[發(fā)明專利]一種串聯(lián)型SPE純水電解槽及其導(dǎo)流網(wǎng)和導(dǎo)流環(huán)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010964761.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN112111753A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李宜軒;王志強(qiáng);關(guān)曉雨;倪康富;王朝云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽明天氫能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C25B1/10
• 分類號(hào): C25B1/10;C25B9/18;C25B9/00;C25B15/00;C25B11/03;C25B11/08
• 代理公司: 六安市新圖匠心專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34139
• 代理人: 朱小杰

本發(fā)明公開了一種串聯(lián)型SPE純水電解槽及其導(dǎo)流網(wǎng)和導(dǎo)流環(huán)，涉及串聯(lián)型SPE純水電解槽技術(shù)領(lǐng)域；為了提升效率和穩(wěn)定性；該電解槽包括負(fù)極側(cè)端板、正極側(cè)端板以及層疊設(shè)置于負(fù)極側(cè)端板和正極側(cè)端板之間兩個(gè)以上的單槽；該導(dǎo)流網(wǎng)其實(shí)質(zhì)為所述串聯(lián)型SPE純水電解槽中的陽極導(dǎo)流網(wǎng)，所述陽極導(dǎo)流網(wǎng)包括交錯(cuò)分布的第一網(wǎng)格線和第二網(wǎng)格線；該導(dǎo)流環(huán)其實(shí)質(zhì)為所述串聯(lián)型SPE純水電解槽中的陰極導(dǎo)流環(huán)和陽極導(dǎo)流環(huán)，所述陰極導(dǎo)流環(huán)包括陰極導(dǎo)流環(huán)主體、陰極螺栓孔和陰極密封槽。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)甚至多個(gè)電解槽的串聯(lián)，結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用可靠，為高效制氫提供優(yōu)化的解決方案；采用大小不一的進(jìn)出水口，使得出水口附近的流場(chǎng)分布更均勻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及串聯(lián)型SPE純水電解槽技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種串聯(lián)型SPE純水電解槽及其導(dǎo)流網(wǎng)和導(dǎo)流環(huán)。

背景技術(shù)

氫氣作為高效清潔能源，在未來的能源體系中備受青睞，此外，隨著人們對(duì)健康需求的逐步提高，氫醫(yī)療也應(yīng)運(yùn)而生，吸氫機(jī)和富氫水杯等相繼問世。水電解制氫技術(shù)對(duì)大家來說已不陌生，傳統(tǒng)的水電解技術(shù)以堿性電解槽為主，但具有腐蝕性的電解液容易隨氣體排出，顯然其安全性并不特別適用于人體醫(yī)療。SPE水電解采用純水具有無腐蝕性，氫氣純度可以達(dá)到99.999%，在氫醫(yī)療方面有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

SPE電解槽為了滿足不同的場(chǎng)景需求需要達(dá)到不同的制氫速率，采用陽極過水的方式，通過共用陽極實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電解槽的并聯(lián)，可以提升1倍的制氫速率，但這樣的提升依然非常有限。串聯(lián)型的SPE電解槽的結(jié)構(gòu)如同燃料電池電堆一般，可以多片甚至幾十片堆疊起來，能夠在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)制氫速率。本發(fā)明中的SPE電解槽，結(jié)構(gòu)簡單，水氣流場(chǎng)均勻，催化劑附著牢固，具有效率高、穩(wěn)定性好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，為SPE在多種應(yīng)用場(chǎng)景下提供優(yōu)化的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種串聯(lián)型SPE純水電解槽及其導(dǎo)流網(wǎng)和導(dǎo)流環(huán)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種串聯(lián)型SPE純水電解槽，包括負(fù)極側(cè)端板、正極側(cè)端板以及層疊設(shè)置于負(fù)極側(cè)端板和正極側(cè)端板之間兩個(gè)以上的單槽，位于最上方的所述單槽和最下方的單槽分別與負(fù)極側(cè)端板和正極側(cè)端板之間設(shè)置有負(fù)極側(cè)集流板和正極側(cè)集流板，負(fù)極側(cè)集流板和正極側(cè)集流板分別與負(fù)極側(cè)端板和正極側(cè)端板之間設(shè)置有絕緣板；所述單槽包括陰極導(dǎo)流環(huán)和陽極導(dǎo)流環(huán)，所述陰極導(dǎo)流環(huán)和陽極導(dǎo)流環(huán)內(nèi)壁分別嵌入式安裝有尺寸適配的陰極導(dǎo)流環(huán)密封膠線和陽極導(dǎo)流環(huán)密封膠線，所述陰極導(dǎo)流環(huán)和陽極導(dǎo)流環(huán)之間依序設(shè)置有陰極集電器、陰極微孔層、膜電極、陽極集電器和陽極導(dǎo)流網(wǎng)；兩個(gè)相鄰單槽之間均設(shè)置有中間導(dǎo)電板；所述電解槽整體由螺栓貫穿后與螺母固定安裝。

優(yōu)選的：所述負(fù)極側(cè)端板和正極側(cè)端板均為玻璃布層壓板或高強(qiáng)度鋁材料，厚度為5-10mm；所述負(fù)極側(cè)集流板和正極側(cè)集流板均為帶有極耳的金屬光板，采用鈦基材并作鍍鉑處理。

進(jìn)一步的：所述陰極微孔層為特制的不銹鋼氈，過濾精度為40-80μm。

進(jìn)一步優(yōu)選的：所述陰極集電器和陽極集電器均為多層燒結(jié)的編織絲網(wǎng)，絲網(wǎng)的目數(shù)為20~80目；材質(zhì)分別為不銹鋼和鈦，其中，陽極集電器通過鍍鉑處理。

作為本發(fā)明一種優(yōu)選的：所述膜電極采用固體聚合物質(zhì)子膜，催化劑采用滲透地方法附著于固體聚合物電解質(zhì)膜上。

一種串聯(lián)型SPE純水電解槽的導(dǎo)流網(wǎng)，其實(shí)質(zhì)為所述串聯(lián)型SPE純水電解槽中的陽極導(dǎo)流網(wǎng)，所述陽極導(dǎo)流網(wǎng)包括交錯(cuò)分布的第一網(wǎng)格線和第二網(wǎng)格線；所述陽極導(dǎo)流網(wǎng)和第二網(wǎng)格線均包括用以構(gòu)成網(wǎng)孔的長節(jié)和短節(jié)，長節(jié)和短節(jié)均交錯(cuò)分布，且第一網(wǎng)格線的短節(jié)均設(shè)置于與其相鄰左側(cè)第二網(wǎng)格線的短節(jié)下方。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述陽極導(dǎo)流網(wǎng)的材質(zhì)為鈦，型號(hào)為TA1；所述陽極導(dǎo)流網(wǎng)表面設(shè)置鍍層，鍍層采用釕銥或鉑鍍層；所述陽極導(dǎo)流網(wǎng)的形狀呈與電解槽活化區(qū)域適配的菱形、方形或圓形。