一种电解水制氢用电解槽的制作方法

本发明涉及一种电解水制氢用电解槽。属于电解水制氢领域。

背景技术：

1、为应对气候危机，低碳清洁能源的生产与应用日益受到关注。其中电解水制氢的生产过程清洁，无有毒有害副产物发生，是一种绿色制氢过程。

2、电解水制氢的关键核心设备是电解槽。电解槽的基本组成主要包括：电极板、扩散层、催化剂、隔膜。对于复极式电解槽，电极板在电解时为双极板，一侧是阴极，另一侧是阳极；对于单极式电解槽，电极板在电解时为单极板。电极板为金属材质，其作用是提供电子和物理隔离电解小室，电极板的材质为金属，表面镀有耐腐蚀涂层，如镍等。

3、例如，cn104711628提出一种单极式电解槽，电解槽主要包括外筒、内筒、氧气出口管、氢气出口管、碱液进液管、陶瓷密封组件、陶瓷绝缘组件和控制单元。通电运行时，在单极式电解槽内筒内产生氢气，在电解槽外筒与内筒之间产生氧气。陶瓷密封组件耐辐射和耐强碱腐蚀，适用于含氚重水处理，具有较长的使用寿命，并可降低设备成本投资。

4、cn104364425提出一种设备费用低、能够进行稳定电解的整体式双极性碱性水电解单元以及电解槽。每个电解单元具备：析氧用的由多孔质体构成的阳极；析氢用的阴极；分隔阳极和阴极的导电性隔壁；和包围导电性隔壁的外框；在导电性隔壁和/或外框的上部设置有气体和电解液的通过部，在导电性隔壁和/或外框的下部设置有电解液的通过部。

5、在碱性水电解中，为了提高性能，降低能量损失很重要。电解的能量损失包括阴极的过电压、阳极的过电压、隔膜的电阻损失、电解液导致的电阻损失、电解池的结构电阻导致的电阻损失等。若能够降低上述这些损失、改良电解单元的结构来提高电解电流密度,则设备可以小型化并能大幅节省投资成本。其中，电极板的重量和厚度在电解槽中的总重量和总占地面积占比较大，且电极板常存在酸碱腐蚀的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种结构简单紧凑，不需要电极板，电解槽阴阳极之间的间距小，欧姆电阻低，电解制氢效率高的电解水制氢用电解槽。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种电解水制氢用电解槽，包括槽体，其特征在于：所述槽体的两端设置有端板，所述槽体内依次交错排布有阴极室和阳极室，所述阴极室包括两片阴极，且两片阴极之间形成有空腔，两片所述阴极之间设置有阴极室导电性框体，所述阳极室包括两片阳极，且两片阳极之间形成有空腔，两片所述阳极之间设置有阳极室导电性框体，所述阴极室导电性框体和阳极室导电性框体分别位于对应空腔的两侧，且导电性框体上均设置有供气体和电解液流过的通道，所述槽体的下方设置有电解液入口管，槽体的上方设置有氢气出口管和氧气出口管，所述阴极室和阳极室之间设置有绝缘层和隔膜层，每片所述阴极通过阴极电源接线柱与阴极电源螺栓连接，所述阴极电源螺栓连接直流电解电源的负极，每片所述阳极通过阳极电源接线柱与阳极电源螺栓连接，所述阳极电源螺栓连接直流电解电源的正极。

4、作为优选，上述所述绝缘层设置于所述阴极室导电性框体和阳极室导电性框体之间，所述隔膜层设置于所述阴极与阳极之间。

5、作为优选，上述所述阴极，隔膜层和阳极依序紧贴排列，所述阴极与隔膜层的间距为0～2mm，隔膜层与阳极的间距为0～2mm。

6、作为优选，上述所述阴极和阳极为多孔结构的丝网、冲压多孔板、烧结毡、仿丝纤维其中的一种或多种组合。

7、作为优选，上述所述阴极和阳极的厚度均为0.1～10mm，孔隙率均为30％～70％，所述阴极表面设置有析氢反应催化剂层，所述阳极表面设置有析氧反应催化剂层。

8、作为优选，上述所述阴极的厚度为0.2～2mm，所述阳极的厚度为0.3～2mm。

9、作为优选，上述所述端板的厚度大于1cm。

10、作为优选，上述所述阴极和阳极的基体为不锈钢或镍或钛。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

12、本发明的电解槽，结构简单紧凑，没有双极板，建设投资省；阴极与阳极的间距小，电解效率高；流道结构简单、压降小，产生的气体不易滞留在电解槽中。

技术特征：

1.一种电解水制氢用电解槽，包括槽体，其特征在于：所述槽体的两端设置有端板，所述槽体内依次交错排布有阴极室和阳极室，所述阴极室包括两片阴极，且两片阴极之间形成有空腔，两片所述阴极之间设置有阴极室导电性框体，所述阳极室包括两片阳极，且两片阳极之间形成有空腔，两片所述阳极之间设置有阳极室导电性框体，所述阴极室导电性框体和阳极室导电性框体分别位于对应空腔的两侧，且导电性框体上均设置有供气体和电解液流过的通道，所述槽体的下方设置有电解液入口管，槽体的上方设置有氢气出口管和氧气出口管，所述阴极室和阳极室之间设置有绝缘层和隔膜层，每片所述阴极通过阴极电源接线柱与阴极电源螺栓连接，所述阴极电源螺栓连接直流电解电源的负极，每片所述阳极通过阳极电源接线柱与阳极电源螺栓连接，所述阳极电源螺栓连接直流电解电源的正极。

2.根据权利要求1所述的一种电解水制氢用电解槽，其特征在于：所述绝缘层设置于所述阴极室导电性框体和阳极室导电性框体之间，所述隔膜层设置于所述阴极与阳极之间。

3.根据权利要求2所述的一种电解水制氢用电解槽，其特征在于：所述阴极，隔膜层和阳极依序紧贴排列，所述阴极与隔膜层的间距为0～2mm，隔膜层与阳极的间距为0～2mm。

4.根据权利要求1所述的一种电解水制氢用电解槽，其特征在于：所述阴极和阳极为多孔结构的丝网、冲压多孔板、烧结毡、仿丝纤维其中的一种或多种组合。

5.根据权利要求4所述的一种电解水制氢用电解槽，其特征在于：所述阴极和阳极的厚度均为0.1～10mm，孔隙率均为30％～70％，所述阴极表面设置有析氢反应催化剂层，所述阳极表面设置有析氧反应催化剂层。

6.根据权利要求5所述的一种电解水制氢用电解槽，其特征在于：所述阴极的厚度为0.2～2mm，所述阳极的厚度为0.3～2mm。

7.根据权利要求1所述的一种电解水制氢用电解槽，其特征在于：所述端板的厚度大于1cm。

8.根据权利要求1所述的一种电解水制氢用电解槽，其特征在于：所述阴极和阳极的基体为不锈钢或镍或钛。

技术总结本发明公开了一种电解水制氢用电解槽，包括槽体，槽体上设置有端板，阴极室，阳极室，阴极，阴极室导电性框体，阳极，阳极室导电性框体，导电性框体上均设置有供气体和电解液流过的通道，槽体的下方设置有电解液入口管，槽体的上方设置有氢气出口管和氧气出口管，阴极室和阳极室之间设置有绝缘层和隔膜层，每片阴极通过阴极电源接线柱与阴极电源螺栓连接，阴极电源螺栓连接直流电解电源的负极，每片阳极通过阳极电源接线柱与阳极电源螺栓连接，阳极电源螺栓连接直流电解电源的正极。本发明的电解槽，结构简单紧凑，没有双极板，建设投资省；阴极与阳极的间距小，电解效率高；流道结构简单、压降小，产生的气体不易滞留在电解槽中。技术研发人员：石玉林,谭丽,毛伟进,陈珍寅,陆文龙,贾豪阳受保护的技术使用者：浙江思欣通氢能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16