用于电解水制氢的外接温控电解槽极框及电解槽的制作方法
本申请涉及电解槽，具体为一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框及电解槽。
背景技术：
1、随着新能源发电装机的不断发展，绿电价格逐渐降低，碱性水电解水制氢的经济性逐渐凸显，制氢设备的需求快速增大，且电解槽的规格也快速扩大至1500标方/小时以上。
2、碱性水电解制氢系统一般额定工作温度在70~90℃，现有技术中，往往通过电解槽运行过程中自身的发热来达到该额定工作温度，因此其冷启动时间往往在2小时以上，导致调试以及反复启停过程中大量的能源及时间的浪费；此外，电解槽的冷却降温也只能通过自然散热，无有效的辅助散热措施；
3、因而，我们提出了一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框及电解槽，来缩短电解槽的冷启动时间及降温时间。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本申请提供了一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框及电解槽，具备可有效缩短电解槽的冷启动时间及降温时间的优点。
2、为实现上述可有效缩短电解槽的冷启动时间及降温时间的目的，本申请提供如下技术方案：
3、一方面，本申请提供一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，包括框体、换热流道、密封凹槽、第一贯通孔和第二贯通孔；
4、所述换热流道，开设在框体的内部，用于通入换热介质；
5、所述密封凹槽，设于框体的前后两侧且与框体同心；
6、所述框体是环形框，所述框体每侧的密封凹槽的数量为多条，与框体同心且呈同心圆分布；
7、所述第一贯通孔和第二贯通孔，贯通开设在框体的密封凹槽处且与换热流道相连通，所述换热流道的布设位置与密封凹槽的布设位置相对应。
8、作为本申请的一可选方案，所述第一贯通孔贯通开设在框体的下部，所述第二贯通孔贯通开设在框体的上部。
9、作为本申请的一可选方案，所述换热流道是环形流道，闭合开设在框体的内部，所述第一贯通孔和第二贯通孔与环形流道垂直相通。
10、作为本申请的一可选方案，相邻两个所述框体之间通过密封垫密封。
11、作为本申请的一可选方案，所述密封垫为导热型密封垫。
12、作为本申请的一可选方案，所述框体每侧的密封凹槽的数量为6~12条，相邻两个密封凹槽的间距为1~2mm，最外层密封凹槽与框体外边框的距离为2~5mm。
13、作为本申请的一可选方案，还包括：
14、进液孔道，贯通开设在框体的底部位置；
15、氧气通孔和氢气通孔，贯通开设在框体的顶部位置。
16、作为本申请的一可选方案，所述框体内环的两侧均下凹形成有极板台阶；
17、其中一个极板台阶的外沿还下凹形成有隔膜台阶。
18、作为本申请的一可选方案，两个所述极板台阶的侧壁均与进液孔道相连通；
19、两个所述极板台阶分别与氧气通孔和氢气通孔相连通。
20、另一方面，本申请还提供一种电解槽，具有如上述提供的一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框。
21、与现有技术相比，本申请提供了一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框及电解槽，具备以下有益效果：
22、1、本申请在框体内部设置换热流道，通过第一贯通孔和第二贯通孔连接外部温度源，使得冷却或加热的换热介质能够在框体内部的换热流道中流动，通过这种设计，电解槽在启动时无需依赖自身运行发热来达到工作温度，而是可以通过外部温度源直接加热或冷却，这种方式极大地缩短了冷启动时间，解决了现有技术中冷启动时间较长的问题。第一贯通孔与外部温度源连通，换热介质经过框体内的换热流道后从第二贯通孔排出，完成换热过程，可达到快速对极框进行加热或冷却的目的，进而实现了对电解槽的温度控制。此外，换热流道的存在使得温度可以更加均匀地分布在整个框体中，避免了温度分布不均的问题，提高了温控精度。
23、2、该用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，换热介质由第一贯通孔通入，流经各个极框的换热流道后从第二贯通孔排出，完成换热过程，可达到快速对极框进行加热或冷却的目的，能够实现对整个电解槽温度的统一控制，无需单个调控极框温度。
24、3、本申请还设置有密封凹槽，密封凹槽分布于框体的两侧，并与框体同心设计，每侧密封凹槽的数量为多条，且呈同心圆分布。这种多层密封凹槽的设计有效增强了框体与相邻框体间的密封垫之间的接触面积，使得密封垫在压力作用下能呈现波纹状弯折，形成更为紧密的密封效果。与现有技术中简单的单层密封结构相比，这种多层次的密封设计能够有效阻止电解液或气体的泄漏，使得电解槽能够较好地长期稳定密封。此外，第一贯通孔和第二贯通孔开设在密封凹槽处，使得换热流道的进出口与密封结构紧密结合，进一步减少了因温度或压力波动造成的泄漏风险。
25、4、本申请框体设置为环形框，且密封凹槽以同心圆形式分布，这种结构布局不仅有助于密封效果的提升，同时也能够显著增强框体的整体结构强度。采用环形框结构的框体，在多点受力的情况下能够更均匀地分散压力，避免局部受力集中，较为适合在高温高压环境下长期使用。
技术特征：
1.一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，包括框体（1）、换热流道、密封凹槽（2）、第一贯通孔（3）和第二贯通孔（4）；
2.根据权利要求1所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，所述第一贯通孔（3）贯通开设在所述框体（1）的下部，所述第二贯通孔（4）贯通开设在所述框体（1）的上部。
3.根据权利要求1所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，所述换热流道是环形流道（5），闭合开设在所述框体（1）的内部，所述第一贯通孔（3）和第二贯通孔（4）与所述环形流道（5）垂直相通。
4.根据权利要求3所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，相邻两个所述框体（1）之间通过密封垫密封。
5.根据权利要求4所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，所述密封垫为导热型密封垫。
6.根据权利要求1所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，所述框体（1）每侧的所述密封凹槽（2）的数量为6~12条，相邻两个密封凹槽（2）的间距为1~2mm，最外层所述密封凹槽（2）与所述框体（1）外边框的距离为2~5mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求7所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，所述框体（1）内环的两侧均下凹形成有极板台阶（10）；
9.根据权利要求8所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，其特征在于，两个所述极板台阶（10）的侧壁均与进液孔道（6）相连通；
10.一种电解槽，其特征在于，具有如权利要求1-9中任意一项所述的用于电解水制氢的外接温控电解槽极框。
技术总结
本发明提供一种用于电解水制氢的外接温控电解槽极框及电解槽，涉及电解槽技术领域。该用于电解水制氢的外接温控电解槽极框，包括框体、换热流道、密封凹槽、第一贯通孔和第二贯通孔；换热流道，开设在框体的内部，用于通入换热介质；密封凹槽，设于框体的前后两侧且与框体同心；框体是环形框，框体每侧的密封凹槽的数量为多条，与框体同心且呈同心圆分布；第一贯通孔和第二贯通孔，贯通开设在框体的密封凹槽处且与换热流道相连通，换热流道的布设位置与密封凹槽的布设位置相对应。本发明第一贯通孔与外部温度源连通，换热介质经过框体内的换热流道后从第二贯通孔排出，完成换热过程，可快速对极框进行加热或冷却的，进而实现对电解槽的温度控制。
技术研发人员：郑晴,王钟涛,吕俊峰,朱成元,邢浩,李佳男,刘恩怀,格西格图,许海刚,张金星,安子荣,李岳奇
受保护的技术使用者：内蒙古亿利氢田时代技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5