一种用于碱水制氢电解槽的极框组件结构

本技术涉及电解水制氢，尤其涉及一种用于碱水制氢电解槽的极框组件结构。

背景技术：

1、氢能是一种新型的清洁能源，氢能利用过程最终仅产生水，不会产生污染物及二氧化碳排放。因此，目前在清洁能源大发展以及“碳达峰”、“碳中和”的历史大背景下，氢能技术的发展势在必行。目前，电解水制氢是最常用也是唯一大规模商业化运行的制氢方法。

2、电解水制氢的关键设备为电解槽，电解槽一般由端压板、集电板、多个电解小室和紧固件等组成，电解小室一般包括双极板、阳极极框、阳极密封垫、阳极扩散层、阳极、隔膜、阴极、阴极扩散层、阴极密封垫和阴极极框等部件。其中，极框位于双极板的外周，它们之间通过诸如焊接的方式进行连接，组成极框组件，多个极框组件经由密封垫等部位依次紧密排列，相邻极框组件之间的空腔成为电解小室，每两个极框组件之间用隔膜分隔，将电解小室分为阳极小室和阴极小室两个空间，其中，阳极小室中产生氧气，阴极小室中产生氢气。极框是电解槽的核心组成部件，对制氢的效率有着重大影响。

3、现有的电解槽(如申请号为202223013964.9中公开的一种电解水制氢电解槽极框及电解槽)在制备氢气的过程中，由于极框组件的结构限制，阴极小室中的液体会随着氢气进入氢气出口通道内，因此制得的氢气中会含有大量液体，液体需要经过循环系统重新进入电解槽内进行反应，同时对于制得的氢气，后续需要进行复杂的提纯处理，导致生产成本较高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服上述技术不足，提出一种用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，解决现有技术中电解槽在制备氢气的过程中，由于极框组件的结构限制，阴极小室中的液体会随着氢气进入氢气出口通道内，导致制得的氢气中会含有大量液体，液体需要经过循环系统重新进入电解槽内进行反应的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本实用新型的技术方案提供一种用于碱水制氢电解槽的极框组件结构,包括：

3、极框，所述极框具有一沿着其长度方向延伸且两端均为开口设置的电解腔、进液通道、氢气通道及氧气通道，所述极框一端的侧壁上开设有若干个第一导气槽，各个所述第一导气槽的出气端均与所述氢气通道连通；

4、双极板，固定于所述电解腔内，以将所述电解腔分隔成互不连通的阴极室及阳极室，所述进液通道的第一出液端和第二出液端分别与所述阴极室和所述阳极室连通，各个所述第一导气槽的进气端均与所述阴极室连通，所述氧气通道的进气端与所述阳极室连通；

5、第一过滤件，嵌设于各个所述第一导气槽的进气端，用于阻隔液体并允许气体通过。

6、进一步的，所述极框、所述电解腔和所述双极板均为柱状结构，且所述双极板的直径与所述电解腔的直径相等。

7、进一步的，所述进液通道位于所述电解腔的的下方，所述氢气通道和所述氧气通道位于所述电解腔的的上方。

8、进一步的，所述极框另一端的侧壁上开设有若干个第二导气槽，各个所述第二导气槽的进气端均与所述阳极室连通，各个所述第二导气槽的出气端均与所述氧气通道连通。

9、进一步的，所述极框一端的侧壁上还开设有若干个第一导液槽，各个所述第一导液槽的进液端均与所述进液通道连通，各个所述第一导液槽的出液端均与所述阴极室连通。

10、进一步的，所述极框另一端的侧壁上还开设有若干个第二导液槽，各个所述第二导液槽的进液端均与所述进液通道连通，各个所述第二导液槽的出液端均与所述阳极室连通。

11、进一步的，所述用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，还包括第二过滤件，所述第二过滤件嵌设于各个所述第二导气槽的进气端，用于阻隔液体并允许气体通过。

12、进一步的，所述第一过滤件为第一滤布，所述第一滤布设置于所述阴极室内，并避开各个所述第一导液槽的出液端包覆于所述阴极室的弧形内侧壁上，所述第二过滤件为第二滤布，所述第一滤布设置于所述阳极室内，并避开各个所述第二导液槽的出液端包覆于所述阳极室的弧形内侧壁上。

13、进一步的，所述极框的外侧壁上间隔开设有若干个吊装孔。

14、进一步的，所述极框两端的侧壁上分别开设有若干个环形结构的安装槽，各个所述安装槽内分别用以放置密封圈，所述电解腔、所述进液通道、所述氢气通道及所述氧气通道均位于所述安装槽的环内。

15、与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：当以碱水为电解对象来制氢气时，液体从进液通道的第一出液端和第二出液端分别进入阴极室和阳极室内，通电后阴极室产生氢气，阳极室内产生氧气，阴极室内不断产生的氢气夹杂着碱液，向着各个第一导气槽的进气端移动，此时，氢气通过第一过滤件后进入各个第一导气槽内，并进入氢气通道内，碱液被第一过滤件截留在阴极室内，不会随着氢气进入各个第一导气槽内，进而避免了碱液随着氢气进入氢气通道内，从而可以大批量的分离碱液，为后续氢气纯化降低工作难度，各个第一导气槽可以使得产生的气体更容易排出，同时第一过滤件的设置，可大大减少碱液的循环、消耗，降低装置能耗及生产成本，提高氢气纯度。

技术特征：

1.一种用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述极框、所述电解腔和所述双极板均为柱状结构，且所述双极板的直径与所述电解腔的直径相等。

3.根据权利要求2所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述进液通道位于所述电解腔的下方，所述氢气通道和所述氧气通道位于所述电解腔的上方。

4.根据权利要求1所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述极框另一端的侧壁上开设有若干个第二导气槽，各个所述第二导气槽的进气端均与所述阳极室连通，各个所述第二导气槽的出气端均与所述氧气通道连通。

5.根据权利要求4所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述极框一端的侧壁上还开设有若干个第一导液槽，各个所述第一导液槽的进液端均与所述进液通道连通，各个所述第一导液槽的出液端均与所述阴极室连通。

6.根据权利要求5所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述极框另一端的侧壁上还开设有若干个第二导液槽，各个所述第二导液槽的进液端均与所述进液通道连通，各个所述第二导液槽的出液端均与所述阳极室连通。

7.根据权利要求6所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，还包括第二过滤件，所述第二过滤件嵌设于各个所述第二导气槽的进气端，用于阻隔液体并允许气体通过。

8.根据权利要求7所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述第一过滤件为第一滤布，所述第一滤布设置于所述阴极室内，并避开各个所述第一导液槽的出液端包覆于所述阴极室的弧形内侧壁上，所述第二过滤件为第二滤布，所述第一滤布设置于所述阳极室内，并避开各个所述第二导液槽的出液端包覆于所述阳极室的弧形内侧壁上。

9.根据权利要求2所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述极框的外侧壁上间隔开设有若干个吊装孔。

10.根据权利要求9所述的用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其特征在于，所述极框两端的侧壁上分别开设有若干个环形结构的安装槽，各个所述安装槽内分别用以放置密封圈，所述电解腔、所述进液通道、所述氢气通道及所述氧气通道均位于所述安装槽的环内。

技术总结本技术公开了一种用于碱水制氢电解槽的极框组件结构，其包括极框、双极板及第一过滤件，所述极框具有一沿着其长度方向延伸且两端均为开口设置的电解腔、进液通道、氢气通道及氧气通道，所述极框一端的侧壁上开设有若干个第一导气槽，各个所述第一导气槽的出气端均与所述氢气通道连通；所述双极板固定于所述电解腔内。本技术的有益效果是：可避免碱液随着氢气进入氢气通道内，从而可以大批量的分离碱液，为后续氢气纯化降低工作难度，各个第一导气槽可以使得产生的气体更容易排出，同时第一过滤件的设置，可大大减少碱液的循环、消耗，降低装置能耗及生产成本，提高氢气纯度。技术研发人员：黄腾君,刘祯受保护的技术使用者：湖北文理学院技术研发日：20230912技术公布日：2024/4/22