侧的距离逐渐增大。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：管小平，白谨豪，杨宁，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：