本發(fā)明涉及一種pem電解槽及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、全球約有4％的氫氣來源于電解水制取，該工藝流程操作靈活，工藝過程簡單，不會(huì)產(chǎn)生污染，產(chǎn)品純度高。電解水制氫主要用于工業(yè)生產(chǎn)中要求純度高，用氫量不多的工業(yè)企業(yè)。

2、pem電解槽在制氫系統(tǒng)中一直扮演著“主角”，市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品是零部件堆疊壓裝形成各個(gè)陰陽槽體，其零部件包括端板、填充層、電極板、密封墊、極框、接口和緊固件等。采用堆疊工藝形成槽體，再接入電源，將流經(jīng)槽體內(nèi)流場(chǎng)(支撐層)的水體進(jìn)行電解，形成氫氣回路和氧氣加水的循環(huán)回路。

3、但本申請(qǐng)發(fā)明人在進(jìn)行技術(shù)研發(fā)的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

4、現(xiàn)有市場(chǎng)上電解槽由于密封的需要，增添了很多零部件的數(shù)量以及種類，包括絕緣板、極框、墊片等在內(nèi)，不但增加的裝配和檢修工藝的復(fù)雜程度，而且經(jīng)濟(jì)性上也缺乏很大的優(yōu)勢(shì)。這種結(jié)構(gòu)的電解槽缺點(diǎn)明顯：首先，極板和密封墊、密封框?yàn)楠?dú)立部件，電解槽部件數(shù)量多、各個(gè)部件之間位置控制難度大，生產(chǎn)效率低、成品精度差，并且密封墊與極板之間需要加壓密封，密封縫隙多、密封長度長，密封墊縫隙容易出現(xiàn)電解液外滲；其次，極板邊緣外露，容易形成外部漏電或短路，各個(gè)電解小室均勻性差的情況。

5、如中國發(fā)明專利cn109252185b《一種氫氧發(fā)生器電解槽制作工藝方法》，該專利的工藝可以制作大型工業(yè)制氫設(shè)備，但是該專利主要介紹的是硫化工藝，采用平板式密封結(jié)構(gòu)，只能密封很小的壓力(不足1.0mpa)，達(dá)不到本申請(qǐng)人設(shè)定的2.0mpa壓力。

6、如中國發(fā)明cn114032573a《一種水電解槽用雙極板》，它用注塑成型非金屬邊框雙極板，是是金屬嵌件注塑，相當(dāng)于把塑料極框注塑到極板上，這個(gè)結(jié)構(gòu)是集成了極板+極框的結(jié)構(gòu)，模具費(fèi)用較高。

7、因此，本本申請(qǐng)發(fā)明人需要在保證電解槽正常運(yùn)行的同時(shí)，改變結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本從而增強(qiáng)其市場(chǎng)競(jìng)爭力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種生產(chǎn)成本較低的高性價(jià)比的pem電解槽及其制作方法。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是pem電解槽，包括：

3、端板組件；包括第一端板和第二端板；所述第一端板和/或第二端板設(shè)置有通水口、氫氣口和氧水口；

4、極板組件；包括n塊極板，所述n塊極板位于所述第一端板和所述第二端板之間；n為自然數(shù)，大于等于2；所述極板組件包括陽極接線頭和陰極接線頭；所述n塊極板上與所述端板組件的通水口、氫氣口和氧水口對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置通水口、氫氣口和氧水口；

5、膜電極；包括n-1塊膜電極，所述n-1塊膜電極間隔設(shè)置在兩塊所述極板之間；所述膜電極和所述極板組件構(gòu)成n-1個(gè)電解室，所述n-1個(gè)電解室至少包含1個(gè)析氫反應(yīng)室和1個(gè)析氧反應(yīng)室；

6、極板密封結(jié)構(gòu)；設(shè)置于所述n塊極板上，所述極板密封結(jié)構(gòu)采用硫化橡膠，將每一塊所述極板包裹密封。

7、進(jìn)一步的，pem電解槽還包括：

8、固定組件；所述固定組件將所述端板組件和極板組件固定在一起。

9、進(jìn)一步的，所述n塊極板中部均設(shè)置有下沉槽；相鄰的所述極板的下沉槽相對(duì)設(shè)置形成作為電解室的腔體。

10、進(jìn)一步的，所述極板密封結(jié)構(gòu)包括包膠層和凸起；所述凸起設(shè)置在位于所述極板的下沉槽與極板本體的連接處的所述包膠層表面，且與所述包膠層連為一體。

11、進(jìn)一步的，所述凸起設(shè)置2-4個(gè)。

12、進(jìn)一步的，pem電解槽還包括：

13、設(shè)置于所述電解室的腔體內(nèi)的流道層；所述流道層為放置于所述下沉槽上的金屬網(wǎng)，或者為在所述下沉槽的槽底上蝕刻出的流道。

14、進(jìn)一步的，所述金屬網(wǎng)包括粗網(wǎng)和細(xì)網(wǎng)，層疊放置。

15、進(jìn)一步的，設(shè)置有通水口、氫氣口和氧水口的所述第一端板和/或第二端板，在所述通水口、氫氣口和氧水口處設(shè)置有密封水線。

16、進(jìn)一步的，所述密封水線向下凹陷或者向上凸起，設(shè)置有2-4道。

17、同時(shí)，本發(fā)明還提供一種pem電解槽的制作方法：

18、準(zhǔn)備如前所述的端板組件、極板組件、膜電極；

19、采用硫化橡膠，將每一塊所述極板包裹密封，形成帶極板密封結(jié)構(gòu)的極板；

20、利用工裝按照固定順序?qū)⑶昂蠖税?、若干塊極板以及膜電極疊放、壓緊。

21、采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有積極的效果：(1)本發(fā)明采用硫化橡膠將極板進(jìn)行密封，節(jié)省了密封框4件、密封墊6件、絕緣板2件，同時(shí)也具備外層絕緣的功能，因此在符合性能要求的基礎(chǔ)上，極大地節(jié)省了成本。

22、(2)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得制作工藝更加簡單，裝配方便，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

23、(3)本發(fā)明的包膠層和凸起能結(jié)構(gòu)平面受壓后會(huì)向內(nèi)變形，首先可以達(dá)到密封的效果，其次可以抵擋住內(nèi)部產(chǎn)生氣體時(shí)形成的壓力。

技術(shù)特征：

1.pem電解槽，其特征在于包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的pem電解槽，其特征在于還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的pem電解槽，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的pem電解槽，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的pem電解槽，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的pem電解槽，其特征在于還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的pem電解槽，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的pem電解槽，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的pem電解槽，其特征在于：

10.pem電解槽的制作方法，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了PEM電解槽及其制作方法，PEM電解槽包括：端板組件；包括第一端板和第二端板；第一端板和/或第二端板設(shè)置有通水口、氫氣口和氧水口；極板組件；包括N塊極板，N塊極板位于第一端板和第二端板之間；N塊極板上與端板組件的通水口、氫氣口和氧水口對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置通水口、氫氣口和氧水口；膜電極；包括N?1塊膜電極，N?1塊膜電極間隔設(shè)置在兩塊極板之間；膜電極和極板組件構(gòu)成N?1個(gè)電解室，N?1個(gè)電解室至少包含1個(gè)析氫反應(yīng)室和1個(gè)析氧反應(yīng)室；極板密封結(jié)構(gòu)；設(shè)置于N塊極板上，極板密封結(jié)構(gòu)采用硫化橡膠，將每一塊極板包裹密封。本發(fā)明采用硫化橡膠將極板進(jìn)行密封，節(jié)省零部件，同時(shí)具備外層絕緣的功能，在符合性能要求的基礎(chǔ)上，降低成本。

技術(shù)研發(fā)人員：孫濤,黃浩,袁超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：常州永安行氫能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26