技术领域
[0001] 本实用新型涉及电化学制氢化物领域，具体而言，涉及一种电化学制氢化物的阳极及电化学制氢化物的电池。
背景技术
[0002] 电化学法制氢化物，如砷烷、磷烷、锗烷等早已有先关文献及
专利报道，其中也有提到采氢气
氧化阳极方法制备氢化物。
[0003] 其中，氢气氧化阳极方法制备氢化物是采用氢气作为阳极的原料，通过催化
电解氢气产生氢离子，氢离子穿过质子膜与
阴极的阳离子反应形成氢化物，由于阳极有氢气参与反应因此要保证氢气的及时被氧化形成氢离子并且避免氢气过多导致设备出现安全问题。但是目前的氢气氧化阳极均是在实验室研究阶段，上述问题并不突出，但是在放大至工业应用中，氢化物的生成效率低，而如果要提高氢化物生成效率，需要
加速氢气的通入和催化，导致阳极安全性降低。实用新型内容
[0004] 本实用新型的主要目的在于提供一种电化学制氢化物的阳极及电化学制氢化物的电池，以解决
现有技术中的电化学制氢化物的电池结构无法安全高效地生成氢化物的问题。
[0005] 为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电化学制氢化物的阳极，包括：导电盘，具有突出的边缘和容纳部，容纳部的内表面设置有多个间隔的第一连接部，边缘设置有氢气入口和氢气出口；框形密封垫，设置在容纳部的内表面上，具有与第一连接部一一对应设置的第二连接部；金属网，设置在导电盘的内表面上且位于框形密封垫围成的区域内，金属网的远离导电盘的表面突出于框形密封垫的表面；
电极，设置在金属网上；多个连接件，与第一连接部一一对应设置，连接件、第二连接部和第一连接部将电极、框形密封垫与导电盘固定连接。
[0006] 进一步地，上述框形密封垫和导电盘的
接触面、框形密封垫和电极的接触面分别设置有
密封胶层。
[0007] 进一步地，上述第一连接部为
螺母、第二连接部为第一通孔，各连接件包括与螺母相适配的
螺栓，螺栓穿过第一通孔与螺母配合将电极、框形密封垫与导电盘固定连接。
[0008] 进一步地，上述各连接件还包括
压板，压板上具有第二通孔，螺栓依次穿过第二通孔、第一通孔与螺母配合将压板、电极、框形密封垫与导电盘固定连接。
[0009] 进一步地，上述框形密封垫为矩形
橡胶密封垫，且框形密封垫的各边框的外侧面为平面，压板包括相互垂直的第一平板和第二平板，第一平板上具有第二通孔，螺栓依次穿过第二通孔、第一通孔与螺母配合将压板、电极、框形密封垫与导电盘固定连接，第一平板压紧设置在电极上，第二平板贴合设置在框形密封垫的外侧面。
[0010] 进一步地，上述螺栓为有机绝缘螺栓。
[0011] 进一步地，上述导电盘为
钛金属盘、镍金属盘或316L不锈
钢盘，金属网为钛金属网。
[0012] 进一步地，上述金属网的远离导电盘的表面突出于框形密封垫的表面3～5mm。
[0013] 进一步地，上述阳极还包括
支撑框，导电盘的边缘支撑设置在支撑框上。
[0014] 根据本实用新型的另一方面，提供了一种电化学制氢化物的电池，包括阳极、质子渗透膜和阴极，该阳极为上述任一种的阳极。
[0015] 应用本实用新型的技术方案，采用导电盘、框形密封垫和电极固定连接后形成用于容纳氢气的空间，且采用金属网支撑电极，且用作电极和导电盘间的
电流分布器，使电解电流分布均匀，且金属网的弹性作用可以使氢气在氢气室内以
湍流状态存在，促进氢气均匀传质，进而提高了氢气的催化电解效率，提高了氢离子的形成效率，进而可以在保证安全的前提下提高了氢化物的生成效率。本
申请的阳极结构易于工业化复制，且利用上述金属网能够保证工业化条件下的高效安全进行。
附图说明
[0016] 构成本申请的一部分的
说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性
实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
[0017] 图1示出了根据本实用新型的一种实施例示出的阳极的部分结构正视图；
[0018] 图2示出了根据本实用新型的另一种实施例示出的阳极侧面剖视图；以及[0019] 图3示出了图2所示的A部分的放大图，其中省略了支撑框的结构。
[0020] 其中，上述附图包括以下附图标记：
[0021] 10、支撑框；20、导电盘；21、第一连接部；30、框形密封垫；31、第二连接部；40、金属网；50、电极；60、连接件；61、螺栓；62、第一平板；63、第二平板。
具体实施方式
[0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0023] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0024] 需要说明的是，本申请的说明书和
权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何
变形，意图在于
覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0025] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间
位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被
定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0026] 现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
[0027] 如本申请背景技术所分析的，现有技术的氢气氧化阳极方法的阳极如果放大至工业应用中，无法安全高效地生成氢化物。为了解决该问题，本申请提供了一种电化学制氢化物的阳极及电化学制氢化物的电池。
[0028] 在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种电化学制氢化物的阳极，如图1至3所示，该阳极包括导电盘20、框形密封垫30、金属网40、电极50和多个连接件60，导电盘20具有突出的边缘和容纳部，容纳部的内表面设置有多个间隔的第一连接部21，边缘设置有氢气入口和氢气出口；框形密封垫30设置在容纳部的内表面上，具有与第一连接部21一一对应设置的第二连接部31；金属网40设置在导电盘20的内表面上且位于框形密封垫30围成的区域内，金属网40的远离导电盘20的表面突出于框形密封垫30的表面；电极50设置在金属网40上；连接件60与第一连接部21一一对应设置，连接件60、第二连接部31和第一连接部21将电极50、框形密封垫30与导电盘20固定连接。
[0029] 本申请采用导电盘20、框形密封垫30和电极50固定连接后形成用于容纳氢气的空间，且采用金属网40支撑电极50，且用作电极50和导电盘20间的电流分布器，使电解电流分布均匀，且金属网40的弹性作用可以使氢气在氢气室内以湍流状态存在，促进氢气均匀传质，进而提高了氢气的催化电解效率，提高了氢离子的形成效率，进而可以在保证安全的前提下提高了氢化物的生成效率。本申请的阳极结构易于工业化复制，且利用上述金属网40能够保证工业化条件下的高效安全进行。
[0030] 另外，为了提高导电盘20、框形密封垫30和电极50之间的密封效果，优选如图2所示，上述框形密封垫30和导电盘20的接触面、框形密封垫30和电极50的接触面分别设置有密封胶层。采用密封胶粘接与连接部配合紧固的方式，从而进一步密封隔离氢气与电池中的电解液，形成
密封性更好的氢气室，进一步提高了安全性。
[0031] 上述连接部可以有多种实现方式，比如通过螺栓61连接、
铆接等，为了便于组装，优选如图2和3所示，上述第一连接部21为螺母、第二连接部31为第一通孔，各连接件60包括与螺母相适配的螺栓61，螺栓61穿过第一通孔与螺母配合将电极50、框形密封垫30与导电盘20固定连接。
[0032] 由于螺栓61需要将金属网40固定，为了提高对金属网40的固定牢固度并避免对金属网40的破坏，优选如图3所示，上述各连接件60还包括压板，压板上具有第二通孔，螺栓61依次穿过第二通孔、第一通孔与螺母配合将压板、电极50、框形密封垫30与导电盘20固定连接。利用压板增加螺栓61和金属网40的接触面积，避免螺栓61对金属网40的直接
挤压。按照本领域技术人员公知常识，上述第二通孔的横截面积小于第一通孔的横截面积，另外，为了便于安装，上述第一通孔的横截面积可以大于螺母的内横截面积。
[0033] 在本实用新型的一种实施例中，如图3所示，上述框形密封垫30为矩形橡胶密封垫，采用矩形橡胶密封垫利用橡胶的缓冲作用，提高密封效果，上述矩形橡胶密封垫的材料可以为三元乙丙橡胶或氯丁橡胶。另外优选框形密封垫30的各边框的外侧面为平面，压板包括相互垂直的第一平板62和第二平板63，第一平板62上具有第二通孔，螺栓61依次穿过第二通孔、第一通孔与螺母配合将压板、电极50、框形密封垫30与导电盘20固定连接，第一平板62压紧设置在电极50上，第二平板63贴合设置在框形密封垫30的外侧面。上述的压板结构有利于螺栓61的稳定。
[0034] 另外，为了避免螺栓61在电解过程中发生电化学反应，优选上述螺栓61为有机绝缘螺栓61，比如聚偏氟乙烯螺栓61或聚四氟乙烯螺栓61。
[0035] 用于本申请的导电盘20可以选用任意的导电金属，为了提高导电盘20的使用寿命，优选上述导电盘20为钛金属盘、镍金属盘或316L
不锈钢盘。上述的金属网40的主要作用是支撑电极50和分布电流，优选其为钛金属网40，利用钛金属的惰性延长其使用寿命。
[0036] 为了提供尽可能大的氢气容纳空间并且保证密封性，优选上述金属网40的远离导电盘20的表面突出于框形密封垫30的表面3～5mm。
[0037] 进一步地，如图1和所示，上述阳极还包括支撑框10，导电盘20的边缘支撑设置在支撑框10上。上述支撑框10的设置一方面用于对导电盘20的支撑，另一方面有利于阳极与质子渗透膜和阴极的组装。
[0038] 本申请的电极50采用氢气氧化阳极中常用的电极材料即可，比如复合层结构，即将催化剂及催化剂载体制成催化浆料，将该浆料填充至
集电体(电极支撑材料)，经过压机压制得到复合成结构电极，其中的催化活性物质采用常用的
碳材料负载铂
纳米粒子或者铂钌纳米粒子，在此不再赘述。
[0039] 另外，本申请的氢气入口和氢气出口连接的管道材质和安装盘材质相同，便于两者间的
焊接连接。氢气从电极50安装盘的背部进入，从电极50安装盘背部流出。
[0040] 在本实用新型另一种典型的实施方式中，提供了一种电化学制氢化物的电池，包括阳极、质子渗透膜和阴极，阳极为上述任一种的阳极。其中上述阴极的主体
框架结构与阳极一致，阴极电极根据反应条件及反应原料不同进行选择。阳极、质子渗透膜和阴极的组装方式可以参考现有技术中的
燃料电池或者液流电池的组装方式，比如将阳极和阴极密封面分别粘贴
密封垫片，然后将
质子交换膜置于贴好密封垫片的阳极和阴极之间，采用螺栓压紧的方式完成电化学制氢化物的电池的组装。
[0041] 以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
[0042] 实施例1
[0043] 支撑框10采用304不锈钢方管30mm×20mm，壁厚3mm组合焊接成方形框架，外形尺寸320mm×380mm。导电盘20厚度为1.5mm，材质为金属钛，按照设计要求钣金折成盘状，其边缘支撑在支撑框10上。导电盘20容纳部的内表面焊接M5圆螺母，数量为40个，材质为金属钛。三元乙丙橡胶材质的框形密封垫30的下表面刷涂G11胶
水(采用
甲苯与G11胶体积比1:1配制)，晾干2min，将框形密封垫30的圆孔与焊接完成的圆螺母一一对应，框形密封垫30下表面与导电盘20接触。在框形密封垫30形成的内部空间铺设钛弹性丝网作为金属网40，丝网直径0.3mm，使丝网顶部高于框形密封垫30上平面5mm。在框形密封垫30上表面刷涂调制均匀的G11胶水，然后将1mm厚的氢气氧化电极50置于放置好的金属网40上表面，用平板压于氢气氧化电极50上表面，使金属网40压缩，氢气氧化电极50的下表面与刷涂胶水后的框形密封垫30上表面完全接触，采用直
角压板逐个将M5圆螺母、PVDF螺栓61紧固连接，直角压板材质为金属钛，即完成图1至3所示的阳极的安装。上述氢气氧化电极时将负载有铂催化剂的载体浆料填充至电极集电体镍中经压制得到的。
[0044] 实施例2
[0045] 支撑框10采用304不锈钢方管30mm×20mm，壁厚3mm组合焊接成方形框架，外形尺寸450mm×600mm。导电盘20厚为1.5mm，材质为金属钛，按照设计要求钣金折成盘状，其边缘支撑在支撑框10上。导电盘20容纳部的内表面焊接M5圆螺母，数量60个，材质金属钛。氯丁橡胶材质的框形密封垫30下表面刷涂G11胶水(采用甲苯与G11胶体积比1:1配制)，晾干2min，将框形密封垫30的圆孔与焊接完成的圆螺母一一对应，框形密封垫30下表面与导电盘20接触。在框形密封垫30形成的内部空间铺设钛材质弹性丝网作为金属网40，丝网直径
0.4mm，使丝网顶部高于
密封圈上平面3mm。在密封圈上表面刷涂调制均匀的G11胶水，然后将1mm厚的氢气氧化电极50置于放置好的金属网40上表面，用平板压于氢气氧化电极50上表面，使弹性丝网压缩，氢气氧化电极50的下表面与刷涂胶水后的上表面完全接触，采用直角压板逐个将M5圆螺母，PVDF螺钉紧固连接，直角压板的材质为金属钛，即完成图1至3所示的阳极的安装。上述氢气氧化电极时将负载有钌催化剂的载体浆料填充至电极集电体镍中经压制得到的。
[0046] 从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
[0047] 采用导电盘、框形密封垫和电极固定连接后形成用于容纳氢气的空间，且采用金属网支撑电极，且用作电极和导电盘间的电流分布器，使电解电流分布均匀，且金属网的弹性作用可以使氢气在氢气室内以湍流状态存在，促进氢气均匀传质，进而提高了氢气的催化电解效率，提高了氢离子的形成效率，进而可以在保证安全的前提下提高了氢化物的生成效率。本申请的阳极结构易于工业化复制，且利用上述金属网能够保证工业化条件下的高效安全进行。
[0048] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
