一种一体式组合电极框的制作方法

1.本实用新型涉及电解水制氢相关设备技术领域，尤其涉及一种一体式组合电极框。


背景技术：

2.氢气的制取方法很多，包括：化石能源制氢、电解水制氢、太阳能光解水制氢、可再生能源制氢、微生物学制氢等。其中电解水制氢有着悠久的工业历史，电解水是在阴极上发生还原反应析出氢气和在阳极上发生氧化反应析出氧气的过程。电解水的原理为：用于电解水制氢的电解池由一对浸入电解液中的电极和电极之间的隔膜组成，隔膜可以防止气体渗透。当用一定电压的直流电给电极通电时，水被分解，在阴极产生氢，在阳极产生氧。水溶液的电导率是溶液中带电离子(阴离子、阳离子)在电场中运动的结果，其电导率的大小与溶液中离子的浓度有关。电解水的反应公式因电解液的性质而异。质子交换膜电解池电解过程中电极上的反应为：
3.阴极：4h 4e
‑→
2h2
4.阳极：4h2o
→
o2 4h 4e-5.电池：2h2o
→
2h2 o2
6.电解水制氢技术的优点是制氢工艺自动化程度高，产品氢气的纯度高，杂质少。其中质子交换膜电解池产生氢气纯度可达到99.999％。无论是用在内燃机，还是在燃料电池中，氢的使用不会产生任何污染，其最终的产物都是水。
7.由于电解池的电解水性能取决于它的内部结构、极板面积、极板材质、表面催化涂层活性以及隔膜的离子迁移能力和机械性能等，因此可以通过改变上述性质来提高电解池的电解水性能。传统的电解池需要极框、电极板、电极支撑和密封垫圈等，其存在组件多、结构复杂和密封性差的缺点。因此，需要提供一种一体式组合电极框。


技术实现要素：

8.为了克服现有技术中的缺陷，提供一种一体式组合电极框。
9.本实用新型通过下述方案实现：
10.一种一体式组合电极框，该组合电极框包括极框和电极板，所述极框设置在电极板的侧边，所述极框与电极板的侧边对应密封，在所述极框的上端分别对应设有氢气出口和氧气出口，所述氢气出口和氧气出口为径向的通孔状结构，在所述极框的下端对应设有液体进口，所述液体进口为对应设置的一对。
11.所述电极板为圆盘形结构，所述极框为圆环形结构，所述极框与电极板的侧边对应连接，所述极框与电极板对应密封。
12.在所述极框的下端对应设有一对液体进口，一对所述液体进口与氢气出口和氧气出口呈中心对称。
13.所述电极板为方框形结构，所述极框为长方形结构，所述极框与电极板的侧边对
应连接，所述极框与电极板对应密封。
14.在所述极框的下端对应设有一对液体进口，一对所述液体进口与氢气出口和氧气出口呈轴对称。
15.本实用新型的有益效果为：
16.1.本实用新型一种一体式组合电极框无需电极支撑和电极板与极框之间的密封垫圈，结构简化，降低成本。
17.2.本实用新型一种一体式组合电极框中的电极板的外围被极框完全无缝隙包覆，提高流体的密封性能，解决了传统电解槽密封性差，电解液容易泄漏的问题。
18.3.本实用新型一种一体式组合电极框中的电极框可适用于电解水制氢用的质子交换膜电解池、阴离子电解池或碱性电解池，可拓展性强。
附图说明
19.图1为本实用新型一种一体式组合电极框的结构示意图；
20.图2为本实用新型一种一体式组合电极框的另一实施例的结构示意图；
21.图中：1为极框，2为电极板，3为氢气出口，4为氧气出口，5为液体进口。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明：
23.实施例1
24.如图1所示，一种一体式组合电极框，该组合电极框包括极框1和电极板，所述极框设置在电极板2的侧边，所述极框1与电极板2的侧边对应密封，在所述极框1的上端分别对应设有氢气出口3和氧气出口4，所述氢气出口3和氧气出口4为径向的通孔状结构，在所述极框1的下端对应设有液体进口5，所述液体进口5为对应设置的一对。
25.在本实施例中，所述电极板为圆盘形结构，所述极框为圆环形结构，所述极框与电极板的侧边对应连接，所述极框与电极板对应密封。
26.在所述极框的上端分别对应设有氢气出口和氧气出口，在所述极框的下端对应设有一对液体进口，一对所述液体进口与氢气出口和氧气出口呈中心对称。
27.高分子材料制成的极框和金属材料制备的电极板，极框所用的高分子材料可以是聚苯醚、聚砜、酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚亚苯基砜树脂和聚苯硫醚中的一种。电极板的金属所用的材料可以是铜、钛合金、不锈钢合金和镍合金中的一种。使用注塑、模压成型和焊接等技术完成极框对圆形电极板的外围完全无缝隙的包覆(具体原理和过程为公知技术，在此不再赘述)。所述极框1下部设有液体进口5，并且径向设有流体通道。极框1上部两个孔道分别是氢气出口3和氧气出口4，分别设有径向流体通道。所述液体进口5与氢气出口3和氧气出口4中心对称，本申请的一种一体式组合电极框的工作温度大于50℃，小于120℃，具有耐热性、耐氧化性，以及电绝缘性的特点；其密封性好，结构简单，无需电极支撑和电极板与极框之间的密封垫圈；可拓展好，可适用于质子交换膜电解池、阴离子电解池或碱性电解池。
28.实施例2
29.本实施例中，与实施例1相同之处不再赘述，不同之处如下所述：
30.如图2所示，所述电极板为方框形结构，所述极框1为长方形结构，所述极框1与电极板2的侧边对应连接，所述极框1与电极板2对应密封。
31.在所述极框1的上端分别对应设有氢气出口3和氧气出口4，在所述极框1的下端对应设有一对液体进口5，一对所述液体进口5与氢气出口3 和氧气出口4呈轴对称。极框所用的高分子材料可以是聚苯醚、聚砜、酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、聚亚苯基砜树脂和聚苯硫醚中的一种。电极板所用的材料可以是铜、钛合金、不锈钢合金和镍合金中的一种。使用注塑、模压成型和焊接等技术完成极框对电极板的外围完全无缝隙的包覆。所述极框下部设有液体进口5，并且径向设有流体通道。极框1上部两个孔道分别是氢气出口3和氧气出口4，分别设有径向流体通道。所述液体进口与氢气/氧气出口中心对称。本申请的电极框的工作温度大于 50℃，小于120℃，具有耐热性、耐氧化性，以及电绝缘性的特点；其密封性好，结构简单，无需电极支撑和电极板与极框之间的密封垫圈；电极框可拓展好，可适用于质子交换膜电解池、阴离子电解池或碱性电解池。
32.本申请的电极框可以达到简化结构、提高流体的密封性能和降低成本的效果，无需电极支撑和电极板与极框之间的密封垫圈，可适用于质子交换膜电解池、阴离子电解池或碱性电解池。
33.尽管已经对本实用新型的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。


技术特征：
1.一种一体式组合电极框，其特征在于：该组合电极框包括极框和电极板，所述极框设置在电极板的侧边，所述极框与电极板的侧边对应密封，在所述极框的上端分别对应设有氢气出口和氧气出口，所述氢气出口和氧气出口为径向的通孔状结构，在所述极框的下端对应设有液体进口，所述液体进口为对应设置的一对。2.根据权利要求1所述的一种一体式组合电极框，其特征在于：所述电极板为圆盘形结构，所述极框为圆环形结构，所述极框与电极板的侧边对应连接，所述极框与电极板对应密封。3.根据权利要求2所述的一种一体式组合电极框，其特征在于：在所述极框的下端对应设有一对液体进口，一对所述液体进口与氢气出口和氧气出口呈中心对称。4.根据权利要求1所述的一种一体式组合电极框，其特征在于：所述电极板为方框形结构，所述极框为长方形结构，所述极框与电极板的侧边对应连接，所述极框与电极板对应密封。5.根据权利要求4所述的一种一体式组合电极框，其特征在于：在所述极框的下端对应设有一对液体进口，一对所述液体进口与氢气出口和氧气出口呈轴对称。

技术总结
本实用新型公开了一种一体式组合电极框，该组合电极框包括极框和电极板，所述极框设置在电极板的侧边，所述极框与电极板的侧边对应密封，在所述极框的上端分别对应设有氢气出口和氧气出口，所述氢气出口和氧气出口为径向的通孔状结构，在所述极框的下端对应设有液体进口，所述液体进口为对应设置的一对。本申请的电极框可以达到简化结构、提高流体的密封性能和降低成本的效果，无需电极支撑和电极板与极框之间的密封垫圈，可适用于质子交换膜电解池、阴离子电解池或碱性电解池。阴离子电解池或碱性电解池。阴离子电解池或碱性电解池。


技术研发人员：董新生 吴仲志
受保护的技术使用者：厦门仲鑫达氢能技术有限公司
技术研发日：2021.08.11
技术公布日：2022/4/8