一种极板及电解槽的制作方法

本申请涉及电解槽，特别是一种极板及电解槽。

背景技术：

1、质子交换膜(proton exchange membrane，pem)电解槽主要由膜电极、双极板、密封圈和端板等部件组成。pem电解槽在工作时需要外接电源，以使电解槽内的水发生氧化还原反应，并在双极板的阳极侧析氧，在双极板的阴极侧析氢。其中，温度是影响pem电解槽性能的重要因素之一，因此，在pem电解槽工作的过程中，需要将温度控制在合适的范围内，避免过高的温度影响pem电解槽的工作性能和使用寿命。

2、在现有技术中，双极板的进水腔口与流场区的进水口连通，双极板的出水腔口与流场区的出水口连通，当电解槽工作时，水通过进水腔口流入电解槽内，再通过进水口流入流场区中进行反应，未参与反应的水通过出水口流出流场区，再通过出水腔口流出电解槽。在流场区内，参与反应的水会产生热量，从而使得流场区的温度升高，未参与反应的水在流场区的前半部分吸收热量后便无法对流场区的后半部分进行冷却，导致该电解槽只能通过增大水的流量实现对流场区的冷却。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种极板及电解槽，以解决现有技术中流场区的后半部分冷却效果差的技术问题。

2、本申请提供了一种极板，所述极板包括板体，所述板体包括流场区、进水腔口和出水腔口，所述进水腔口和所述出水腔口沿第一方向x分布在所述流场区的两侧；所述流场区至少包括连通的第一反应区和第二反应区，所述第一反应区与所述进水腔口和所述出水腔口连通；所述板体还设置有至少一个引流区，所述第二反应区与所述进水腔口通过所述引流区连通，所述第二反应区还与所述出水腔口连通。

3、本申请实施例中，第一反应区与进水腔口和出水腔口连通，使得流入电解槽内的水能够通过进水腔口流入第一反应区内进行反应，并在第一反应区内吸收反应所产生的热量，具体地，参与反应的水在第一反应区内经氧化还原反应生成氢气和氧气，未参与反应的水吸收反应产生的热量，并与氧气共同从出水腔口流出，以实现对第一反应区的降温；第二反应区通过引流区与进水腔口连通，且第二反应区还与出水腔口连通，使得流入电解槽内的水能够通过进水腔口和引流区直接流入第二反应区内进行反应，并在第二反应区内吸收反应所产生的热量，具体地，参与反应的水在第二反应区内经氧化还原反应生成氢气和氧气，未参与反应的水吸收反应产生的热量，并与氧气共同从出水腔口流出，以实现对第二反应区的降温。

4、因此，本实施例中，通过引流区能够对流入电解槽内的水起到分流作用，以便将一部分水导入至第一反应区内，将另一部分水导入至第二反应区内，使得流入电解槽内的水均能够在第一反应区和第二反应区内产生有效的降温效果，从而降低流场区温度过高的可能性，进而能够将电解槽的工作温度维持在合适的范围内，提高电解槽的工作性能，延长电解槽的使用寿命。同时，在流场区中，第一反应区与第二反应区相互连通，使得第一反应区内的水能够与第二反应区的水进行中和，从而使得流场区内的温度分布得更加均匀，有利于提高反应速率，提高电解槽的工作效率。

5、在一种可能的实施方式中，所述第一反应区与所述出水腔口通过所述第二反应区连通。

6、在一种可能的实施方式中，所述第一反应区和所述第二反应区沿第一方向x分布，所述第一反应区位于所述流场区靠近所述进水腔口的一侧，所述第二反应区位于所述流场区靠近所述出水腔口的一侧；沿第二方向y，所述引流区位于所述流场区的一侧或两侧。

7、在一种可能的实施方式中，所述流场区还包括第三反应区，沿第一方向x，所述第三反应区位于所述第一反应区和所述第二反应区之间，所述第三反应区与所述第一反应区和所述第二反应区连通；所述第三反应区还与所述引流区连通。

8、在一种可能的实施方式中，所述第三反应区内的各流道沿所述第三反应区的延伸方向连通。

9、在一种可能的实施方式中，所述流场区包括多个沿第二方向y间隔分布的凸筋，相邻所述凸筋之间具有所述流道；所述第三反应区内的所述凸筋设置有缺口，以连通所述第三反应区内相邻的所述流道。

10、在一种可能的实施方式中，沿第一方向x，所述第三反应区与所述引流区之间具有夹角α，且α满足90°＜α＜180°。

11、在一种可能的实施方式中，沿所述第三反应区的延伸方向，所述第三反应区的通流截面积逐渐增大。

12、在一种可能的实施方式中，所述板体还具有两个所述引流区，且两个所述引流区对称分布于所述流场区沿第二方向y的两侧；所述流场区包括两个所述第三反应区，两个所述第三反应区相对于所述流场区的中心线对称设置。

13、在一种可能的实施方式中，所述进水腔口包括第一进水口和至少一个第二进水口，沿第二方向y，所述第二进水口位于所述第一进水口的一侧或两侧，所述第一进水口与所述第一反应区连通，所述第二进水口通过所述引流区与所述第二反应区连通。

14、在一种可能的实施方式中，所述板体还包括第一分配区和第二分配区，所述第一分配区位于所述进水腔口和所述第一反应区之间，所述第二分配区位于所述第二反应区和所述出水腔口之间；所述第一分配区、所述第二分配区和所述引流区内均设置有多个间隔分布的第一凸起部。

15、本申请还提供一种电解槽，所述电解槽包括膜电极组件和极板组件，所述极板组件包括以上所述的极板；其中，沿第三方向z，所述膜电极组件和所述极板组件层叠设置。

16、本申请实施例中，电解槽由膜电极组件和极板组件沿第三方向层叠设置，以使流入电解槽内的水能够同时流入多个流场区中进行反应，有利于提高氢气和氧气的生成量，提高电解槽的工作效率。其中，第一分配区、第二分配区和引流区内的各第一凸起部的上表面沿第三方向z平齐，以便在膜电极组件与极板组件组装的过程中，第一凸起部能够对膜电极组件起到支撑作用，提高对膜电极组件支撑的稳定性和可靠性，从而有利于提高电解槽内部的结构稳定性，以使电解槽具有良好的工作性能。

17、在一种可能的实施方式中，所述极板组件还包括密封件，所述密封件沿第三方向z连接于所述极板的两侧，所述极板具有多个进水口，所述密封件的至少部分用于隔开相邻的进水口。

18、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种极板，其特征在于，所述极板包括：

2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一反应区（111）与所述出水腔口（13）通过所述第二反应区（112）连通。

3.根据权利要求2所述的极板，其特征在于，所述第一反应区（111）和所述第二反应区（112）沿第一方向x分布，所述第一反应区（111）位于所述流场区（11）靠近所述进水腔口（12）的一侧，所述第二反应区（112）位于所述流场区（11）靠近所述出水腔口（13）的一侧；

4.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，所述流场区（11）还包括第三反应区（113），沿第一方向x，所述第三反应区（113）位于所述第一反应区（111）和所述第二反应区（112）之间，所述第三反应区（113）与所述第一反应区（111）和所述第二反应区（112）连通；

5.根据权利要求4所述的极板，其特征在于，所述第三反应区（113）内的各流道（151）沿所述第三反应区（113）的延伸方向连通。

6.根据权利要求5所述的极板，其特征在于，所述流场区（11）包括多个沿第二方向y间隔分布的凸筋（15），相邻所述凸筋（15）之间具有所述流道（151）；

7.根据权利要求4所述的极板，其特征在于，沿第一方向x，所述第三反应区（113）与所述引流区（14）之间具有夹角α，且α满足90°＜α＜180°。

8.根据权利要求4所述的极板，其特征在于，沿所述第三反应区（113）的延伸方向，所述第三反应区（113）的通流截面积逐渐增大。

9.根据权利要求4所述的极板，其特征在于，所述板体（1）还具有两个所述引流区（14），且两个所述引流区（14）对称分布于所述流场区（11）沿第二方向y的两侧；

10.根据权利要求1-9中任一项所述的极板，其特征在于，所述进水腔口（12）包括第一进水口（121）和至少一个第二进水口（122），沿第二方向y，所述第二进水口（122）位于所述第一进水口（121）的一侧或两侧，所述第一进水口（121）与所述第一反应区（111）连通，所述第二进水口（122）通过所述引流区（14）与所述第二反应区（112）连通。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的极板，其特征在于，所述板体（1）还包括第一分配区（16）和第二分配区（17），所述第一分配区（16）位于所述进水腔口（12）和所述第一反应区（111）之间，所述第二分配区（17）位于所述第二反应区（112）和所述出水腔口（13）之间；

12.一种电解槽，其特征在于，所述电解槽包括：

13.根据权利要求12所述的电解槽，其特征在于，所述极板组件还包括密封件（2），所述密封件（2）沿第三方向z连接于所述极板的两侧，所述极板具有多个进水口，所述密封件（2）的至少部分用于隔开相邻的进水口。

技术总结本申请公开了一种极板及电解槽，极板包括板体，板体包括流场区、进水腔口和出水腔口，进水腔口和出水腔口沿第一方向x分布在流场区的两侧；流场区至少包括连通的第一反应区和第二反应区，第一反应区与进水腔口和出水腔口连通；板体还设置有至少一个引流区，第二反应区与进水腔口通过引流区连通，第二反应区还与出水腔口连通。本申请通过引流区对流入电解槽内的水进行分流，以便将一部分水导入至第一反应区内，将另一部分水导入至第二反应区内，使得流入电解槽内的水均能够在第一反应区和第二反应区内产生有效的降温效果，降低流场区温度过高的可能性，以使电解槽的工作温度维持在合适的范围内，从而提高电解槽的工作性能，延长电解槽的使用寿命。技术研发人员：徐龙飞,姜天豪,胡鹏,毕飞飞,蓝树槐受保护的技术使用者：上海治臻新能源股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5