一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板的制作方法

本技术属于电解水制氢设备，特别涉及一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板。

背景技术：

1、碱水制氢电解槽采用的是极板与电极分离的结构，极板的设计也会影响碱水制氢电解槽的电极电阻。极板结构设计的优劣和安装情况直接影响电解槽的电流密度和能耗，因为极板与电极的接触越近、接触点越多，溶液电阻就会越小。

2、目前常见的极板主要为平板状支撑网结构，但存在如下问题：(1)每个电解小室的阴极和阳极都需要填充一片支撑网，同时支撑网需要做镀镍处理，增加了电解槽的制作成本；(2)极板的双面需要另外开槽放置支撑网，为了方便安装，支撑网一般需要电焊在极板上，增加了加工和安装难度；(3)电解过程中，氢、氧侧会不断有气泡从电极表面析出，汇聚成大的气泡造成电解液内的电阻变大，提高了电解设备的能耗。

3、专利号为2022116369171，公开号为cn115852412a，专利名称为一种一体式碱性电解槽双极板的发明专利能够初步解决上述(1)和(2)提到的问题，但是对上述(3)中提到的问题并没有能够解决，此外该装置还存在固定不方便的问题。若极板与电极间多孔结构越多，电解液中形成大气泡的概率就越小，形成明显电阻的可能性就不大，气泡对电流密度的影响也就越小，因此还需要对极板本身的结构进行再设计。

技术实现思路

1、本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题提供一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，采用均匀分布的乳突结构，使得方形双极板与电极部件的接触面更大、更牢固，乳突结构可以增强流动的扰动程度，减小流道内各处的电解液浓度差，解决了接触面积小、电导率低的问题。

2、本实用新型包括如下技术方案：

3、一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，双极板外围设有极板框，极板框上设置有碱液入口、氢气出口、氧气出口、氢气汇集口和碱液分散通道；双极板中心位置处设置有中间极板；所述中间极板上设置有均匀分布的乳突结构，所述乳突结构包括交替线性排列的半球状凸起和半球状凹陷，乳突结构之间布满碱液流场；所述极板框的外表面至少一侧设有固定部件。

4、进一步的，两个所述中间极板的乳突结构以顶对顶的形式形成多点电接触，两个所述中间极板内侧分别设有阳极电极和阴极电极，阳极电极和阴极电极之间设有隔膜。

5、进一步的，所述中间极板与阳极电极和阴极电极形成若干个循环通道，电解液在进入循环通道时经过乳突结构之间的弯曲间隙，有利于进一步增强流动的扰动程度，减小流道内各处的电解液浓度差，使电解液分布更均匀，从而降低电解设备的能耗。

6、进一步的，所述极板框和中间极板均为方形结构，中间极板的边角呈倒角状态，提高面积利用率并避免方形空间存在气液死角。

7、进一步的，所述中间极板本体上通过整体冲压形成凹凸交错分布的乳突结构，进一步增强了原有设计对于流场的扰动程度。

8、进一步的，所述乳突结构的密度为500～1400个/平米。

9、进一步的，所述固定部件设置在极板框边缘处，固定部件上设有四个安装孔。

10、进一步的，一个氢气出口和一个氧气出口一组设置在所述极板框的上侧，且设置多组，提高了产气排放效率；所述碱液入口设置至少一个，且均设置在极板框的下侧，有利于更加充分充满电解液。

11、进一步的，所述氢气出口连接氢气汇集口，所述氢气汇集口连接所述中间极板。

12、进一步的，所述碱液入口上设置有若干条碱液分散通道，所述碱液分散通道连接所述中间极板。碱液分散通道的设置使得碱液更快的流入到中间极板上进行电解。

13、本实用新型具有的优点和积极效果：

14、1、本实用新型通过在中间极板上设置乳突结构使得双极板与电极部件的连接更牢固；碱液流经线性排列的乳突结构，均匀规律的降低了接触电阻，提高了电流密度，有利于增强流动的扰动程度，减小流道内各处的电解液浓度差，使电解液分布更均匀，从而降低电解设备的能耗。

15、2、本实用新型的极板框和中间极板采用方形结构，使得中间极板上的碱液流场区域更为宽阔，面积利用率更高；中间极板的边角呈倒角状态，避免方形空间存在气液死角；极板框外侧设有带安装孔的固定部件，方便将双极板整体固定在设备安装支架或其他类似的设备安装位，有利于节省安装空间。

16、3、本实用新型采用的乳突结构包括有半球状凸起，相比于方形凸起，半球形凸起的流场更加顺畅规律。

技术特征：

1.一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，双极板外围设有极板框，极板框上设置有碱液入口、氢气出口、氧气出口、氢气汇集口和碱液分散通道；双极板中心位置处设置有中间极板，其特征在于：所述中间极板上设置有均匀分布的乳突结构，所述乳突结构包括交替线性排列的半球状凸起和半球状凹陷，乳突结构之间布满碱液流场；所述极板框的外表面至少一侧设有固定部件。

2.根据权利要求1所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：两个所述中间极板的乳突结构以顶对顶的形式形成多点电接触，两个所述中间极板内侧分别设有阳极电极和阴极电极，阳极电极和阴极电极之间设有隔膜。

3.根据权利要求2所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述中间极板与阳极电极和阴极电极形成若干个循环通道。

4.根据权利要求1所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述极板框和中间极板均为方形结构，中间极板的边角呈倒角状态。

5.根据权利要求1所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述中间极板本体上通过整体冲压形成凹凸交错分布的乳突结构。

6.根据权利要求5所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述乳突结构的密度为500～1400个/平米。

7.根据权利要求1所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述固定部件设置在极板框边缘处，固定部件上设有四个安装孔。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：一个氢气出口和一个氧气出口一组设置在所述极板框的上侧，且设置多组；所述碱液入口设置至少一个，且均设置在极板框的下侧。

9.根据权利要求8所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述氢气出口连接氢气汇集口，所述氢气汇集口连接所述中间极板。

10.根据权利要求8所述的一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，其特征在于：所述碱液入口上设置有若干条碱液分散通道，所述碱液分散通道连接所述中间极板。

技术总结本技术涉及一种具有乳突结构的碱性电解槽双极板，涉及到碱性电解水制氢设备，双极板外围设有极板框，极板框上设置有碱液入口、氢气出口、氧气出口、氢气汇集口和碱液分散通道；双极板中心位置处设置有中间极板；所述中间极板上设置有均匀分布的乳突结构，所述乳突结构包括交替线性排列的半球状凸起和半球状凹陷，乳突结构之间布满碱液流场；所述极板框的外表面至少一侧设有固定部件。本技术采用在中间极板上设置乳突结构，乳突结构构成了电解单元内部的容腔及循环通道，使电解液在进入流道时需经过许多乳突结构之间的弯曲间隙，有利于增强流动的扰动程度，减小流道内各处的电解液浓差，使电解液分布更均匀，降低电解设备的能耗。技术研发人员：向玲,金子皓,谢鳌,郭育菁,杨鑫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：20230913技术公布日：2024/6/11