CN102828199A - 水电解制氢的电极板及其制法 - Google Patents

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李锦冠
宋军捷
李凤文
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Abstract

本发明揭示了一种水电解制氢的电极板及制法，采用增强型的聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮等工程塑料注塑成型电极框，冷轧深冲钢板的主极板作为镶嵌件与电极框结合为一体化塑料外框水电解制氢的电极板。本发明较之于传统全金属电极板，能避免发生孔道气蚀，防止电解槽外表面发生电极板间短路；另外加工精度高、加工工序少，加工周期短，生产效率高，大幅度降低钢材消耗，电解槽外表美观，实际应用效果理想。

Description

水电解制氢的电极板及其制法
技术领域
本发明涉及一种水电解制氢工艺中电解槽的电极板制造技术，特别涉及电极板的选材和结构。
背景技术
水电解制氢***的电解槽是由若干个电解室串联构成的，主要零部件是电极板、副电极、隔膜、密封圈等，采用25～30%氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解液，在80～90℃条件下工作。其中，电极板通常采用全金属结构，由碳素钢极板框、冷轧深冲钢板主极板组焊而成，需要经过火焰切割、冲压、焊接、机械加工、热处理、电镀等几十道工序加工至成品，是水电解槽中加工工序最多、加工数量最大的部件，需要使用各类设备和工艺装备，加工周期很长，且加工精度较差。这种结构的电极板钢材耗用量多、制作成本高。
碳素钢极板框分布着电解液和气液混合体孔道，气液混合体孔道在水电解槽运行过程中，不可避免的会发生不同程度的气蚀，腐蚀产物的溶入引起电解液中杂质含量不断增加，对水电解槽的性能产生不利影响；另一方面，水电解槽运行时，任何导电异物接触到金属电极框表面，就会造成水电解槽电解室之间的短路故障。
已有的水电解槽也采用了塑料极板框，但其结构是采用的极板框与主极板单独加工的分体式结构，零件数量多、装配过程复杂、防渗漏效果差。
发明内容
本发明的目的是提供一种水电解制氢的电极板及其制法，提高产品的加工精度和生产效率，最大程度的减少加工工序和原材料耗用，也降低了整机重量和制造成本。
本发明的一个目的，水电解制氢的电极板的实现技术方案是：所述电极板包括金属的主极板和工程塑料电极框，所述工程塑料电极框包覆于主极板的外缘成一体成型结构。
进一步地，对应于工程塑料电极框与主极板相结合的位置，所述主极板上设有穿透状的工艺孔。
进一步地，所述工程塑料电极框至少为增强型聚砜电极框，增强型聚醚醚酮电极框或增强型聚苯硫醚电极框。
本发明的另一个目的，水电解制氢的电极板制法的特征步骤为：先对金属板进行冲压、电镀镍制成主极板，以主极板为镶嵌件，在注塑模具中一次注塑成型为带工程塑料电极框的电极板。
进一步地，对金属板进行冲压的过程中，对应主极板和工程塑料电极框相结合的位置，在金属板上冲压穿透状的工艺孔。
本发明技术方案的实施应用，所具备的显著优点说明如下。
①本发明极板框材料使用物理、化学性能优良的增强型工程塑料，与碳素钢极板框相比，简化了加工过程，采用模塑的方法，加工精度得到有效控制。
②本发明采用增强型工程塑料，能够满足水电解制氢***运行条件下的耐腐蚀、耐温度和耐压力要求。
③本发明克服了碳素钢电极框在运行过程中，气液混合体通道易发生“气蚀”的缺陷，提高了水电解槽的可靠性，也减少了腐蚀产物对电解槽和电解液的污染。
④本发明将原全金属结构电极板加工由几十道工序，减少至不超过十道工序，工效提高5倍以上。
⑤本发明减少了大量的钢材耗用，降低了水电解槽的制造成本，也使得整机重量明显减轻。
⑥本发明加工精度高，尺寸一致性好，防渗漏效果良好，装配后的电解槽外表美观。
⑦本发明采用了绝缘性能优良的塑料外框，避免了可能发生的水电解槽外部短路的故障隐患。
附图说明
图1是本发明水电解制氢电极板的正视结构示意图。
图2是本发明水电解制氢电极板的侧视结构剖视图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
本发明创新提出了一种一体化塑料外框水电解制氢电极板，是将工程塑料替代传统的碳素钢电极框，主极板作为镶嵌件，经注塑成型，制成一体化电极板。
采用这种结构的水电解制氢电极板，是利用聚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚等工程塑料所具有的热稳定性好、机械强度高、绝缘性能优良、耐化学腐蚀、抗蠕变、易注塑等优点，将电极框所有形状、孔位、沟槽等，通过专用的模具仅通过一次注塑成型所需的电极板。作为优选方案：在塑料中还可添加10%的碳纤维、玻璃纤维或其他纤维填充物，能够有效增加塑料电极框的强度。
如图1和图2所示，主极板2为深冲钢板，经冲压加工出所需形状，在主极板与工程塑料电极框1结合的部分冲制若干工艺孔3，增加工程塑料电极框1与主极板2之间的融合面。主极板2冲压工序完成后和注塑成型前，其表面电镀80μm镍镀层，以满足水电解槽电极板的防腐蚀功能。
电极框内的气液通道孔是注塑时形成的，避免了碳素钢电极框发生的“气蚀”现象。由于塑料的电绝缘性，也消除了电解槽外部因导电物体接触时发生短路的条件，提高了电解槽的运行安全性。
以上通过具体实例对本发明技术方案做进一步说明，给出的例子仅是应用范例，不能理解为对本发明权利要求保护范围的一种限制。

Claims (5)

1.水电解制氢的电极板，其特征在于，所述电极板包括金属的主极板和工程塑料电极框，所述工程塑料电极框包覆于主极板的外缘成一体成型结构。
2.根据权利要求1所述的水电解制氢的电极板，其特征在于：对应于工程塑料电极框与主极板相结合的位置，所述主极板上设有穿透状的工艺孔。
3.根据权利要求1所述的水电解制氢的电极板，其特征在于：所述工程塑料电极框至少为增强型聚砜电极框，增强型聚醚醚酮电极框或增强型聚苯硫醚电极框。
4.水电解制氢的电极板制法，其特征在于包括步骤：先对金属板进行冲压、电镀镍制成主极板，以主极板为镶嵌件，在注塑模具中一次注塑成型为带工程塑料电极框的电极板。
5.根据权利要求4所述的水电解制氢的电极板制法，其特征在于：对金属板进行冲压的过程中，对应主极板和工程塑料电极框相结合的位置，在金属板上冲压穿透状的工艺孔。
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