碟簧（Disc Spring，又称碟形弹簧）在制氢电解槽中是核心的压力补偿与密封 / 接触保障部件，其作用直接关联电解槽的运行效率、安全性和寿命。制氢电解槽（如质子交换膜电解槽 PEM、碱性电解槽 ALK）的核心需求是 “稳定的电极接触、可靠的密封性能、动态工况下的压力补偿”，碟簧凭借 “小变形、高刚度、轴向空间占用小”的独特优势，精准匹配这些需求，具体作用可从以下 4 个核心维度展开：

一、核心作用 1：提供稳定预紧力，保障电极与膜的紧密接触

电解槽的电化学反应依赖电极、电解质（如 PEM 膜、碱性电解液）、极板三者的紧密接触 —— 接触不良会导致 “接触电阻增大”，引发局部过热、能耗上升，甚至因反应界面不完整导致制氢效率骤降。碟簧的作用是通过预紧力加载，确保堆叠式结构（多组电极 - 膜 - 极板堆叠而成）中的关键接触面（如电极与质子交换膜、膜与双极板）始终保持紧密贴合：

相较于普通圆柱弹簧，碟簧在极小的轴向压缩量（通常 1-5mm） 下即可提供极高的预紧力（可达数吨），能在电解槽紧凑的轴向空间内（堆叠高度通常仅几十至几百毫米）满足接触压力需求（PEM 电解槽典型接触压力为 0.5-2MPa）；

通过多片碟簧的组合（如叠合、对合），可灵活调整预紧力大小，适配不同规格电解槽的接触压力要求，避免压力不足导致的接触电阻超标，或压力过大导致的膜破损（如 PEM 膜厚度仅几十微米，易被过度挤压损坏）。

二、核心作用 2：动态补偿压力衰减，维持长期运行稳定性

电解槽运行过程中存在温度波动、材料蠕变、装配间隙变化等动态因素，这些因素会导致初始预紧力逐渐衰减，进而破坏接触密封性或电极贴合度。碟簧的 “弹性记忆与补偿能力” 是解决这一问题的关键：

温度补偿：电解槽制氢时会伴随反应放热（如 PEM 电解槽运行温度通常为 60-80℃，碱性电解槽可达 80-100℃），极板、螺栓等金属部件会因热胀冷缩产生轴向形变；碟簧可通过自身的弹性形变吸收这些微小位移，补偿温度变化导致的预紧力损失，避免接触面出现间隙；

蠕变补偿：极板（如不锈钢、钛合金）、密封垫片（如氟橡胶）在长期高温、高压下会发生 “蠕变”（缓慢塑性形变），导致轴向尺寸缩短；碟簧能持续输出弹力，填补蠕变产生的间隙，维持预紧力恒定，避免因密封失效导致电解液泄漏（碱性电解槽）或氢气 / 氧气窜混（PEM 电解槽，窜混可能引发爆炸风险）。

三、核心作用 3：均匀分布压力，避免局部应力集中

电解槽为多单元堆叠结构（如 1MW 级 PEM 电解槽可能包含数百组 “电极 - 膜” 单元），若预紧力分布不均，会导致：

局部接触压力不足：该区域反应效率低，形成 “死区”；

局部接触压力过大：挤压损坏 PEM 膜或电极涂层（如铂基催化剂层），导致膜穿孔或催化剂脱落，直接报废核心部件。

碟簧的结构特性使其能实现压力的均匀传递与分布：

碟簧的承载面为环形，与极板 / 螺栓的接触面积更大，可将集中的螺栓预紧力转化为均匀的面压力，避免螺栓直接压接导致的局部应力峰值；

每个堆叠单元的螺栓处独立配置碟簧，可通过调整单组碟簧的片数或规格，修正装配误差（如极板平行度偏差）导致的压力不均，确保整个电解槽堆叠体的压力分布标准差控制在 5% 以内，保障各单元反应效率一致。

四、核心作用 4：辅助密封，提升系统安全性

制氢电解槽的密封需求包括两方面：电解液密封（碱性电解槽） 和气液分离密封（PEM 电解槽，防止氢气 / 氧气窜入对方腔室），碟簧通过增强密封面的压力，间接提升密封可靠性：

对于碱性电解槽，极板与密封垫片的贴合压力需达到 “密封比压”（通常 0.3-0.8MPa）才能阻止 KOH/NaOH 电解液泄漏；碟簧提供的持续预紧力可确保密封面压力始终高于密封比压，避免电解液渗漏腐蚀设备或引发安全隐患；

对于 PEM 电解槽，双极板与膜电极组件（MEA）的接触压力需足够高，才能通过 MEA 的自身致密性（质子交换膜 + 边框密封）阻止氢气（阴极）与氧气（阳极）窜混；碟簧的稳定压力可避免因密封失效导致的 “气窜”，降低爆炸风险（氢气与氧气混合达到爆炸极限后，遇电火花易引爆）。

碟簧在制氢电解槽中并非简单的 “弹性部件”，而是保障电化学反应效率、运行稳定性和安全性的关键支撑—— 通过稳定预紧、动态补偿、均匀加压、辅助密封四大作用，解决了电解槽堆叠结构的 “接触电阻控制、压力衰减补偿、密封可靠性” 三大核心痛点，是电解槽从 “静态装配” 到 “长期稳定运行” 的重要桥梁。