一种制备电极的装置系统的制作方法

本发明属于电解水制氢，涉及一种电解水制氢所用电极，尤其涉及一种制备电极的装置系统。

背景技术：

1、电解水制氢包括析氢和析氧两个反应过程，其中析氧反应在析氧电极上进行，现有的碱水制氢的析氧电极一般采用镍网或泡沫镍。镍网的性能稳定且廉价易得，但其电催化性能一般。

2、为了提高镍网的电催化性能，降低析氧反应的过电位，目前的方法多为使用催化剂涂层对镍网的表面进行改性。催化剂涂层的设置方法包括等离子热喷涂、真空溅射、电镀、涂覆烧结或水热，上述方法涉及到复杂的工艺流程、苛刻的反应条件和昂贵的精密设备，不仅增加了电极的生产成本，也存在生产过程中污染电极的风险。

3、溶液浸渍法能够得到催化性能稳定的负载型析氧电极，且具有反应条件温和、工艺流程简单、原料常见以及对人体无毒害作用等优点。目前进行溶液浸渍法制备催化剂涂层的过程中多以人工手动操作为主，需要人工将镍网等基底材料分批次固定到浸渍容器内以进行浸渍处理，不仅工作效率较低，而且得到的电极尺寸也相对较小，难以满足大规模批量化工业生产的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种制备电极的装置系统，所述装置系统能够实现电极的工业化制备，能够减少操作人员与化学药剂的接触，最大限度的降低了化学药剂对操作人员的伤害；而且，所述装置系统的结构简单、便于维护，是一种稳定可靠的电极生产线。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种制备电极的装置系统，所述装置系统包括清洗浸渍单元、溶液配制单元、夹持运动单元以及控制单元；

4、所述清洗浸渍单元包括顺次排布的清洗装置、浸渍装置、水洗装置与烘干装置；

5、所述溶液配制单元包括清洗液输配装置与浸渍液输配装置；所述清洗液输配装置的进液口、浸渍液输配装置以及水洗装置的进液口分别独立地与进水管连接；

6、所述清洗液输配装置的出料口与清洗装置连接；浸渍液输配装置的出料口与浸渍装置连接；

7、所述夹持运动单元包括极片夹持装置、抓取释放装置、提升装置与行走装置；所述极片夹持装置用于夹持固定极片；所述抓取释放装置用于抓取释放极片夹持装置；所述提升装置实现抓取释放装置的升降；所述行走装置实现抓取释放装置沿清洗浸渍单元布置方向的移动；

8、所述控制单元包括人机交互元件与控制器，所述人机交互元件与控制器电连接；所述人机交互元件用于输入控制信号；所述控制器与清洗浸渍单元、溶液配制单元以及夹持运动单元电连接。

9、应用本发明提供的装置系统时，溶液配制单元中的清洗液输配装置与浸渍液输配装置根据工艺要求的清洗液浓度以及浸渍液浓度配制对应的清洗液以及浸渍液，并将配置后的清洗液以及浸渍液分别输送至清洗装置以及浸渍装置。

10、而后，极片夹持装置在提升装置、行走装置以及抓取释放装置的带动下，依次在清洗装置与浸渍装置中进行对应的工艺处理；并在清洗装置以及浸渍装置中处理完成后，分别独立地在水洗装置与烘干装置中进行水洗处理与烘干处理。

11、其中，所述清洗装置用于对极片的表面进行清洗；所述浸渍装置用于对清洗干净的极片进行浸渍处理，以在极片的表面沉积催化剂涂层；所述水洗装置用于对清洗以及浸渍处理后的极片进行表面清洗；所述烘干装置用于对水洗后的极片进行干燥，以去除极片表面物理吸附的水分，使催化剂活性组分均匀地分布于极片表面。

12、所述人机交互元件包括但不限于触摸屏或上位机，本发明所述控制单元中人机交互元件的设置，能够方便操作人员对现场各项工艺参数的设定与监控，也能够方便操作人员对工艺运行的输入输出情况进行监控。控制器则通过对常规编码器、驱动器的调控实现行走装置的行走轨迹、提升装置的提升行程、溶液配制单元各溶液的配制与输送、烘干装置的温度控制、水洗装置的冲洗的控制。

13、本发明不对人机交互元件以及控制器的型号进行具体限行，只要能够实现上述功能即可。

14、本发明提供的装置系统能够实现电极的工业化制备，能够减少操作人员与化学药剂的接触，最大限度的降低了化学药剂对操作人员的伤害；而且，所述装置系统的结构简单、便于维护，是一种稳定可靠的电极生产线。

15、优选地，所述清洗装置包括碱洗装置和/或酸洗装置；

16、所述清洗液输配装置包括碱液输配装置和/或酸液输配装置。

17、所述碱洗装置用于清洗极片的表面油污；所述酸洗装置用于清洗极片的表面氧化层。

18、本发明所述清洗装置根据工艺需要包括单独设置的碱洗装置或酸洗装置，又或者包括串联设置的碱洗装置与酸洗装置，本发明不对酸洗装置与碱洗装置的设置前后顺序进行具体限定。

19、本发明所述清洗液输配装置根据清洗装置的设置，包括单独设置的碱液输配装置或酸液输配装置，又或者包括串联设置的碱液输配装置与酸液输配装置，本发明不对酸液输配装置与碱液输配装置的设置前后顺序进行具体限定。

20、本发明所述清洗浸渍单元的顺次排布方向为按照生产流水线的方向进行布局，且主体结构为长方体结构。

21、优选地，所述碱洗装置包括碱液槽以及设置于碱液槽的第一超声发生装置。

22、本发明所述碱液槽中第一超声发生装置的设置实现超声波强化清洗的效果。

23、优选地，所述酸洗装置包括酸液槽以及设置于酸液槽的第二超声发生装置。

24、本发明所述碱液槽中第二超声发生装置的设置实现超声波强化清洗的效果。

25、优选地，所述浸渍装置包括浸渍槽以及设置于浸渍槽的搅拌装置。

26、本发明所述浸渍槽中搅拌装置的设置提高了对极片的浸渍效果；所述搅拌装置包括但不限于机械搅拌器、空气搅拌器或射流搅拌器中的任意一种或至少两种的组合。

27、优选地，所述第一超声发生装置为超声波振板。

28、优选地，所述第二超声发生装置为超声波振板。

29、优选地，所述浸渍装置中还设置加热装置与传感器；所述加热装置与控制器电连接。

30、优选地，所述传感器包括温度传感器与液位传感器；所述温度传感器与液位传感器分别独立地与控制器电连接。

31、所述加热装置的设置能够实现对浸渍液的加热与保温；所述温度传感器的设置能够实现对浸渍液温度的检测，检测信号输出至控制器，并通过控制器的输出信号控制加热装置进行加热；所述液位传感器用于浸渍槽内液位的检测，检测信号输出至控制器，并通过控制器的输出信号控制浸渍液输配装置的浸渍液输送。

32、优选地，所述水洗装置包括水洗槽以及设置于水洗槽侧壁的喷嘴。

33、所述喷嘴的设置用于强化清洗效果。

34、优选地，所述烘干装置包括烘干槽以及与烘干槽连接的供风装置。

35、本发明所述供风装置与控制器电连接，在控制器的作用下为烘干槽提供符合工艺要求温度的烘干气体。

36、示例性的，所述供风装置包括风机与空气加热器；所述空气加热器包括但不限于电加热器和/或蒸汽加热器。

37、优选地，所述碱液槽、酸液槽、浸渍槽、水洗槽与烘干槽分别独立地设置固定支架；所述固定支架用于固定极片夹持装置。

38、优选地，所述碱液输配装置包括碱液配药槽、碱液药剂罐、碱液计量给料装置以及碱液药液输送装置；所述碱液计量给料装置在控制器的输出指令下，控制碱液药剂罐中设定量的碱液药剂进入碱液配药槽；碱液配药槽的出口与碱洗装置的连接管路设置碱液药液输送装置。

39、优选地，所述酸液输配装置包括酸液配药槽、酸液药剂罐、酸液计量给料装置以及酸液药液输送装置；所述酸液计量给料装置在控制器的输出指令下，控制酸液药剂罐中设定量的酸液药剂进入酸液配药槽；酸液配药槽的出口与碱洗装置的连接管路设置酸液药液输送装置。

40、优选地，所述浸渍液输配装置包括浸渍液配药槽、浸渍液药剂罐、浸渍液计量给料装置以及浸渍液药液输送装置；所述浸渍液计量给料装置在控制器的输出指令下，控制浸渍液药剂罐中设定量的浸渍液药剂进入浸渍液配药槽；浸渍液配药槽的出口与浸渍装置的连接管路设置浸渍液药液输送装置；。

41、优选地，所述碱液配药槽、酸液配药槽与浸渍液配药槽中分别独立地设置配料搅拌装置。

42、本发明所述夹持运动单元在控制单元的控制下，在碱洗、酸洗、浸渍、水洗以及烘干过程中的，代替操作人员的手工操作。

43、优选地，所述极片夹持装置包括吊杆与夹持框架；所述夹持框架用于夹持极片，所述夹持框架的顶部与吊杆连接；所述吊杆设置有配合抓取释放装置的吊杆钩。

44、本领域极片的厚度一般在5mm以下且材质偏软，无法实现直接抓取，夹持框架的设置则能够实现极片的夹持，并实现极片竖直插入。

45、优选地，所述抓取释放装置包括提升杆以及设置于提升杆的抓手；所述抓手通过吊杆钩实现极片夹持装置的抓取与释放。

46、优选地，所述提升装置包括导向柱、提升驱动装置、滑块以及传动链；所述滑块一端与传动链连接，另一端与提升杆连接；所述传动链依附在导向柱表面并与提升驱动装置连接，提升驱动装置带动传动链，实现滑块沿导向柱轴向方向的移动。

47、本发明所述传动链的材质包括但不限于吊带和/或钢丝绳。

48、优选地，所述行走装置包括导轨、行走驱动装置、传动轴与滚轮，所述导轨沿清洗装置、浸渍装置、水洗装置与烘干装置的顺次排布方向布置；所述行走驱动装置通过传动轴与滚轮连接，带动滚轮在导轨方向移动。

49、本发明所述行走驱动装置包括但不限于行走电机。

50、优选地，所述控制单元还包括与控制器电连接的声光报警系统。

51、本发明所述声光报警系统的设置，能够实现装置系统内出现异常时进行声光报警，方便在复杂生产环境中的识别操作以及故障快速处理。

52、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

53、本发明所述控制单元中人机交互元件的设置，能够方便操作人员对现场各项工艺参数的设定与监控，也能够方便操作人员对工艺运行的输入输出情况进行监控；而且，本发明提供的装置系统能够实现电极的工业化制备，能够减少操作人员与化学药剂的接触，最大限度的降低了化学药剂对操作人员的伤害；所述装置系统的结构简单、便于维护，是一种稳定可靠的电极生产线。