嵌有密封垫的电极板、电解单元和高压电解槽的制作方法

本技术涉及一种用于高压电解槽的电极板结构、通过该电极板形成的一种电解单元结构以及由该电解单元结构形成的一种高压电解槽，属于压力电解槽。

背景技术：

1、公告号cn219032404u的中国专利公开了一种制取高压氢气和氧气的电解槽，如图1所示。该电解槽的组成电解单元组由平面贴靠的极板、密封垫和隔膜三种正多边形平面件构成，每个电解单元组依次是由第一密封垫103、阳极板104、第一密封垫103、隔膜105、第二密封垫106、阴极板107、第二密封垫106和隔膜105叠靠紧贴构成。由于电解单元组的极板、密封垫和隔膜全部是彼此平面贴靠，在压紧后的极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封。但是，上述专利的发明人在后续制作电解槽的试验中发现，当电解槽内随着电解反应不断产生气体（氢气和氧气）而逐步形成高压时，极板、密封垫和隔膜之间会产生气液泄露，即密封出现失效。为此，上述专利的发明人深入研究该电解槽电解单元组的组件密封结构并对此作出进一步的改进。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：改进上述专利公开电解槽的电极板及其组成结构，以适应高压电解密封的需要，并形成密封可靠的电解单元和电解槽以实现高压制取氢气和氧气。

2、本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案一是：一种嵌有密封垫的电极板，所述电极板在接电源正极时作为阳电极而在接电源负极时作为阴电极，所述电极板的正反两侧面中部具有参与电解反应的电解区域并在该区域制有一个进液孔、两个出液气孔和多个小通孔，围绕所述电极板的正反两侧面上在所述电解区域的边缘周圈均开设有环形槽，所述环形槽内填装有环形的内圈密封垫和外圈密封垫，所述外圈密封垫的厚度大于所述环形槽的深度，所述内圈密封垫的外周边沿与所述外圈密封垫的内周边沿吻合且所述内圈密封垫的厚度与所述环形槽的深度基本相同，所述内圈密封垫安设在所述环形槽内后朝外的空侧面上形成有第一凸圈，所述外圈密封垫的两侧面分别形成有第二凸圈；分别构成阴电极板与阳电极板的两个电极板相对两侧面两环形槽内的两个内圈密封垫的两个第一凸圈的圈径大小不等，一对所述电极板相对两侧面的两环形槽共用一个外圈密封垫。

3、本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案二是：一种电解单元，由一对上述技术方案一的嵌有密封垫的电极板分别作为阴电极板和阳电极板构成一对电极板并在该一对电极板相对侧面之间夹放电解隔膜压紧构成，一个外圈密封垫同时填装入该一对电极板相对侧面的两个环形槽内，两个内圈密封垫分别填装入该一对电极板相对侧面的两个环形槽内，所述电解隔膜覆盖所述电解区域并夹放于相对的两个内圈密封垫之间，所述电解隔膜上开设有分别与所述进液孔和出液气孔对应的膜开孔；该一对电极板中的一个电极板上的内圈密封垫的第一凸圈与电解隔膜的一侧面贴靠形成第一圈线密封，另一个电极板上的内圈密封垫的第一凸圈与电解隔膜的另一侧面贴靠形成第二圈线密封；所述外圈密封垫两侧面的两个第二凸圈分别与一对电极板相对的两个环形槽内壁形成第三圈线密封和第四圈线密封；第一圈线密封和第二圈线密封在周圈上彼此错开。

4、本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案三是：一种高压电解槽，由多个上述技术方案二的一种电解单元彼此叠放压紧后构成，所述进液孔及其对应的膜开孔用于电解液进入并充满电极板正反两侧面的电解区域，所述两个出液气孔及其对应的膜开孔用于将阴极侧和阳极侧电解反应后的气液分别导出。

5、本专利申请的发明人深入研究上述现有电解槽电解单元组的组件密封结构后发现：一、压紧后的极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封，由于加工精度的原因，难以使极板、密封垫和隔膜密封面的平面度达到很高的精度，当电解反应区域逐渐产生气液形成高压时就与外界形成很大的压力差，在此大压力差作用下，容易导致极板、密封垫和隔膜之间的密封失效；二、由于极板、密封垫和隔膜之间形成的是平面密封，虽然压紧后在轴向受力形成约束，但在径向上并没有有效约束，因此在电解反应区域产生高压气液的作用力下，容易在平面上产生微小的移动，从而导致极板、密封垫和隔膜之间的密封容易失效。

6、本实用新型的有益效果是：由于设计了内外两圈密封垫并填装电极板侧面的环形槽内，当构成阴电极和阳电极的一对电极板相对贴靠且中间夹有电解隔膜时，两个内圈密封垫分别与电解隔膜的两侧面形成彼此错开的两圈线密封（第一圈线密封和第二圈线密封），而一对电极板相对的两个环形槽内共用的一个外圈密封垫两侧面又分别与两个环形槽内壁形成两圈线密封（第三圈线密封和第四圈线密封），因此，本发明把现有的密封垫分别与电解隔膜和极板之间的平面密封变成了四圈线密封，大大提高了密封性；同时，由于将内、外圈密封垫均填入电极板侧面的环形槽，因此可以从径向将内、外圈密封垫牢牢约束住，避免现有密封垫分别与电解隔膜和极板之间的平面密封时容易产生径向移动而出现泄露；从而可以耐受电解反应区域与外界很大的压力差而不泄露。至于电解隔膜内圈对应进液孔与出液气孔的膜开孔之间的压力差，由于电解隔膜外圈的密封得到保证，因此电解隔膜内圈的气液压力差就会慢慢自我平衡而消失。当用这样的电极板构成电解单元乃至高压电解槽时，就可以使高压电解槽的电解单元在持续电解后达到所需的高压而无需担心泄漏，从而实现高压制氢制氧，即生产出高压氢气和氧气。

7、进一步，所述第一凸圈是o形圈，所述第二凸圈是所述外密封垫两侧面的边缘。

8、进一步，所述第一凸圈和第二凸圈均是o形圈。

9、进一步，所述第一凸圈和所述第二凸圈分别是粘黏在所述内圈密封垫朝外的空侧面和所述外圈密封垫侧面上的胶条。

10、进一步，所述第一凸圈和所述第二凸圈分别是在所述内圈密封垫朝外的空侧面上和所述外圈密封垫侧面上形成的一圈镀层。

11、进一步，所述第一凸圈和所述第二凸圈分别是与所述内圈密封垫和所述外圈密封垫一体制成的凸圈条。

技术特征：

1.一种嵌有密封垫的电极板，所述电极板在接电源正极时作为阳电极而在接电源负极时作为阴电极，所述电极板的正反两侧面中部具有参与电解反应的电解区域并在该区域制有一个进液孔、两个出液气孔和多个小通孔，其特征在于：围绕所述电极板的正反两侧面上在所述电解区域的边缘周圈均开设有环形槽，所述环形槽内填装有环形的内圈密封垫和外圈密封垫，所述外圈密封垫的厚度大于所述环形槽的深度，所述内圈密封垫的外周边沿与所述外圈密封垫的内周边沿吻合且所述内圈密封垫的厚度与所述环形槽的深度基本相同，所述内圈密封垫安设在所述环形槽内后朝外的空侧面上形成有第一凸圈，所述外圈密封垫的两侧面分别形成有第二凸圈；分别构成阴电极板与阳电极板的两个电极板相对两侧面两环形槽内的两个内圈密封垫的两个第一凸圈的圈径大小不等，一对所述电极板相对两侧面的两环形槽共用一个外圈密封垫。

2.一种电解单元，其特征在于：由一对权利要求1所述嵌有密封垫的电极板分别作为阴电极板和阳电极板构成一对电极板并在该一对电极板相对侧面之间夹放电解隔膜压紧构成，一个外圈密封垫同时填装入该一对电极板相对侧面的两个环形槽内，两个内圈密封垫分别填装入该一对电极板相对侧面的两个环形槽内，所述电解隔膜覆盖所述电解区域并夹放于相对的两个内圈密封垫之间，所述电解隔膜上开设有分别与所述进液孔和出液气孔对应的膜开孔；该一对电极板中的一个电极板上的内圈密封垫的第一凸圈与电解隔膜的一侧面贴靠形成第一圈线密封，另一个电极板上的内圈密封垫的第一凸圈与电解隔膜的另一侧面贴靠形成第二圈线密封；所述外圈密封垫两侧面的两个第二凸圈分别与该一对电极板相对的两个环形槽内壁形成第三圈线密封和第四圈线密封；第一圈线密封和第二圈线密封在周圈上彼此错开。

3.一种高压电解槽，其特征在于：由多个权利要求2所述一种电解单元彼此叠放压紧后构成，所述进液孔及其对应的膜开孔用于电解液进入并充满电极板正反两侧面的电解区域，所述两个出液气孔及其对应的膜开孔用于将阴极侧和阳极侧电解反应后的气液分别导出。

4.根据权利要求1所述嵌有密封垫的电极板、权利要求2所述电解单元或权利要求3所述高压电解槽，其特征在于：所述第一凸圈是o形圈，所述第二凸圈是所述外圈密封垫两侧面的边缘。

5.根据权利要求1所述嵌有密封垫的电极板、权利要求2所述电解单元或权利要求3所述高压电解槽，其特征在于：所述第一凸圈和第二凸圈均是o形圈。

6.根据权利要求1所述嵌有密封垫的电极板、权利要求2所述电解单元或权利要求3所述高压电解槽，其特征在于：所述第一凸圈和所述第二凸圈分别是粘黏在所述内圈密封垫朝外的空侧面和所述外圈密封垫侧面上的胶条。

7.根据权利要求1所述嵌有密封垫的电极板、权利要求2所述电解单元或权利要求3所述高压电解槽，其特征在于：所述第一凸圈和所述第二凸圈分别是在所述内圈密封垫朝外的空侧面上和所述外圈密封垫侧面上形成的一圈镀层。

8.根据权利要求1所述嵌有密封垫的电极板、权利要求2所述电解单元或权利要求3所述高压电解槽，其特征在于：所述第一凸圈和所述第二凸圈分别是与所述内圈密封垫和所述外圈密封垫一体制成的凸圈条。

技术总结本技术涉及一种嵌有密封垫的电极板、通过该电极板形成的一种电解单元以及由电解单元形成的一种高压电解槽，属于压力电解槽技术领域。该电极板通过设置的内外两圈密封垫并填装电极板侧面的环形槽内，当一对电极板相对贴靠且中间夹有电解隔膜时，两个内圈密封垫分别与电解隔膜的两侧面形成彼此错开的两圈线密封，一对电极板的两个环形槽内共用的一个外圈密封垫两侧面又分别与两个环形槽内壁形成两圈线密封，从而把现有密封垫分别与电解隔膜和极板之间的平面密封变成了四圈线密封，用该电解板构成电解单元乃至高压电解槽时，就可以实现高压制氢制氧。技术研发人员：徐磊,刘洪,邵一钒,朱胜利,姜元杰,王奎,刘松受保护的技术使用者：大连迪创氢能源科技有限公司技术研发日：20230912技术公布日：2024/5/12