一种电解槽、电解制氢装置及氢燃料电池的制作方法

本申请涉及电解制氢，尤其涉及一种电解槽、电解制氢装置及氢燃料电池。

背景技术：

1、氢气由于具有清洁无污染、能量密度高、可存储运输等优点在碳中和路径中发挥着重要作用。电解水制氢是目前获得高纯氢气最简单有效的方式，其可与可再生能源发电技术，如光伏发电、水力发电和风力发电，相结合制备绿氢，实现制氢过程零碳排放。其具有环境友好及经济效益高的优势，获得良好的发展前景。

2、在电解制氢技术中的主要结构为电解槽，电解槽中设置金属双极板隔开阴极与阳极，实现多个阴极与阳极之间的串联导电。而双极板制备工艺较为复杂且材料成本较高。

3、现有电解制氢技术中由于采用了双极板结构，增加了电解制氢装置的材料制备成本。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种电解槽、电解制氢装置及氢燃料电池，以解决现有电解技术中材料制备成本较高的问题。

2、为了解决上述问题，本申请是这样实现的：

3、本申请实施例提供了一种电解槽，其特征在于，包括：槽体、离子交换膜、电源及电极，电极包括至少两个阳极及至少两个阴极；

4、所述阳极、所述阴极及所述离子交换膜连接于所述槽体内；

5、所述阳极包括阳极气体扩散部及阳极催化部，至少一个所述阳极气体扩散部的两侧各设置有一个所述阳极催化部；

6、所述阴极包括阴极气体扩散部及阴极催化部，至少一个所述阴极气体扩散部的两侧各设置有一个所述阴极催化部；

7、至少两个所述阳极并联连接于所述电源的正极；

8、至少两个所述阴极并联连接于所述电源的负极；

9、所述离子交换膜设置于至少一个所述阳极催化部与相邻所述阴极催化部之间。

10、可选地，所述电解槽还包括绝缘支撑板；

11、所述绝缘支撑板连接于所述槽体内，绝缘支撑板设置在相邻的两个所述电极之间；即绝缘支撑板的相邻两侧可以同时为阳极、同时为阴极，或者一个阳极一个阴极。

12、当绝缘支撑板的两侧为一个阳极一个阴极的情况时，所述阳极催化部与相邻所述阴极催化部之间设置有所述离子交换膜或绝缘支撑板；

13、可选地，至少两个所述阳极与至少两个所述阴极交替分布。

14、可选地，所述阳极催化部及所述阴极催化部中的至少一个贴附于所述离子交换膜的表面，和/或，所述阳极催化部及所述阴极催化部中的至少一个贴附于对应所述气体扩散部的表面。

15、可选地，所述槽体包括端板；

16、所述端板位于所述槽体的侧边；

17、靠近所述端板的阳极的阳极催化部设置于所述阳极气体扩散部背离所述端板的一侧，和/或；

18、靠近所述端板的阴极的阴极催化部设置于所述阴极气体扩散部背离所述端板的一侧。

19、可选地，所述阳极为刚性支撑阳极，和/或，所述阴极为刚性支撑阴极。

20、可选地，所述槽体还包括密封件；

21、所述阳极、所述阴极及所述离子交换膜连接于所述槽体的腔体内，所述腔体具有开口，所述密封件嵌设于所述开口内。

22、可选地，所述密封件上设置有补液孔及气体收集孔。

23、可选地，所述密封件包括第一密封件及第二密封件；

24、所述第一密封件与所述第二密封件相对设置，所述补液孔设置于所述第一密封件上，所述气体收集孔设置于所述第二密封件上。

25、本申请实施例还提供一种电解制氢装置，包括上述任一项实施例所述的电解槽。

26、本申请实施例还提供一种氢燃料电池，包括上述实施例所述的电解制氢装置。

27、本实施例所提供的电解槽，包括槽体、离子交换膜、电源、至少两个阳极及至少两个阴极。阳极包括阳极气体扩散部及阳极催化部，阴极包括阴极气体扩散部及阴极催化部。离子交换膜设置于至少一个阳极的阳极催化部与相邻阴极的阴极催化部之间，用于通过电解液中的氢离子或金属离子。至少两个阳极并联连接于电源的正极，即至少两个阳极的阳极气体扩散部并联连接于电源的正极；至少两个阴极并联连接于电源的负极，即至少两个阴极的阴极气体扩散部并联连接于电源的负极。由于使用了多个阳极和多个阴极并联连接的方式，不需要在电解槽内设置金属双极板用于形成阳极和阴极之间的串联导通，因此相比于采用双极板的相关电解技术，降低了材料制备成本。此外，至少一个阳极的阳极气体扩散部的两侧各设置有一个阳极催化部，使得阳极气体扩散部可供两侧的阳极催化部同时传输气体；至少一个阴极的阴极气体扩散部的两侧各设置有一个阴极催化部，使得阴极气体扩散部可供两侧的阴极催化部同时传输气体。因此，本实施例减少了阳极气体扩散部与阴极气体扩散部的设置数量，降低了材料制备成本。

技术特征：

1.一种电解槽，其特征在于，包括：槽体、离子交换膜、电源及电极，所述电极包括至少两个阳极及至少两个阴极；

2.根据权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽还包括绝缘支撑板；

3.根据权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，至少两个所述阳极与至少两个所述阴极交替分布。

4.根据权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述阳极催化部及所述阴极催化部中的至少一个贴附于所述离子交换膜的表面，和/或，所述阳极催化部及所述阴极催化部中的至少一个贴附于对应所述气体扩散部的表面。

5.根据权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述槽体包括端板；

6.根据权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述阳极为刚性支撑阳极，和/或，所述阴极为刚性支撑阴极。

7.根据权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述槽体还包括密封件；

8.根据权利要求7所述的电解槽，其特征在于，所述密封件上设置有补液孔及气体收集孔。

9.根据权利要求8所述的电解槽，其特征在于，所述密封件包括第一密封件及第二密封件；

10.一种电解制氢装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的电解槽。

11.一种氢燃料电池，其特征在于，包括权利要求10所述的电解制氢装置。

技术总结本申请实施例提供了一种电解槽、电解制氢装置及氢燃料电池，电解槽包括槽体、离子交换膜、电源、及电极，电极包括至少两个阳极及至少两个阴极；阳极、阴极及离子交换膜连接于槽体内；阳极包括阳极气体扩散部及阳极催化部，至少一个阳极气体扩散部的两侧各设置有一个阳极催化部；阴极包括阴极气体扩散部及阴极催化部，至少一个阴极气体扩散部的两侧各设置有一个阴极催化部；至少两个阳极并联连接于电源的正极；至少两个阴极并联连接于电源的负极；离子交换膜设置于至少一个阳极与相邻阴极之间。本申请不需要在电解槽内设置金属双极板，且气体扩散部可供两侧的催化部传输气体，减少了扩散部的设置数量，降低了材料制备成本。技术研发人员：孙雪敬,马军,任俊受保护的技术使用者：西安隆基氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17