[發明專利]AEM電解水制氫電解槽

在審

• 申請號: 202310677402.4
• 申請日: 2023-06-08
• 公開（公告）號: CN116590728A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 何贊果
• 申請（專利權）人: 浙江菲爾特過濾科技股份有限公司
• 主分類號: C25B9/23
• 分類號: C25B9/23;C25B1/04;C25B9/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了AEM電解水制氫電解槽，旨在解決現有AEM膜傳導性較差，導致制氫量不佳，影響著電解槽性能的問題。其技術方案要點是：AEM電解水制氫電解槽，包括電解槽本體，電解槽本體包括若干陰離子膜電極組件、氣體擴散層一、金屬雙極板以及設置在若干陰離子膜電極組件、氣體擴散層一、金屬雙極板兩側的端板，若干陰離子膜電極組件、氣體擴散層一、金屬雙極板依次排序。本發明利用氣體擴散層一、金屬雙極板、陰離子膜電極組件之間形成的多個反應室，加快整體的反應效率，從而提高整氫氣的產量，同時氣體擴散層二采用無紡布層、導電炭黑與憎水劑制成，能夠提高氣體擴散層二的傳導性并降低電阻。

技術領域

本發明涉及電解槽技術領域，更具體地說，它涉及AEM電解水制氫電解槽。

背景技術

氫能是指氫在物理與化學過程中釋放的能量，可用于交通運輸、工業原料與能源、建筑用電和儲能。水電解制氫主要原理為水分子在直流電的作用下被解離生成氧氣和氫氣，分別從電解槽陽極和陰極析出，根據電解槽隔膜材料不同，可以分為堿性水電解(ALK)、質子交換膜(PEM)水電解、陰離子交換膜(AEM)水電解以及高溫固體氧化物水電解(SOEC)。

目前，現有的AEM水電解制氫電解槽中的AEM膜傳導性較差，導致制氫量不佳，影響著電解槽的性能。

因此需要提出一種新的方案來解決這個問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供AEM電解水制氫電解槽，以解決上述背景技術提出的技術問題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：AEM電解水制氫電解槽，包括電解槽本體，所述電解槽本體包括若干陰離子膜電極組件、氣體擴散層一、金屬雙極板以及設置在若干陰離子膜電極組件、氣體擴散層一、金屬雙極板兩側的端板，若干所述陰離子膜電極組件、氣體擴散層一、金屬雙極板依次排序且最靠近所述端板的金屬雙極板上分別設置有陽極接線端與陰極接線端，所述端板上設置有氫氣出口、氧氣出口以及電解液進口，所述金屬雙極板、端板、氣體擴散層一以及陰離子膜電極組件上均設置有氧氣通道孔、氫氣通道孔以及電解液通道孔，兩所述端板之間通過螺栓與絕緣套管相互連接且所述陰離子膜電極組件、氣體擴散層一、金屬雙極板上均設有供其連接的安裝孔。

通過采用上述技術方案，將絕緣套管穿過陰離子膜電極組件、氣體擴散層一以及金屬雙極板上的安裝孔，并利用螺栓將端板與絕緣套管相互固定，之后沿電解液進口將電解液輸入，接著將電解槽本體與外接設備相連并通電，由于電解槽本體中設置有若干氣體擴散層一、金屬雙極板以及陰離子膜電極組件且三者依次交叉排序，因此氣體擴散層一、金屬雙極板、陰離子膜電極組件之間會形成多個反應室并進行相應的反應，反應產生的氧氣與氫氣會沿著氧氣通道孔、氫氣通道孔流動并從氫氣出口、氧氣出口排出，整個制氫過程能夠提高氫氣的產量，并且氣體擴散層一、金屬雙極板、陰離子膜電極組件可以根據需求增加或減少，更為人性化。

本發明進一步設置為：所述陰離子膜電極組件包括邊框、氣體擴散層二、陰離子樹脂膜、催化層，所述陰離子樹脂膜、氣體擴散層二與催化層均固定在邊框內且氣體擴散層二與催化層位于陰離子樹脂膜的兩側，所述催化層位于氣體擴散層二與陰離子樹脂膜之間。

通過采用上述技術方案，利用氣體擴散層二、陰離子樹脂膜以及催化層的設置，加快電解液中OH離子的傳遞。

本發明進一步設置為：所述氣體擴散層二包括支撐層與涂覆在支撐層上的微孔層，所述支撐層為無紡布層，所述微孔層采用導電炭黑與憎水劑制成。

通過采用上述技術方案，無紡布層的孔隙率高，導電炭黑具有低電阻的性能，以此來提高氣體擴散層二電子傳導能力，同時憎水劑能夠賦予氣體擴散層二疏水的特性。

本發明進一步設置為：所述金屬雙極板的兩側面采用異形加工制成。

通過采用上述技術方案，增大金屬雙極板兩側面的反應面積，從而加快反應效率。