【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解池，具体涉及一种具有金属/塑料复合流场板的电解槽及其制造方法。
技术介绍
1、氢能作为二次能源，具有能量密度高、来源用途广泛、适应大规模储能等多种优势。作为世界新一轮能源转型阶段中发展新能源技术的首选，它甚至被称为“最终能源”。随着氢能资源的开发和利用，一些新能源技术和装置被广泛研究设计出来。在各种制氢技术中，质子交换膜电解水制氢技术以其清洁无污染，制氢纯度高，与可再生能源适配性强，体积较小，启停快，负荷可调节范围大等优势成为制氢领域研究的重点对象。目前传统的质子交换膜电解槽由阴阳极端板，阴阳极流场板，阴阳极气液扩散层和两侧涂有催化层的质子交换膜构成。在端板上开有螺纹孔，通过螺栓将上述结构紧密压在一起。其中流场板的材料为钛，它起到支撑膜电极，提供物质传输通道以及传递电子，是电解槽中极为重要的一个组成部分。
2、然而，流场板的加工制造却存在很大的困难。因为要提供良好的物质传输，所以需要在流场板上雕刻相当复杂的流道。目前主要有三种方法，电火花加工，雕铣加工以及薄钛冲压成型。前面两种方法费时费力，加工一块小的流场板都动辄需要十几个小时，对于大型电解槽所需要花费的时间更是难以接受的。不仅如此，这两种方法的成本极高，成品率和质量也都难以保证。第三种方法是直接在钛箔上通过冲压形成流道，这在很大程度上可以降低成本。但是如果钛箔过薄，形成的流道就无法起到支撑作用。而如果钛箔较厚，那么又很难冲压形成合格的流道结构。而流道结构是流场板中最重要的组成部分，如果流道结构有问题，那么流场板本身难以实现其基本的作用。同时，在电
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有金属/塑料复合流场板的电解槽及其制造方法，以解决现有技术中双极板制造难度大，成本高的问题，
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种具有金属/塑料复合流场板的电解槽，包括从一侧到另一侧设置的阳极端板、流道板、多孔钛箔、阳极垫片、膜电极、阴极垫片、石墨流场板、阴极板和阴极端板；
4、所述多孔钛箔上设置有通流区域，通流区域由若干行引流行阵列组成，每一个引流行由若干个通孔区域和若干个通道区域交替设置组成；每一个通孔区域由多个贯穿多孔钛箔的通孔组成，每一个通道区域由两个并排设置的变截面通道组成，所述变截面通道的高度沿长度方向改变，每一个所述变截面通道从最高点到最低点的方向为对应引流行中流体流动的方向；
5、所述流道板上排列设置有若干个单流道，相邻两个单流道的一个端部连通，若干个单流道组成流道，每一个单流道和一个引流行匹配，流道的尺寸与通流区域匹配。
6、本专利技术的进一步改进在于：
7、优选的，所述变截面通道的截面为弧形，两个变截面通道相对于引流行沿长度方向中心线对称。
8、优选的，所述单流道的厚度大于等于变截面通道的最高点高度。
9、优选的，所述阳极垫片中设置有阳极扩散层，阴极垫片中设置有阴极扩散层；
10、所述阳极扩散层的尺寸和位置与通流区域匹配。
11、优选的，所述多孔钛箔的厚度为0.1mm。
12、优选的，所述通孔区域上的通孔沿多孔钛箔的长度方向和宽度方向阵列。
13、优选的，所述流道板为塑料材质。
14、优选的，所述多孔钛箔通过冲压方式制备通流区域。
15、优选的，所述阳极端板、流道板、多孔钛箔、石墨流场板、阴极板和阴极端板上均开设有连接孔。
16、具有金属/塑料复合流场板的电解槽的制造方法，包括以下步骤：
17、步骤，在钛箔上冲压形成通流区域，制备出多孔钛箔；
18、步骤，在塑料板上通过激光或雕铣制备出流道，获得流道板
19、步骤，通过螺栓依次连接阳极端板、流道板、多孔钛箔、阳极垫片、膜电极、阴极垫片、石墨流场板、阴极板和阴极端板。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术公开了一种含有金属/塑料复合流场板的电解槽，将原有的流场板分为两个部分，分别为多孔钛箔和塑料流道板，通过将流场板的支撑传质功能与导电功能分开，实现在保证流场板原有功能效果不变的情况下，大大降低流场板的制造成本和难度，同时采用当下的设置，当水流进入到流道时会受到冲压钛箔的引导，冲刷下方的扩散层，从而使气泡更快速的脱离扩散层，并从小孔处离开扩散层进入到流道中。这会大大增加气泡脱离的效率，降低浓差损失。本专利技术通过将流场板的支撑传质功能和导电功能分开，可以选取不同的材料对这两部分进行制作，使流场板的制作更为灵活，降低成本。同时通过对多孔钛箔的设计，可以促进气泡传输，降低传质损失。
22、进一步的，提出用耐高温的塑料，通过注塑方法制作流场板，大大降低了流场板制作的难度和成本。
23、进一步的，提出用钛箔冲压的方式制作流场板的导电部分，不但能够降低成本还可以促进气泡传输，进而增强传质。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，包括从一侧到另一侧设置的阳极端板(2)、流道板(3)、多孔钛箔(4)、阳极垫片(5)、膜电极(7)、阴极垫片(9)、石墨流场板(10)、阴极板(11)和阴极端板(12)；
2.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述变截面通道(18)的截面为弧形，两个变截面通道(18)相对于引流行(15)沿长度方向中心线对称。
3.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述单流道(22)的厚度大于等于变截面通道(18)的最高点高度。
4.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述阳极垫片(5)中设置有阳极扩散层(6)，阴极垫片(9)中设置有阴极扩散层(8)；
5.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述多孔钛箔(4)的厚度为0.1mm。
6.根据权利要求5所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述通孔区域(16)上的通孔(19)沿多孔钛箔(4)的长度方向和
7.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述流道板(3)为塑料材质。
8.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述多孔钛箔(4)通过冲压方式制备通流区域(16)。
9.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述阳极端板(2)、流道板(3)、多孔钛箔(4)、石墨流场板(10)、阴极板(11)和阴极端板(12)上均开设有连接孔(13)。
10.权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，包括从一侧到另一侧设置的阳极端板(2)、流道板(3)、多孔钛箔(4)、阳极垫片(5)、膜电极(7)、阴极垫片(9)、石墨流场板(10)、阴极板(11)和阴极端板(12)；
2.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述变截面通道(18)的截面为弧形，两个变截面通道(18)相对于引流行(15)沿长度方向中心线对称。
3.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述单流道(22)的厚度大于等于变截面通道(18)的最高点高度。
4.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的电解槽，其特征在于，所述阳极垫片(5)中设置有阳极扩散层(6)，阴极垫片(9)中设置有阴极扩散层(8)；
5.根据权利要求1所述的具有金属/塑料复合流场板的...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏进展，张佳伟，林传捷，王浩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。