双极板组件和电解水制氢设备的制作方法

本申请涉及制氢的，特别涉及一种双极板组件和电解水制氢设备。

背景技术：

1、目前，国内碱性水制氢电解槽多采用圆形结构槽体，通过螺杆拉紧实现密封和固定。每个电解槽小室由双极板、电极、隔膜、密封垫等组成。现有的电解槽电极通常采用焊接方式固定在双极板上。这种连接形式虽然具有机械强度高，电流分布均衡，电阻损耗低等优点。但是，随着市场上对于产氢量需求越来越高，制氢电解槽槽体直径越来越大，电极焊接工序中焊接工装、焊接时间的要求逐步提升。存在电极焊接工装无法通用造成设备投资的增加和浪费以及焊接时间随槽体直径增加线性增加，电极焊接时间较电解槽组装时间占比提升等问题。同时，随着电解槽市场保有量增加，在使用过程中，时常发生电极性能衰减等故障。现有的螺杆拉紧式圆形电解槽及焊接电极的结构形式无法实现电极在线拆卸和更换，不仅增加了维护保养时间，降低电解槽使用率；也会造成其他浪费，比如整机拆卸、运输及组装成本、拆卸电极后双极板镀镍层损坏以及所有密封垫更新等。

2、另外，随着制氢电解槽电流密度及电解效率等技术性能提升，现有的圆形槽体、螺杆压紧的制氢电解槽和电极焊接结构，不具备在线迭代升级能力。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种双极板组件和电解水制氢设备，以解决现有技术中采用螺杆压紧的电解水制氢电解槽及其电极采用焊接结构，导致其不具备在线迭代升级能力的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种双极板组件，包括：双极板本体和电极，所述双极板本体包括相对设置的两个面，所述双极板本体的每个面的底部均设有电解液入口，所述双极板本体的每个面的顶部设有气体出口，所述双极板本体的每个面的两侧均设有一凹槽；所述电极两侧均设有一折叠翼，一侧的所述折叠翼设置在所述双极板本体对应侧的凹槽内，并与所述双极板本体可拆卸连接。

3、优选的，在所述的双极板组件中，所述凹槽底部设有多个螺纹孔1114，所述折叠翼通过螺栓与所述双极板本体连接。

4、优选的，在所述的双极板组件中，位于所述双极板本体两个面同一侧的两个凹槽内的螺纹孔1114错位设置。

5、优选的，在所述的双极板组件中，沿所述凹槽的长边方向上且远离双极板本体中间的侧边上间隔设有多个限位件，以限制所述电极沿所述凹槽深度方向的自由度，其中，所述凹槽的底部设有挡位部。

6、优选的，在所述的双极板组件中，还包括压条，所述压条设置在所述凹槽内，以将所述折叠翼完全压入至所述凹槽内。

7、所述凹槽的深度为3mm-4mm，所述凹槽的宽度为8mm-10mm。

8、优选的，在所述的双极板组件中，所述双极板本体为方形板。

9、优选的，在所述的双极板组件中，所述电极顶部和底部均经过磨边整平处理。

10、另一方面，本申请还提供一种电解水制氢设备，包括液压机、隔膜、密封件和多个如上述的双极板组件，每两个所述双极板组件之间设有一个隔膜和一个密封件，所述液压机将所述双极板组件、所述隔膜和所述密封件压紧。

11、优选的，在所述的电解水制氢设备中，所述电解水制氢设备为碱性电解槽。

12、与现有技术相比，本申请提供一种双极板组件，通过在所述双极板本体的两侧设置凹槽与所述电极的折叠翼可拆卸连接，采用该种方式将电极固定在双极板本体上，可以取消焊接工序。这样不仅降低了该工序组装时间，从而减少焊接设备等投资，同时还可以降低组装难度，并且还能够保证电极连接的固定可靠。进一步的，所述电极与所述双极板组件可拆卸连接，可以在双极板组件需要维护时，可拆卸连接结构减少现场维护时间以及返产维修的运输成本，可以现场实现维修操作，提升电解水制氢设备的使用率，并且在拆卸同时还不会破环电极表面的镀镍层，在全寿命周期内可以满足电解水制氢设备的迭代升级要求。

技术特征：

1.一种双极板组件，其特征在于，包括：双极板本体和电极，所述双极板本体包括相对设置的两个面，所述双极板本体的每个面的底部均设有电解液入口，所述双极板本体的每个面的顶部设有气体出口，所述双极板本体的每个面的两侧均设有一凹槽；所述电极两侧均设有一折叠翼，一侧的所述折叠翼设置在所述双极板本体对应侧的凹槽内，并与所述双极板本体可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的双极板组件，其特征在于，所述凹槽底部设有多个螺纹孔(1114)，所述折叠翼通过螺栓与所述双极板本体连接。

3.根据权利要求2所述的双极板组件，其特征在于，位于所述双极板本体两个面同一侧的两个凹槽内的螺纹孔(1114)错位设置。

4.根据权利要求1所述的双极板组件，其特征在于，沿所述凹槽的长边方向上且远离双极板本体中间的侧边上间隔设有多个限位件，以限制所述电极沿所述凹槽深度方向的自由度，其中，所述凹槽的底部设有挡位部。

5.根据权利要求3或4所述的双极板组件，其特征在于，还包括压条，所述压条设置在所述凹槽内，以将所述折叠翼完全压入至所述凹槽内。

6.根据权利要求1所述的双极板组件，其特征在于，所述凹槽的深度为3mm-4mm，所述凹槽的宽度为8mm-10mm。

7.根据权利要求1所述的双极板组件，其特征在于，所述双极板本体为方形板。

8.根据权利要求1所述的双极板组件，其特征在于，所述电极顶部和底部均经过磨边整平处理。

9.一种电解水制氢设备，其特征在于，包括液压机、隔膜、密封件和多个如权利要求1-8任一项所述的双极板组件，每两个所述双极板组件之间设有一个隔膜和一个密封件，所述液压机将所述双极板组件、所述隔膜和所述密封件压紧。

10.根据权利要求9所述的电解水制氢设备，其特征在于，所述电解水制氢设备为碱性电解槽。

技术总结
本申请提供了一种双极板组件和电解水制氢设备，通过在所述双极板本体的两侧设置凹槽与所述电极的折叠翼可拆卸连接，采用该种方式将电极固定在双极板本体上，可以取消焊接工序。这样不仅降低了该工序组装时间，从而减少焊接设备等投资，同时还可以降低组装难度，并且还能够保证电极连接的固定可靠。进一步的，所述电极与所述双极板组件可拆卸连接，可以在双极板组件需要维护时，可拆卸连接结构减少现场维护时间以及返产维修的运输成本，可以现场实现维修操作，提升电解水制氢设备的使用率，并且在拆卸同时还不会破环电极表面的镀镍层，在全寿命周期内可以满足电解水制氢设备的迭代升级要求。

技术研发人员：姚昌晟,古俊杰,刘凯
受保护的技术使用者：海德氢能源科技（江苏）有限公司
技术研发日：20221213
技术公布日：2024/1/12