[发明专利]一种密封面结构及其制备方法和应用

说明书

本发明提出一种密封面结构及其制备方法和应用，其中密封面结构包括设在基底上用于密封的第一表面，第一表面设有若干纳米凹陷。本发明所述密封面结构，由于若干纳米凹陷的存在，使用时密封圈等柔性密封组件可以内嵌到纳米凹陷中，起到超高压密封的效果。

技术领域

本发明涉及电解水制氢技术领域，尤其涉及一种密封面结构及其制备方法和应用。

背景技术

氢气具有清洁环保的特点，可以从水中来，反应后又生成水，是人类社会理想的终极能源。目前，以水为原料获取氢气的商业化途径是电解水制氢技术，大体可以分为三大类：一是碱性电解水制氢技术；二是质子交换膜（PEM）电解水制氢技术；三是固体氧化物电解池（SOEC）电解水制氢技术。其中PEM制氢技术以纯水为原料，响应速度快、制氢效率高，特别适用于匹配可再生能源的波动性、间歇性特点，是未来发展的主要制氢技术。

水电解制氢设备是电解槽，一般都是平板型重复单元结构，每个单元都需要进行密封处理，防止产生的氢气和氧气从装置内逸出。现有的电解槽密封压力一般在3MPa左右，而在应用端一般都在15MPa以上，比如实验室氢气瓶压力15MPa，氢气管束车20-30MPa，燃料电池车用高压氢气35-70MPa，目前电解水产生的氢气都是通过压缩机加压到高压后充装到上述设备中，如果可以将电解槽压力提高至15MPa以上，就可以省去压缩系统，缩短工艺流程，节约能耗。但是目前电解槽不能在高压下操作，主要受制于平面密封技术不能承受高压，导致电解槽工作压力较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种密封面结构，由于若干纳米凹陷的存在，使用时密封圈等柔性密封组件可以内嵌到纳米凹陷中，起到超高压密封的效果。

本发明的另一个目的在于提供一种密封面结构的制备方法。

本发明的又一个目的在于提供一种电解水制氢双极板。

本发明的又一个目的在于提供一种密封结构。

本发明的又一个目的在于提供一种电解水制氢设备。

为达到上述目的，本发明的第一方面实施例提出一种密封面结构，包括设在基底上用于密封的第一表面，所述第一表面设有若干纳米凹陷。

本发明实施例的密封面结构，由于若干纳米凹陷的存在，使用时密封圈等柔性密封组件可以内嵌到纳米凹陷中，起到超高压密封的效果。

在本发明的一些实施例中，若干纳米凹陷布满整个第一表面，且相邻两个纳米凹陷之间留有1-20nm的间距。

在本发明的一些实施例中，若干纳米凹陷的当量直径均在1-50nm之间。

在本发明的一些实施例中，所述基底材质为不锈钢、铁、铝、铜、镍中的一种或几种的合金。

为达到上述目的，本发明的第二方面实施例提出一种密封面结构的制备方法，包括

将所述基底的第一表面浸渍在电解液中，以所述基底为工作电极，在工作电极和对电极之间通电，对所述基底进行处理。

本发明实施例的密封面结构的制备方法，工艺简单，操作方便，所获得的密封面结构，具有若干规则的纳米凹陷，密封圈等柔性密封组件可以内嵌到纳米凹陷中，起到超高压密封的效果。

在本发明的一些实施例中，所述电解液为草酸、硼酸、硫酸和氢氟酸中的至少两种的混合液。

在本发明的一些实施例中，所述对电极为石墨电极或铂电极；所述基底在置于电解液中之前需进行超声洗涤、烘干预处理。

在本发明的一些实施例中，对所述基底进行处理的工艺条件为：电压为10-50V，温度为常温，处理时间为10-240min。

为达到上述目的，本发明的第三方面实施例提出一种电解水制氢双极板，包括本发明实施例所述的密封面结构。