[發(fā)明專利]一種帶氣液分配流場的導(dǎo)電分隔板的3D打印加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010993321.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-21
• 公開（公告）號(hào): CN112366333B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遲軍;俞紅梅;邵志剛;孫凱;劉凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H01M8/0258
• 分類號(hào): H01M8/0258;H01M8/0276;B22F10/10;B22F5/10;B33Y10/00;B33Y80/00;C25B1/04;C25B9/60
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

本發(fā)明涉及一種帶氣液分配流場結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電分隔板的加工方法，將密封膠線槽、導(dǎo)流槽、氣體通道、液體通道等功能性分區(qū)通過3D打印法集成到同一個(gè)部件上，一體成型。本技術(shù)方案與傳統(tǒng)工藝加工而成的導(dǎo)電分隔板相比，減少了加工次數(shù)，降低了加工難度，使導(dǎo)電分隔板的制造，電堆的裝配質(zhì)量、定位精度均得到保證；本發(fā)明加工而成的導(dǎo)電分隔板不需要對(duì)密封膠線槽做單獨(dú)加固，可保證電解槽在產(chǎn)出高壓氫氣(3.5MPa)工況下的運(yùn)行穩(wěn)定性；本發(fā)明加工而成的導(dǎo)電分隔板結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便可靠，減少了加工流程環(huán)節(jié)，提高了結(jié)構(gòu)可靠性。將通過本方法優(yōu)化的分隔板用于質(zhì)子交換膜(PEM)水電解池時(shí)具有較好的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種帶氣液分配流場結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電分隔板的制備方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)電分隔板是電解制氫電解槽的核心部件之一，直接影響到電解效率、電解能耗、電解成本以及電解池的壽命。

現(xiàn)有水電解制氫導(dǎo)電分隔板的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包括主、板框組件、密封結(jié)構(gòu)等多結(jié)構(gòu)模塊。這些結(jié)構(gòu)模塊常作為獨(dú)立部件單獨(dú)加工。這類導(dǎo)電分隔板加工流程復(fù)雜、定位精度要求高，給導(dǎo)電分隔板的批量生產(chǎn)、組裝帶來諸多不便。此外，作為獨(dú)立加工的板框組件需要粘接、焊接的方式與導(dǎo)電分隔板主體保持連接，此類連接方式會(huì)造成連接方式不牢、導(dǎo)電分隔板平整度形變過大等問題，不利于電解池在加熱、高壓運(yùn)行條件下運(yùn)行。

具體地說，現(xiàn)有水電解的導(dǎo)電分隔板主要存在以下問題：一、導(dǎo)電分隔板板框組件需要單獨(dú)加工，造成板框組件與導(dǎo)電分隔板主體需要重復(fù)進(jìn)行相同加工，致使加工成本增加；二、導(dǎo)電分隔板定位孔位置與導(dǎo)電分隔板主體的定位孔定位精度要求較高，造成較高的裝配難度；三、現(xiàn)有的導(dǎo)電分隔板密封膠線槽需要采用粘接、或焊接的方式進(jìn)行加固，導(dǎo)致導(dǎo)電分隔板的加工流程復(fù)雜化，且無法保證導(dǎo)電分隔板密封功能在電解池高壓運(yùn)行下的可靠性；四、在壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)的電堆中，設(shè)備的密封界面較多，電堆內(nèi)部物質(zhì)泄漏風(fēng)險(xiǎn)大。現(xiàn)有的導(dǎo)電分隔板整板制備工藝制備的導(dǎo)電分隔板是多用于燃料電池，多是采用沖壓和模壓的形式，沖壓和模壓會(huì)造成整板兩側(cè)都有相對(duì)應(yīng)溝脊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不適用于水電解。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供了一種帶氣液分配流場結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電分隔板及其制備方法，所述方法可將導(dǎo)電分隔板一體加工成型，所述導(dǎo)電分隔板可用于水電解制氫裝置中。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種帶氣液分配流場結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電分隔板的制備方法，所述導(dǎo)電分隔板通過3D打印法加工成型；所述3D打印法包括以下步驟：

a、三維建模：在計(jì)算機(jī)中作出待打印的導(dǎo)電分隔板的三維模型圖，并將所述三維模型圖進(jìn)行二維切片處理；

b、制備打印材料；

c、將步驟a中的建模圖形按格式輸入3D打印的打印程序；將步驟b中制備的打印材料送入打印設(shè)備，通過打印設(shè)備中的打印噴頭與打印平臺(tái)相互配合動(dòng)作，將所述打印材料交替打印堆疊成型，打印完畢后，得到整板結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電分隔板；

d、將步驟c打印完畢的導(dǎo)電分隔板送出打印系統(tǒng)；

所述步驟a和步驟b不分先后順序。

基于上述方案，優(yōu)選地，所述打印材料通過球形鈦粉和粘結(jié)劑混合制備。

基于上述方案，優(yōu)選地，所述球形鈦粉、粘結(jié)劑的比例為10:1～5:1；所述球形鈦粉粒徑為50～200微米。

基于上述方案，優(yōu)選地，所述球形鈦粉、粘結(jié)劑的比例為10:1；所述球形鈦粉粒徑為50微米。

另一方面，本發(fā)明提供了一種上述方法制備的帶氣液分配流場結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電分隔板，所述導(dǎo)電分隔板為整板結(jié)構(gòu)；所述導(dǎo)電分隔板的一面設(shè)有陽極流場，另一面設(shè)有陰極流場；所述導(dǎo)電分隔板的兩端設(shè)有陽極物料進(jìn)出口和陰極物料進(jìn)出口。