[實用新型]一種SPE電解槽結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202023218286.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN214881864U
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂洪;王森;張存滿;周偉
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: C25B15/00
• 分類號: C25B15/00;C25B9/23;C25B1/04;C25B11/02;C25B1/50
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

一種SPE電解槽結(jié)構(gòu)，包括絕緣面板、流場板、鈦網(wǎng)、膜電極、碳紙及外部相連接的負載電源、供水裝置和電壓、電流讀數(shù)表，其中：兩塊絕緣面板相對設(shè)置，兩塊流場板相對設(shè)置于所述兩塊絕緣面板之間，鈦網(wǎng)和碳紙相對設(shè)置于所述兩塊流場板之間，膜電極設(shè)置于所述鈦網(wǎng)和碳紙之間；所連接的負載電源為SPE電解槽提供活化電流；所連接的供水裝置為SPE電解槽陽極側(cè)通入可控溫度和流速的去離子水；所連接的電壓、電流讀數(shù)表用于讀取SPE電解槽負載電壓、電流的值。本實用新型有效快速地使膜電極構(gòu)建了質(zhì)子，電子，水和氣的物質(zhì)傳輸通道，從而大大降低歐姆阻抗和物質(zhì)傳輸阻抗，本實用新型可實現(xiàn)低成本、高活性、長壽命的SPE電解槽應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電解水制氫技術(shù)領(lǐng)域，涉及SPE電解槽結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

氫能是一種清潔、高效、可再生能源，采用氫能代替化石能源，被視為是解決目前全球面臨的能源短缺和環(huán)境污染問題的有效途徑。電解水是制備高純度氫氣最為有效的技術(shù)之一，尤其是結(jié)合可再生能源發(fā)電技術(shù)，不僅能夠有效消納“棄電”、經(jīng)濟性好，而且實現(xiàn)了更加清潔的制氫途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。

固相聚合物電解質(zhì)(Solid Polymer Electrolyze,SPE)電解槽因具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、耐壓能力強、工作電流大和制氫純度高等優(yōu)勢，成為了新一代的電解水制氫裝置。膜電極是電解槽的核心，由質(zhì)子交換膜和其兩側(cè)的陰極和陽極催化劑涂覆層組成。水解過程中，水在膜電極中陽極催化劑涂覆層側(cè)生成氧氣和氫離子，氫離子通過質(zhì)子交換膜在陰極催化劑涂覆層還原生成氫氣，因此，膜電極是影響電解槽的水解效率的關(guān)鍵性因素。

目前SPE電解槽面臨著活性不佳，耐久性弱等問題，制約了SPE電解槽的規(guī)模化發(fā)展。針對膜電極進行良好的活化處理，使膜電極構(gòu)建良好質(zhì)子，電子，水和氣的物質(zhì)傳輸通道，從而大大降低歐姆阻抗和物質(zhì)傳輸阻抗，這對于制備高性能，長耐久的SPE電解槽有著極其關(guān)鍵的推動作用。然而，目前SPE電解槽用膜電極活化方法研究不足，亟需提出對膜電極活化方法。

實用新型內(nèi)容

本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種SPE電解槽結(jié)構(gòu)。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種SPE電解槽用膜電極活化方法，涉及SPE電解槽外部的負載電源，供水裝置和電壓、電流讀數(shù)表；

其中，所述的膜電極活化為膜電極組裝在SPE電解槽內(nèi)進行活化；

所述的負載電源為SPE電解槽提供活化電流(電壓)；

所述的供水裝置為SPE電解槽陽極側(cè)通入可控溫度和流速的去離子水；

所述的電壓、電流讀數(shù)表為讀取SPE電解槽負載電壓、電流的值；

較佳地，所述的膜電極活化需進行預(yù)濕處理，在施加負載電流或電壓之前，SPE電解槽陽極側(cè)通入去離子水進行SPE膜的全潤濕，通入的去離子水溫度為10-80℃，流速為5ml-100ml/min，預(yù)濕時間為0.5-24h，優(yōu)選溫度為60-80℃，流速為10ml-100ml/min，預(yù)濕時間為1-4h。

較佳地，所述的活化方法包括恒電流活化方式，施加負載電流密度為1-3A cm^-2，優(yōu)選2-3A cm^-2；施加恒電流活化時間為SPE電解槽電壓讀數(shù)在2h內(nèi)保持±0.002V變動，表明活化完成，SPE電解槽性能達到穩(wěn)定；