[發明專利]一種水電解槽用雙極板

在審

• 申請號: 202111536903.8
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114032573A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 孫凱;俞紅梅;邵志剛;遲軍;劉凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C25B11/036
• 分類號: C25B11/036;C25B1/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

本發明公開了一種水電解槽用注塑成型非金屬邊框雙極板，屬于水電解技術領域。所述注塑成型非金屬邊框雙極板包括金屬隔板、非金屬邊框和橡膠密封圈；其中非金屬邊框注塑成型并與金屬隔板融合為一體，密封圈硫化成型于非金屬邊框的溝槽內。所述非金屬邊框和金屬隔板一體成型可以保證雙極板尺寸，簡化結構；非金屬邊框避免水通道和氫氣通道的電化學腐蝕，減少金屬離子進入水中引起電解液污染。所述的密封圈與非金屬邊框硫化為一體，避免電解槽裝配時密封圈錯位。所述的非金屬邊框雙極板特別適合用在對水質要求高的PEM水電解場合。

技術領域

本發明屬于水電解制氫技術領域，具體涉及一種水電解槽用金屬邊框雙極板。

背景技術

隨著全社會對環境保護越來越重視，對于氫能的使用也逐漸受到關注。水電解制氫技術因為可以安全高效的獲得氫氣而備受青睞。水電解制氫的設備是電解槽，可以通過電能將水電解成氫氣和氧氣。氫氣和氧氣分別位于雙極板兩側。雙極板作為電解槽的核心部件之一，直接影響到整個電解槽的性能。

現有水電解槽技術的雙極板分為兩大類，一種是整體金屬板，金屬使用量大，加工復雜，重量大，造價高。電解液與金屬板通道直接接觸，不可避免的是金屬離子進入電解液中。第二種是金屬板和外側粘貼非金屬邊框，此種雙極板用于電解槽時無法承受高壓，且膠水內含有有機物被水溶解影響膜電極性能。

現有雙極板密封圈均放置在溝槽內，不能與金屬雙極板緊密結合，容易在裝配電解槽時脫落和錯位。

發明內容

本發明的目的是為解決現有技術使用全金屬雙極板的缺點，提供了一種水電解槽用注塑成型非金屬邊框雙極板，該雙極板重量輕，加工成型簡單，精度高。非金屬邊框有效的減少了金屬區域與電解液的接觸面積，降低了進入電解液的金屬離子數量，從而減少了電解液的更換次數，避免了公共孔道因為電勢差引起的水電解而造成的氫中氧和氧中氫濃度的升高。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種水電解槽用雙極板，所述雙極板包括金屬隔板、非金屬邊框和密封圈；所述金屬隔板的兩側分別為氧/水側和氫側，金屬隔板的兩側外周均布置有多個同心突起的圓環，此結構可以保證非金屬邊框受內壓時不會和金屬隔板脫離；

所述非金屬邊框包覆金屬隔板的兩側凸起的圓環，非金屬邊框兩側外周布置有流體通道、密封溝槽；所述密封溝槽內均布傘狀結構；此結構可以保證密封圈在外力作用下不會和非金屬邊框脫離；所述傘狀結構與嵌入溝槽內的密封圈相適配；

所述非金屬邊框于金屬隔板上一體注塑成型，所述密封圈于非金屬邊框溝槽內二次注塑成型，所述非金屬邊框和密封圈一體硫化成型。

進一步的，上述技術方案中，氧/水側為溝槽結構，氫側為平板，與非金屬邊框配合，作為產生氫氣的場所。

進一步的，上述技術方案中，非金屬邊框包覆區域外布置氧/水口和氫口。

進一步的，上述技術方案中，所述流體通道包括一個水入口，一個氧/水出口和兩個氫出口。

進一步地，上述技術方案中，密封圈為硫化成型工藝，布置于非金屬邊框溝槽內，包覆溝槽內的傘裝結構。

進一步地，上述技術方案中，非金屬邊框的材質可以為易于注塑的塑料；所述塑料為的材質為PP(聚丙烯)或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)。

有益效果

1、本發明水電解槽用注塑成型非金屬邊框雙極板因為孔道周圍是非金屬材料，避免了全金屬雙極板將金屬離子帶入電解液中，也杜絕了金屬孔道電解的可能性。注塑成型時金屬材料和非金屬材料結合緊密，避免非金屬框粘接時不能耐高壓的情況。