一种轻量化固态聚合物水电解池端板的制作方法

本发明涉及一种固态聚合物水电解池的端板，具体涉及一种轻量化固态聚合物水电解池端板。

背景技术：

目前，电解制氢技术的主流设备碱性电解池由于高污染、气体纯度低、能耗大、体积大及电解池的漏碱现象等诸多缺点，为电解技术更新换代提出了要求。而固态聚合物(spe)水电解池技术具有产气纯度高、绿色环保、能耗低、体积小等诸多优点，所以越来越多的人致力于开发固态聚合物电解质(spe)水电解池技术。目前，已经有spe水电解池在对重量要求极为严格的场合使用，如空间站、航天器及潜水艇制氧等。这就要求水电解池的单位质量的产气率高，所以怎样降低spe水电解池重量，使之轻量化成为亟待解决的问题。而在中高压spe水电解池中，端板的重量占总重的一半以上，所以如何合理的降低端板重量，成为降低整个spe水电解池重量的关键所在。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本申请人设计了一种轻量化固态聚合物水电解池端板；通过对端板进行轻量化处理在不影响端板使用中的各项参数要求的情况下实现了端板质量的降低；为其使用提高了质量。

本发明的目的是通过下述技术方案进行实现的：

本发明提供了了一种轻量化固态聚合物水电解池端板，所述电解池由所述端板组成；所述端板呈矩形或圆形，所述端板边沿设有与所述板面垂直的螺栓孔；所述端板的一面或两面设有凹槽或/且所述端板设有径向的通孔；所述螺栓孔、所述凹槽、所述通孔在所述端板面的投影无重合。

优选的，所述电解池底壁的端板为叠层结构。

优选的，所述底壁端板的内层由下述按质量分数计的组分组成：

锆(zr)：5％～20％，钯(pd)：0.05％～0.3％，铜：(cu)1.5％～8.5％，微量元素：0.05％～0.5％，钛(ti)余量；所述微量元素为锂、镧或铈中的一种。

优选的，所述底壁端板的外层由下述按质量分数计的组分组成：

c：0.8-1.4份；cr：18——26份；ni：2-4份；mo：0.01-1份；pb：0.01-1份；si：0.01-0.6％。

优选的，所述电解池侧壁的端板由下述按质量分数计的组分组成：

硅0.18％，铜0.03％，镁0.02％，锌0.06％，锰0.04％，钛0.05％，铁0.20％，铝为余量。

优选的，所述端板的厚度为25～50mm。

优选的，所述凹槽的底面积为1～5cm²；所述凹槽的数量为2～40。

优选的，所述凹槽的深度为5～15mm。

优选的，所述凹槽的底面为圆形或多边形；所述多边形的边数为3～10。

优选的，所述通孔的半径为1-3mm；所述通孔的个数为1-8。

优选的，所述凹槽和所述通孔采用下述方法制成：

机械加工、雕铣和/或电火花。

与最接近现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的技术方案，在端板上设置通孔和凹槽，质量明显减轻；且强度未减小，抗弯强度有所增强，保压效果不受影响，对提高spe水电解池单位重量产气量具有明显的效果、且节约了成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1轻量化前方形端板示意图；

图2轻量化方形端板示意图；

图3轻量化前圆形端板示意图；

图4轻量化后圆形端板示意图；

图5采用轻量化后端板的spe电解池保压实验曲线。

附图标记：1-螺栓孔，2-凹槽。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图4所示，本发明提供了一种轻量化固态聚合物水电解池端板，所述电解池为槽状电解池，所述电解池的底壁和侧壁由所述端板组成；所述端板呈矩形或圆形，所述端板周向均匀地设有轴向的螺栓孔1；所述端板的一侧或两侧设有凹槽2或/且所述端板设有径向的通孔；所述螺栓孔1、所述凹槽2、所述通孔在所述端板的侧面的投影无重合。

所述电解池底壁的端板为叠层结构。

所述底壁端板的内层由下述按质量分数计的组分组成：

锆(zr)：5％～20％，钯(pd)：0.05％～0.3％，铜：(cu)1.5％～8.5％，微量元素：0.05％～0.5％，钛(ti)余量；所述微量元素为锂、镧或铈中的一种。

所述底壁端板的外层由下述按质量分数计的组分组成：

c：0.8-1.4份；cr：18——26份；ni：2-4份；mo：0.01-1份；pb：0.01-1份；si：0.01-0.6％。

所述电解池侧壁的端板由下述按质量分数计的组分组成：

硅0.18％，铜0.03％，镁0.02％，锌0.06％，锰0.04％，钛0.05％，铁0.20％，铝为余量。

所述端板的厚度为25～50mm。

所述凹槽的数量为2～40。

所述凹槽的底面积为1～5cm²。

所述凹槽的深度为5～15mm。

所述凹槽的底面为圆形或多边形。

所述多边形的边数为3～10。

所述通孔的半径为1-3mm；所述通孔的个数为1-8。

所述凹槽和所述通孔采用下述方法制成：

机械加工、雕铣和/或电火花。

所述端板的材质、厚度、凹槽个数、凹槽底面形状、凹槽底面积、凹槽深度、通孔个数、通孔半径可以根据实际需求进行设置，本申请的实施例对上述参数进行了不同的测试，并分别对各实施例所提供的端板在做轻量化前后的质量、拉伸轻度、抗弯强度进行了测试和比较；

实施例1

本实施例对厚度30mm、质量为10kg、拉伸强度700mpa、抗弯强度800mpa的端板进行了不同的轻量化处理，处理之后其质量、拉伸强度和抗弯强度分别见表1、表2和表3；表中①为凹槽形状和底面积、②为质量、③为凹槽深度、④为拉伸强度、⑤为抗弯强度。

表1：不同参数的轻量化后端板的质量

表2：不同参数的轻量化后端板的拉伸强度

表3：不同参数的轻量化后端板的抗弯强度

由表1、2和3可知，端板轻量化处理后，质量减少0.25～4.5kg，占端板轻量化处理前的质量的0.5％～45％；抗拉强度减小7mpa～20mpa，占端板轻量化处理前抗拉强度的1％～2.85％；抗弯强度提升了25mpa～76mpa，提升3.125％～9.5％。综上可见：轻量化处理后的端板质量明显减轻；抗拉强度有微幅度减小；抗弯轻度还有了一定的提升。

抽取本实施例中凹槽为正方形、底面积3cm²、个数20个、深度10mm的轻量化处理后的端板进行5mpa的保压试验100h，其间的压力变化见图5：

由图5可见压力值由初始的5.01mpa变为4.95mpa，变化率约为0.59％；可见对于端板使用的最重要的一项参数受到轻量化的影响微乎其微；不会影响其正常使用。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。