本發(fā)明涉及聚合物離子膜電解水，尤其涉及一種并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置。

背景技術(shù)：

1、質(zhì)子膜電解水制氫的應(yīng)用規(guī)模越來越大，對電解槽的功率需求越來越大。電解槽的部件材料薄，如質(zhì)子膜厚度常用0.185mm，電解極板的厚度??；電解槽由幾百個(gè)電解單元疊放成，組裝后要求整個(gè)質(zhì)子膜表面與電解極板的接觸電阻小并且均勻一至，壓緊力和尺寸的控制非常關(guān)鍵?，F(xiàn)有的壓緊方式為上下兩塊壓板配合環(huán)繞電解室布置的螺桿來實(shí)現(xiàn)電解單元的壓緊，而電解水制氫的過程中出氣的壓力高達(dá)3mpa，為了制氫過程中電解單元厚度尺寸公差能得到較好的控制，常用的電解極板的長寬尺寸會(huì)控制在一定的范圍內(nèi)，電解室的面積不能大，另外部分部件的寬幅尺寸也有一定的限度，即現(xiàn)有的電解槽水平方向的尺寸受到限制，電解槽的功率也因此受到限制。

2、因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電解槽功率因水平方向尺寸控制需要而受到限制的問題。

2、為達(dá)上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明提出一種并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，包括依次疊合在一起的若干個(gè)電解組件，所述電解組件包括絕緣支撐板和并排設(shè)置的兩組及兩組以上的金屬極板，每組所述金屬極板上設(shè)有至少兩個(gè)電解室，相鄰的兩個(gè)所述電解室相連通，所述金屬極板包括疊合的負(fù)極金屬極板和正極金屬極板，所述絕緣支撐板設(shè)于所述負(fù)極金屬極板和正極金屬極板之間。

3、優(yōu)選地，所述電解組件還包括若干電解單元，每一所述電解單元對應(yīng)安裝于一個(gè)所述電解室內(nèi)；所述絕緣支撐板為平面板，所述絕緣支撐板的厚度等于在所述負(fù)極金屬極板、所述正極金屬極板的壓緊下的所述電解單元的厚度。

4、優(yōu)選地，所述負(fù)極金屬極板、所述絕緣支撐板和正極金屬極板上設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)水孔、至少一個(gè)出水孔和至少一個(gè)出氫氣孔，所述正極金屬極板和所述負(fù)極金屬極板用于與所述絕緣支撐板貼合的一側(cè)分別設(shè)有至少一個(gè)正極流道槽和至少一個(gè)負(fù)極流道槽，所述正極金屬極板另一側(cè)上開設(shè)有至少兩個(gè)第一引流水孔和至少一個(gè)第二引流水孔，所述負(fù)極金屬極板另一側(cè)上開設(shè)有至少一個(gè)第一引流氣孔和至少一個(gè)第二引流氣孔，每個(gè)所述進(jìn)水孔、每個(gè)所述出水孔均通過至少一個(gè)所述第一引流水孔與一個(gè)相應(yīng)的所述正極流道槽連通，所述第二引流水孔連通位于同一所述正極金屬極板上的兩個(gè)正極流道槽，每個(gè)所述出氫氣孔通過所述第一引流氣孔與一個(gè)相應(yīng)的所述負(fù)極流道槽連通，所述第二引流氣孔連通位于同一所述負(fù)極金屬極板上的兩個(gè)負(fù)極流道槽。

5、優(yōu)選地，所述進(jìn)水孔內(nèi)設(shè)有第一密封圈，所述出氫氣孔內(nèi)設(shè)有第三密封圈，所述第一密封圈、所述第三密封圈均被密封壓緊于所述負(fù)極金屬極板下側(cè)面和所述正極金屬極板上側(cè)面之間；相互貼合的所述負(fù)極金屬極板與所述正極金屬極板之間開設(shè)有第一密封槽和第二密封槽，所述第一密封槽和所述第二密封槽均呈環(huán)形，所述進(jìn)水孔自所述第一密封槽內(nèi)圈穿過，所述出氫氣孔自所述第二密封槽的內(nèi)圈穿過，所述第一密封槽設(shè)置有第二密封圈，所述第二密封槽設(shè)置有第四密封圈。

6、優(yōu)選地，并排相鄰的兩組所述金屬極板之間的間隙為窄縫，所述窄縫內(nèi)填充有導(dǎo)電膠。

7、優(yōu)選地，所述并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置還包括依次設(shè)置的上壓板、上絕緣板、下絕緣板和下壓板，疊合在一起的若干個(gè)所述電解組件設(shè)置于所述上絕緣板和所述下絕緣板之間。

8、優(yōu)選地，所述電解單元包括上氣體擴(kuò)散層、下氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子膜、上膜密封圈以及下膜密封圈，所述上膜密封圈、所述下膜密封圈分別位于所述質(zhì)子膜的上下側(cè)，所述上氣體擴(kuò)散層、所述質(zhì)子膜、所述下氣體擴(kuò)散層依次疊加的安裝于所述電解室內(nèi)，并在所述負(fù)極金屬極板、所述正極金屬極板的壓緊作用下夾緊所述質(zhì)子膜，所述上氣體擴(kuò)散層位于所述上膜密封圈內(nèi)圈，所述下氣體擴(kuò)散層位于所述下膜密封圈內(nèi)圈。

9、優(yōu)選地，所述并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置包括若干第一鎖緊螺桿和若干鎖緊螺母，所述第一鎖緊螺桿穿過所述上壓板、所述上絕緣板、所述負(fù)極金屬極板、所述絕緣支撐板、所述正極金屬極板、所述下絕緣板以及所述下壓板后與所述鎖緊螺母鎖緊，若干所述第一鎖緊螺桿分布在所述電解組件的電解室的四周。

10、優(yōu)選地，所述第一鎖緊螺桿的外壁上設(shè)有絕緣層。

11、實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，將具有如下有益效果：

12、1、采用絕緣支撐板作為電解單元的中間框架，厚度相對與電解極板厚，且絕緣支撐板因沒有導(dǎo)電性能等要求，在材料選擇上可以使用強(qiáng)度較高的材料，能夠承受較高的壓力，水平尺寸上就沒有太大的限制，以其為骨架，在其上下方以拼接多片電解極板的方式構(gòu)成單層的電解組件，在同一層形成多個(gè)電解室，從而增大單層電解組件的有效工作面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電解槽功率的提高；

13、2、優(yōu)選方案中，通過在多個(gè)電解室之間位置增設(shè)螺桿，使的壓力更均勻，有利于制氫過程中電解組件各部件尺寸變化的控制，保證制氫效果；

14、3、優(yōu)選方案中，單片正(負(fù))極電解極板上開設(shè)多個(gè)正極(負(fù)極)流道槽，在并在相鄰的兩個(gè)(負(fù)極)流道槽之間開設(shè)安裝孔，配合螺桿，使得壓力更加均勻，制氫過程尺寸變化控制效果更好。

技術(shù)特征：

1.一種并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：包括依次疊合在一起的若干個(gè)電解組件，所述電解組件包括絕緣支撐板和并排設(shè)置的兩組及兩組以上的金屬極板，每組所述金屬極板上設(shè)有至少兩個(gè)電解室，相鄰的兩個(gè)所述電解室相連通，所述金屬極板包括疊合的負(fù)極金屬極板和正極金屬極板，所述絕緣支撐板設(shè)于所述負(fù)極金屬極板和正極金屬極板之間。

2.如權(quán)利要求1所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：所述電解組件還包括若干電解單元，每一所述電解單元對應(yīng)安裝于一個(gè)所述電解室內(nèi)；所述絕緣支撐板為平面板，所述絕緣支撐板的厚度等于在所述負(fù)極金屬極板、所述正極金屬極板的壓緊下的所述電解單元的厚度。

3.如權(quán)利要求2所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：所述負(fù)極金屬極板、所述絕緣支撐板和正極金屬極板上設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)水孔、至少一個(gè)出水孔和至少一個(gè)出氫氣孔，所述正極金屬極板和所述負(fù)極金屬極板用于與所述絕緣支撐板貼合的一側(cè)分別設(shè)有至少一個(gè)正極流道槽和至少一個(gè)負(fù)極流道槽，所述正極金屬極板另一側(cè)上開設(shè)有至少兩個(gè)第一引流水孔和至少一個(gè)第二引流水孔，所述負(fù)極金屬極板另一側(cè)上開設(shè)有至少一個(gè)第一引流氣孔和至少一個(gè)第二引流氣孔，每個(gè)所述進(jìn)水孔、每個(gè)所述出水孔均通過至少一個(gè)所述第一引流水孔與一個(gè)相應(yīng)的所述正極流道槽連通，所述第二引流水孔連通位于同一所述正極金屬極板上的兩個(gè)正極流道槽，每個(gè)所述出氫氣孔通過所述第一引流氣孔與一個(gè)相應(yīng)的所述負(fù)極流道槽連通，所述第二引流氣孔連通位于同一所述負(fù)極金屬極板上的兩個(gè)負(fù)極流道槽。

4.如權(quán)利要求3所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：所述進(jìn)水孔內(nèi)設(shè)有第一密封圈，所述出氫氣孔內(nèi)設(shè)有第三密封圈，所述第一密封圈、所述第三密封圈均被密封壓緊于所述負(fù)極金屬極板下側(cè)面和所述正極金屬極板上側(cè)面之間；相互貼合的所述負(fù)極金屬極板與所述正極金屬極板之間開設(shè)有第一密封槽和第二密封槽，所述第一密封槽和所述第二密封槽均呈環(huán)形，所述進(jìn)水孔自所述第一密封槽內(nèi)圈穿過，所述出氫氣孔自所述第二密封槽的內(nèi)圈穿過，所述第一密封槽設(shè)置有第二密封圈，所述第二密封槽設(shè)置有第四密封圈。

5.如權(quán)利要求1所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：并排相鄰的兩組所述金屬極板之間的間隙為窄縫，所述窄縫內(nèi)填充有導(dǎo)電膠。

6.如權(quán)利要求2所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：所述并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置還包括依次設(shè)置的上壓板、上絕緣板、下絕緣板和下壓板，疊合在一起的若干個(gè)所述電解組件設(shè)置于所述上絕緣板和所述下絕緣板之間。

7.如權(quán)利要求6所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：所述電解單元包括上氣體擴(kuò)散層、下氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子膜、上膜密封圈以及下膜密封圈，所述上氣體擴(kuò)散層、所述質(zhì)子膜、所述下氣體擴(kuò)散層依次疊加的安裝于所述電解室內(nèi)，所述上膜密封圈、所述下膜密封圈分別位于所述質(zhì)子膜的上下側(cè)，并在所述負(fù)極金屬極板、所述正極金屬極板的壓緊作用下夾緊所述質(zhì)子膜，所述上氣體擴(kuò)散層位于所述上膜密封圈內(nèi)圈，所述下氣體擴(kuò)散層位于所述下膜密封圈內(nèi)圈。

8.如權(quán)利要求6所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：所述并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置包括若干第一鎖緊螺桿和若干鎖緊螺母，所述第一鎖緊螺桿穿過所述上壓板、所述上絕緣板、所述負(fù)極金屬極板、所述絕緣支撐板、所述正極金屬極板、所述下絕緣板以及所述下壓板后與所述鎖緊螺母鎖緊，若干所述第一鎖緊螺桿分布在所述電解組件的電解室的四周。

9.如權(quán)利要求8所述的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，其特征在于：所述第一鎖緊螺桿的外壁上設(shè)有絕緣層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，屬于聚合物離子膜電解水領(lǐng)域。本發(fā)明的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置包括并聯(lián)模式并排布置的兩組及兩組以上的金屬極板，每組塊金屬極板縱向或橫向上串聯(lián)模式布置至少兩個(gè)電解單元，金屬極板上的各電解單元相連通。上下金屬極板中間設(shè)一層絕緣支撐板，平鋪所有同一層的金屬極板。所有電解室四周布置螺栓壓緊。金屬極板，絕緣支撐板，電解單元等多層疊放，形成電解裝置。本發(fā)明提供的并串聯(lián)結(jié)構(gòu)質(zhì)子膜電解水制氫裝置，以絕緣支撐板為骨架，通過金屬極板橫縱向布置多個(gè)電解室和金屬極板橫縱向拼接方式，在同一層形成多個(gè)電解室，從而增大單層電解組件的有效工作面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電解槽功率的提高。

技術(shù)研發(fā)人員：周澤鑫,吳伙兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中氫動(dòng)力科技（深圳）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2