一種高性能電解水復合電極制造技術

本實用新型專利技術公開了一種高性能電解水復合電極，包括橫截面為圓形的復合電極，復合電極包括鎳網電極內芯和包覆在鎳網電極內芯外側的泡沫鎳包覆層，其中鎳網電極內芯上設有若干個均勻分布的小孔。本實用新型專利技術采用上述一種高性能電解水復合電極，復合電極具有孔隙率高、接觸面積大和難以壓縮的獨特優勢，大大改善了高電流密度泡沫鎳電極的回彈性，大幅度增加了其重復使用價值，復合電極本身成本不高，大大降低了電解槽的生產成本，提高了生產效率。提高了生產效率。提高了生產效率。

【技術實現步驟摘要】
一種高性能電解水復合電極


[0001]本技術涉及電解水電極
，特別是涉及一種高性能電解水復合電極。

技術介紹

[0002]電極屬于電解水制氫電解槽的核心部件，是影響電解槽能耗和制氫效率最為關鍵的部分，傳統的堿性電解槽電極陰極一般采用鎳網噴涂雷尼鎳來增大電極的比表面積，降低電極與隔膜、極板之間的接觸電阻，從而提高電解的電流密度，此種電極結構延續至今已有數十年。但隨著單體電解槽的產氫量越來越大，需要進一步提高電解槽的電流密度，而優化改良電極的性能已成為行業共識。
[0003]現有技術中主要使用泡沫鎳電極和鎳網噴涂多元合金，這兩種工藝均處于大型電解槽的試用階段，尚未大規模使用。與此同時，其也存在一些不足之處，如：泡沫鎳電極結構疏松多孔，比表面積大，但質地較軟，電解槽經高強度擠壓安裝后，泡沫鎳受壓變薄且不可逆，電解液循環過程中的雜質不斷滯留在泡沫鎳中，引起阻塞，導致電解槽循環受阻，且受壓后泡沫鎳不可重復利用，維修成本很高；新型的多元合金電極采用鎳網等離子體涂覆鎳、鉬或少量的貴金屬鉑，雖然電極性能可提高30
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50％，但成本較雷尼鎳電極大幅度增加。

技術實現思路

[0004]本技術的目的是提供一種高性能電解水復合電極，具有孔隙率高、接觸面積大和難以壓縮的獨特優勢，大大改善了高電流密度泡沫鎳電極的回彈性，大幅度增加了其重復使用價值，復合電極本身成本不高，大大降低了電解槽的生產成本，提高了生產效率。
[0005]為實現上述目的，本技術提供了一種高性能電解水復合電極，包括橫截面為圓形的復合電極，復合電極包括鎳網電極內芯和包覆在鎳網電極內芯外側的泡沫鎳包覆層，其中鎳網電極內芯上設有若干個均勻分布的小孔。
[0006]優選的，還包括前置載流部件和后置載流部件，前置載流部件和后置載流部件對稱設置在復合電極的前后兩側，并將復合電極夾持設置在中部。
[0007]優選的，前置載流部件或后置載流部件與電源線連接。
[0008]優選的，前置載流部件的上下兩端對稱設置有插接腔，后置載流部件的上下兩端均設置有與插接腔相對應的插接柱。
[0009]優選的，插接腔的一側設有開口，插接腔內通過彈簧連接有兩個上下對稱設置的限位塊，限位塊的中部設有弧形限位凸，兩個限位塊靠近開口的一側均設置有斜面，并且兩個斜面之間形成的間隙從開口處向插接腔內的方向逐漸減小。
[0010]優選的，插接柱為圓柱狀，插接柱的端部為球面，插接柱的側面設有與弧形限位凸相匹配的限位凹槽。
[0011]本技術的有益效果：
[0012]1)高性能復合電極為泡沫鎳與鎳網的復合體，具有孔隙率高、接觸面積大和難以壓縮的獨特優勢，電解槽堿液流暢分布更為均勻；
[0013]2)大大改善了高電流密度泡沫鎳電極的回彈性，大幅度增加了其重復使用價值；
[0014]3)相比于純鎳網電極，復合電極與雙極板的接觸面積更大，直接提高了電流密度和電解效率；
[0015]4)針對目前主流的平板結構電解槽，復合電極的使用將可省去繁多的支撐網，兼具電極和擴散層的雙重功能；
[0016]5)復合電極取代了支撐網和支撐網鍍鎳工序，并且鎳網不需要催化劑噴涂，而復合電極本身成本不高，因此大大降低了電解槽的生產成本，提高了生產效率。
[0017]6)前置載流部件與后置載流部件相配合將復合電極連接在中部，從而便于其能穩定的安裝在電解池內，提高復合電極的穩定性。
[0018]下面通過附圖和實施例，對本技術的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖說明
[0019]圖1是本技術一種高性能電解水復合電極制備方法的流程示意圖；
[0020]圖2是本技術泡沫鎳包覆著鎳網復合電極的示意圖；
[0021]圖3是本技術圖2中的A的局部放大圖；
[0022]圖4是本技術載流部件與復合電極連接的示意圖；
[0023]圖5是本技術載流部件與復合電極連接的爆炸示意圖；
[0024]圖6是本技術載流部件與復合電極連接的剖面示意圖；
[0025]圖7是本技術載流部件插接柱與插接腔連接的示意圖。
[0026]附圖標記：
[0027]1、鎳網電極內芯；2、小孔；3、泡沫鎳包覆層；4、聚氨酯海綿；5、前置載流部件；6、后置載流部件；7、復合電極；8、插接腔；9、插接柱；10、限位塊；11、弧形限位凸；12、彈簧；13、限位凹槽。
具體實施方式
[0028]下面結合實施例，對本技術進一步描述。除非另外定義，本技術使用的技術術語或者科學術語應當為本技術所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本技術提到的上述特征或具體實例提到的特征可以任意組合，這些具體實施例僅用于說明本技術而不用于限制本技術的范圍。
[0029]實施例
[0030]請參閱圖1至圖3，S1.準備成品鎳網
[0031]將成品鎳網的中部和邊沿位置連接均勻的打若干個小孔。
[0032]S2.制備聚氨酯海綿與鎳網的復合體
[0033]將鎳網均勻間隔的疊加放置于海綿成形箱中，然后再將生產聚氨酯海綿的原料在儲罐中混合攪拌均勻，然后迅速加入成形箱中，同時將預先準備好的異氰酸酯一共加入成形箱中，反應完成后得到含有多層鎳網的聚氨酯海綿4與鎳網的復合體一；原料包括聚醚多元醇110份硅油3份、乙二醇2.2份、胺0.5份、辛酸亞錫0.6份、二氯甲烷6.5份；異氰酸酯65份。
[0034]S3.切割
[0035]將步驟S2得到的復合體一切割為基塊，基塊為只含有單層鎳網的鎳網與聚氨酯海綿的復合體；
[0036]S4.制備鎳網、泡沫鎳與聚氨酯海綿的復合體
[0037]將步驟S3得到的基塊的聚氨酯海綿導電化，然后再對導電化后的基塊進行復合鍍鎳處理，導電化為化學鍍鎳，化學鍍鎳的厚度為得到的泡沫鎳絲徑的60％，步驟S4中復合鍍鎳為電鍍鎳，電鍍鎳的厚度為為得到的泡沫鎳絲徑的40％，得到鎳網、泡沫鎳與聚氨酯海綿的復合體二。
[0038]S5.制得復合電極
[0039]將步驟S4制得的復合體二在氨分解氣的還原氣氛中熱解燒結，氨分解氣中氮氣和氫氣的體積比為1:3，氨分解氣的用量為每克鎳消耗0.6L/g，熱解燒結的溫度為800℃，時間為45min，得到耐高溫的泡沫鎳包覆著鎳網的復合電極。
[0040]請參閱圖4至圖7，制備得到的高性能電解水復合電極，包括橫截面為圓形的復合電極，復合電極包括鎳網電極內芯1和包覆在鎳網電極內芯1外側的泡沫鎳包覆層3，泡沫鎳與鎳網1的復合體孔隙率高、接觸面積大和難以壓縮，電解槽堿液流暢分布更為均勻，增大了與雙極板的接觸面積，提高了電流密度和點解效率，改善了高電流密度泡沫鎳電極的回彈性，可多次重復使用。并且省去繁多的支撐網，兼具電極和擴散層的雙重功能，使得復合電極本身成本不高，大大降低了電解槽的生產成本，提高了生產效率。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高性能電解水復合電極，包括橫截面為圓形的復合電極，其特征在于：復合電極包括鎳網電極內芯和包覆在鎳網電極內芯外側的泡沫鎳包覆層，其中鎳網電極內芯上設有若干個均勻分布的小孔。2.根據權利要求1所述的一種高性能電解水復合電極，其特征在于：還包括前置載流部件和后置載流部件，前置載流部件和后置載流部件對稱設置在復合電極的前后兩側，并將復合電極夾持設置在中部。3.根據權利要求2所述的一種高性能電解水復合電極，其特征在于：前置載流部件或后置載流部件與電源線連接。4.根據權利要求3所述的一種高性能電解水復合電極，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：查鵬飛，朱成元，李鵬，王鐘濤，郝來疆，李佳男，李岳奇，
申請(專利權)人：內蒙古億利氫田時代技術有限公司，
類型：新型
國別省市：