一种极框、电解小室和电解槽的制作方法

本申请涉及水电解制氢，尤其涉及一种极框、电解小室和电解槽。

背景技术：

1、电解槽是一种基于电化学将电能转化为化学能的装置，通过给设备通电将水电解成氢气及氧气，将电能转化成储存在氢气中的化学能，实现了能量转化。目前电解槽采用多层电解小室逐层叠加的形式，极框是电解小室的重要组成部件之一，其数量一般为两个，一个作为阳极框，另一个作为阴极框。无论是阳极框还是阴极框，其上均开设有相应的第一物料通口与第二物料通口，现有的极框上的第一物料通口与第二物料通口多为开设在相距较远的两个框边上，且为单一口设计，如专利公开号为cn117004968a的中国专利公开的一种模块化pem纯水电解槽，及其氢氧制备方法。然而，这种进第二物料通口的分布方式，不仅延长了水流路线，流速分布均匀性也较差，一定程度影响电解效能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的是提供一种极框、电解小室和电解槽，以解决现有第一物料通口与第二物料通口分布方式存在的不仅延长了水流路线，流速分布均匀性也较差，一定程度影响电解效能的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本申请提供了一种极框，包括极框本体；

3、所述极框本体上呈对立设置且相距最短的两个框边中的一个框边设有多个第一物料通口，另一个框边设有多个第二物料通口；

4、多个所述第一物料通口与多个所述第二物料通口呈交错设置；

5、该一个框边还设有多个可与另一个所述极框本体上的所述第二物料通口一一对应的第三物料通口；

6、该另一个框边还设有多个可与另一个所述极框本体上的所述第一物料通口一一对应的第四物料通口；

7、该一个框边正面还设有一一对应导通所述第一物料通口的第一导通流道；

8、该另一个框边正面还设有一一对应导通所述第二物料通口的第二导通流道。

9、进一步地，所述极框本体呈长方形框；

10、所述极框本体的宽度方向上的一个框设有多个所述第一物料通口与第三物料通口，另一个框边设有多个所述第二物料通口与第四物料通口；

11、该一个框边以及该另一个框边均还设有多个紧固通口；

12、位于一个框边上的所述紧固通口可与所述第一物料通口与所述第三物料通口之间交错分布；

13、位于另一个框边上的所述紧固通口可与所述第二物料通口与所述第四物料通口间交错分布。

14、进一步地，所述第一物料通口的数量为4个～8个；

15、所述第二物料通口的数量为3个～7个。

16、进一步地，所述极框本体背面设有背面密封纹路结构；

17、所述背面密封纹路结构包括绕所述极框本体周向方向设置的背面内圈密封纹、绕所述极框本体周向方向设置的背面外圈密封纹、以及环设于各个所述第一物料通口外、各个所述第二物料通口外、各个所述第三物料通口和各个所述第四物料通口外的背面通口密封纹；

18、所述极框本体背面上与所述第一导通流道两侧对应的位置还分别设有第一支撑密封纹；

19、所述极框本体背面上与所述第二导通流道两侧对应的位置还分别设有第二支撑密封纹。

20、进一步地，所述极框本体上还设有防错装结构，用于防止两个所述极框本体之间错装。

21、进一步地，所述极框本体上呈对立设置的两个框边中的一个框边外侧边设有第一凸块，另一个框边设有第二凸块；

22、所述第一凸块上设有第一定位部；

23、所述第二凸块上设有可与所述第一定位部配合的第二定位部；

24、所述第一凸块与所述第二凸块形成所述防错装结构。

25、进一步地，所述第一定位部为定位孔；

26、所述第二定位部为可活动插入所述定位孔的定位凸起。

27、本申请还公开了电解小室，包括框架组件以及两个极板；

28、所述框架组件包括两个所述的极框、阳极层组件、阴极层组件以及膜电极；

29、两个所述极框的极框本体层叠设置，且各自设有第一导通流道与第二导通流道的一面相背离设置；

30、所述膜电极设置在两个所述极框本体之间；

31、两个所述极板一一对应设置在两个所述极框本体外侧；

32、所述阳极层组件设置在一侧的所述极框本体与所述极板之间；

33、所述阴极层组件设置在另一侧的所述极框本体与所述极板之间。

34、进一步地，所述阴极层组件包括阴极不锈钢网以及阴极不锈钢毡；

35、所述阴极不锈钢网安装于所述阴极不锈钢毡远离所述膜电极的一侧面上；

36、所述阳极层组件包括阳极钛网以及阳极钛毡；

37、所述极框本体的内侧面环设有支撑唇边；

38、所述阴极不锈钢毡与所述阳极钛毡外边缘均设有贴合所述支撑唇边的折弯部；

39、所述阴极不锈钢网上设有用于容置所述阴极不锈钢毡的所述折弯部的凹陷部；

40、所述阳极钛网上也设有用于容置所述阳极钛毡的所述折弯部的凹陷部。

41、本申请还公开了电解槽，包括上盖板组件、下盖板组件以及所述的电解小室；

42、若干个所述电解小室安装于所述上盖板组件与所述下盖板组件之间。

43、从以上技术方案可以看出，本申请所设计的极框，其将第一物料通口与第三物料通口，以及第二物料通口与第四物料通口分别设计在极框本体上相距最短的两个框边。其中，第三物料通口被设计为可与另一个极框上的第二物料通口一一对应，而第四物料通口被设计为可与另一个极框上的第一物料通口一一对应，使得该极框既可作为阳极框，又可作为阴极框使用，实现阳极框与阴极框共模，降低制造成本。

44、再者，在相距最短的两个框边进行设计通口，其有效缩短水流/气流线路。另外，第一物料通口与第二物料通口的数量均为多个，且呈交错设置，对应地，第三物料通口与第四物料通口之间也呈相对应的交错设计；该设计下，能够使得电解小室的流场分布更加通畅均匀，水压损失更小，有利于提高电解效率，而且，可以使出口处的气液比例更加接近，有利于气液的顺利排通，减少压降产生。

技术特征：

1.一种极框，其特征在于，包括极框本体(100)；

2.根据权利要求1所述的极框，其特征在于，所述极框本体(100)呈长方形框；

3.根据权利要求1所述的极框，其特征在于，所述第一物料通口(11)的数量为4个～8个；

4.根据权利要求1所述的极框，其特征在于，所述极框本体(100)背面设有背面密封纹路结构；

5.根据权利要求1所述的极框，其特征在于，所述极框本体(100)上还设有防错装结构，用于防止两个所述极框本体(100)之间错装。

6.根据权利要求5所述的极框，其特征在于，所述极框本体(100)上呈对立设置的两个框边中的一个框边外侧边设有第一凸块(5)，另一个框边设有第二凸块(4)；

7.根据权利要求6所述的极框，其特征在于，所述第一定位部(51)为定位孔；

8.电解小室，其特征在于，包括框架组件(200)以及两个极板(300)；

9.根据权利要求8所述的电解小室，其特征在于，所述阴极层组件(203)包括阴极不锈钢网(71)以及阴极不锈钢毡(72)；

10.电解槽，其特征在于，包括上盖板组件(500)、下盖板组件(400)以及若干个如权利要求8或9所述的电解小室；

技术总结
本申请公开了一种极框、电解小室和电解槽，涉及水电解制氢技术领域，其中极框包括极框本体；将第一物料通口与第三物料通口，以及第二物料通口与第四物料通口分别设计在极框本体上相距最短的两个框边。其中，第三物料通口被设计为可与另一个极框上的第二物料通口一一对应，而第四物料通口被设计为可与另一个极框上的第一物料通口一一对应，使得该极框既可作为阳极框，又可作为阴极框使用，实现阳极框与阴极框共模，降低制造成本。在相距最短的两个框边进行设计通口，其有效缩短水流/氢气线路，而交错分布设计，也使得流场分布更加通畅均匀，水压损失更小，有利于提高电解效率，可以使得第二物料通口的气液比例更加接近，有利于气液的顺利排通。

技术研发人员：肖平,余瑞兴,何先成,汪平山,杜锦辉
受保护的技术使用者：广东卡沃罗氢科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24