电解槽电极隔膜接触电阻及危害和防范
关键词；电解槽、电极、隔膜、接触电阻、欧姆阻抗、高电密、
描述：碱性电解槽中，电极与隔膜之间的接触电阻是影响整体欧姆阻抗的关键因素之一，尤其在高电流密度运行时更为显著。注：艺参数不是作业参数）
在碱性电解槽中，电极与隔膜之间的接触电阻是影响整体欧姆阻抗的关键因素之一，尤其在高电流密度运行时更为显著。该接触电阻主要来源于以下几个方面：
1. 接触电阻的构成机械接触不良：传统设计中，电极与隔膜之间可能存在微小间隙，导致离子或电子传导路径不连续，形成额外电阻。表面氧化层：镍电极表面易形成氧化镍、氢氧化镍等绝缘层，增加界面电阻。隔膜厚度与结构：隔膜越厚，离子传输路径越长，电阻越大。典型隔膜如Zirfon的电阻约为0.2–0.27 Ω·cm²。催化剂层与隔膜结合方式：催化剂若未与隔膜形成紧密接触（如CCS结构），则接触电阻更高。
2. 零间隙设计对接触电阻的优化“零间隙（Zero Gap）”结构是当前降低接触电阻的主流方案：原理：将多孔电极（如泡沫镍、镍网）直接压紧在隔膜两侧，使电极-隔膜间距几乎为零，显著减少离子传输阻抗。效果：可将电流密度从传统0.5 A/cm²提升至1–2 A/cm²，甚至更高。挑战：需解决机械压缩均匀性、隔膜抗压强度、气体交叉渗透等问题。
3. 结构优化与材料改进表格全屏复制导出优化方向 作用机制 极板结构 乳突型极板通过多点接触降低电极-极板-隔膜间电阻， 一体化膜电极（MEA） 将催化层直接沉积在隔膜上（CCM结构），形成紧密界面 隔膜减薄 降低离子传输路径，减少欧姆损耗。
4. 实测与建模数据Wu等人通过EIS分析发现，电解槽总电阻中催化层与气体扩散层之间的接触电阻占比显著，尤其在>0.5 A/cm²时影响明显。数值模型已将接触电阻纳入欧姆过电位计算，考虑因素包括隔膜厚度、孔隙率、压缩压力、气泡覆盖率等。
结论与建议优先采用“零间隙”结构，结合CCM膜电极设计；选用高导电、耐腐蚀电极材料（如镀镍合金、雷尼镍活化层）；控制装配压力与极板表面结构，确保电极-隔膜界面紧密接触；持续优化隔膜材料与厚度，在电阻与机械强度间取得平衡。如需进一步降低接触电阻，建议结合有限元建模与实验验证，优化压缩力分布与材料匹配。
为确保碱性电解槽中电极与隔膜之间的紧密接触，需通过装配压力控制实现“零间隙”结构，从而降低接触电阻。以下是具体控制方法与建议：
1. 装配压力的设定原则表格全屏复制导出参数项 推荐范围 压力范围 0.5–2.0 MPa 均匀性要求 ±0.1 MPa 压力类型 恒压（弹簧、螺栓）或热压（80–120℃）
2. 控制装配压力的技术手段A. 机械结构控制紧固螺杆+弹簧垫片系统使用带弹簧的紧固螺母（如波形弹簧或碟形弹簧）实现动态压力补偿，适应温度膨胀和材料蠕变。模块化压板设计
采用乳突状或网格状压板，在隔膜表面形成多点均匀压力分布，避免应力集中。
装配工艺分阶段加压
采用“预压→热压→保压”三步法：
1. 预压：0.3–0.5 MPa，初步对齐各层结构；
2. 热压：80–120℃，1.0–1.5 MPa，软化隔膜表面，提升贴合度；
3. 保压：冷却至常温后维持0.8–1.2 MPa，防止回弹。厚度补偿设计。
3. 检测装配后接触电阻是否下降 气密性测试 检查是否存在因过压导致的隔膜破裂或泄漏 循环压力测试 模拟长期运行中的压力衰减，评估弹簧或螺栓的疲劳寿命结论通过合理设定压力范围（0.5–2 MPa）、采用弹簧-螺栓复合结构、引入压力传感器与闭环控制，并结合热压工艺与厚度补偿设计，可有效控制碱性电解槽电极与隔膜的装配压力，确保紧密接触并降低接触电阻。
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