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文档序号:36404187发布日期:2023-12-16 09:58阅读:8来源:国知局
一种电解槽的制作方法

1.本发明涉及水电解技术领域,具体而言,涉及一种电解槽



背景技术:

2.氢气是未来清洁高效的可再生能源,在减少碳排放的大环境下,水电解制氢技术已经在多个领域得到广泛的示范及应用,它更优于其他电解水制氢技术,而水电解制氢技术最为关键的部件是电解槽,而让电解槽能够产生高压的氢气的关键就是密封结构的设计,目前电解槽的密封结构都为平垫密封的形式

3.在现有技术中,目前电解槽密封的方式中,硬质框架密封的密封材料为高强度耐水解材料,一般为聚醚酰亚胺类,且对其厚度和加工精度有很高的要求,成本昂贵,难以形成产业化

软质垫片密封方式的密封材料一般为聚四氟乙烯,成本较为低廉,但其不具备结构件要求,质地柔软,密封受压时容易造成歧管流道处阻塞,影响电堆性能



技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供了一种电解槽,其能够改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题

5.本发明的实施例可以这样实现:
6.本发明的实施例提供了一种电解槽,包括:
7.阴极板;
8.阳极板;
9.膜电极;所述膜电极设于所述阴极板和所述阳极板之间,且所述阳极板靠近所述膜电极一侧开设有第一流道,所述阴极板靠近所述膜电极一侧开设有第二流道;以及,
10.第一密封结构,包括第一柔性密封件和第一支撑件;所述第一柔性密封件和所述第一支撑件均被夹持于所述阳极板和所述膜电极之间,且所述第一柔性密封件设于所述第一支撑件外侧,所述第一流道和所述第二流道分别位于所述第一支撑件厚度方向的两侧

11.可选地,所述电解槽还包括第二密封结构;所述第二密封结构包括第二柔性密封件和第二支撑件;所述第二柔性密封件和所述第二支撑件均被夹持于所述阴极板和所述膜电极之间,且所述第一流道和所述第二流道分别位于所述第二支撑件厚度方向的两侧

12.可选地,所述阳极板上开设有注水口

第一出口和两个第二出口,所述第一出口用于供氧气和水导出,所述第二出口用于供氢气导出;所述第一支撑件为两个,其中一个所述第一支撑件对应于所述注水口和一个所述第二出口,另一个所述支撑件对应于所述第一出口和另一个所述第二出口

13.可选地,所述第一支撑件上开设有多个通孔,所述注水口

所述第一出口和两个所述第二出口分别对应于多个所述通孔

14.可选地,所述第二支撑件为两个,其中一个所述第二支撑件对应于一个所述第一支撑件且对应于所述注水口和所述第二出口之间,另一个所述第二支撑件对应于另一个所
述第一支撑件且对应于所述第一出口和所述第二出口之间

15.可选地,所述第一支撑件的中部设有缺口,部分所述第一柔性密封件设于所述缺口中;位于所述缺口中的第一柔性密封件上开设有第一定位孔,部分所述第二支撑件对应于所述缺口,且对应于所述缺口的部分所述第二支撑件上开设有第二定位孔,所述第一定位孔和所述第二定位孔对应

16.可选地,所述第一柔性密封件和所述阳极板之间还设置有第一密封水线,所述第一密封水线呈环形设置

17.可选地,所述第一密封水线为多个,且多个所述第一密封水线依次环绕设置;所述阳极板上对应所述第一柔性密封件的一侧还开设有第一加强槽,所述第一加强槽为环形且设于两个所述第一密封水线之间

18.可选地,所述第二柔性密封件和所述阴极板之间还设置有第二密封水线,所述第二密封水线呈环形设置

19.可选地,所述第二密封水线为多个,且多个所述第二密封水线依次环绕设置;所述阴极板上对应所述第二柔性密封件的一侧还开设有第二加强槽,所述第二加强槽为环形且设于两个所述第二密封水线之间

20.本发明提供的电解槽相对于现有技术的有益效果包括:
21.在该电解槽中,阳极板和膜电极之间设置的第一密封结构由第一柔性密封件和第一支撑件形成,其中,第一柔性密封件采用的是软质材质制成,而第一支撑件则采用硬质材质制成,换言之,通过将第一密封结构替换成部分柔性材质和部分硬质材质制成的结构,相对于现有技术中密封结构整体采用硬质框架的方式降低了制作成本;而由于采用了部分硬质的第一支撑件对第一流道和第二流道进行支撑,可以确保第一流道处和第二流道处不出现阻塞的问题,进而改善现有技术中整体采用软质材质制成的密封结构容易出现流道阻塞导致电堆性能受影响的问题

基于此,本发明提供的电解槽可以改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题

22.进一步地,将阴极板和膜电极之间的第二密封结构采用第二柔性密封件和第二支撑件制作,其中,第二柔性密封件采用的是软质材质制成,而第二支撑件采用硬质材质制成;由此可以进一步实现改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题的目的

23.另外,在第一柔性密封件和阳极板之间设置第一密封水线,可以提升阳极板和第一密封结构之间的密封性能;同理,在第二柔性密封件和阴极板之间设置第二密封水线,可以提升阴极板和第二密封结构之间的密封性能

附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图

25.图1为本技术实施例中提供的电解槽的爆炸结构示意图;
26.图2为本技术实施例中提供的第一密封结构的结构示意图;
27.图3为本技术实施例中提供的第二密封结构的结构示意图;
28.图4为本技术实施例中提供的电解槽的剖视图的局部视图

29.图标:
10-电解槽;
100-阴极板;
110-第二流道;
120-第二加强槽;
200-阳极板;
240-第一流道;
250-第一加强槽;
300-膜电极;
400-第一密封结构;
410-第一柔性密封件;
411-第一定位孔;
420-第一支撑件;
421-通孔;
430-第一密封水线;
500-第二密封结构;
510-第二柔性密封件;
520-第二支撑件;
521-第二定位孔;
530-第二密封水线;
600-扩散层;
700-柔性密封层;
710-硬质支撑层

具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的

技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计

31.因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例

基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围

32.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释

33.在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位

以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制

34.此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性

35.需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例中的特征可以相互结合

36.请参阅图1,本技术实施例中提供了一种电解槽
10
,该电解槽
10
用于执行水电解作业,从而制得氢气,当然,在制得氢气的同时,该电解槽
10
还能制得氧气

其中,该电解槽
10
可以改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题

37.在本实施例中,请结合参阅图1和图4,电解槽
10
包括阴极板
100、
阳极板
200、
膜电极
300
和第一密封结构
400。
膜电极
300
设于阴极板
100
和阳极板
200
之间,且阳极板
200
靠近膜电极
300
一侧开设有第一流道
240
,阴极板
100
靠近膜电极
300
一侧开设有第二流道
110。
如图2,第一密封结构
400
包括第一柔性密封件
410
和第一支撑件
420
;第一柔性密封件
410
和第一支撑件
420
均被夹持于阳极板
200
和膜电极
300
之间,且第一柔性密封件
410
设于第一支撑件
420
外侧,第一流道
240
和第二流道
110
分别位于第一支撑件
420
厚度方向的两侧

38.其中,第一柔性密封件
410
采用软质材质制成,例如聚四氟乙烯;而第一支撑件
420
采用硬质材质制成,例如聚醚酰亚胺类

39.值得说明的是,在膜电极
300
和第一密封结构
400
的中心位置均设有空腔,该空腔用于设置扩散层
600
,扩散层
600
用于供水扩散,以方便提升水的电解效率

其中,扩散层
600
可以是钛板

钛网

钛毡

碳纸

碳布和碳毡中的任意一种

40.以上所述,在该电解槽
10
中,阳极板
200
和膜电极
300
之间设置的第一密封结构
400
由第一柔性密封件
410
和第一支撑件
420
形成,其中,第一柔性密封件
410
采用的是软质材质制成,而第一支撑件
420
则采用硬质材质制成,换言之,通过将第一密封结构
400
替换成部分柔性材质和部分硬质材质制成的结构,相对于现有技术中密封结构整体采用硬质框架的方式降低了制作成本;而由于采用了部分硬质的第一支撑件
420
对第一流道
240
和第二流道
110
进行支撑,可以确保第一流道
240
处和第二流道
110
处不出现阻塞的问题,进而改善现有技术中整体采用软质材质制成的密封结构容易出现流道阻塞导致电堆性能受影响的问题

基于此,本发明提供的电解槽
10
可以改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题

41.在本实施例中,第一柔性密封件
410
的外周缘与阳极板
200
的外周缘对齐设置,并且,第一柔性密封件
410
的外周缘与膜电极
300
的外周缘对齐设置

42.进一步地,电解槽
10
还包括第二密封结构
500
;如图3,第二密封结构
500
包括第二柔性密封件
510
和第二支撑件
520
;第二柔性密封件
510
和第二支撑件
520
均被夹持于阴极板
100
和膜电极
300
之间,且第一流道
240
和第二流道
110
分别位于第二支撑件
520
厚度方向的两侧

43.同理,第二柔性密封件
510
采用软质材质制成,例如聚四氟乙烯;而第二支撑件
520
采用硬质材质制成,例如聚醚酰亚胺类

44.也就是说,将阴极板
100
和膜电极
300
之间的第二密封结构
500
采用第二柔性密封件
510
和第二支撑件
520
制作,其中,第二柔性密封件
510
采用的是软质材质制成,而第二支撑件
520
采用硬质材质制成;由此可以进一步实现改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题的目的

45.在本实施例中,阳极板
200
上开设有注水口
(
图未示
)、
第一出口
(
图未示
)
和两个第二出口
(
图未示
)
,第一出口用于供氧气和水导出,第二出口用于供氢气导出

其中,注水口用于供纯水注入,纯水注入之后,便通过扩散层
600
进行扩散;在部分水电解之后,部分水则从第一出口导出,与此同时,在第一出口导出氧气;而两个第二出口则可以导出氢气

46.在本实施例中,注水口

第一出口和两个第二出口沿阳极板
200
的厚度方向贯穿阳极板
200
,且注水口和其中一个第二出口设于所述阳极板
200
长边方向的其中一侧,而第一出口和另一个第二出口则设于阳极板
200
长边方向的另一侧

47.进一步地,第一支撑件
420
为两个,其中一个第一支撑件
420
对应于注水口和一个第二出口,另一个支撑件对应于第一出口和另一个第二出口

48.可选地,在本实施例中,第一支撑件
420
上开设有多个通孔
421
,注水口

第一出口和两个第二出口分别对应于多个通孔
421。
也就是说,注水口和其中一个第二出口分别对应于其中一个第一支撑件
420
上的两个通孔
421
;而第一出口和另一个第二出口则分别对应于另一个第一支撑件
420
上的两个通孔
421。
其中,注水口的开孔面积和形状

第一出口的开孔面积和形状以及两个第二出口的开孔面积和形状分别与对应的通孔
421
的开孔面积和形状相同

另外,在第二支撑件
520
上同样开设有多个孔以分别对应注水口

第一出口和第二出


49.另外,在本实施例中,第二支撑件
520
为两个,其中一个第二支撑件
520
对应于一个第一支撑件
420
且对应于注水口和第二出口之间,另一个第二支撑件
520
对应于另一个第一支撑件
420
且对应于第一出口和第二出口之间

50.可选地,在本实施例中,第一支撑件
420
的中部设有缺口,部分第一柔性密封件
410
设于缺口中;位于缺口中的第一柔性密封件
410
上开设有第一定位孔
411
,部分第二支撑件
520
对应于缺口,且对应于缺口的部分第二支撑件
520
上开设有第二定位孔
521
,第一定位孔
411
和第二定位孔
521
对应

另外,在膜电极
300
上通孔
421
开设有定位孔,膜电极
300
上的定位孔同样与第一定位孔
411
对应

基于此,通过三个定位孔的对应方式,可以确保第一密封结构
400、
第二密封结构
500
和膜电极
300
的装配精度

51.在本实施例中,为了进一步提升密封性能,第一柔性密封件
410
和阳极板
200
之间还设置有第一密封水线
430
,第一密封水线
430
呈环形设置

52.进一步地,第一密封水线
430
为多个,且多个第一密封水线
430
依次环绕设置;依次环绕指代的是,任意两个第一密封水线
430
中,其中一个第一密封水线
430
环绕于另一个第一密封水线
430
的外周,且两个第一密封水线
430
相间隔

另外,阳极板
200
上对应第一柔性密封件
410
的一侧还开设有第一加强槽
250
,第一加强槽
250
为环形且设于两个第一密封水线
430
之间

通过第一加强槽
250
的设置,可以提升第一密封水线
430
的稳定性,进而提升阳极板
200
和第一密封结构
400
之间的密封性能

53.应当理解,在本技术的其他实施例中,也可以取消第一加强槽
250
的设置

54.另外,在本实施例中,第二柔性密封件
510
和阴极板
100
之间还设置有第二密封水线
530
,第二密封水线
530
呈环形设置

第二密封水线
530
的设置,可以提升第二密封结构
500
和阴极板
100
之间的密封性能

55.进一步地,第二密封水线
530
为多个,且多个第二密封水线
530
依次环绕设置;同理,依次环绕指代的是,任意两个第二密封水线
530
中,其中一个第二密封水线
530
环绕于另一个第二密封水线
530
的外周,且两个第二密封水线
530
相间隔

并且,阴极板
100
上对应第二柔性密封件
510
的一侧还开设有第二加强槽
120
,第二加强槽
120
为环形且设于两个第二密封水线
530
之间

同理,通过第二加强槽
120
的设置,可以提升第二密封水线
530
的稳定性,进而提升阴极板
100
和第二密封结构
500
之间的密封性能

56.值得说明的是,在阳极板
200
上开设有多个第一加强槽
250
,且在阴极板
100
上开设有多个第二加强槽
120
,且多个第一加强槽
250
和多个第二加强槽
120
一一对应,相对应的第一加强槽
250
和第二加强槽
120
在阳极板
200
的厚度方向上正对设置

57.值得注意的是,在图4中,位于阳极板
200
和阴极板
100
之间的结构可以看作是第一密封结构
400、
第二密封结构
500
和膜电极
300
形成的整体,其中,柔性密封层
700
表示由第一柔性密封件
410、
第二柔性密封件
510
和部分膜电极
300
共同形成,硬质支撑层
710
表示由第一支撑件
420、
第二支撑件
520
和部分膜电极
300
共同形成

58.综上所述,在该电解槽
10
中,阳极板
200
和膜电极
300
之间设置的第一密封结构
400
由第一柔性密封件
410
和第一支撑件
420
形成,其中,第一柔性密封件
410
采用的是软质材质制成,而第一支撑件
420
则采用硬质材质制成,换言之,通过将第一密封结构
400
替换成部分柔性材质和部分硬质材质制成的结构,相对于现有技术中密封结构整体采用硬质框架的方
式降低了制作成本;而由于采用了部分硬质的第一支撑件
420
对第一流道
240
和第二流道
110
进行支撑,可以确保第一流道
240
处和第二流道
110
处不出现阻塞的问题,进而改善现有技术中整体采用软质材质制成的密封结构容易出现流道阻塞导致电堆性能受影响的问题

基于此,本发明提供的电解槽
10
可以改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题

进一步地,将阴极板
100
和膜电极
300
之间的第二密封结构
500
采用第二柔性密封件
510
和第二支撑件
520
制作,其中,第二柔性密封件
510
采用的是软质材质制成,而第二支撑件
520
采用硬质材质制成;由此可以进一步实现改善现有技术中采用硬质框架密封成本高而采用软质垫片密封容易出现歧管流道阻塞导致电堆性能受影响的技术问题的目的

另外,在第一柔性密封件
410
和阳极板
200
之间设置第一密封水线
430
,可以提升阳极板
200
和第一密封结构
400
之间的密封性能;同理,在第二柔性密封件
510
和阴极板
100
之间设置第二密封水线
530
,可以提升阴极板
100
和第二密封结构
500
之间的密封性能

59.以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内

因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准

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