一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板的制作方法

本发明涉及电解水制氢设备，特别是涉及一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板。

背景技术：

1、碱性水电解是当今技术最成熟的电解水制氢技术之一，碱性电解槽由极板，电极，隔膜，电解液组成，具有结构原理简单、保养维护容易、成本相对较低等优点，在电解水制氢领域，碱性电解槽在全球占有最大的市场份额。

2、碱水制氢电解槽目前普遍采用的双极压滤式电解槽，压滤式电解槽的流道设计的优劣直接影响电解槽的电流密度和电解性能，目前常见的极板主要为平板状支撑网结构，极板中的凹凸结构一般为球状乳突结构，该设计初衷是为了增强电解液流动的均匀性，但是由于球形凹凸结构对电解液横向分布能力的不足，造成了电解液流动均匀性差，并在双极板边缘位置造成“死区”现象，使得电解槽电解能耗高而效率低下。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，以解决上述现有技术存在的问题，能够增强对流动的扰动程度，减小流道内各处的电解液浓度差，并有效改善流场均匀性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，包括双极板本体，所述双极板本体外设置有极板框，所述极板框上设置有氢气出口、氧气出口、至少一个碱液入口和至少一个碱液出口，所述双极板本体中心位置处设置有中间极板，所述中间极板上均匀交错设置有多个凹单元和多个凸单元，所述凹单元和所述凸单元均呈水滴形或均呈椭圆形，所述极板框和所述双极板本体之间形成流动室，所述碱液入口和所述流动室之间通过导流通道相连通。

4、优选的，所述凹单元和所述凸单元的长对称轴与碱液流动方向呈30～60°设置。

5、优选的，所述导流通道包括对称设置的两对导流槽，所述导流槽倾斜设置，两对所述导流槽自靠近所述碱液入口的一端向另一端延伸逐渐相互远离。

6、优选的，各所述导流槽与碱液流动方向均呈30～60°设置。

7、优选的，各所述导流槽宽度均为5～60mm，高度为3～50mm。

8、优选的，所述导流槽包括两对槽口。

9、优选的，同一行任意相邻的两个凹单元或同一行任意相邻的两个凸单元之间中心间距为10～75mm。

10、优选的，所述双极板本体呈圆形，所述双极板本体直径为200～2200mm。

11、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

12、(1)本发明提供的具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，凹单元和凸单元能够呈椭圆形，相比于球形乳突结构，椭圆形凹凸结构体积更小，可以节约材料；碱液流经线性排布的凸起结构，椭圆形的两端可以对碱液进行适当的分流和聚流，提高了电流密度，凹凸结构呈45°倾斜排布，导流效果更加明显，流场分布更均匀；

13、(2)本发明提供的具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，凹单元和凸单元能够呈水滴形，相比较传统的球形乳突凹凸单元，水滴形凹凸单元两端可以对碱液进行一定的分流，具有更好的导流效果，碱液分布更加均匀，提高电流密度的同时，降低了电解能耗，提高了电解效率；

14、(3)本发明提供的具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，碱液入口通过倾斜设置的导流槽与流动室相连通，能够使电解液分散进入流场，使得双极板边缘位置碱液流速慢的现象得以改善，避免了流速过低引起的局部温度升高，有效地解决了双极板两侧出现的“死区”现象，进一步改善了上述原因引起的电极寿命缩短，同时提高了电解效率。

技术特征：

1.一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，包括双极板本体，所述双极板本体外设置有极板框，所述极板框上设置有氢气出口、氧气出口、至少一个碱液入口和至少一个碱液出口，所述双极板本体中心位置处设置有中间极板，其特征在于：所述中间极板上均匀交错设置有多个凹单元和多个凸单元，所述凹单元和所述凸单元均呈水滴形或均呈椭圆形，所述极板框和所述双极板本体之间形成流动室，所述碱液入口和所述流动室之间通过导流通道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述凹单元和所述凸单元的长对称轴与碱液流动方向呈30～60°设置。

3.根据权利要求1所述的一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述导流通道包括对称设置的两对导流槽，所述导流槽倾斜设置，两对所述导流槽自靠近所述碱液入口的一端向另一端延伸逐渐相互远离。

4.根据权利要求3所述的一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，其特征在于：各所述导流槽与碱液流动方向均呈30～60°设置。

5.根据权利要求3所述的一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，其特征在于：各所述导流槽宽度均为5～60mm，高度为3～50mm。

6.根据权利要求3所述的一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述导流槽包括两对槽口。

7.根据权利要求1所述的一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，其特征在于：同一行任意相邻的两个凹单元或同一行任意相邻的两个凸单元之间中心间距为10～75mm。

8.根据权利要求1所述的一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述双极板本体呈圆形，所述双极板本体直径为200～2200mm。

技术总结本发明公开了一种具有均匀流场效果的碱性电解槽双极板，涉及电解水制氢设备技术领域，包括双极板本体，双极板本体外设置有极板框，极板框上设置有氢气出口、氧气出口、至少一个碱液入口和至少一个碱液出口，双极板本体中心位置处设置有中间极板，中间极板上均匀交错设置有多个凹单元和多个凸单元，凹单元和凸单元均呈水滴形或均呈椭圆形，极板框和双极板本体之间形成流动室，碱液入口和流动室之间通过导流通道相连通。本发明提供的碱性电解槽双极板能够增强对流动的扰动程度，减小流道内各处的电解液浓度差，并有效改善流场均匀性。技术研发人员：向玲,杨鑫,金子皓,郭育菁,谢鳌,胡爱军受保护的技术使用者：北京众和青源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17