一种新型质子交换膜水电解槽端板的制作方法

本实用新型属于纯水电解技术领域，具体涉及一种新型质子交换膜水电解槽端板。

背景技术：

使用质子交换膜作为膜电极基础，电解液可以为工业纯水，大大降低了电解液的生产难度和废液对环境的污染。现有质子交换膜水电解槽技术的端板主要材质是钛合金，但价格很高，且钛合金强度大，导热率低，加工十分困难。也有使用不锈钢和铝合金材质，单纯使用这些材料无法保证电解液的电导率，但是电解液电导率对质子交换膜水电解槽十分重要。降低电解液的电导率，还可以降低对水的消耗量和延长膜电极的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决现有技术单纯使用不锈钢端板造成电解液污染和使用钛端板造价较高的缺点，提供了一种新型质子交换膜水电解槽端板，该端板成本低且可避免单纯使用不锈钢端板给电解槽带来有害的金属离子，减少了电解液的更换次数。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种新型质子交换膜水电解槽端板，所述水电解槽端板包括端板、衬套和密封圈；其中衬套镶嵌于端板中，密封圈使衬套自身以及衬套与集流板保持密封状态。

进一步地，上述技术方案中，所述端板分别有两个氧/水口和两个氢气通道，通道上半部分为圆柱形结构，下半部分为方形结构，所述圆柱形结构的直径小于方形结构的长度；上半部分圆柱形结构与端板外部管路形式一致，可以使外部管路密封插入端板圆柱形结构部分；下半部分方形结构与端板下方的结构形式一致，端板下方的方形结构与电堆内部电解液或气体通道大小形状相同且连通，使电解液或气体通过外部管路进入端板圆柱形结构部分，进而进入端板方形结构部分，最终进入电堆内部通道。

进一步地，上述技术方案中，衬套为分体式结构，由空心圆柱衬套和空心方形衬套组成，两种衬套上均有密封槽，分别使用密封圈密封空心圆柱衬套和空心方形衬套、空心方形衬套和集流板。

进一步地，上述技术方案中，空心圆柱衬套与端板的氧/水口和氢气通道的上半部分的圆柱形过盈配合；空心方形衬套与端板的氧/水口和氢气通道的下半部分的方形结构过盈配合。

进一步地，上述技术方案中，端板的材质为易于金属离子进入水中的材质。

进一步地，上述技术方案中，易于金属离子进入水中的材质包括不锈钢或铝合金。

进一步地，上述技术方案中，衬套的材质可以为非金属材质。

进一步地，上述技术方案中，所述非金属材质包括聚四氟乙烯或尼龙。

有益效果

1、新型质子交换膜水电解槽端板可以避免单纯使用不锈钢端板给电解槽带来有害的金属离子，减少了电解液的更换次数，延长了膜电极的使用寿命。

2、带有衬套的新型不锈钢端板替代原来的钛端板，降低了成本。

3、所述端板带有聚四氟乙烯衬套和密封圈，从而保证纯水不能与端板直接接触，端板上的金属离子无法进入水中引起纯水电导率升高。所述的电解槽端板特别适合用在不锈钢端板、铝合金端板等易于有金属离子进入反应水中的场合。

附图说明

图1为本实用新型质子交换膜水电解槽端板的结构示意图。

图2为端板和衬套装配示意图。

图3为衬套结构示意图。

其中，1.端板、2.衬套、21.空心圆柱衬套、22.空心方形衬套、3.密封圈、4.集流板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

一种新型质子交换膜水电解槽端板，所述水电解槽端板包括端板1、衬套2和密封圈3；其中衬套2镶嵌于端板1中，密封圈3使衬套2自身以及衬套2与集流板4保持密封状态。所述端板1分别有两个氧/水口和两个氢气通道，通道上半部分为圆柱形结构，下半部分为方形结构，所述圆柱形结构的直径小于方形结构的长度；上半部分圆柱形结构与端板外部管路形式一致，可以使外部管路密封插入端板圆柱形结构部分；下半部分方形结构与端板下方的结构形式一致，端板下方的方形结构与电堆内部电解液或气体通道大小形状相同且连通，使电解液或气体通过外部管路进入端板圆柱形结构部分，进而进入端板方形结构部分，最终进入电堆内部通道。衬套2为分体式结构，由空心圆柱衬套21和空心方形衬套22组成，两种衬套上均有密封槽，分别使用密封圈3密封空心圆柱衬套21和空心方形衬套22、空心方形衬套22和集流板4。空心圆柱衬套21与端板1的氧/水口和氢气通道的上半部分的圆柱形过盈配合；空心方形衬套22与端板1的氧/水口和氢气通道的下半部分的方形结构过盈配合。

端板1的材质为易于金属离子进入水中的材质。易于金属离子进入水中的材质包括不锈钢或铝合金。衬套2的材质可以为非金属材质。所述非金属材质包括聚四氟乙烯或尼龙。

实施例2

本实用新型所述带有衬套的端板做为电解槽的上端板，在靠近端板具有空心方形衬套一侧依次组装上绝缘板、集流板、多组交替布置的双极板和膜电极、下集流板、下绝缘板和下端板。使用螺栓将所有部件组装起来，得到了一个产氢量25nm³/h的电解槽。将电堆置于测试系统中，测试系统为塑料管道搭建，以防止进入离子混到电解液中。工作过程中测量水中金属离子没有增加。

上述实施例只是用于对本实用新型的举例和说明，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围内。

技术特征：

1.一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，所述质子交换膜水电解槽端板包括端板(1)、衬套(2)和密封圈(3)；其中衬套(2)镶嵌于端板(1)中，密封圈(3)使衬套(2)自身以及衬套(2)与集流板(4)保持密封状态。

2.根据权利要求1所述的一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，所述端板(1)分别有两个氧/水口和两个氢气通道，通道上半部分为圆柱形结构，下半部分为方形结构，所述圆柱形结构的直径小于方形结构的长度。

3.根据权利要求1所述的一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，衬套(2)为分体式结构，由空心圆柱衬套(21)和空心方形衬套(22)组成，两种衬套上均有密封槽，分别使用密封圈(3)密封空心圆柱衬套(21)和空心方形衬套(22)、空心方形衬套(22)和集流板(4)。

4.根据权利要求1所述的一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，空心圆柱衬套(21)与端板(1)的氧/水口和氢气通道的上半部分的圆柱形过盈配合；空心方形衬套(22)与端板(1)的氧/水口和氢气通道的下半部分的方形结构过盈配合。

5.根据权利要求1所述的一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，端板(1)的材质为易于金属离子进入水中的材质。

6.根据权利要求5所述的一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，易于金属离子进入水中的材质包括不锈钢或铝合金。

7.根据权利要求1所述的一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，衬套(2)的材质可以为非金属材质。

8.根据权利要求7所述的一种新型质子交换膜水电解槽端板，其特征在于，所述非金属材质包括聚四氟乙烯或尼龙。

技术总结
本实用新型公开了一种新型质子交换膜水电解槽端板，属于纯水电解技术领域。所述质子交换膜水电解槽端板包括端板、衬套和密封圈；其中衬套镶嵌于端板中，密封圈使衬套自身以及与集流板保证密封状态。所述端板带有聚四氟乙烯衬套和密封圈，从而保证纯水不能与端板直接接触，端板上的金属离子无法进入水中引起纯水电导率升高。所述的电解槽端板特别适合用在不锈钢端板、铝合金端板等易于有金属离子进入反应水中的场合。

技术研发人员：孙凯;俞红梅;邵志刚;韦世慧;刘凯;迟军
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2020.11.24
技术公布日：2021.07.23