一种电解槽及双极板的制作方法

本发明属于电解水，尤其涉及一种电解槽及双极板。

背景技术：

1、随着清洁能源需求的迅速增加，水电解作为一种高效、环保的能源转化技术日益受到关注。其中，聚合物电解质膜(pem)电解槽作为关键组件，用于实现水的电解产氢。然而，现有pem电解槽存在着双极板及密封结构方面的技术挑战，如气体交叉扩散、氢气泄漏等问题，限制了电解槽的效率、稳定性和安全性。双极板作为电化学反应场所，其材料选择、导电性能和流道设计等方面的研究逐渐成熟，但仍需要更优化的解决方案。同时，密封技术的创新也成为研究的热点，以提高气体分隔效率和防止氢气泄漏。

2、相关技术提供的双极板包括金属隔板、非金属边框和密封圈；金属隔板的两侧分别为氧/水侧和氢侧；金属隔板的两侧外周均布置有多个同心突起的圆环；非金属边框包覆金属隔板的两侧凸起的圆环，非金属边框两侧外周布置有流体通道、密封沟槽；密封沟槽内均布伞状结构；伞状结构与嵌入沟槽内的密封圈相适配；非金属边框于金属隔板上一体注塑成型，密封圈于非金属边框沟槽内二次注塑成型，非金属边框和密封圈一体硫化成型。

3、相关技术提供的双极板两相流阻过大，气液两相分配不均匀，易形成局部热点烧毁膜电极。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电解槽及双极板，可以解决双极板两相流阻过大，气液两相分配不均匀，易形成局部热点烧毁膜电极的技术问题。

2、本发明提供的技术方案如下所示：

3、一方面，提供了一种双极板，所述双极板包括：

4、极板本体，具有阳极面和阴极面，所述阳极面具有至少一个阳极进口；

5、流体流道，位于所述极板本体的阳极面上，所述流体流道包括沿第一方向设置的至少一组流道组件，所述流道组件包括沿第二方向设置的至少一个均流通道；

6、所述第一方向与所述第二方向垂直。

7、在一种可选的实施例中，所述双极板还包括流动缓冲区，所述流动缓冲区包括第一缓冲区和第二缓冲区，所述第一缓冲区位于所述双极板阳极面的阳极进口端，所述第二缓冲区位于所述双极板阳极面的阳极出口端；

8、所述流体流道位于所述第一缓冲区与所述第二缓冲区之间。

9、在一种可选的实施例中，所述流道组件包括第一流道组件和第二流道组件，所述双极板的阳极进口端与阳极出口端均设置有所述第一流道组件，所述第二流道组件位于所述阳极进口端与阳极出口端的第一流道组件之间；

10、第一流道组件区别于所述第二流道组件。

11、在一种可选的实施例中，所述第一流道组件包括相连通的至少一个第一均流通道与至少一个第二均流通道，所述第二流道组件包括至少一个第二均流通道；

12、所述第一均流通道的直径大于所述第二均流通道的直径；

13、所述阳极进口端的第一均流通道与所述第二均流通道形成第一台阶；

14、所述阳极出口端的第一均流通道与所述第二均流通道形成第二台阶；

15、所述第一台阶与所述第二台阶之间形成容纳空间。

16、在一种可选的实施例中，所述双极板还需搭配阳极多孔输运层，所述阳极多孔输运层位于所述容纳空间内。

17、在一种可选的实施例中，所述双极板阳极进口端设置有至少一个流体进口，所述双极板阳极出口端设置有至少一个流体出口。

18、在一种可选的实施例中，所述阴极面中心区域具有反应区；

19、所述阴极面具有至少一个阴极出口，至少一个所述阴极出口流体流动方向与所述阳极出口流体流动方向垂直。

20、在一种可选的实施例中，所述双极板还包括密封件，所述双极板的阳极面所述流体流道外沿周向设置有第一密封槽，沿与所述阳极出口端和进口端垂直方向设置有第二密封槽，所述第二密封槽靠近所述流体流道，所述第一密封槽位于所述第二密封槽外侧；

21、所述双极板的阴极面外沿沿周向设置有第三密封槽；

22、所述密封件位于所述第一密封槽与所述第二密封槽以及第三密封槽内。

23、还一方面，提供了一种电解槽，所述电解槽包括上述任一所述的双极板，所述电解槽还包括膜电极，所述膜电极位于所述双极板之间。

24、在一种可选的实施例中，所述电解槽包括一级密封区和二级密封区；

25、所述双极板的阳极面所述流体流道外沿周向设置有第一密封槽，沿与所述阳极出口端和进口端垂直方向设置有第二密封槽，所述第二密封槽靠近所述流体流道，所述第一密封槽位于所述第二密封槽外侧；

26、所述双极板的阴极面外沿沿周向设置有第三密封槽；

27、所述阳极面的第一密封槽形成所述一级密封区，所述阳极面的第二密封槽以及所述第三密封槽形成所述二级密封区。

技术特征：

1.一种双极板，其特征在于，所述双极板包括：

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述双极板还包括流动缓冲区，所述流动缓冲区包括第一缓冲区和第二缓冲区，所述第一缓冲区位于所述双极板阳极面的阳极进口端，所述第二缓冲区位于所述双极板阳极面的阳极出口端；

3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述流道组件包括第一流道组件和第二流道组件，所述双极板的阳极进口端与阳极出口端均设置有所述第一流道组件，所述第二流道组件位于所述阳极进口端与阳极出口端的第一流道组件之间；

4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述第一流道组件包括相连通的至少一个第一均流通道与至少一个第二均流通道，所述第二流道组件包括至少一个第二均流通道；

5.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述双极板还需搭配阳极多孔输运层，所述阳极多孔输运层位于所述容纳空间内。

6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述双极板阳极进口端设置有至少一个流体进口，所述双极板阳极出口端设置有至少一个流体出口。

7.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阴极面中心区域具有反应区；

8.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述双极板还包括密封件，所述双极板的阳极面所述流体流道外沿周向设置有第一密封槽，沿与所述阳极出口端和阳极进口端垂直方向设置有第二密封槽，所述第二密封槽靠近所述流体流道，所述第一密封槽位于所述第二密封槽外侧；

9.一种电解槽，其特征在于，所述电解槽包括权利要求1-8任一所述的双极板，所述电解槽还包括膜电极，所述膜电极位于所述双极板之间。

10.根据权利要求9所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽包括一级密封区和二级密封区；

技术总结本技术提供了一种电解槽及双极板，属于电解水技术领域，双极板包括：极板本体，具有阳极面和阴极面，阳极面具有至少一个阳极进口；流体流道，位于极板本体的阳极面上，流体流道包括沿第一方向设置的至少一组流道组件，流道组件包括沿第二方向设置的至少一个均流通道；第一方向与第二方向垂直。本技术将流道进行分段式设计，流体经过每一个流道组件以及均流通道，都会被重新分配，流量大的流道组件会通过其他流道组件的均流通道进行分流，进而实现流体均匀化布置。技术研发人员：李庆雨,张宇航,李江飞,沈荣安,彭善龙,方川,丁铁新,周百慧,袁殿受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司技术研发日：20230922技术公布日：2024/5/29