PEM电极与注塑边框一体化结构及电解单元的制作方法

本技术属于pem电解水，特别是涉及一种pem电极与注塑边框一体化结构及电解单元。

背景技术：

1、氢能作为一种清洁、高效、可持续的新能源，被视为最具潜力的下一代能源，质子交换膜燃料电池是氢能的一种理想方式，具有高效、清洁、工作温度低、能量密度高等优点，是一种理想的清洁能源。

2、电解水制氢是目前获得纯氢最简单的方法，具有良好的应用前景。pem电解水制氢具有较高的体积效率，生成的氢气纯度较高，被认为是最具有应用前景的电解水制氢技术。

3、作为pem电解的核心零部件，pem电极的结构及封装决定了电极的性能及耐久性，传统的pem水电解结构大多采用复合性结构，装配时，需要在pem电极的边缘设置封边，然后再在pem电极的两面设置扩散层，由于封边包裹pem电极的边缘，导致扩散层安装时边缘直接与封边接触，而与pem电极的接触面积较小，极大影响了电极的耐久性。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种pem电极与注塑边框一体化结构及电解单元，用于解决上述问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种pem电极与注塑边框一体化结构，包括：pem电极以及沿着所述pem电极的边缘注塑成型的边框，所述pem电极的边缘嵌入所述边框内；所述边框内形成有用于阴极组件安装的第一安装区域和用于阳极组件安装的第二安装区域，所述第一安装区域形成于所述pem电极的阴极面侧，所述第二安装区域形成于所述pem电极的阳极面侧。

3、可选地，所述第一安装区域和第二安装区域沿所述pem电极对称设置。

4、可选地，所述第一安装区域包括阴极扩散层安装区域和阴极多孔钛板安装区域，所述阴极扩散层安装区域位于所述阴极多孔钛板安装区域和所述pem电极之间；所述第二安装区域包括阳极扩散层安装区域和阳极多孔钛板安装区域，所述阳极扩散层安装区域位于所述阳极多孔钛板安装区域和所述pem电极之间。

5、可选地，所述阴极多孔钛板安装区域、阴极扩散层安装区域、pem电极、阳极扩散层安装区域和阳极多孔钛板安装区域的几何中心位于同一直线上。

6、可选地，所述阴极扩散层安装区域小于所述阴极多孔钛板安装区域，所述阳极扩散层安装区域小于所述阳极多孔钛板安装区域。

7、可选地，所述第一安装区域和所述第二安装区域均为阶梯槽，所述阶梯槽内设置有用于与阴极扩散层和阳极扩散层的边面接触的第一接触面和用于与阴极多孔钛板和阳极多孔钛板靠近所述pem电极一面接触的第二接触面，所述第一接触面与所述第二接触面垂直。

8、可选地，所述第二接触面的宽度为2～3mm。

9、可选地，所述pem电极的边缘分别嵌入所述边框2～3mm。

10、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型还提供了一种电解单元，包括上述的pem电极与注塑边框一体化结构，所述阴极组件包括阴极扩散层和阴极多孔钛板，所述阳极组件包括阳极扩散层和阳极多孔钛板，所述阴极扩散层位于所述阴极多孔钛板与所述pem电极之间，所述阳极扩散层位于所述阳极多孔钛板与所述pem电极之间。

11、可选地，所述阴极扩散层、阴极多孔钛板、阳极扩散层和阳极多孔钛板分别与所述边框之间粘结固定。

12、如上所述，本实用新型的pem电极与注塑边框一体化结构及电解单元，具有以下有益效果：

13、在本方案中，将边框沿着pem电极的边缘注塑成型，且设置了阴极组件(包括阴极扩散层和阴极多孔钛板)的第一安装区域和阳极组件(包括阳极扩散层和阳极多孔钛板)的第二安装区域，使得阴极组件和阳极组件可以与pem电极直接接触，避免了边框阻隔pem电极和阴极组件或pem电极与阳极组件，增加了阴极组件和阳极组件与pem电极的有效接触面积，降低了接触电阻。且将pem电极封装在边框内，降低了pem电极因为湿度变化引起的膜溶胀形变对电解槽性能的影响。阴极组件和阳极组件直接安装在对应的安装区域内，与现有技术中将各层部件重合后通过螺杆连接相比，本方案中各层组装后更加的整齐、美观。

技术特征：

1.一种pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，包括：pem电极以及沿着所述pem电极的边缘注塑成型的边框，所述pem电极的边缘嵌入所述边框内；所述边框内形成有用于阴极组件安装的第一安装区域和用于阳极组件安装的第二安装区域，所述第一安装区域形成于所述pem电极的阴极面侧，所述第二安装区域形成于所述pem电极的阳极面侧。

2.根据权利要求1所述的pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，所述第一安装区域和第二安装区域沿所述pem电极对称设置。

3.根据权利要求2所述的pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，所述第一安装区域包括阴极扩散层安装区域和阴极多孔钛板安装区域，所述阴极扩散层安装区域位于所述阴极多孔钛板安装区域和所述pem电极之间；所述第二安装区域包括阳极扩散层安装区域和阳极多孔钛板安装区域，所述阳极扩散层安装区域位于所述阳极多孔钛板安装区域和所述pem电极之间。

4.根据权利要求3所述的pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，所述阴极多孔钛板安装区域、阴极扩散层安装区域、pem电极、阳极扩散层安装区域和阳极多孔钛板安装区域的几何中心位于同一直线上。

5.根据权利要求3所述的pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，所述阴极扩散层安装区域小于所述阴极多孔钛板安装区域，所述阳极扩散层安装区域小于所述阳极多孔钛板安装区域。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，所述第一安装区域和所述第二安装区域均为阶梯槽，所述阶梯槽内设置有用于与阴极扩散层和阳极扩散层的边面接触的第一接触面和用于与阴极多孔钛板和阳极多孔钛板靠近所述pem电极一面接触的第二接触面，所述第一接触面与所述第二接触面垂直。

7.根据权利要求6所述的pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，所述第二接触面的宽度为2～3mm。

8.根据权利要求1所述的pem电极与注塑边框一体化结构，其特征在于，所述pem电极的边缘分别嵌入所述边框2～3mm。

9.一种电解单元，其特征在于，至少包括如权利要求1-8中任一项所述的pem电极与注塑边框一体化结构，所述阴极组件包括阴极扩散层和阴极多孔钛板，所述阳极组件包括阳极扩散层和阳极多孔钛板，所述阴极扩散层位于所述阴极多孔钛板与所述pem电极之间，所述阳极扩散层位于所述阳极多孔钛板与所述pem电极之间。

10.根据权利要求9所述的电解单元，其特征在于，所述阴极扩散层、阴极多孔钛板、阳极扩散层和阳极多孔钛板分别与所述边框之间粘结固定。

技术总结本技术提供一种PEM电极与注塑边框一体化结构及电解单元，其中PEM电极与注塑边框一体化结构包括：PEM电极以及沿着所述PEM电极的边缘注塑成型的边框，所述PEM电极的边缘嵌入所述边框内；所述边框内形成有用于阴极组件安装的第一安装区域和用于阳极组件安装的第二安装区域，所述第一安装区域形成于所述PEM电极的阴极面侧，所述第二安装区域形成于所述PEM电极的阳极面侧。本方案有效的增加了PEM电极与阴极组件、阳极组件之间的接触面积。技术研发人员：张晓伟,请求不公布姓名,冯翌,周振声受保护的技术使用者：苏州莒纳新材料科技有限公司技术研发日：20230921技术公布日：2024/6/5