本發(fā)明屬于電解水制氫裝置，特別是涉及一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板及制作方法。

背景技術(shù)：

1、氫能源是公認(rèn)的清潔能源，其具有密度輕、導(dǎo)熱性好、燃燒性能好等優(yōu)點(diǎn)。氫能源是一種二次能源，它是通過(guò)一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開(kāi)采。常用的工業(yè)制氫方法主要有天然氣蒸汽重整制氫、甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫、電解水制氫、烴類(lèi)氧化重整制氫。

2、電解水制備氫氣操作相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)相對(duì)成熟，而且制氫過(guò)程沒(méi)有污染，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)氫氣的重要手段。在當(dāng)前的制氫工業(yè)生產(chǎn)中，堿性水電解技術(shù)工業(yè)化早、技術(shù)成熟、設(shè)備成本低，因此堿性水電解在水電解行業(yè)中占主導(dǎo)地位。

3、常規(guī)的電解水制氫需要采用離子交換隔膜以分隔氫氣和氧氣，離子交換隔膜價(jià)格昂貴，增加了電解制氫的成本，同時(shí)膜的使用增加了體系內(nèi)阻，提升了能耗，隔膜還面臨的氫氣和氧氣互相滲透所帶來(lái)的氫氣純度以及安全等問(wèn)題，基于此如cn114108015b公開(kāi)一種壓濾式無(wú)膜水電解槽，通過(guò)采用在隔板本體設(shè)置雙極電極板組成的隔板組件，實(shí)現(xiàn)了制氫和制氧分室進(jìn)行，在沒(méi)有任何隔膜存在的條件下制備高純氫氣，替換傳統(tǒng)的離子交換膜，降低了成本，同時(shí)解決傳統(tǒng)電解水制氫技術(shù)面臨的氫氣和氧氣互相滲透所帶來(lái)的安全問(wèn)題?？梢?jiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中并未公開(kāi)隔板組件如何制備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板及制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中并未公開(kāi)隔板組件如何制備的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明為一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板，包括鎳箔以及在組裝時(shí)貼合在鎳箔兩側(cè)面的泡沫鎳層；同時(shí)在組裝時(shí)，在泡沫鎳層的一側(cè)以層疊方式固定有絕緣膜。

4、進(jìn)一步地，所述鎳箔的厚度為0.2mm，所述泡沫鎳層的厚度為4mm；所述絕緣膜為多孔pe膜或無(wú)紡布。

5、一種隔板的制備方法，包括如下步驟：

6、步驟1、通過(guò)球磨制備含有活性材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的漿料；

7、步驟2、在28cm直徑的漏斗中放置27cm直徑、厚4mm的泡沫鎳，將漿料均勻涂敷于泡沫鎳表面，在泵的負(fù)壓抽吸下將漿料吸入泡沫鎳的微孔內(nèi)；

8、步驟3、干燥后，將負(fù)載有活性材料的泡沫鎳嵌入定制的鋼制模具中，送入液壓機(jī)中，在700噸高壓下壓制得到所述泡沫鎳層；

9、步驟4、組裝時(shí)，取兩塊泡沫鎳層并在二者之間夾一鎳箔，形成所述隔板，且所述隔板呈三明治結(jié)構(gòu)。

10、進(jìn)一步地，所述步驟1中的漿料制備包括：將粘結(jié)劑溶于有機(jī)溶劑形成前驅(qū)體溶液，將活性材料、導(dǎo)電劑加入前驅(qū)體溶液中，攪拌，然后加入分散劑，繼續(xù)攪拌，得到均一且具有流動(dòng)性的漿料。

11、進(jìn)一步地，所述活性材料的制備包括如下步驟：

12、步驟01、將六水合硝酸鈷、六水合硝酸鎳、十二烷基硫酸鈉用溶劑攪拌溶解制得溶液記為溶液a；

13、步驟02、取尿素與溶劑混合成溶液記為溶液b；

14、步驟03、將所得溶液a和溶液b混合后在90℃-110℃范圍內(nèi)反應(yīng)4h，冷卻至室溫放料得到樣品溶液；

15、步驟04、將樣品溶液抽濾出樣品，用nmp清洗劑洗滌兩側(cè)次不干燥得到活性材料；

16、所述溶劑采用體積比為1：1的水與乙醇混合制得。

17、進(jìn)一步地，所述六水合硝酸鈷、六水合硝酸鎳的用量比為1：4。

18、進(jìn)一步地，在所述步驟1中，所述粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，導(dǎo)電劑為乙炔黑粉體，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮。

19、進(jìn)一步地，在所述步驟3中，將負(fù)載有活性材料的泡沫鎳嵌入定制的鋼制模具中，送入液壓機(jī)后，控制以每分鐘增加50噸的壓力，壓至700噸，保壓5min后泄壓得到所述泡沫鎳層。

20、進(jìn)一步地，所述活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑用量比為15-18：1-2：1-2：1-2。

21、本發(fā)明具有以下有益效果：

22、本發(fā)明使用固體電子-質(zhì)子緩沖介質(zhì)、無(wú)需使用隔膜，可以達(dá)到節(jié)約成本的目的，同時(shí)，還可以降低由隔膜帶來(lái)的電阻，提高電極性能，基于本發(fā)明隔板基礎(chǔ)上組裝的一種雙極電極電解水制氫裝置，實(shí)現(xiàn)制氫制氧空間上分離時(shí)間上同步，將大大提高電解水的效率；同時(shí)基于電子-質(zhì)子緩沖介質(zhì)的隔板結(jié)構(gòu)，實(shí)習(xí)從根本上解決氣體的膜滲透問(wèn)題，在空間上解耦her和oer,消除氫氧氣體可相互滲透的通道，從而在高壓力和可再生能源供電下也能保障氣體的高純度，獲得高壓力電解水的多方面收益，并更適配風(fēng)光電場(chǎng)的功率波動(dòng)性。

23、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板，其特征在于，所述鎳箔(1)的厚度為0.2mm，所述泡沫鎳層(2)的厚度為4mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板，其特征在于，所述絕緣膜(3)為多孔pe膜或無(wú)紡布。

4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板的制備方法，其特征在于，所述步驟1中的漿料制備包括：將粘結(jié)劑溶于有機(jī)溶劑形成前驅(qū)體溶液，將活性材料、導(dǎo)電劑加入前驅(qū)體溶液中，攪拌，然后加入分散劑，繼續(xù)攪拌，得到均一且具有流動(dòng)性的漿料。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板的制備方法，其特征在于，所述活性材料的制備包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板的制備方法，其特征在于，所述六水合硝酸鈷、六水合硝酸鎳的用量比為1：4。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板的制備方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯，導(dǎo)電劑為乙炔黑粉體，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板的制備方法，其特征在于，在所述步驟3中，將負(fù)載有活性材料的泡沫鎳嵌入定制的鋼制模具中，送入液壓機(jī)后，控制以每分鐘增加50噸的壓力，壓至700噸，保壓5min后泄壓得到所述泡沫鎳層(2)。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板的制備方法，其特征在于，所述活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑用量比為15-18：1-2：1-2：1-2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙極電極電解水制氫裝置用隔板及制作方法。隔板包括鎳箔以及在組裝時(shí)貼合在鎳箔兩側(cè)面的泡沫鎳層；同時(shí)在組裝時(shí)，在泡沫鎳層層疊方式固定有絕緣膜；制作方法包括通過(guò)球磨制備含有活性材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的漿料；在漏斗中放置泡沫鎳，將漿料均勻涂敷于泡沫鎳表面，在泵的負(fù)壓抽吸下將漿料吸入泡沫鎳的微孔內(nèi)；干燥后，將負(fù)載有活性材料的泡沫鎳嵌入定制的鋼制模具中，送入液壓機(jī)中壓制得到泡沫鎳層；組裝時(shí)，取兩塊泡沫鎳層并在二者之間夾一鎳箔形成隔板。本發(fā)明通過(guò)使用固體ECPBs無(wú)需使用隔膜，可以達(dá)到節(jié)約成本的目的，同時(shí)，還可以降低由隔膜帶來(lái)的電阻，提高電極性能。

技術(shù)研發(fā)人員：項(xiàng)婷,陳長(zhǎng)倫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心能源研究院（安徽省能源實(shí)驗(yàn)室）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19