一种PEM电解槽的制作方法

本发明涉及电解制氢，具体涉及一种工业用的pem电解槽。

背景技术：

1、氢能作为一种清洁的能源，拥有巨大的发展前景。质子交换膜电解水制氢，具有零碳排放、反应快、电流密度高、体积小，变载适应性强等优点，可与光伏和风能相配套实现风光储氢一体化，发展前景广阔。电解槽是质子交换膜电解水制氢的关键设备，中国发明专利申请公开第115652327a号公开了一种pem工业电解槽，其提供了一种上端进水且上端出水的纯水通道，然而，此种上进上出的结构应用于高度较大的电解槽时，需要较高的进水压力才能实现，仍然存在改进空间。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出一种新的工业用的pem电解槽，能够降低电解槽对进水压力的要求，有效避免散热不均情况的出现，可以使得电解槽的效率进一步提升。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种pem电解槽，包括上端板、下端板和电解组件，所述电解组件设置在所述上端板和所述下端板之间。所述电解组件包括若干电解空间和位于相邻电解空间之间的中间水道板。所述上端板的一侧开设有若干个第一出水通槽，所述第一出水通槽的一端贯穿所述上端板的下表面，另一端连通第一出水管。所述下端板的一侧开设有若干个第一进水通槽，所述第一进水通槽的一端贯穿所述下端板的上表面，另一端连通第一进水管。所述中间水道板的一侧开设有若干个第二出水通槽，所述第二出水通槽的一端贯穿所述中间水道板的下表面从而与位于所述中间水道板下方的电解空间连通，另一端连通第二出水管；所述中间水道板的另一侧开设有若干个第二进水通槽，所述第二进水通槽的一端贯穿所述中间水道板的上表面从而与位于所述中间水道板上方的电解空间连通，另一端连通第二进水管，从而使得每一电解空间从下方进水、上方出水。所述中间水道板的至少一侧设有若干贯穿其厚度方向的氢气出口，以使得位于所述中间水道板下方的电解空间产生的氢气可通过所述氢气出口汇集到位于所述中间水道板上方的电解空间。所述上端板的另一相对侧设若干氢气外接口，所述氢气外接口的一端贯穿所述上端板的下表面与位于所述上端板下方的电解空间连通，用于将汇集的氢气流出所述电解槽。

4、优选地，每一电解空间内设置有若干层叠设置的电解小室，每一电解小室包括层叠设置的阳极板、阳极组件、阴极组件、阴极板、极框、质子交换膜及密封垫。

5、优选地，所述中间水道板的上表面作为所述中间水道板上方的相邻电解小室的阳极板，所述中间水道板的下表面作为所述中间水道板下方的相邻电解小室的阴极板。

6、优选地，每一电解空间内形成有进水通路、排水通路及氢气汇集流道，所述进水通路与所述第一进水通槽或所述第二进水通槽连通，所述排水通路与所述第一出水通槽或所述第二出水通槽连通，所述氢气汇集流道与所述氢气出口连通。所述极框形成为中空结构，极框周缘设进水通孔、出水通孔及氢气通孔，所述出水通孔形成为所述排水通路的一部分，所述进水通孔形成为所述进水通路的一部分，所述氢气通孔形成为所述氢气汇集流道的一部分。

7、优选地，所述极框背离质子交换膜的表面内缘对应进水通孔和出水通孔处分别开设有导流槽，所述进水通孔和出水通孔分别通过所述导流槽与所述进水通槽或出水通槽连通。

8、优选地，所述中间水道板为分体式结构，包括上平板和下平板，所述上平板的下表面与所述下平板的上表面贴合，所述下平板的厚度大于所述上平板的厚度，所述上平板为钛板且表层设耐腐蚀涂层，所述下平板为不锈钢板。

9、可选地，所述中间水道板为整体式结构，由钛板制成且表面设耐腐蚀涂层或者由不锈钢板制成且表面设耐腐蚀涂层。

10、优选地，当所述中间水道板为分体式结构时，所述下平板的上表面对应所述出水通槽和所述过氢气孔处设密封槽，所述密封槽内设密封圈。

11、优选地，当所述中间水道板为分体式结构时，所述第二出水通槽和第二进水通槽分别设置在所述下平板的两侧，所述上平板的一侧设有若干个进水通孔，若干个所述进水通孔的位置与若干个所述第二进水通槽的位置分别一一对应。

12、优选地，第二出水通槽呈l形，第二出水通槽的水平段贯穿中间水道板的侧壁并与第二出水管连通，第二出水通槽的竖直段贯穿中间水道板的下表面。

13、优选地，第二进水通槽呈l形，第二进水通槽的水平段贯穿中间水道板的侧壁并与第二进水管连通，第二进水通槽的竖直段贯穿中间水道板的上表面。

14、优选地，中间水道板还包括若干条进水支路，进水支路为l型弯管，一个第二进水通槽通过一条进水支路与第二进水管连通；中间水道板还包括若干条出水支路，出水支路为直管，一个第二出水通槽通过一条出水支路与第二出水管连通。通过设置l型弯管的进水支路，形成缓冲，减少进水湍流；出水支路为直管，能够减少出水阻力。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、由于下端板的一侧开设有向位于其上方电解空间输水的若干个第一进水通槽，中间水道板的两侧分别设有若干个第二进水通槽和若干个第二出水通槽，第二进水通槽向位于其上方的电解空间输水，第二出水通槽输出位于中间水道板下方的电解空间内的水体，上端板的一侧开设有若干个将位于下方电解空间中的电解后水体输出的第一出水通槽，即纯水从下端板或中间水道板的进水通槽向上输送，电解后的水体从电解空间的顶端进入中间水道板或上端板的出水通槽并输出，在每个电解空间中，均从下方进水，上方出水，这种下进上出且分层进出水的方式，无需更高的进水压力，能够降低电解槽对进水压力的要求，同时水流场更均匀，能有效避免散热不均情况的出现，可以使得电解槽的性能更加稳定、电解效率进一步提升及电解能耗进一步降低，适用于功率较大的电解槽。

17、进一步的，通过优化进水管路，保证进水压力一致性，减少湍流，进一步提高散热均匀性。

技术特征：

1.一种pem电解槽，包括上端板(2)、下端板(5)和电解组件(3)，所述电解组件(3)设置在所述上端板(2)和所述下端板(5)之间，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的pem电解槽，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的pem电解槽，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的pem电解槽，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的pem电解槽，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的pem电解槽，其特征在于，当所述中间水道板(4)为分体式结构时，所述下平板(42)的上表面对应所述进水通槽(422)和所述过氢气孔(424)处设密封槽(4221、4241)，所述密封槽(4221、4241)内设密封圈(427)，所述密封圈(427)被夹持于所述上平板(41)和所述下平板(42)之间且环绕所述进水通槽(422)或所述过氢气孔(424)以对其进行密封。

7.根据权利要求5所述的pem电解槽，其特征在于，当所述中间水道板(4)为分体式结构时，所述第二出水通槽(421)和第二进水通槽(422)分别设置在所述下平板(42)的两侧，所述上平板(41)的一侧设有若干个进水通孔(411)，若干个所述进水通孔(411)的位置与若干个所述第二进水通槽(422)的位置分别一一对应。

8.根据权利要求1所述的pem电解槽，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的pem电解槽，其特征在于，

10.根据权利要求1至9任一项所述的pem电解槽，其特征在于，所述上端板(2)的上端设有上压板(1)，所述下端板(5)的下端设有下压板(6)，所述上压板(1)及所述下压板(6)通过螺杆(9)对所述电解组件(3)进行限定；

技术总结本发明提出了一种PEM电解槽，包括上端板、下端板和位于上端板和下端板之间的电解组件。电解组件包括若干电解空间和位于相邻电解空间之间的中间水道板。上端板的一侧开设有第一出水通槽，第一出水通槽的一端贯穿上端板的下表面，另一端连通第一出水管；下端板的一侧开设有第一进水通槽，第一进水通槽的一端贯穿下端板的上表面，另一端连通第一进水管。中间水道板的一侧开设有第二出水通槽，第二出水通槽的一端贯穿中间水道板的下表面，另一端连通第二出水管；中间水道板的另一侧开设有第二进水通槽，第二进水通槽的一端贯穿中间水道板的上表面，另一端连通第二进水管，以使得电解空间从下方进水、上方出水，有效降低电解槽对进水压力的要求。技术研发人员：何先成,肖平,余瑞兴,汪平山,杜锦辉受保护的技术使用者：广东卡沃罗氢科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16