电化学电池用浮动导流板的制作方法

电化学电池用浮动导流板
1.本发明涉及电化学电池，即质子交换膜水电解槽(业内已知的英文缩写为pem的膜)。这种类型的装置通常由两个腔组成：一个阳极腔和一个阴极腔，它们由pem分隔开。
2.pem的两个表面都涂覆有精细的多孔导电层。其中一个层含有水氧化催化剂，使之成为阳极，另一层含有质子还原为氢的分子催化剂，使之成为阴极。
3.为了将反应物，即水引入阳极腔中，通常使用在一侧或更常见地当被称为双极板时在两侧具有通道和肋图案的板。这些板全部或部分由导电材料制成，并与阴极和阳极紧密接触，以确保良好的电接触，从而使产生电解所需的电流满足最小的电阻。
4.电解槽内的双极板暴露在腐蚀性很强的环境中，这需要使用耐腐蚀的材料，如石墨或具有保护涂层的金属，如钛和不锈钢，以使其具有能使其成为实用装置所需的寿命。此类材料很昂贵，由它们制成的双极板采用简单、扁平的设计，以确保它们在经济上是可行的。
5.本发明的可能版本包含至少一个用于电化学电池的浮动流场板3，其在流场板的表面100上包括中心区域102和两个横向区域101。中心区域102包含沿着浮动流场板3的长度延伸的一系列槽和/或脊，并且由两个横向区域101界定，每个横向区域都具有开放通道8，所述开放通道具有近似半圆形或半椭圆形的横截面。
6.浮动板3在垂直于流场板的表面100的边缘上还包含至少一个狭槽9，所述狭槽围绕整个板延伸并容纳弹性垫圈4，所述弹性垫圈具有圆形或其它适当的横截面，以确保反应腔是水密的。
7.在本发明的优选版本中，图1是水电解槽200，它包括将两个腔分开的pem 1，所述两个腔的配置基本对称，因此下面只描述一个腔。
8.浮动流场板3容纳于外部套管5中，并且可以沿着垂直于pem 1的平面的轴线自由地定位，唯一的限制是其在平行于pem 1的平面的平面中的定位。
9.外部套管的盖7封闭了可压缩材料6，由于容纳在外部套管5中，可压缩材料将浮动流场板3压靠在单极板2上，单极板2又以确保upp 2和pem 1之间紧密接触所需的接触力压靠在pem 1上，使得它们之间的电接触电阻尽可能低，从而降低电解的操作电压。
10.通过通道8的一端进入腔的反应物流通过中心区域102中的槽和/或脊分散，从而覆盖pem 1的活性区域，然后通过沿直径方向相对的横向区域中的通道收集反应物以及电解产物，之后反应物通过所述通道的一端离开腔。
11.浮动流场板3可以由聚合物、聚合物或共聚物的混合物、热固性聚合物或优选地耐高温的热塑性聚合物制成，如pps、peek、psu、pes、pei、pa6/6t等，或者由任何其它不导电的刚性材料制成，包含涂有电绝缘层的金属合金。
附图说明
12.图1是本发明的一个版本的截面。
13.图2是本发明的等距视图。
14.图3是本发明的侧视图。
15.图4是本发明的正视图。
16.图例：
17.1-质子交换膜(pem)
18.2-单极板(upp)
19.3-浮动流场板
20.4-垫圈
21.5-外部套管
22.6-可压缩材料
23.7-外部套管的盖
24.8-开放通道
25.9-垫圈的狭槽
26.100-流场板的表面
27.101-流场板表面的横向区域
28.102-流场板表面的中心区域
29.200-水电解槽
30.2020年10月14日于里斯本。


技术特征：
1.浮动流场板(3)，其特征在于：沿着所述流场板的表面(100)的横向区域(101)延伸的两个开放通道(8)；沿着所述流场板的所述表面(100)的中心区域(102)延伸的一系列槽和/或脊，其与所述通道(8)连通，使得流体能够在所述通道(8)之间流动；围绕垂直于所述流场板的所述表面(100)的表面延伸的至少一个狭槽(9)；以及容纳于所述狭槽(9)中的弹性垫圈(4)。2.根据权利要求1所述的浮动流场板(3)，其特征在于具有近似圆形的横截面或近似矩形、正方形、d形或十字形的横截面的垫圈(4)。3.根据权利要求1所述的浮动流场板(3)，其特征在于由不导电的材料制成，例如聚合物、聚合物或共聚物的混合物、热固性聚合物，或优选地耐高温的热塑性聚合物，如pps、peek、psu、pes、pei、pa6/6t等，或者任何其它不导电或阻碍导电的刚性材料，包含涂有电绝缘层的金属合金。

技术总结
本发明涉及一种浮动导流板(3)，特征在于其包含：沿着导流面(100)的横向区域(101)布置的两个开放通道(8)；沿着所述导流面(100)的中心区域(102)布置的多个凹部和/或突起，其与所述通道(8)连通，使得流体能够在所述通道(8)之间流动通过全部围绕垂直于所述导流面(100)的面的至少一个狭槽(9)；以及安放在所述狭槽(9)中的至少一个弹性密封件(4)。中的至少一个弹性密封件(4)。中的至少一个弹性密封件(4)。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：聚变燃料葡萄牙有限公司
技术研发日：2020.10.28
技术公布日：2023/8/14