双极板、电解槽和电解水制氢系统的制作方法

本公开涉及电解水制氢的，更具体地，涉及一种双极板、电解槽和电解水制氢系统。

背景技术：

1、近年来，人们在不断地对清洁能源进行开发。由于氢气燃烧的产物是水，对环境无污染并产生大量的热，因此氢气被认为是最理想的清洁能源。通常，氢气可通过电解水制氢系统产生。

2、对于电解水制氢系统而言，由于在电解水制氢过程中产生的热量，电解槽中的电解液从进液口到排出口的温差较大(通常温差为60℃到70℃)，这导致电解槽内部的各个组件(例如，极板、隔膜、密封件等)受热不均，因此影响各个部件的稳定性和使用寿命，同时影响制氢效率。尤其是电解槽中的隔膜，其受到电解液的温差的影响而产生的热应力影响了电解槽的大型化(例如，大面积)发展。此外，如果不稳定的波动电源供应到电解槽中的极板，那么将导致进液口与排出口之间的温差更甚。

3、此外，在电解水制氢系统中，通常需要使用泵将电解液泵送到电解槽中并使电解液在电解水制氢系统中流动，但是泵会消耗大量的电力并且需要经常维护。此外，泵还可能会受到电解液的腐蚀。因此，这样的电解水制氢系统的制氢成本较高，并且稳定性不足。

技术实现思路

1、因此，本公开的目的在于提供一种通过使电解液在第一电解室中自循环流动而使电解液的温度均衡的双极板。

2、本公开的目的还在于提供一种电解槽，该电解槽能够提高电解槽中的各个部件的稳定性和使用寿命，同时有利于电解槽的大型化发展和对波动电源的适应。

3、根据本公开的一方面，提供了一种双极板，所述双极板用于电解水制氢系统并具有彼此相对的第一侧和第二侧，在所述双极板的第一侧形成有第一电解室，在所述双极板的下部形成有与所述第一电解室连通的进液口，在所述双极板的上部形成有与所述第一电解室连通的第一排出口以及与所述双极板的第二侧连通的第二排出口，其中，在所述第一电解室的顶壁上形成有使所述第一排出口与所述第一电解室连通的出液口和回流口，所述出液口和所述回流口相邻设置并相互隔开，其中，在所述第一电解室的上部中设置有分隔板，所述分隔板将所述第一电解室的上部分隔为第一腔室和第二腔室，使得所述第一腔室与所述出液口相对并连通，所述第二腔室与所述回流口相对并连通，并且所述第一腔室的下部和所述第二腔室的下部相互连通。

4、优选地，所述出液口可以为多个并且彼此间隔开地设置在所述第一电解室的顶壁上。

5、优选地，所述分隔板可相对于所述第一侧的表面倾斜或与所述第一侧的表面平行。

6、优选地，所述分隔板与所述第一侧的表面之间距离可自上而下逐渐减小。

7、优选地，在所述第一侧的表面的靠近所述进液口的部分上可设置有多个分流凸起。

8、优选地，在所述双极板的第二侧的表面上可形成有多个流道，所述多个流道与所述第二排出口连通。

9、优选地，在所述双极板的第二侧可形成有第二电解室，所述第二电解室与所述第二排出口和所述进液口连通。

10、根据本公开的另一方面，提供了一种电解槽，所述电解槽包括：至少两个如上所述的双极板，以所述双极板的第一侧朝向同一方向的方式堆叠布置；隔膜，设置在所述至少两个双极板中的相邻的两个双极板之间；密封件，设置在所述双极板与所述隔膜之间。

11、优选地，在所述隔膜与所述双极板之间可设置有催化层。

12、根据本公开的另一方面，提供了一种电解水制氢系统，所述电解水制氢系统包括：如上所述的电解槽，所述隔膜为质子交换膜，所述第一侧为阳极侧，所述第二侧为阴极侧；第一气液分离器，与所述第一排出口连通并用于排出氧气；第二气液分离器，与所述第二排出口连通并用于排出氢气。

13、根据本公开的另一方面，提供了一种电解水制氢系统，所述电解水制氢系统包括：如上所述的电解槽，所述隔膜为阴离子交换膜，所述第一侧为阴极侧，所述第二侧为阳极侧；第一气液分离器，与所述第一排出口连通并用于排出氢气；第二气液分离器，与所述第二排出口连通并用于排出氧气。

14、根据本公开的另一方面，提供了一种电解水制氢系统，所述电解水制氢系统包括：如上所述的电解槽，其中，所述隔膜为多孔膜，所述第一侧为阴极侧，所述第二侧为阳极侧；第一气液分离器，与所述第一排出口连通并用于排出氢气；第二气液分离器，与所述第二排出口和所述进液口连通并用于排出氧气。

15、优选地，所述电解水制氢系统还可包括用于向所述第一气液分离器补充电解液的补液箱，其中，所述第一气液分离器还可与所述进液口连通，并且所述第一气液分离器的位置可高于所述电解槽的位置。

16、优选地，所述电解水制氢系统还可包括位于所述第一气液分离器与所述进液口之间的离子交换柱和/或换热器。

17、通过采用根据本公开的双极板，能够使电解液在第一电解室中自循环流动，并且使第一电解室中的电解液的温度均衡。另外，通过将根据本公开的双极板应用于电解槽，在电解槽中实现电解液的自循环流动以使电解液的温度均衡，这能够提高电解槽中的各个部件的稳定性和使用寿命，同时有利于电解槽的大型化发展和对波动电源的适应。

技术特征：

1.一种双极板，所述双极板用于电解水制氢系统并具有彼此相对的第一侧和第二侧，其特征在于，在所述双极板(10)的第一侧形成有第一电解室，在所述双极板(10)的下部形成有与所述第一电解室连通的进液口(11)，在所述双极板(10)的上部形成有与所述第一电解室连通的第一排出口(12)以及与所述双极板(10)的第二侧连通的第二排出口(13)，

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述出液口(14)为多个并且彼此间隔开地设置在所述第一电解室的顶壁上。

3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述分隔板(16)相对于所述第一侧的表面倾斜或与所述第一侧的表面平行。

4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述分隔板(16)与所述第一侧的表面之间距离自上而下逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，在所述第一侧的表面的靠近所述进液口(11)的部分上设置有多个分流凸起(17)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双极板，其特征在于，在所述双极板(10)的第二侧的表面上形成有多个流道(18)，所述多个流道(18)与所述第二排出口(13)连通。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的双极板，其特征在于，其中，在所述双极板(10)的第二侧形成有第二电解室，所述第二电解室与所述第二排出口(13)和所述进液口(11)连通。

8.一种电解槽，其特征在于，所述电解槽(100)包括：

9.根据权利要求8所述的电解槽，其特征在于，在所述隔膜(20)与所述双极板(10)之间设置有催化层。

10.一种电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统包括：

11.一种电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统包括：

12.一种电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统包括：

13.根据权利要求10至12中任一项所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括用于向所述第一气液分离器(30)补充电解液的补液箱(50)，其中，所述第一气液分离器(30)还与所述进液口(11)连通，并且所述第一气液分离器(30)的位置高于所述电解槽(100)的位置。

14.根据权利要求13所述的电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢系统还包括位于所述第一气液分离器(30)与所述进液口(11)之间的离子交换柱(60)和/或换热器(70)。

技术总结本公开提供一种双极板、电解槽和电解水制氢系统。所述双极板用于电解水制氢系统并具有彼此相对的第一侧和第二侧，在所述第一侧形成有第一电解室，在所述双极板的下部形成有与所述第一电解室连通的进液口，在所述双极板的上部形成有与所述第一电解室连通的第一排出口以及与所述第二侧连通的第二排出口，在所述第一电解室的顶壁上形成有使所述第一排出口与所述第一电解室连通的出液口和回流口，出液口和回流口相邻设置并相互隔开，在第一电解室的上部中设置有分隔板，分隔板将第一电解室的上部分隔为第一腔室和第二腔室，使得第一腔室与出液口相对并连通，第二腔室与回流口相对并连通，并且第一腔室的下部和第二腔室的下部相互连通。技术研发人员：刘少名,高超,郝雁峰,孙浩,姚秀萍,刘日新受保护的技术使用者：北京天润新能投资有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17