[发明专利]一种带气液分配流场的导电分隔板的3D打印加工方法

说明书

本发明涉及一种带气液分配流场结构的导电分隔板的加工方法，将密封胶线槽、导流槽、气体通道、液体通道等功能性分区通过3D打印法集成到同一个部件上，一体成型。本技术方案与传统工艺加工而成的导电分隔板相比，减少了加工次数，降低了加工难度，使导电分隔板的制造，电堆的装配质量、定位精度均得到保证；本发明加工而成的导电分隔板不需要对密封胶线槽做单独加固，可保证电解槽在产出高压氢气(3.5MPa)工况下的运行稳定性；本发明加工而成的导电分隔板结构简单、安装方便可靠，减少了加工流程环节，提高了结构可靠性。将通过本方法优化的分隔板用于质子交换膜(PEM)水电解池时具有较好的性能。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种带气液分配流场结构的导电分隔板的制备方法。

背景技术

导电分隔板是电解制氢电解槽的核心部件之一，直接影响到电解效率、电解能耗、电解成本以及电解池的寿命。

现有水电解制氢导电分隔板的结构较为复杂，包括主、板框组件、密封结构等多结构模块。这些结构模块常作为独立部件单独加工。这类导电分隔板加工流程复杂、定位精度要求高，给导电分隔板的批量生产、组装带来诸多不便。此外，作为独立加工的板框组件需要粘接、焊接的方式与导电分隔板主体保持连接，此类连接方式会造成连接方式不牢、导电分隔板平整度形变过大等问题，不利于电解池在加热、高压运行条件下运行。

具体地说，现有水电解的导电分隔板主要存在以下问题：一、导电分隔板板框组件需要单独加工，造成板框组件与导电分隔板主体需要重复进行相同加工，致使加工成本增加；二、导电分隔板定位孔位置与导电分隔板主体的定位孔定位精度要求较高，造成较高的装配难度；三、现有的导电分隔板密封胶线槽需要采用粘接、或焊接的方式进行加固，导致导电分隔板的加工流程复杂化，且无法保证导电分隔板密封功能在电解池高压运行下的可靠性；四、在压滤机结构的电堆中，设备的密封界面较多，电堆内部物质泄漏风险大。现有的导电分隔板整板制备工艺制备的导电分隔板是多用于燃料电池，多是采用冲压和模压的形式，冲压和模压会造成整板两侧都有相对应沟脊结构，该结构不适用于水电解。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种带气液分配流场结构的导电分隔板及其制备方法，所述方法可将导电分隔板一体加工成型，所述导电分隔板可用于水电解制氢装置中。

本发明技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种带气液分配流场结构的导电分隔板的制备方法，所述导电分隔板通过3D打印法加工成型；所述3D打印法包括以下步骤：

a、三维建模：在计算机中作出待打印的导电分隔板的三维模型图，并将所述三维模型图进行二维切片处理；

b、制备打印材料；

c、将步骤a中的建模图形按格式输入3D打印的打印程序；将步骤b中制备的打印材料送入打印设备，通过打印设备中的打印喷头与打印平台相互配合动作，将所述打印材料交替打印堆叠成型，打印完毕后，得到整板结构的导电分隔板；

d、将步骤c打印完毕的导电分隔板送出打印系统；

所述步骤a和步骤b不分先后顺序。

基于上述方案，优选地，所述打印材料通过球形钛粉和粘结剂混合制备。

基于上述方案，优选地，所述球形钛粉、粘结剂的比例为10:1～5:1；所述球形钛粉粒径为50～200微米。

基于上述方案，优选地，所述球形钛粉、粘结剂的比例为10:1；所述球形钛粉粒径为50微米。

另一方面，本发明提供了一种上述方法制备的带气液分配流场结构的导电分隔板，所述导电分隔板为整板结构；所述导电分隔板的一面设有阳极流场，另一面设有阴极流场；所述导电分隔板的两端设有阳极物料进出口和阴极物料进出口。