主极板、双极板和电解槽制造技术

本申请涉及一种主极板、双极板和电解槽，所述主极板包括基体和两组导电元件，所述基体构造为由聚四氟乙烯形成的板状元件，所述基体的各板面分别固定设置有一组所述导电元件，两组导电元件在相应的板面上具有相同的设置位置和延伸走向，并且两组导电元件之间能够电导通，所述每组导电元件由圆环形导电元件和/或直线形导电元件组成，所述导电元件采用镍丝，该镍丝的一部分嵌入所述基体表面，两组导电元件之间具有至少一个电导通位置通过导线相连以实现电导通，本实用新型专利技术能够实现电解槽的轻量化，可降低电解槽的运输成本，降低运输、吊装过程中的危险因素。过程中的危险因素。过程中的危险因素。

【技术实现步骤摘要】
主极板、双极板和电解槽


[0001]本技术属于新能源领域，涉及一种主极板、具有该主极板的双极板和具有该双极板的电解槽，尤其涉及一种轻量化的主极板及具有其的双极板及应用该双极板的电解水制氢电解槽。

技术介绍

[0002]在如今的“碳达峰、碳中和”背景下，追求一种质量能量密度高、无碳的能源是人类的梦想。而电解水制氢技术是一个可持续发展的技术，电解水制氢的原料为水，水在地球维度内是可再生的。当电解水的电源为可再生电源的时候，这条技术路径可以称作终极能源路经。
[0003]但是目前的技术阶段，电解碱水制氢设备重量都比较高，原因是设备中双极板为钢材质，可在制氢过程中具有传导电流作用，一般1000Nm3/h的制氢设备有300个小室，相邻小室由双极板作为间隔，则会包括至少300个双极板排列布置于制氢设备中，这就直接导致了电解碱水制氢设备重量大进而难于运输和安装。另外，由于电解过程使用碱水，钢材质的双极板容易发生腐蚀，导致双极板寿命降低以至于制氢设备整体寿命降低。
[0004]目前本领域内采用了一些解决办法，例如公告号CN211227361U的技术专利公开了一种电解槽的塑料极框，其为环形的塑料框体，塑料框体的上部间隔设有第一流道口、第二流道口，塑料框体的下部间隔设有第三流道口、第四流道口。这种塑料极框在一定程度上减轻了电解槽的重量，但是极框在电解槽中比重不大，不能大幅度降低电解槽的重量。
[0005]例如公开号CN102828199A的技术专利申请公开了一种水电解制氢的电极板及其制作方法，其中采用增强性的聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮等工程塑料注塑成型的电极框，但是其主极板还是冷轧深冲的钢板材质，避免不了钢材质的腐蚀，同时整体重量依然很重。
[0006]此外，如图1、图2所示的传统钢制双极板会在钢制主极板10a的表面涂覆有镀镍层，将制氢过程中碱水对钢制双极板的腐蚀作用降到最低，然而传统的双极板设置凸起状或凹陷状的乳头状凸起20a形成导流通道，当此乳头状凸起20a受到摩擦或撞击的情况下，表面的镀镍会被破坏，导致加速双极板的钢材的腐蚀。
[0007]因此如何设计一种可应用于电解水制氢电解槽的轻量化、耐腐蚀的双极板，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]因此，本技术的目的是，提出一种轻量化的双极板的主极板、其双极板以及应用该双极板的电解槽，以至少部分克服现有技术中存在的缺点。
[0009]本技术提供一种主极板，包括：基体和两组导电元件，所述基体构造为由聚四氟乙烯形成的板状元件，具有在此板状元件两侧相对置的两个板面，所述基体的各板面分别固定设置有一组所述导电元件，两组导电元件在相应的板面上具有相同的设置位置和延
伸走向，并且两组导电元件之间能够电导通。
[0010]可以理解的是，所述主极板的基体构造为聚四氟乙烯板状元件，基于聚四氟乙烯板件的特性，使主极板具有自身重量轻、耐腐蚀的优点，同时在聚四氟乙烯板件的两侧的板面设置导电元件，并且聚四氟乙烯板件两侧导电元件能够电导通的方式，保证主极板的导电功能。
[0011]根据本技术的一种实施方式，所述每组导电元件由圆环形导电元件和/或直线形导电元件组成。
[0012]根据本技术的一种实施方式，每组所述导电元件包括至少两个在所述基体的板面上同心布置的圆环形导电元件和至少两个沿着所述圆环形导电元件直径方向设置的直线形导电元件，各圆环形导电元件与各直线形导电元件彼此交叉，例如一种简单的实施形式中，2个直线形导电元件可以构成十字形，另一种实施形式中，3个直线形导电元件可以构成米字形。
[0013]有益的是，至少两个圆环形导电元件和至少两个直线形导电元件的布置方式，可以实现导电元件均匀地分布在整个主极板表面，用以满足主极板导电功能并且还能有效实现水的导流。
[0014]有利的是，所述导电元件为镍丝，使主极板具有良好的导电性和抗腐蚀性。
[0015]根据本技术的一种实施方式，所述镍丝的一部分嵌置于所述基体的板面表面，其中，所述基体的板面上开设有相应于镍丝延伸走向的凹槽，所述凹槽的深度小于所述基体的板厚的1/2，和/或，所述镍丝在基体板面中的嵌置深度为镍丝直径的1/5至4/5。
[0016]作为一种优选实施方式，所述镍丝在基体板面中的嵌置深度为镍丝直径的1/2，可使镍丝嵌入的稳固性和导流的功能性得到平衡。
[0017]根据本技术的一种实施方式，所述镍丝通过镶嵌、粘接或熔接的方式固定于所述基体的板面表面。
[0018]根据本技术的一种实施方式，两组导电元件之间具有至少一个电导通位置，在所述电导通位置通过镍导线连接位于所述基体两侧板面上的导电元件以实现电导通，相应于所述电导通位置，所述基体在其两侧板面之间开设有用于穿设所述镍导线的通孔。
[0019]有利的是，所述镍丝直径为2
‑
20mm，所述基体厚度为20
‑
50mm。
[0020]按照本技术，还提供一种双极板，其包括如上所述的主极板以及设置于所述主极板外缘的极框。
[0021]按照本技术，还提供一种电解槽，其包括：两个端板，所述两个端板分别位于电解槽的两端；两个端板之间叠置有至少一个电解小室，所述电解小室包括两个如上所述的双极板以及位于所述两个双极板之间的阳极、隔膜、阴极，其中，相邻的电解小室能够共用双极板。
[0022]本技术及其优选实施方式的有益效果至少包括：
[0023](1)与传统的电解碱水制氢电解槽的钢制双极板相比，本技术采用聚四氟乙烯为主材质的双极板，能够大幅降低电解槽的重量，实现了电解槽的轻量化，可降低电解槽的运输成本，降低运输、吊装过程中的危险因素。
[0024](2)与传统的电解碱水制氢的电解槽相比，本技术的双极板两侧表面设置的导电元件，并在导电元件之间通过导线连接，特别是采用十字形镍丝与两个圆环形镍丝配
合镍导线，既起到了双极板两侧导电的作用，又起到在电解小室内对水的导流作用，同时不会发生对双极板的腐蚀现象。
附图说明
[0025]在附图中示出了本技术的示例性实施方式。本文所公开的实施方式和附图应被视作说明性的，而非限制性的。另外值得注意的是，为了图示清楚起见，在附图中对于结构细节并不是按照实际比例绘制的，仅为辅助说明之用。
[0026]图1为一种传统包括乳突的钢制双极板的主视示意图。
[0027]图2为图1中双极板的A
‑
A剖视示意图。
[0028]图3为本技术一种实施形式的双极板的主视示意图。
[0029]图4为图3中主极板的主视示意图。
[0030]图5为图4中主极板的B
‑
B剖视示意图。
[0031]图6A至图6E为技术中两组导电元件实现电导通的5种实施方式的剖视结构示意图。
[0032]图7为本技术一种实施形式的主极板的电导通位置的示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主极板，其特征在于，包括：基体(1)，所述基体(1)构造为由聚四氟乙烯形成的板状元件，具有在此板状元件两侧相对置的两个板面；两组导电元件(2)，所述基体(1)的各板面分别固定设置有一组所述导电元件(2)，两组导电元件(2)在相应的板面上具有相同的设置位置和延伸走向，并且两组导电元件(2)之间能够电导通。2.根据权利要求1所述的主极板，其特征在于，所述每组导电元件(2)由圆环形导电元件和/或直线形导电元件组成。3.根据权利要求2所述的主极板，其特征在于，每组所述导电元件(2)包括至少两个在所述基体(1)的板面上同心布置的圆环形导电元件和至少两个沿着所述圆环形导电元件直径方向设置的直线形导电元件，各圆环形导电元件与各直线形导电元件彼此交叉。4.根据权利要求1至3任一所述的主极板，其特征在于，所述导电元件(2)为镍丝。5.根据权利要求4所述的主极板，其特征在于，所述镍丝的一部分嵌置于所述基体(1)的板面表面，其中，所述基体(1)的板面上开设有相应于镍丝延伸走向的凹槽，所述凹槽的深度小于所述基体的板厚的1/2，和/或，所述镍丝在基体板面中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，杨富芝，
申请(专利权)人：平泉氢度通用设备有限公司，
类型：新型
国别省市：