电解槽极板和电解槽的制作方法

本公开涉及电解水制氢，具体地，涉及一种电解槽极板和电解槽。

背景技术：

1、目前碱性水电解制氢领域中一般采用压滤式双极性型电解槽。这种电解槽包括若干个堆叠设置的电解槽极板，每两个电解槽极板之间通过密封垫片实现两个极板之间电绝缘以及极板之间的密封组装，其中，电解槽极板通常为圆形结构且设有贯穿极板两侧的进液孔以及出气孔以供电解液通入或电解后的气体通出，为了在保证电解槽极板之间的电绝缘的基础上不影响电解液和气体的正常流动，需要在密封垫片上与流道孔相对应的位置开设孔道，在电解槽组装时，密封垫片被压紧固定在相邻两个电解槽极板之间，这样，开设孔道的区域与未开设孔道的区域所受压强不同，密封垫片该两区域处的压缩/回弹力也都不同，使得密封垫片在此两个区域的密封效果存在差异，存在密封失效的风险，进而导致电解槽制得的气体纯度变差。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种电解槽极板和电解槽，该电解槽极板能够提高电解槽的密封效果。

2、为了实现上述目的，本公开提供一种电解槽极板，所述电解槽极板包括极板主体和设置在所述极板主体上的流道孔和容置孔，所述流道孔包括进液孔和出气孔，所述进液孔与所述出气孔分别布置于所述极板主体在第一方向上相对的两个功能区域，所述进液孔与所述出气孔之间形成有两个非功能区域，两个所述非功能区域分别设置有多个所述容置孔，多个所述容置孔呈环形阵列布置。

3、可选地，所述功能区域包括进液功能区、第一出气功能区和第二出气功能区，所述进液孔布置在所述进液功能区，所述出气孔包括第一出气孔和第二出气孔，所述第一出气孔与所述第二出气孔呈环形阵列布置，并且所述第一出气孔和所述第二出气孔分别布置在所述第一出气功能区和所述第二出气功能区。

4、可选地，所述进液孔的数量、所述第一出气孔的数量以及所述第二出气孔的数量分别为多个，多个所述进液孔、多个所述第一出气孔以及多个所述第二出气孔呈环形阵列布置；所述进液孔的中心线与相邻的两个所述容置孔的中心线之间分别具有第一中线和第二中线，在所述第一中线和所述第二中线之间的区域限定为所述进液功能区，多个所述进液孔在所述极板主体厚度方向上的投影面积总和与所述进液功能区的总表面积具有第一比值；所述第一出气孔的中心线与相邻的所述第二出气孔的中心线之间具有第三中线，所述第一出气孔的中心线与相邻的所述容置孔的中心线之间具有第四中线，在所述第三中线和所述第四中线之间的区域限定为所述第一出气功能区，多个所述第一出气孔在所述极板主体的厚度方向上的投影面积总和与所述第一出气功能区的总表面积具有第二比值；所述第二出气孔的中心线与相邻的所述容置孔的中心线之间具有第五中线，在所述第三中线和所述第五中线之间的区域限定为所述第二出气功能区，多个所述第二出气孔在所述极板主体的厚度方向上的投影面积总和与所述第二出气功能区的总表面积具有第三比值；在所述第一中线与所述第四中线之间的区域以及在所述第二中线与所述第五中线之间的区域限定为所述非功能区域，多个所述容置孔在所述极板主体厚度方向上的投影面积总和与所述非功能区域的总表面积具有第四比值；所述第四比值与所述第一比值、所述第二比值和所述第三比值中的最大值之间的比值大于等于0.5且小于等于1。

5、可选地，所述容置孔分别与相邻的所述进液孔、相邻的所述第一出气孔以及相邻的所述第二出气孔之间的距离不小于任意相邻的两个所述进液孔之间的距离、任意相邻的两个所述第一出气孔之间的距离、任意相邻的两个所述第二出气孔之间的距离以及相邻的所述第一出气孔和所述第二出气孔之间的距离。

6、可选地，所述容置孔构造为贯穿所述极板主体的通孔；或者，所述极板主体具有相对的第一侧面和第二侧面，所述容置孔构造为从所述第一侧面或所述第二侧面朝向所述极板主体凹陷的盲孔。

7、可选地，所述极板主体具有相对的第一侧面和第二侧面，并且设置有第一安装槽、第二安装槽、第三安装槽和第四安装槽，所述第一安装槽从所述第一侧面或所述第二侧面朝向极板主体凹陷，所述第一安装槽用于安装密封件，所述第二安装槽构造为阶梯槽并且用于安装隔膜，所述第三安装槽从所述第一安装槽的槽底面和所述第二安装槽的槽底面朝向所述极板主体凹陷，并且所述第三安装槽用于安装支撑件，所述第四安装槽与所述第三安装槽相邻，并且所述第四安装槽构造为阶梯槽并且所述第四安装槽用于安装极网。

8、可选地，所述第三安装槽与所述第四安装槽相接。

9、可选地，所述极板主体还设置有凹槽，所述凹槽从所述第二安装槽的槽底面朝向极板主体凹陷。

10、可选地，所述第二安装槽构造为环形槽，所述凹槽构造为与所述第二安装槽同轴的环形槽，或者，所述凹槽的数量为多个，多个凹槽沿所述第二安装槽的周向间隔布置。

11、可选地，所述第二安装槽具有第一宽度，所述凹槽在所述第二安装槽的径向方向上具有第二宽度，所述第二宽度与所述第一宽度的比值大于等于0.1且小于等于0.5。

12、可选地，所述第二安装槽具有第一深度，所述凹槽具有第二深度，所述第二深度与所述第一深度的比值大于等于0.5且小于等于1。

13、在上述方案的基础上，本公开还提供一种电解槽，所述电解槽包括上述的电解槽极板。

14、可选地，所述电解槽包括密封件、支撑件、隔膜和极网，所述极板主体设置有第一安装槽、第二安装槽、第三安装槽和第四安装槽，所述支撑件与所述极网分别设置在所述第三安装槽和所述第四安装槽中，并且所述支撑件与所述极网在所述第一方向上相邻布置，所述隔膜覆盖并支撑在所述支撑件和所述极网上，并且所述密封件与所述隔膜分别设置在所述第一安装槽和所述第二安装槽中，所述密封件与所述隔膜在所述第一方向上相接触。

15、可选地，所述极网开设有避让口，以用于避让所述支撑件。

16、通过上述技术方案，在本公开提供的电解槽极板中，极板主体的功能区域上设置有流道孔，非功能区域上设置有容置孔，这样，当该电解槽极板在组装为电解槽时，相邻两极板之间通过密封垫片密封，容置孔的设置能够使得密封垫片在被相邻的两极板夹紧固定时，密封垫片的各区域之间受力均匀，也即减小了密封垫片在开设有流道孔的功能区域与设置有容置孔的非功能区域之间的压强差，相应地，也减小了密封垫片不同区域之间的压缩/回弹力之差，因此，避免了密封垫片在长期使用过程中由于受力不均而出现的位置偏移，提高了该电解槽的密封效果。此外，由于电解槽通常由多个电解槽极板和密封垫片组成，容置孔的设置能够平衡密封垫片的受力，保证密封垫片在组装过程中各区域之间的压缩量尽可能一致，以提高电解槽的组装效率。

17、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种电解槽极板，其特征在于，所述电解槽极板包括极板主体和设置在所述极板主体上的流道孔和容置孔，所述流道孔包括进液孔和出气孔，所述进液孔与所述出气孔分别布置于所述极板主体在第一方向上相对的两个功能区域，所述进液孔与所述出气孔之间形成有两个非功能区域，两个所述非功能区域分别设置有多个所述容置孔，多个所述容置孔呈环形阵列布置。

2.根据权利要求1所述的电解槽极板，其特征在于，所述功能区域包括进液功能区、第一出气功能区和第二出气功能区，所述进液孔布置在所述进液功能区，所述出气孔包括第一出气孔和第二出气孔，所述第一出气孔与所述第二出气孔呈环形阵列布置，并且所述第一出气孔和所述第二出气孔分别布置在所述第一出气功能区和所述第二出气功能区。

3.根据权利要求2所述的电解槽极板，其特征在于，所述进液孔的数量、所述第一出气孔的数量以及所述第二出气孔的数量分别为多个，多个所述进液孔、多个所述第一出气孔以及多个所述第二出气孔呈环形阵列布置；

4.根据权利要求3所述的电解槽极板，其特征在于，所述容置孔分别与相邻的所述进液孔、相邻的所述第一出气孔以及相邻的所述第二出气孔之间的距离不小于任意相邻的两个所述进液孔之间的距离、任意相邻的两个所述第一出气孔之间的距离、任意相邻的两个所述第二出气孔之间的距离以及相邻的所述第一出气孔和所述第二出气孔之间的距离。

5.根据权利要求1所述的电解槽极板，其特征在于，所述容置孔构造为贯穿所述极板主体的通孔；或者，

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电解槽极板，其特征在于，所述极板主体具有相对的第一侧面和第二侧面，并且设置有第一安装槽、第二安装槽、第三安装槽和第四安装槽，所述第一安装槽从所述第一侧面或所述第二侧面朝向极板主体凹陷，所述第一安装槽用于安装密封件，所述第二安装槽构造为阶梯槽并且用于安装隔膜，所述第三安装槽从所述第一安装槽的槽底面和所述第二安装槽的槽底面朝向所述极板主体凹陷，并且所述第三安装槽用于安装支撑件，所述第四安装槽与所述第三安装槽相邻，并且所述第四安装槽构造为阶梯槽，并且所述第四安装槽用于安装极网。

7.根据权利要求6所述的电解槽极板，其特征在于，所述第三安装槽与所述第四安装槽相接。

8.根据权利要求6所述的电解槽极板，其特征在于，所述极板主体还设置有凹槽，所述凹槽从所述第二安装槽的槽底面朝向极板主体凹陷。

9.根据权利要求8所述的电解槽极板，其特征在于，所述第二安装槽构造为环形槽，所述凹槽构造为与所述第二安装槽同轴的环形槽，或者，所述凹槽的数量为多个，多个凹槽沿所述第二安装槽的周向间隔布置。

10.根据权利要求9所述的电解槽极板，其特征在于，所述第二安装槽具有第一宽度，所述凹槽在所述第二安装槽的径向方向上具有第二宽度，所述第二宽度与所述第一宽度的比值大于等于0.1且小于等于0.5。

11.根据权利要求9所述的电解槽极板，其特征在于，所述第二安装槽具有第一深度，所述凹槽具有第二深度，所述第二深度与所述第一深度的比值大于等于0.5且小于等于1。

12.一种电解槽，其特征在于，所述电解槽包括根据权利要求1-11中任一项所述的电解槽极板。

13.根据权利要求12所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽包括密封件、支撑件、隔膜和极网，所述极板主体设置有第一安装槽、第二安装槽、第三安装槽和第四安装槽，所述支撑件与所述极网分别设置在所述第三安装槽和所述第四安装槽中，并且所述支撑件与所述极网在所述第一方向上相邻布置，所述隔膜覆盖并支撑在所述支撑件和所述极网上，并且所述密封件与所述隔膜分别设置在所述第一安装槽和所述第二安装槽中，所述密封件与所述隔膜在所述第一方向上相接触。

14.根据权利要求13所述的电解槽，其特征在于，所述极网开设有避让口，以用于避让所述支撑件。

技术总结
本公开涉及一种电解槽极板和电解槽，所述电解槽极板包括极板主体和设置在所述极板主体上的流道孔和容置孔，所述流道孔包括进液孔和出气孔，所述进液孔与所述出气孔分别布置于所述极板主体在第一方向上相对的两个功能区域，所述进液孔与所述出气孔之间形成有两个非功能区域，两个所述非功能区域分别设置有多个所述容置孔，多个所述容置孔呈环形阵列布置。通过上述技术方案，本公开提供的电解槽极板能够提高电解槽的密封效果。

技术研发人员：廖多香,苗玄,张珂
受保护的技术使用者：西安隆基氢能科技有限公司
技术研发日：20230629
技术公布日：2024/1/15