电解单元及电解槽的制作方法

本申请涉及制氢，特别涉及一种电解单元及电解槽。

背景技术：

1、随着氢在能源系统中发挥的作用越来越重要，电解槽等制氢设备的重要性日益凸显，行业对其制氢效率的要求也不断提高。

2、传统电解单元为提升制氢效率，会在中间隔膜增设支撑结构，但这种方式存在结构复杂、占用空间大、成本较高的问题。

3、基于此，如何提供一种结构简单且能有效提高制氢效率的电解单元，成为行业亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的是提出一种电解单元及电解槽，旨在解决如何简化结构并提高电解单元制氢效率的技术问题。

2、一方面，提供了电解单元，包括沿第一方向依次设置的阳极板、阳电极、隔膜、阴电极、阴极板；

3、所述阳电极朝向所述阴电极的一面具有沿第二方向依次交替排布的第一凸部和第一凹部；

4、所述阴电极朝向所述阳电极的一面具有沿第二方向依次交替排布的第二凸部和第二凹部；

5、所述阴电极的第二凸部与所述阳电极的第一凹部相互卡接，所述阳电极的第一凸部与所述阴电极的第二凹部相互卡接；所述隔膜设于所述阳电极和所述阴电极之间；

6、其中，所述第二方向与所述第一方向相交。

7、在一实施例中，所述隔膜朝向所述阳电极的一面构造为与所述阳电极相互嵌合的第一凹凸面，所述隔膜朝向所述阴电极的一面构造为与所述阴电极相互嵌合的第二凹凸面。

8、在一实施例中，所述阳电极朝向所述阳极板的一面具有沿第二方向依次交替排布的第三凸部和第三凹部，所述第三凸部与所述阳极板抵接，所述第三凹部与所述阳极板围设形成第一流道；

9、所述阴电极朝向所述阴极板的一面具有沿第二方向依次交替排布的第四凸部和第四凹部，所述第四凸部与所述阴极板抵接，所述第四凹部与所述阴极板围设形成第二流道。

10、在一实施例中，所述阳极板上设置有第一进液部、第一出气部，所述第一流道用于连通所述第一进液部、所述第一出气部；

11、所述阴极板上设置有第二进液部、第二出气部，所述第二流道用于连通所述第二进液部、所述第二出气部。

12、在一实施例中，所述阳电极配置为波纹板，所述第一凸部与所述第三凹部对应设置于所述阳电极的相对两侧，所述第一凹部与所述第三凸部对应设置于所述阳电极的相对两侧；

13、和/或，所述阴电极配置为波纹板，所述第二凸部与所述第四凹部对应设置于所述阴电极的相对两侧，所述第二凹部和所述第四凸部对应设置于所述阴电极的相对两侧。

14、在一实施例中，所述第一凸部、所述第二凸部分别沿第三方向延伸设置；所述第三方向与所述第二方向相交。

15、在一实施例中，所述第一流道沿第三方向的正投影呈半圆形、半椭圆形、矩形、梯形、三角形中的任一种；

16、所述第二流道沿第三方向的正投影呈半圆形、半椭圆形、矩形、梯形、三角形中的任一种。

17、在一实施例中，所述阳极板包括第一主极板以及环绕所述第一主极板设置的第一极框，所述第一极框的靠近所述隔膜的一侧开设有所述第一进液部、所述第一出气部；

18、所述阴极板包括第二主极板以及环绕所述第二主极板设置的第二极框，所述第二极框的靠近所述隔膜的一侧开设有所述第二进液部、所述第二出气部。

19、在一实施例中，所述阳电极、所述隔膜、所述阴电极中的至少一者的外周设置有连接部；

20、所述连接部夹置于所述第一极框、所述第二极框之间。

21、在一实施例中，所述电解单元还包括密封垫片，所述密封垫片环绕所述第一主极板、所述第二主极板设置，且夹置于所述第一极框、所述第二极框之间。

22、另一方面，提供了一种电解槽，包括如上所述的电解单元，所述电解单元有多个，多个所述电解单元沿第一方向叠层设置。

23、本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

24、阳电极朝向阴电极的一面，沿第二方向依次交替排布有第一凸部和第一凹部；阴电极朝向阳电极的一面，沿第二方向依次交替排布有第二凸部和第二凹部；多个第一凸部与多个第二凹部位置对应，多个第二凸部与多个第一凹部位置对应，阳电极与阴电极通过凹凸结构相互卡接，既能减少支撑结构的使用、简化结构、降低成本，又能通过夹紧设于阳电极与阴电极之间的隔膜，使阳电极、隔膜、阴电极形成零极距结构，减少占用空间；

25、零极距结构能够有效缩短离子传输路径、降低能耗并提高电解效率，零极距结构由阳极板、阴极板提供支撑，并形成阴极侧电解小室和阳极侧电解小室；通过交替排布的凸部和凹部，使阳电极与阴电极的电极面积显著增加，在第一方向同等投影面积下直接有效增加了电解反应空间、有效提高了电流密度，同时通过充分利用电解空间，最终在保证同等产氢量的前提下，缩小电解单元的体积。

1.一种电解单元(10)，其特征在于，包括沿第一方向(d1)依次设置的阳极板(100)、阳电极(200)、隔膜(300)、阴电极(400)、阴极板(500)；

2.如权利要求1所述的电解单元(10)，其特征在于，所述隔膜(300)朝向所述阳电极(200)的一面构造为与所述阳电极(200)相互嵌合的第一凹凸面(310)，所述隔膜(300)朝向所述阴电极(400)的一面构造为与所述阴电极(400)相互嵌合的第二凹凸面(320)。

3.如权利要求1至2中任一项所述的电解单元(10)，其特征在于，所述阳电极(200)朝向所述阳极板(100)的一面具有沿第二方向(d2)依次交替排布的第三凸部(230)和第三凹部(240)，所述第三凸部(230)与所述阳极板(100)抵接，所述第三凹部(240)与所述阳极板(100)围设形成第一流道(250)；

4.如权利要求3所述的电解单元(10)，其特征在于，所述阳极板(100)上设置有第一进液部(101)、第一出气部(102)，所述第一流道(250)用于连通所述第一进液部(101)、所述第一出气部(102)；

5.如权利要求3所述的电解单元(10)，其特征在于，所述阳电极(200)配置为波纹板，所述第一凸部(210)与所述第三凹部(240)对应设置于所述阳电极(200)的相对两侧，所述第一凹部(220)与所述第三凸部(230)对应设置于所述阳电极(200)的相对两侧；

6.如权利要求3所述的电解单元(10)，其特征在于，所述第一凸部(210)、所述第二凸部(410)分别沿第三方向(d3)延伸设置；所述第三方向(d3)与所述第二方向(d2)相交。

7.如权利要求3所述的电解单元(10)，其特征在于，所述第一流道(250)沿第三方向(d3)的正投影呈半圆形、半椭圆形、矩形、梯形、三角形中的任一种；

8.如权利要求4所述的电解单元(10)，其特征在于，所述阳极板(100)包括第一主极板(110)以及环绕所述第一主极板(110)设置的第一极框(120)，所述第一极框(120)的靠近所述隔膜(300)的一侧开设有所述第一进液部(101)、所述第一出气部(102)；

9.如权利要求8所述的电解单元(10)，其特征在于，所述阳电极(200)、所述隔膜(300)、所述阴电极(400)中的至少一者的外周设置有连接部；

10.如权利要求8所述的电解单元(10)，其特征在于，所述电解单元(10)还包括密封垫片(600)，所述密封垫片(600)环绕所述第一主极板(110)、所述第二主极板(510)设置，且夹置于所述第一极框(120)、所述第二极框(520)之间。

11.一种电解槽，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的电解单元(10)，所述电解单元(10)有多个，多个所述电解单元(10)沿第一方向(d1)叠层设置。