电解电堆及制氢系统的制作方法

本技术涉及水电解制氢，特别涉及电解电堆及制氢系统。

背景技术：

1、制氢系统包括电堆、水箱、水泵、离子交换树脂等，在水泵的变压作用下，添加水依次流经水箱、水泵、离子交换树脂和电堆，在电堆的电解作用下，以获取氢气和氧气。电堆的工作温度需控制在60℃至80℃之间。为了维持电堆的正常工作温度，常用的方案是在水箱中添加加热棒，以加热添加水。

2、相关技术至少存在以下缺陷：由于水箱和离子交换树脂均位于电堆的上游，因此水箱中的水温和离子交换树脂的工作温度均高于电堆的温度，能量消耗较大，且影响离子交换树脂的使用寿命。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电解电堆，有利于降低水箱和离子交换树脂的工作温度，降低能量的消耗和散失。

2、根据本实用新型第一方面实施例的电解电堆，包括：壳体，壳体的上端连接有上端板，壳体的下端连接有下端板，以共同围成电解腔，电解腔开设有进水口；其中，上端板和/或下端板设有换热流道并连接有加热器，加热器能够向换热流道提供热量，换热流道具有注水口和排水口，排水口与进水口连通。

3、根据本实用新型实施例的电解电堆，至少具有如下有益效果：上端板、壳体和下端板依次连接，以共同围成电解腔，将添加水注入电解腔内实现电解，从而获取氢气和氧气，该电解电堆在上端板和/或下端板处设有换热流道并连接有加热器，换热流道具有注水口和排水口，水箱可与注水口连通，排水口与进水口连通，即添加水先流经换热流道，再进入电解腔内，加热器能够向换热流道提供热量，即在上端板和/或下端板处实现对添加水的加热，以使得电解电堆的工作温度满足设定阈值，且充分利用上端板和下端板往外部环境传递的热量，以实现对添加水的加热，相较于传统的制氢系统而言，无须在水箱中增设加热棒，有利于降低水箱的水温和离子交换树脂的工作温度，从而提高离子交换树脂的使用寿命，且有利于减少添加水从水箱流动至电解电堆处的能量散失和消耗，从而提高该电解电堆的能效比。

4、根据本实用新型的一些实施例，上端板和下端板均设有换热流道并连接有加热器，上方换热流道与下方换热流道连通。

5、具体的，上端板和下端板处均设有换热流道并连接有加热器，且上方换热流道与下方换热流道连通，即添加水可流经上方换热流道和下方换热流道，在两个加热器的加热作用下，以实现添加水的加热，有利于延长添加水的加热路径，以确保添加水加热至电解电堆的适宜工作温度，添加水经过上方换热流道和下方换热流道加热后再导通至电解腔内，从而实现水的电解，并获取氢气和氧气。

6、根据本实用新型的一些实施例，上方换热流道的排水口与下方换热流道的注水口连通，下方换热流道的排水口与进水口连通。

7、具体的，上方换热流道的排水口与下方换热流道的注水口连通，水箱可与上方换热流道的注水口连通，在上方加热器的加热作用下，以对流经上方换热流道的添加水实现加热，添加水流过上方换热流道后，可进入下方换热流道，在下方加热器的加热作用下，以对流经下方换热流道的添加水实现加热，最后从下方换热流道的排水口处流通至电解腔的进水口，有利于延长添加水的加热路径，以确保添加水加热至电解电堆的适宜工作温度。

8、根据本实用新型的一些实施例，上端板和下端板均设有加热孔，加热器嵌设连接于加热孔内。

9、上端板和下端板处均设有加热孔，而加热器嵌设连接于加热孔内，以确保加热器的热量能够更有效地作用于上端板或下端板，以实现对换热流道或电解腔提供热量，确保添加水加热至适宜温度，且能减少加热器的热量散失，对电解腔起到保温作用。

10、根据本实用新型的一些实施例，加热孔设于换热流道靠近壳体的一侧。

11、加热孔设于换热流道靠近壳体的一侧，以确保加热器的热量能够更有效地作用于上端板或下端板，以实现对换热流道或电解腔提供热量，确保添加水加热至适宜温度，且能减少加热器的热量散失，对电解腔起到保温作用。

12、根据本实用新型的一些实施例，本实用新型还包括测温器，上端板和下端板均设有测温孔，测温孔与测温器一一对应，测温器嵌设连接于测温孔内。

13、为监测上端板和下端板的加热温度，该电解电堆还包括测温器，上端板和下端板均设有测温孔，测温孔与测温器一一对应设置，测温器可嵌设连接于测温孔内，从而检测上端板或下端板的加热温度，使用者可根据获取的检测温度，从而调节上端板或下端板处的加热器的工作功率，以确保上端板或下端板的温度在所需的工作温度区间内，满足电解电堆的工作温度需求。

14、根据本实用新型的一些实施例，换热流道呈蛇形布置。

15、具体的，换热流道呈蛇形布置，有利于延长添加水的加热路径，配合加热器对换热流道提供的热量，以实现对添加水的加热，使得添加水的水温达到电解电堆的适宜工作温度，相较于传统需要在水箱内增设加热棒的方式，有利于降低水箱和离子交换树脂的工作温度，并减少能量的消耗和散失。

16、根据本实用新型的一些实施例，上端板和下端板均包括板体和多个连接管，板体内设有呈平行设置的多个换热通孔，换热通孔的两端分别连接有进液接头和出液接头；相邻的两个换热通孔的进液方向相反且均与连接管连通，连接管的一端与其中一个换热通孔的出液接头连接，另一端与另一换热通孔的进液接头连接，以共同围成换热流道。

17、具体的，上端板和下端板均包括板体和多个连接管，板体内设有呈平行设置的多个换热通孔，换热通孔的两端贯穿板体设置，且换热通孔的两端分别连接有进液接头和出液接头；相邻的两个换热通孔的进液方向相反，且相邻的两个换热通孔均与连接管连通，连接管的一端与其中一个换热通孔的出液接头连接，另一端与另一换热通孔的进液接头连接，即连接管可起转角连接作用，以使得添加水能从其中一个换热通孔流动至另一换热通孔内，通过连接管与换热通孔的连接，以共同围成呈蛇形布置的换热流道，有利于延长添加水的加热路径，配合加热器对换热流道提供的热量，以实现对添加水的加热，使得添加水的水温达到电解电堆的适宜工作温度。

18、根据本实用新型的一些实施例，进液接头和出液接头均与换热通孔的端部可拆连接。

19、具体的，进液接头和出液接头均与换热通孔的端部可拆连接，以便于使用者更换或选用不同规格的进液接头和出液接头使用，通过进液接头和出液接头的分拆，有利于实现对电解电堆的维修或运输。

20、根据本实用新型第二方面实施例的制氢系统，包括：水箱、水泵、离子交换树脂，以及如第一方面任一项所示的电解电堆；电解腔还连通有氢气出口和氧气出口，水箱的出口、水泵、离子交换树脂和注水口依次连通，氧气出口与水箱的入口连通。

21、根据本实用新型实施例的制氢系统，至少具有如下有益效果：上端板、壳体和下端板依次连接，以共同围成电解腔，将添加水注入电解腔内实现电解，从而获取氢气和氧气，该电解电堆在上端板和/或下端板处设有换热流道并连接有加热器，换热流道具有注水口和排水口，水箱的出口、水泵、离子交换树脂和注水口依次连通，排水口与进水口连通，即在水泵的变压作用下，添加水先流经换热流道，再进入电解腔内，加热器能够向换热流道提供热量，即在上端板和/或下端板处实现对添加水的加热，以使得电解电堆的工作温度满足设定阈值，且充分利用上端板和下端板往外部环境传递的热量，以实现对添加水的加热，相较于传统的制氢系统而言，无须在水箱中增设加热棒，有利于降低水箱的水温和离子交换树脂的工作温度，从而提高离子交换树脂的使用寿命，且有利于减少添加水从水箱流动至电解电堆处的能量散失和消耗，从而提高该电解电堆的能效比；未反应完全的添加水和氧气从氧气出口处流出，添加水可再次导通至水箱内，以实现添加水的循环利用，有利于提高水资源的利用率。

22、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。