一种用于常压电解水器件结构的制作方法

1.本实用新型涉及常压电解水器件结构技术领域，具体涉及一种用于常压电解水器件结构。


背景技术：

2.质子交换膜水电解池(pemwe)技术因具有效率高、结构紧凑、功率自适应性强、产物纯度高、易于和可再生能源整合等优点，已经成为制氢领域的研究热点，目前，大部分电解水器件都具有不同的结构及外形，因此不同电解水器件的性能和应用场景也有着极大地不同。
3.现有的电解水器件结构的器件整体结构复杂，不易于不同部件间的定位及器件装配，内部流路结构复杂，性能不稳定，安装困难，加工成本高、相应部件单独替换较为困难。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型提供一种用于常压电解水器件结构，以解决电解水器件结构的器件整体结构复杂，不易于不同部件间的定位及器件装配，内部流路结构复杂，性能不稳定，安装困难，加工成本高、相应部件单独替换较为困难的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于常压电解水器件结构，包括两个端板，两个所述端板之间设有两个集流板，两个所述集流板之间设有两个流场板，两个所述流场板之间设有密封圈，两个所述密封圈之间设有两个多孔层，两个所述密封圈之间设有膜电极，两个所述多孔层分别与两个所述密封圈相扣合。
6.优选的，所述端板侧边开设有内流路，所述端板顶部开设有端板测温孔，所述端板一侧开设有多个螺栓孔，所述端板另一侧分别开设有两个第一器件装配定位孔和两个流道端板内部接口。
7.优选的，所述集流板一侧开设有两个流路穿越孔，所述集流板一侧开设有两个第二器件装配定位孔，所述集流板一侧分别开设有螺栓穿透孔和电源接口。
8.优选的，所述流场板一侧分别开设有两个流场板定位孔和两个流场口，所述流场板另一侧设有流场，所述流场板一侧开设有多个第一膜电极装配定位孔。
9.优选的，所述流场板侧边开设有流场域测温孔。
10.优选的，所述密封圈一侧开设有多个第二膜电极装配定位孔，所述密封圈只能中部开设有多孔层装配区。
11.优选的，两个所述集流板分别设为阴极和阳极。
12.优选的，所述密封圈与多孔层厚度一致。
13.本实用新型实施例具有如下优点：
14.1、具有部件间装配无干涉，各部件功能明确且可以单独替换的特点，同时，单一部件上可以根据使用需求，增加相应的孔洞用于测试温度、电压等参数，具有合理的各部件间定位用的定位孔设计，可以实现任意两个部件的自定位式精确装配，并且装配过程简单，技
术要求低；
15.2、具有结构紧凑、接触好、压力均匀等特点，拥有较小的器件电阻，最终能够获得较好的电解水测试性能，并满足科研及产业化测试的需求。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
17.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
18.图1为本实用新型提供的整体结构示意图；
19.图2为本实用新型提供的端板左侧结构示意图；
20.图3为本实用新型提供的端板右侧结构示意图；
21.图4为本实用新型提供的集流板左侧结构示意图；
22.图5为本实用新型提供的集流板右侧结构示意图；
23.图6为本实用新型提供的流场板左侧结构示意图；
24.图7为本实用新型提供的流场板右侧结构示意图；
25.图8为本实用新型提供的密封圈结构示意图；
26.图9为本实用新型提供的电解水器件的极化曲线图；
27.图10为本实用新型提供的电解水器件的阻抗曲线图。
28.图中：1、端板；2、集流板；3、流场板；4、密封圈；5、多孔层；6、膜电极；7、内流路；8、端板测温孔；9、流场域测温孔；10、螺栓孔；11、第一器件装配定位孔；12、流道端板内部接口；13、流路穿越孔；14、第二器件装配定位孔；15、螺栓穿透孔；16、电源接口；17、流场板定位孔；18、流场口；19、第一膜电极装配定位孔；20、流场；21、多孔层装配区；22、第二膜电极装配定位孔。
具体实施方式
29.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.参照附图1-10，本实用新型提供的一种用于常压电解水器件结构，包括两个端板1，两个所述端板1之间设有两个集流板2，两个所述集流板2之间设有两个流场板3，两个所述流场板3之间设有密封圈4，两个所述密封圈4之间设有两个多孔层5，两个所述密封圈4之
间设有膜电极6，两个所述多孔层5分别与两个所述密封圈4相扣合；
31.本实施方案中，内流路7从外界由端板1侧面进入，在端板1内部的内流路7由90度弯折后直通集流板2和流场板3而引入流场板3正面的流场20的特点，具有流场结构简单，流动损失小，密封效果好的优势，该器件装配过程简单(如图9)，在使用较少的定位销条件下，能够实现各部件的精确定位，同时，该器件具有优异的电解水性能，包括较大的电流密度(如图10)以及较小的阻抗(如图10)。
32.其中，为了实现提供均匀压力的目的，本装置采用如下技术方案实现的：所述端板1侧边开设有内流路7，所述端板1顶部开设有端板测温孔8，所述端板1一侧开设有多个螺栓孔10，所述端板1另一侧分别开设有两个第一器件装配定位孔11和两个流道端板内部接口12，内流路7位于端板1的侧边，方便器件的装配，防止进出口位于端板1上方时妨碍装配过程中工具的使用，同时内部的内流路7具有90
°
弯折，能够有效把侧面进出口方向的流道改变为通入器件内部的方向，其材料可采用铝或其合金、不锈钢、钛或其合金等不同金属，需根据不同的测试环境选取(纯水、碱性溶液、酸性溶液等)，厚度主要为5-50mm，可根据实际需求(刚度、压力均匀度等)调节，大小则可以根据实际反应面积及内部核心部件尺寸决定，其上具有两个第一器件装配定位孔11，其形状、尺寸和位置均可适当调整，主要用来定位端板与集流板及流场板的装配位置，如图2-3所示；
33.其中，为了实现加载电流的目的，本装置采用如下技术方案实现的：所述集流板2一侧开设有两个流路穿越孔13，所述集流板2一侧开设有两个第二器件装配定位孔14，所述集流板2一侧分别开设有螺栓穿透孔15和电源接口16，两个所述集流板2分别设为阴极和阳极，集流板2具有较薄的厚度，一般为1-10mm，其材料可选取铜或其合金、不锈钢、钛或其合金等金属，表面可采用镀金、银、铂等贵金属的方法减小其与流场板3之间的接触电阻，其与端板1相接触的一面需粘贴绝缘层，防止器件的短路失效，其上可具有便于外电路接入时固定用的孔洞电源接口16，大小根据电路接头确定，电源接口16位于集流板2耳朵突出部，采用阴阳极交错的方式，便于电源线的安装与拆解并能够节省加工材料，同时有用于端板螺栓穿过的孔洞螺栓穿透孔15，其尺寸应大于螺栓尺寸至少10％，或可在螺栓外侧套入绝缘壳，保证螺栓不与集流板2相接触，其还具有两个第二器件装配定位孔14以及两个流路穿越孔13，两个第二器件装配定位孔14大小和位置与端板1的第一器件装配定位孔11保持一致，两个流路穿越孔13一方面用于管路穿越，其尺寸为管路直径加上适当的密封垫圈的尺寸，能够有效密封集流板2与端板1、集流板2与流场板3的两个交界面，同时应保证集流板2的厚度略小于配合使用的密封垫圈的厚度，确保密封性能，另一方面流路穿越孔13通过管路也实现了装配的定位，有效利用管路进行定位，缩减了相应的定位销及定位孔的数量，因此，两个定位孔带定位销以及两个流路穿越孔带管路可以实现器件装配的精确定位，如图4-5所述示；
34.其中，为了实现有效的流道或流场的目的，本装置采用如下技术方案实现的：所述流场板3一侧分别开设有两个流场板定位孔17和两个流场口18，所述流场板3另一侧设有流场20，所述流场板3一侧开设有多个第一膜电极装配定位孔19，所述流场板3侧边开设有流场域测温孔9，流场板3采用石墨、钛或其合金、不锈钢等材料加工，厚度为1-20mm，其表面可采用镀金、银、铂、铱等贵金属的方法减小其与集流板2和多孔层5之间的接触电阻，并且提升其抗腐蚀性能，其背面具有两个流场板定位孔17以及两个流场口18，流场板定位孔17通
过定位销实现定位功能，而流场口18通过管路实现流路的接通以及定位的功能，确保器件实现精确地定位装配，其正面则具有合适的流场结构，具体形式包括平行流场、单蛇形流场、双蛇形流场、多蛇形流场、柱形支撑流场、空腔流场等，流场形状包括规则性，其正面还具有第一膜电极装配定位孔19用于膜电极装配定位，第一膜电极装配定位孔19分布于流场20四周，其侧面有直插入流场域后部的流场域测温孔9，用于温度测量，如图6-7所示；
35.其中，为了实现密封的目的，本装置采用如下技术方案实现的：所述密封圈4一侧开设有多个第二膜电极装配定位孔22，所述密封圈4只能中部开设有多孔层装配区21，所述密封圈4与多孔层5厚度一致，第二膜电极装配定位孔22的位置与流场板3正面第一膜电极装配定位孔19相对应，有效定位膜电极装配，防止装配过程中膜电极的滑移、扭转、错位等现象的发生，其中间部分的多孔层装配区21为多孔层5放置于定位区域，多孔层5能够有效置于多孔层装配区21内，使得多孔层5安装具有自定位的特征，避免放置多孔层5发生错位、重叠等现象，保证器件装配的精确性与可靠性。
36.本实用新型的使用过程如下：在使用本实用新型时，内流路(7)从外界由端板(1)侧面进入，在端板(1)内部的内流路(7)由90度弯折后直通集流板(2)和流场板(3)而引入流场板(3)正面的流场(20)的特点，具有流场结构简单，流动损失小，密封效果好的优势。
37.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本实用新型要求保护的范围。

技术特征：
1.一种用于常压电解水器件结构，包括两个端板（1），其特征在于：两个所述端板（1）之间设有两个集流板（2），两个所述集流板（2）之间设有两个流场板（3），两个所述流场板（3）之间设有密封圈（4），两个所述密封圈（4）之间设有两个多孔层（5），两个所述密封圈（4）之间设有膜电极（6），两个所述多孔层（5）分别与两个所述密封圈（4）相扣合。2.根据权利要求1所述的一种用于常压电解水器件结构，其特征在于：所述端板（1）侧边开设有内流路（7），所述端板（1）顶部开设有端板测温孔（8），所述端板（1）一侧开设有多个螺栓孔（10），所述端板（1）另一侧分别开设有两个第一器件装配定位孔（11）和两个流道端板内部接口（12）。3.根据权利要求1所述的一种用于常压电解水器件结构，其特征在于：所述集流板（2）一侧开设有两个流路穿越孔（13），所述集流板（2）一侧开设有两个第二器件装配定位孔（14），所述集流板（2）一侧分别开设有螺栓穿透孔（15）和电源接口（16）。4.根据权利要求1所述的一种用于常压电解水器件结构，其特征在于：所述流场板（3）一侧分别开设有两个流场板定位孔（17）和两个流场口（18），所述流场板（3）另一侧设有流场（20），所述流场板（3）一侧开设有多个第一膜电极装配定位孔（19）。5.根据权利要求1所述的一种用于常压电解水器件结构，其特征在于：所述流场板（3）侧边开设有流场域测温孔（9）。6.根据权利要求1所述的一种用于常压电解水器件结构，其特征在于：所述密封圈（4）一侧开设有多个第二膜电极装配定位孔（22），所述密封圈（4）只能中部开设有多孔层装配区（21）。7.根据权利要求1所述的一种用于常压电解水器件结构，其特征在于：两个所述集流板（2）分别设为阴极和阳极。8.根据权利要求1所述的一种用于常压电解水器件结构，其特征在于：所述密封圈（4）与多孔层（5）厚度一致。

技术总结
本实用新型公开了一种用于常压电解水器件结构，其技术方案是：包括两个端板，两个端板之间设有两个集流板，两个集流板之间设有两个流场板，两个流场板之间设有密封圈，两个密封圈之间设有两个多孔层，两个密封圈之间设有膜电极，两个多孔层分别与两个密封圈相扣合，本实用新型有益效果是：具有部件间装配无干涉，各部件功能明确且可以单独替换的特点，同时，单一部件上可以根据使用需求，增加相应的孔洞用于测试温度、电压等参数，装配过程简单，技术要求低，具有结构紧凑、接触好、压力均匀等特点，拥有较小的器件电阻，最终能够获得较好的电解水测试性能，并满足科研及产业化测试的需求。求。求。


技术研发人员：康振烨 莫景科
受保护的技术使用者：深圳市道合盛世创业投资合伙企业(有限合伙)
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/7/14