迷宫型结构的电极板及电解槽

329 编辑：中冶有色技术网来源：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司

2024-05-07 17:13:29

权利要求书： 1.一种迷宫型结构的电极板，其特征在于，包括板体和设置于所述板体上的导流结构，所述导流结构包括在所述板体径向上层层间隔设置的多个导流层以对电解液层层导流，多个所述导流层在所述板体上同心设置且相互套合，各所述导流层包括在圆周方向上间隔设置的多个导流板，相邻两层的所述导流层的各所述导流板在圆周方向上交错设置以逐层对电解液导流分散。

2.如权利要求1所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，所述导流板为弧形结构，且所述导流板的凹部朝向所述板体的圆心设置。

3.如权利要求1所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，所述导流板的上顶面为平面结构。

4.如权利要求1所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，在所述板体的径向方向上，靠近所述板体圆心位置的所述导流层的导流板的弧长与相邻且远离所述板体圆心位置的所述导流层的导流板之间的间隙距离相等。

5.如权利要求1所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，还包括设置于所述板体边缘的入口流道和出口流道，所述入口流道和所述出口流道在所述板体的径向方向上相对设置。

6.如权利要求5所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，还包括扰流结构，所述扰流结构设置于所述入口流道处和所述出口流道处，所述扰流结构用于对经过的电解液进行扰流分散。

7.如权利要求6所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，所述扰流结构包括左侧扰流板和右侧扰流板，所述左侧扰流板和所述右侧扰流板在圆周方向上间隔设置。

8.如权利要求7所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，所述入口流道和所述出口流道分别朝向所述左侧扰流板和所述右侧扰流板之间的间隙。

9.如权利要求7所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，所述左侧扰流板和所述右侧扰流板之间的间隙在径向上渐渐缩小。

10.如权利要求1所述的迷宫型结构的电极板，其特征在于，各所述导流层的导流板的数量相同。

11.一种电解槽，其特征在于，包括上述权利要求1?10任一项所述的迷宫型结构的电极板。

说明书：一种迷宫型结构的电极板及电解槽技术领域[0001] 本申请涉及电解槽技术领域，尤其涉及一种迷宫型结构的电极板及电解槽。背景技术[0002] 目前压滤式电解槽电解单元内部的主极板表面多采用凹凸相间的乳凸结构，极板表面的凹凸结构使两侧极板为“顶对顶”接触，即并未完全接触，随着电解的进行，小室产生

的大量气泡运动至凹凸顶点附近位置，将会增加电极板的接触电阻，增大电解能耗，而且碱

液在小室内流动时，凹凸结构可以产生垂直于电极板的流动，但缺乏横向流动，将导致碱液

在电极板径向的分布不均匀，且随着电解槽尺寸的增加，碱液的非均匀分布越严重，将大大

阻碍电解槽设备大型化的发展，其次电解单元内的气泡经过凹凸结构时，有可能会被“卡”

在凹陷处，增加气泡的停留时间，增加电解能耗。

发明内容[0003] 本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。[0004] 为此，本申请的目的在于提出一种迷宫型结构的电极板，通过在所述板体径向上层层间隔设置的多个导流层以对电解液层层导流，对流经的电解液起到了均匀分布的作

用，各所述导流层包括在圆周方向上间隔设置的多个导流板，相邻两层的所述导流层的各

所述导流板在圆周方向上交错设置以逐层对电解液导流分散，迷宫型布置可有效避免电极

板边缘催化剂无法有效利用的情况，大大增加了流动的湍动程度，可加快气泡运输，减小气

泡在腔室内的停留时间，强化产氢反应的传质过程，提高系统的产氢效率。

[0005] 为达到上述目的，本申请提出的一种迷宫型结构的电极板，包括板体和设置于所述板体上的导流结构，所述导流结构包括在所述板体径向上层层间隔设置的多个导流层以

对电解液层层导流，多个所述导流层在所述板体上同心设置且相互套合，各所述导流层包

括在圆周方向上间隔设置的多个导流板，相邻两层的所述导流层的各所述导流板在圆周方

向上交错设置以逐层对电解液导流分散。

[0006] 进一步地，所述导流板为弧形结构，且所述导流板的凹部朝向所述板体的圆心设置。

[0007] 进一步地，所述导流板的上顶面为平面结构。[0008] 进一步地，在所述板体的径向方向上，靠近所述板体圆心位置的所述导流层的导流板的弧长与相邻且远离所述板体圆心位置的所述导流层的导流板之间的间隙距离相等。

[0009] 进一步地，还包括设置于所述板体边缘的入口流道和出口流道，所述入口流道和所述出口流道在所述板体的径向方向上相对设置。

[0010] 进一步地，还包括扰流结构，所述扰流结构设置于所述入口流道处和所述出口流道处，所述扰流结构用于对经过的电解液进行扰流分散。

[0011] 进一步地，所述扰流结构包括左侧扰流板和右侧扰流板，所述左侧扰流板和所述右侧扰流板在圆周方向上间隔设置。

[0012] 进一步地，所述入口流道和所述出口流道分别朝向所述左侧扰流板和所述右侧扰流板之间的间隙。

[0013] 进一步地，所述左侧扰流板和所述右侧扰流板之间的间隙在径向上渐渐缩小。[0014] 进一步地，各所述导流层的导流板的数量相同。[0015] 一种电解槽，包括上述迷宫型结构的电极板。[0016] 本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明[0017] 本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0018] 图1是本申请一实施例提出的一种迷宫型结构的电极板的结构示意图；[0019] 图2是本申请一实施例提出的一种迷宫型结构的电极板的速度场分布图；[0020] 图3是本申请一实施例提出的一种迷宫型结构的电极板在稳态流场下0?2s的粒子分布图；

[0021] 图4是本申请一实施例提出的一种迷宫型结构的电极板在稳态流场下3?5s的粒子分布图；

[0022] 图5是本申请一实施例提出的一种迷宫型结构的电极板在稳态流场下10?20s的粒子分布图。

具体实施方式[0023] 下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附

图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本

申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同

物。

[0024] 图1是本申请一实施例提出的一种迷宫型结构的电极板的结构示意图。[0025] 参见图1?图5，一种迷宫型结构的电极板，包括板体1和设置于所述板体1上的导流结构，所述导流结构包括在所述板体1径向上层层间隔设置的多个导流层2以对电解液层层

导流，多个所述导流层2在所述板体1上同心设置且相互套合，各所述导流层2包括在圆周方

向上间隔设置的多个导流板3，相邻两层的所述导流层2的各所述导流板3在圆周方向上交

错设置以逐层对电解液导流分散。在电解槽结构中，两侧的电极板能够以“顶对顶”的形式

形成多点接触，另一方面增加了流动的扰动程度，减小流道内各处电解液的浓度差，使电解

液分布更均匀。

[0026] 本实施例中，具体地，板体1可以采用钢板制成，采用冷轧深冲的方式在钢板上加工出迷宫型导流板结构，并与钢制电极框焊接于一体。或者在其他实施例中，也可以采用模

具铸模的方式加工出迷宫型导流板结构。本申请对此不作限制。该电极板可以起到支撑催

化电极和均匀分布电解液的作用。

[0027] 板体1可以为圆形板，多个导流层2呈环状同心设置于板体上，且多个导流层2之间间隔设置，以便于电解液经过多个导流层2进行导流扩散，每个导流层2包括在其环形所在

圆形轨迹上间隔设置的多个导流板3，且相邻的两层导流层2的导流板3交错设置，整体组合

构造为迷宫型结构，电解液在经过多个导流板层层导流扩散，充分扩散至板体边缘，且导流

板凸出设置于板体上，板体的表面为平面结构，导流板竖向垂直设置板体上，电解液经过导

流板被其逐层分流，避免了电解液经过电极板时的垂直流动，可促进电解液在极板上的均

匀分布，减小接触电阻及气泡在小室内的停留时间，提高电解效率，降低能耗。

[0028] 所述导流板3为弧形结构，且所述导流板3的凹部朝向所述板体的圆心设置。在电解液的流向上，导流板3背向设置，借助于其导流板3的外侧弧度将其导流两侧，并经过邻侧

的导流板逐层扩散至整个电极板。增加了流动的湍动程度，可加快气泡运输，减小气泡在腔

室内的停留时间，强化产氢反应的传质过程，提高系统的产氢效率。

[0029] 所述导流板3的上顶面为平面结构。迷宫型结构小单元结构导流板的顶部为水平结构，因此两侧电极板可以实现“面与面”的紧密接触，接触面平齐，避免了气泡经过时积聚

导致的接触电阻的增大，降低了电解能耗。

[0030] 在所述板体1的径向方向上，靠近所述板体1圆心位置的所述导流层2的导流板3的弧长与相邻且远离所述板体1圆心位置的所述导流层2的导流板3之间的间隙距离相等。通

过这样的结构设计，避免了少量电解液从相邻层的导流板的间隙渗入，进一步保证电解液

充分逐层扩散，保证了电极板的导流扩散效果。

[0031] 一种迷宫型结构的电极板还包括设置于所述板体边缘的入口流道4和出口流道5，所述入口流道4和所述出口流道5在所述板体1的径向方向上相对设置。电解液通过碱液入

口流道4流入，在电极上发生电解反应生成氢气或氧气，之后碱液与气体的混合物从气液出

口流道5流出，进入下一工段。入口流道4和所述出口流道5相对设置能够保证电解液流向一

致性的情况下，电解液充分扩散整个电极板后在其相对侧流出，避免积液。

[0032] 一种迷宫型结构的电极板还包括扰流结构，所述扰流结构设置于所述入口流道处和所述出口流道处，所述扰流结构用于对经过的电解液进行扰流分散。本实施例中，鉴于电

解液刚进入电极板时流速较快，在其电解液入口处加设扰流结构，对其降速分流，提高电极

板整体的导流效果，使其刚进入电极板即扩散至电极板两侧，进而依次被导流板层层导流

扩散。

[0033] 所述扰流结构包括左侧扰流板6和右侧扰流板7，所述左侧扰流板6和所述右侧扰流板7在圆周方向上间隔设置。具体地，左侧扰流板左侧边缘和其邻近的导流板的右侧边缘

对齐，右侧扰流板的右侧边缘和其邻近的导流板的左侧边缘对齐，左侧导流板和右侧导流

板之间设置间隙，电解液经过左侧导流板和右侧导流板时被其导向至左右两侧，从而进一

步被其邻近的导流板分流。

[0034] 所述入口流道4和所述出口流道5分别朝向所述左侧扰流板6和所述右侧扰流板7之间的间隙。降低电解液的流动阻碍，使其能够快速通入电极板内进行导流扩散。

[0035] 所述左侧扰流板6和所述右侧扰流板7之间的间隙在径向上渐渐缩小。在电解液流入过程中，由于路径减小，迫使电解液流动过程中扩散分流至两侧。

[0036] 各所述导流层2的导流板3的数量相同。从而形成规整的迷宫型结构，各层导流板在径向上随着环形轨迹的内缩，尺寸依次减小，保证了各层导流板均具有相同的导流扩散

效果，当然在其他实施例中，也可以有其他形式的设计，本申请对此不作限制。

[0037] 一种电解槽，包括上述的迷宫型结构的电极板。本实施例中，电解槽所具有的技术效果和电极板等同，在此不再赘述。

[0038] 需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义

是两个或两个以上。

[0039] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部

分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺

序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请

的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0040] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特

点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不

一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何

的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0041] 尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述

实施例进行变化、修改、替换和变型。