1.本发明涉及电能的转换及储能、化工与电化学装置技术领域，具体涉及一种碱性电解水装置的双电极片及其制备方法。
背景技术：2.传统的电解水装置，其电解槽采用的双电极板是通过将金属薄板做模压加工，形成众多的凹凸不平的乳头状，或直接平面状态，不做机械加工，然后焊接在环形的金属极框上，形成双电极板，极框的轴向尺寸通常会比极板厚度大好几倍。也有以树脂材料等非金属极框，通过密封圈将上述金属材料的双电极板安装在其中，形成电解槽的双电极板。
3.该种双电极板的问题是电解效率低，结构复杂，对制作大型电解槽来说，密封难度极高，加工尺寸十分庞大，工艺上存在诸多困难。
4.带有极框结构的电解槽，其致命的技术问题是电解效率低下，制造成本高昂，原因是电解小室结构不紧凑，电解小室内部存在不必要的空间浪费，导致其尺寸庞大，密封难度大，制造工艺复杂，难以实现规模化、数字化生产工艺管理。
5.专利内容
6.为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的提供了一种碱性电解水装置的双电极片的制备方法，在导电薄板上的两面分别制作槽沟，形成电解液存留区域，即发生电解反应区域。
7.优选地，导电薄板的两面做刻蚀加工，首先使得电解反应区域形成整个平面均匀凹陷，形成凹陷平面，所述凹陷平面是指相对与原来金属板表面，均匀刻蚀掉一层金属材料，使金属薄板两面都有相同深度的平面凹陷，再在凹陷的平面上刻蚀槽沟，使得在金属薄板的两面分别形成凹陷的流体通道并形成若干个均匀的放电小凸台，各个放电小凸台均在一个平面内。
8.优选地，槽沟刻蚀过程是去除金属板两面的部分金属材料的过程，双电极板两面刻蚀槽沟，其方法是化学刻蚀、激光烧蚀或精密机械雕刻。
9.本发明的第二个目的在于提供一种碱性电解水装置的双电极片，其特征在于，采用上述的制备方法制备而成。
10.优选地，在双电极金属薄板放电区域刻蚀的槽沟是密集分布的，包含流体流动方向的槽沟和其它任意方向的槽沟；所述槽沟均匀分布。
11.优选地，在双电极板电解区域碱液入口有碱液汇集槽；在电解区域碱液出口位置也有碱液汇集槽。
12.优选地，在双电极板设置碱液入口孔道和连通槽，双电极板碱液的流出通道，设置了碱液出口孔道和连通槽。
13.优选地，双电极板的电解区域的外围，设有连通槽、流体孔道和密封沟槽区域等。碱液孔道是依据碱液流量大小，设计多个独立孔道，分布在碱液入口通道和氢、氧侧碱液出口通道；碱液孔道设计成一个更大流体截面的大孔道，然后在双电极板两面分别有连通槽
分别联通氢侧与氧侧电解区域。
14.优选地，碱液孔道为不规则形状。
15.优选地，碱液的入口和氢、氧侧流体出口的孔道到电解区域的连通槽，每个孔道既在氢侧设置氢侧连通槽也在氧侧设置氧侧连通槽；或一半孔道只设置氢侧的连通槽与另一半孔道设置氧侧的连通槽，各自分开联通不同的碱液孔道。
16.优选地，双电极板外围轮廓为成长方形或其它非圆形的几何形状；双电极板的外围轮廓设计了定位凸缘。
17.本发明的有益效果：本新方法制作的电解槽的双电极板是搭建一个结构紧凑的、合理的电解小室的基本元件，它提高了电解效率，大大简化了传统方法的复杂的制造工艺过程，减少了制造成本。
附图说明
18.图1是传统工艺中极框内圆与极板外圆焊接而成，制作成平面的双电极片的结构示意图；
19.图2是传统工艺中极框内圆与极板外圆焊接而成，制作成乳头状凹凸形状的双电极片的结构示意图；
20.图3是导电薄板上制作凹槽并形成凸台平面的双电极片的结构示意图
21.图中：1-凹陷，2-槽沟，3-碱液汇集槽，4-碱液入口通道，5-氢、碱液出口通道，6-氧、碱液出口通道，7-连通槽，8-定位凸缘。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
23.实施例
24.一种碱性电解水装置的双电极片(也叫双电极板)的新制作方法，其特征在于在导电薄板上的两面分别制作槽沟，形成电解液存留区域，也即发生电解反应的区域。
25.在本实施例中，金属平面薄板的两面做刻蚀加工，形成槽沟；刻蚀首先使得电解反应区域形成整个平面均匀凹陷1，凹陷1平面是指相对与原来金属板表面，均匀刻蚀掉一层金属材料，使金属薄板两面都有相同深度的平面凹陷(通常凹陷0.5mm左右)，再在凹陷的平面上刻蚀槽沟2，使得在金属薄板的两面分别形成凹陷的流体通道并形成众多的均匀的放电小凸台，各个细小密致的凸台平面均严格在一个平面内。
26.对小型电解槽或采用其他工艺足够地提高了电解效率之后，可以不做平面凹陷而直接刻蚀槽沟。两面刻蚀槽沟深度应合适，避免造成两面槽沟穿透。也可以只刻蚀双电极板两面凹陷的平面，形成电解反应区域，而不再刻蚀细小密致的槽沟。
27.进一步地，在双电极金属薄板放电区域刻蚀的槽沟2是密集分布的，包含流体流动方向的槽沟和其它任意方向的槽沟2；槽沟2基本上是均匀分布，但可以某些方向的槽沟2宽或深些，某些却窄些和浅一些，具体设计视碱液的流量以及流速的估算而定，其中包含碱液最短流通路径的槽沟，即从碱液进入电解小室至流出电解小室，具有最短路径的刻蚀槽沟，同时也刻蚀其它方向的槽沟2，以便电解小室可以存留、容纳更多碱液，增大碱液被电解的
面积。
28.在本实施例中，槽沟2刻蚀过程是去除金属板两面的部分金属材料的过程，双电极板两面刻蚀槽沟，其方法可以是化学刻蚀，或激光烧蚀，精密机械雕刻等。
29.在本实施例中，在双电极板电解区域碱液入口有较宽的碱液汇集槽3，以便分配碱液给电解区域各个细小的流道；在电解区域碱液出口位置也有较宽的碱液汇集槽3，以便汇集碱液到碱液的各个出口孔。
30.在本实施例中，在双电极板设置碱液入口孔道4和连通槽，双电极板碱液的流出通道，设置了碱液出口孔道和连通槽。孔道的大小、连通槽的宽度与深度，须依据碱液流量及流速的估算而确定。
31.在本实施例中，双电极板的电解区域的外围，设计了连通槽、流体孔道和密封沟槽区域。碱液孔道是依据碱液流量大小，设计多个独立孔道，分布在碱液入口通道、氢、碱液出口通道5和氧侧、碱液出口通道6。碱液孔道也可以设计成一个更大流体截面的大孔道，可以是不规则形状，然后在双电极板两面分别有连通槽分别联通氢侧与氧侧电解区域。
32.在本实施例中，碱液的入口和氢、氧侧流体出口的孔道到电解区域的连通槽，可以考虑是每个孔道既在氢侧设置氢侧连通槽也在氧侧设置氧侧连通槽，也可以考虑一半孔道只设置氢侧的连通槽与另一半孔道设置氧侧的连通槽，各自分开联通不同的碱液孔道。
33.在本实施例中，双电极板外围轮廓可以制作成长方形或其它非圆形的几何形状，这种非圆形形状的双电极板在50m3/h产氢量或50m3/h以上产氢量的双电极板。
34.在本实施例中，双电极板的外围轮廓设计了定位凸缘8(也可设计成定位凹槽)，以便于组装电解槽时，双电极板被迅速定位安装
35.进一步地，根据电解反应的反应规模要求，以及电解槽槽体温度控制要求，计算电解液的流量、流速要求，设计出刻蚀槽沟的数量和分布形态。
36.进一步地，双电极板的碱液流通孔，通过碱液连通槽7与电解小室联通，氢侧与氧侧是分开的碱液连通槽7。
37.进一步地，双电极板的碱液通道孔与氢、氧侧流体通道孔是多个独立通孔，也可以将其分别联通为一个较大的通道孔。通道孔可以是不规则几何形状，氢、氧侧流体通道孔如果集中成一个大通道孔，就可以左右布置。
38.传统的电解槽双电极板构造和加工工艺：目前碱性电解系统普遍使用的电极板设计，其为极框内圆与极板外圆焊接而成，其制作成平面(如图1)或乳头状凹凸形状(如图2)
39.本专利的双电极板构造及制作工艺特点：直接设计在一片导电薄板上制作凹槽并形成凸台平面(如图3)，不需要极框。
40.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
技术特征：1.一种碱性电解水装置的双电极片的制备方法，其特征在于，在导电薄板上的两面分别制作槽沟，形成电解液存留区域，即发生电解反应区域。2.如权利要求1所述的碱性电解水装置的双电极片的制备方法，其特征在于，导电薄板的两面做刻蚀加工，首先使得电解反应区域形成整个平面均匀凹陷，形成凹陷平面，所述凹陷平面是指相对与原来金属板表面，均匀刻蚀掉一层金属材料，使金属薄板两面都有相同深度的平面凹陷，再在凹陷的平面上刻蚀槽沟，使得在金属薄板的两面分别形成凹陷的流体通道并形成若干个均匀的放电小凸台，各个放电小凸台均在一个平面内。3.如权利要求2所述的碱性电解水装置的双电极片的制备方法，其特征在于，槽沟刻蚀过程是去除金属板两面的部分金属材料的过程，双电极板两面刻蚀槽沟，其方法是化学刻蚀、激光烧蚀或精密机械雕刻。4.一种碱性电解水装置的双电极片，其特征在于，采用如权利要求1～3任一项所述的制备方法制备而成。5.如权利要求4所述的一种碱性电解水装置的双电极片，其特征在于，在双电极金属薄板放电区域刻蚀的槽沟是密集分布的，包含流体流动方向的槽沟和其它任意方向的槽沟；所述槽沟均匀分布。6.如权利要求5所述的一种碱性电解水装置的双电极片，其特征在于，在双电极板电解区域碱液入口有碱液汇集槽；在电解区域碱液出口位置也有碱液汇集槽。7.如权利要求6所述的一种碱性电解水装置的双电极片，其特征在于，在双电极板设置碱液入口孔道和连通槽，双电极板碱液的流出通道，设置了碱液出口孔道和连通槽。8.如权利要求7所述的一种碱性电解水装置的双电极片，其特征在于，双电极板的电解区域的外围，设有连通槽、流体孔道和密封沟槽区域等。碱液孔道是依据碱液流量大小，设计多个独立孔道，分布在碱液入口通道和氢、氧侧碱液出口通道；碱液孔道设计成一个更大流体截面的大孔道，然后在双电极板两面分别有连通槽分别联通氢侧与氧侧电解区域。9.如权利要求8所述的一种碱性电解水装置的双电极片，其特征在于，碱液孔道为不规则形状。10.如权利要求9所述的，其特征在于，碱液的入口和氢、氧侧流体出口的孔道到电解区域的连通槽，每个孔道既在氢侧设置氢侧连通槽也在氧侧设置氧侧连通槽；或一半孔道只设置氢侧的连通槽与另一半孔道设置氧侧的连通槽，各自分开联通不同的碱液孔道。11.如权利要求10所述的，其特征在于，双电极板外围轮廓为长方形或其它非圆形的几何形状；双电极板的外围轮廓设计了定位凸缘。
技术总结本发明涉及一种碱性电解水装置的双电极片的制备方法，采用全新工艺制作碱性电解槽的双电极板，其特点是在金属薄板的两面分别制作凹陷的流体通道并形成众多的均匀的放电凸台，各个小凸台平面均严格在一个平面内。相较于传统碱性电解槽的双电极板的加工工艺，大大提高了制作效率，减少了加工工艺步骤，节约材料，具有适用于大批量数字化生产控制的优点。本发明还设计一种采用上述制备方法制备的双电极片。还设计一种采用上述制备方法制备的双电极片。还设计一种采用上述制备方法制备的双电极片。
技术研发人员：李雪海
受保护的技术使用者：易托付电气（苏州）有限公司
技术研发日：2022.06.06
技术公布日：2022/11/1
