保時來是國內(nèi)綠色制氫電極產(chǎn)品的頭部供應(yīng)商之一，近日，其推出了新開發(fā)的柔性支撐一體電極和除霧絲網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)，不僅優(yōu)化了電解槽流場，還實現(xiàn)了零極距的設(shè)計，從而在同等條件下降低了能耗、減少了小室數(shù)量，進一步提升了電解槽的性能。

1、電解槽結(jié)構(gòu)

堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成，電解槽包括數(shù)十甚至上百個電解小室，由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形，每個電解小室以相鄰的2個極板為分界，包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分，如下圖1所示。

雙極板有乳突結(jié)構(gòu)和平板結(jié)構(gòu)，使用乳突結(jié)構(gòu)雙極板時，電極靠雙極板的凸點支撐并通電。當(dāng)雙極板為平板機構(gòu)時，電極與雙極板間會安裝使用鎳板沖壓的板網(wǎng)作為支撐和通電。

無論是乳突結(jié)構(gòu)還是板網(wǎng)結(jié)構(gòu)，都屬于硬支撐，而且對電解槽內(nèi)部電解液的流動起著一定的阻礙作用從而影響電解小室的流場。?

圖1 電解槽結(jié)構(gòu)

在傳統(tǒng)的電解槽電極支撐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，保時來通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)計除霧絲網(wǎng)柔性支撐結(jié)構(gòu)（柔性支撐一體化電極），作為乳突結(jié)構(gòu)和板網(wǎng)機構(gòu)之后的新一代支撐結(jié)構(gòu)，可在同等條件下提高電流密度、降低小室電壓和能耗、減少小室數(shù)量，從而進一步提升電解槽的性能而且能同時降低電解槽的生產(chǎn)成本。

圖2 電解槽支撐結(jié)構(gòu)

2.除霧絲網(wǎng)柔性支撐結(jié)構(gòu)（柔性支撐一體化電極）與傳統(tǒng)支撐方式比較

(1)間隙優(yōu)化：傳統(tǒng)電解槽設(shè)計中，電極與隔膜之間存在0.1mm-3mm的間隙，這限制了電解效率。而保時來采用的零極距技術(shù)，實現(xiàn)了電極與隔膜的完全貼合，從而提高了電解效率。

(2)隔膜保護：在傳統(tǒng)電解槽中，陰陽極之間的硬接觸可能導(dǎo)致隔膜損傷。保時來的零極距結(jié)構(gòu)采用柔性支撐，有效避免了對隔膜的損傷。

(3)降低電阻：傳統(tǒng)電解槽結(jié)構(gòu)（乳突，板網(wǎng)）接觸點較少，接觸電阻較高。零極距柔性結(jié)構(gòu)接觸點較多，以較低代價大幅降低接觸電阻，從而降低能耗，有助于大電密運行。

(4)優(yōu)化流場：電解槽結(jié)構(gòu)（乳突，板網(wǎng)）流場設(shè)計復(fù)雜，流阻大，不利于氣液快速流動，零極距電解槽支撐結(jié)構(gòu)空隙較多，益于氣液流動，有助于降低電解液氣液比，提升小室內(nèi)部傳熱傳質(zhì)效率，降低電解槽能耗。。

3.保時來一體電極的技術(shù)迭代

3.1堿液除霧絲網(wǎng)的迭代

（1）柔性體結(jié)構(gòu)與力學(xué)仿真的深度融合

我們運用先進的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學(xué)仿真技術(shù)，通過精確的數(shù)值模擬計算，對支撐體的柔性體結(jié)構(gòu)進行了全面優(yōu)化。這一過程確保了我們能夠評估不同設(shè)計方案的力學(xué)性能，并從中篩選出最優(yōu)的設(shè)計方案。

（2）堿液除霧絲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計迭代

結(jié)構(gòu)設(shè)計：結(jié)合三維建模與力學(xué)仿真，我們對堿液除霧絲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進行了細致的設(shè)計，以確保其在實際應(yīng)用中的高效性能。

力學(xué)性能仿真：通過數(shù)值模擬仿真，我們能夠預(yù)測和分析不同設(shè)計參數(shù)對絲網(wǎng)力學(xué)性能的影響，從而實現(xiàn)設(shè)計的最優(yōu)化。

（3）堿液除霧絲網(wǎng)的編織技術(shù)革新

數(shù)值模擬指導(dǎo)：基于優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)模型，我們利用數(shù)值模擬的結(jié)果，指導(dǎo)實際的編織工藝，確保絲網(wǎng)的力學(xué)性能和功能性達到最佳狀態(tài)。

自動化編織技術(shù)：采用行業(yè)領(lǐng)先的自動化編織技術(shù)，我們實現(xiàn)了堿液除霧絲網(wǎng)的高效生產(chǎn)，同時保證了產(chǎn)品的一致性和可靠性。

圖5編織結(jié)構(gòu)

3.2堿液除霧絲網(wǎng)測試

保時來新材料科技在堿液除霧絲網(wǎng)的測試與評估方面，實施了以下綜合性測試流程：

力學(xué)性能測試：我們對堿液除霧絲網(wǎng)進行了壓縮回彈測試，以評估其在實際應(yīng)用中的柔性恢復(fù)能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

面電阻測試：通過模擬裝機后的測試，我們測量了絲網(wǎng)的面電阻，確保其在電解過程中的導(dǎo)電性能滿足高效能要求。

外觀檢驗：通過目視檢查，保證編織結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)多絲、斷絲、少絲以及其他目視可見的宏觀缺陷。

設(shè)計和評價體系的構(gòu)建：基于上述測試結(jié)果，我們設(shè)計并編制了一套全面的柔性體結(jié)構(gòu)設(shè)計和評價體系。該體系旨在系統(tǒng)地評估和優(yōu)化堿液除霧絲網(wǎng)的性能，確保其在各種工況下均能保持最佳表現(xiàn)。

通過這一嚴謹?shù)臏y試流程，保時來新材料科技確保了堿液除霧絲網(wǎng)的高性能和可靠性，為客戶提供了高質(zhì)量的產(chǎn)品，并為電解槽技術(shù)的持續(xù)進步提供了堅實的基礎(chǔ)。

3.3一體電極封邊方式的迭代

保時來新材料科技通過精心設(shè)計的柔性支撐一體化電極，實現(xiàn)了電解槽性能的顯著提升。這種一體化電極結(jié)合了先進的柔性支撐結(jié)構(gòu)和高效催化電極，以確保電解過程的高效和穩(wěn)定。

我們對封邊技術(shù)進行了迭代優(yōu)化，以適應(yīng)不同的電解槽運行條件。封邊方式的選擇對于電解槽的長期運行至關(guān)重要，因為它直接關(guān)系到電解槽內(nèi)部的雜質(zhì)管理、堿液流動效率以及溫度控制。

優(yōu)化后的封邊技術(shù)能夠有效減少雜質(zhì)在電解槽內(nèi)的積聚，促進堿液的均勻流動，并維持電解槽內(nèi)部的穩(wěn)定溫度，從而提高了電解槽的整體性能和耐久性。

通過這種迭代創(chuàng)新，保時來新材料科技不僅提升了電解槽的運行效率，還增強了其在各種工況下的適應(yīng)性和可靠性。

成品效果展示：

保時來新材料科技，以其卓越的技術(shù)創(chuàng)新和對環(huán)保的執(zhí)著追求，正引領(lǐng)著綠色能源的革命。通過不斷的技術(shù)突破和產(chǎn)品優(yōu)化，保時來將繼續(xù)為全球的綠色能源事業(yè)貢獻力量，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的未來添磚加瓦。

來源：保時來

原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦氫科技網(wǎng)）：保時來推出柔性支撐一體化電極，可進一步提升制氫電解槽性能