[發明專利]質子交換膜氧氣電化學提純裝置

無效

• 申請號: 201110444543.9
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103184467A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 張新榮;張偉;王濤;劉向;沙琳俊;孫毅
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: C25B1/02
• 分類號: C25B1/02;C25B9/00;C25B9/10
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

??

技術領域

本發明涉及氧氣提純技術領域，尤其是一種質子交換膜氧氣電化學提純裝置。?

??

背景技術

質子交換膜（Proton?Exchange?Membrance，PEM）具有只能傳導質子的特性，利用質子交換膜的這個特性已制成質子交換膜燃料電池（Proton?Exchange?Membrance?Fuel?Cell，PEMFC），目前，質子交換膜也被應用于氧氣提純。?

??

發明內容

本發明的目的在于提供一種質子交換膜氧氣電化學提純裝置，采用PEM電化學氧氣提純技術將常壓空氣提純，安全可靠。?

為了達到上述發明目的，本發明提供一種質子交換膜氧氣電化學提純裝置，包括依次堆疊的前端板、陰極導電板、陰極擴散層、膜電極、陽極擴散層、陽極導電板和后端板；所述前端板為框結構，外部空氣自呼吸通過所述前端板的中空部分進入本發明氧氣電化學提純裝置；所述陰極導電板和陽極導電板分別與外部電源的負極和正極連接；所述后端板為框結構，該后端板靠近陽極導電板的表面上設有流場，所述流場覆蓋所述后端板的中空部分，所述流場上設有氧氣排出通孔，所述氧氣排出通孔用于將純氧氣排出裝置外。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，所述后端板還設有導流管，所述導流管的一端與所述氧氣排出通孔貫通，所述導流管的另一端伸出裝置外。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，所述前端板上設有第一邊緣孔，所述后端板上設有第二邊緣孔，所述第一邊緣孔和第二邊緣孔用于穿螺桿鎖緊所述質子交換膜氧氣電化學提純裝置。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，所述膜電極包括依次堆疊的陰極催化層、質子交換膜和陽極催化層，所述陰極催化層靠近陰極擴散層，所述陽極催化層靠近陽極擴散層。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，所述陰極催化層為陰極催化劑和粘結劑的混合物，所述陽極催化層為復合金屬催化劑和粘結劑的混合物。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，所述陰極擴散層和陽極擴散層均采用多孔透氣材料制作。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，所述陰極導電板和陽極導電板均為框結構，所述陰極導電板上設有與外部電源連接的負極連接部，所述陽極導電板上設有與外部電源連接的正極連接部。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，在所述陽極導電板與后端板之間還設有第一陽極密封環，在陽極擴散層與陽極導電板之間還設有第二陽極密封環。?

上述質子交換膜氧氣電化學提純裝置，其中，所述第一陽極密封環和第二陽極密封環均為框結構。?

本發明的質子交換膜氧氣電化學提純裝置具有如下技術效果：?

1、安全性和可靠性高，在提純過程中，即使質子交換膜破損，陽極和陰極互漏，由于只有一種氣體，危險相對減小，因此，本發明的質子交換膜氧氣電化學提純裝置可以采用相對薄的Nafion膜，降低膜內阻，減少極化和工作電壓；

2、使用壽命長，利用PEM電化學氧氣提純技術提純或增壓比絕熱壓縮更有效，而且由于沒有機械移動部件的引入，具有更長的壽命和免維修的優勢。

??

附圖說明

本發明的質子交換膜氧氣電化學提純裝置由以下的實施例及附圖給出。?

圖1是本發明的質子交換膜氧氣電化學提純裝置的爆炸示意圖。?

圖2是本發明中前端板的結構示意圖。?

圖3是本發明中后端板的結構示意圖。?

圖4是本發明中陰極導電板的結構示意圖。?

圖5是本發明中陽極導電板的結構示意圖。?

??

具體實施方式

以下將結合圖1～圖5對本發明的質子交換膜氧氣電化學提純裝置作進一步的詳細描述。?

本發明的質子交換膜氧氣電化學提純裝置包括依次堆疊的前端板、陰極導電板、陰極擴散層、膜電極、陽極擴散層、陽極導電板和后端板；?

所述前端板為框結構，外部空氣自呼吸通過所述前端板的中空部分進入本裝置；

所述陰極導電板和陽極導電板分別與外部電源的負極和正極連接；

所述后端板為框結構，該后端板靠近陽極導電板的表面上設有流場，所述流場覆蓋所述后端板的中空部分，所述流場上設有氧氣排出通孔，所述氧氣排出通孔用于將純氧氣排出裝置外。