一种碱性电解槽装置

本发明涉及电解反应的，特别涉及一种碱性电解槽装置。

背景技术：

1、氢能是一种清洁、可再生的能源形式，具有广泛的应用潜力，尤其是在减少碳排放、能源存储和交通领域。国际上许多国家和组织已经制定了氢能发展的战略和计划，推动氢能技术的研究和应用。从制氢端来看，目前有灰氢、蓝氢、绿氢三种制氢方式。传统的灰氢和蓝氢，依赖于化石燃料制氢，以电解水制氢为核心的绿氢是氢能未来的主要发展方向。电解水制氢技术主要分为三类：碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢。碱性电解水制氢的槽体结构简单、价格相对便宜且技术成熟度最高。目前大规模制氢应用最多的就是碱性电解水制氢。

2、碱性电解槽就电极和隔膜间距而言，可分为有间隙和无间隙电解槽。传统碱性电解槽，电解过程中电极与隔膜之间通常存在一定的间隙。在电解过程中，电解产物氢气和氧气作为气体在电解液中的溶解度非常小，几乎都是以气泡形式存在，并且在电解液中气泡的尺寸非常小，90％以上的气泡直径大约在30-120微米。特别是在高电流密度下电解，电解槽的阴阳极板表面会覆盖大量产物细微气泡，覆盖电极有效工作面积，也导致了欧姆阻降增加致使电解槽能耗升高。

3、零间隙的电解槽，有利于气泡的排出减低电阻。但是隔膜与电极距离过近，存在容易隔膜在安装过程破裂等问题。

4、所以如何减少电极与隔膜的距离，并保证隔膜不容易破裂已经是一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种碱性电解槽装置，以解决现有技术无法同时实现电极与隔膜的距离较小，并保证隔膜不容易破裂的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种碱性电解槽装置，所述碱性电解槽装置设有电解单元，所述电解单元包括阳极电极、阴极电极、隔膜和不锈钢毡支撑网；所述阳极电极与所述阴极电极相对布置，所述阳极电极与所述阴极电极之间设有隔膜；所述隔膜与所述阳极电极之间、以及所述隔膜与所述阴极电极之间均设有所述不锈钢毡支撑网；一所述不锈钢毡支撑网与所述隔膜、所述阳极电极贴合布置，另一所述不锈钢毡支撑网与所述隔膜、所述阴极电极贴合布置，且所述不锈钢毡支撑网的厚度小于0.4mm。

3、在其中一个实施例中，所述电解单元还包括多孔气体扩散层，所述阳极电极背离所述隔膜的表面、以及所述阴极电极背离所述隔膜的表面均覆盖贴合有所述多孔气体扩散层。

4、在其中一个实施例中，所述电解单元为多个，多个所述电解单元在所述孔气体扩散层内部分离排列布置。

5、在其中一个实施例中，所述不锈钢毡支撑网的空隙率为50％～80％。

6、在其中一个实施例中，所述不锈钢毡支撑网上的不锈钢毡体积占比为20％～50％。

7、在其中一个实施例中，所述阳极电极和所述阴极电极均为nifeo电极。

8、在其中一个实施例中，所述隔膜为聚醚类隔膜、聚孤类隔膜、ptfe隔膜、pps隔膜、es隔膜或复合型无机隔膜。

9、本发明的有益效果如下：

10、1、安装方便；相较于一般的零间隙配置结构，本发明仅要求在电极与隔膜之间增设一层带有缓冲结构的不锈钢毡支撑网，不锈钢毡支撑网的缓冲结构可以选择不锈钢毡，其成本低廉、安装方便。

11、2、保障安全；不锈钢毡具备弹性，经组装至电解槽后能通过弹性变形来吸收过大的挤压力，避免挤压力由电极单元完全作用于隔膜，保护隔膜免遭顶穿，并对隔膜起到支撑作用，解决零间隙隔膜破裂问题。

12、3、提高效率；不锈钢毡支撑网的多孔构造可以在电解过程中提高电极比表面积，加速反应进行，同时零间隙配置也极大地降低了电极和隔膜之间的溶液阻抗，提高了制氢效率。

技术特征：

1.一种碱性电解槽装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的碱性电解槽装置，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的碱性电解槽装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的碱性电解槽装置，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的碱性电解槽装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的碱性电解槽装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的碱性电解槽装置，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种碱性电解槽装置，碱性电解槽装置设有电解单元，电解单元包括阳极电极、阴极电极、隔膜和不锈钢毡支撑网；阳极电极与阴极电极相对布置，阳极电极与阴极电极之间设有隔膜；隔膜与阳极电极之间、以及隔膜与阴极电极之间均设有不锈钢毡支撑网；一不锈钢毡支撑网与隔膜、阳极电极贴合布置，另一不锈钢毡支撑网与隔膜、阴极电极贴合布置，且不锈钢毡支撑网的厚度小于0.4mm；采用此零间隙结构后，可以有效解决大量气泡产生的欧姆阻抗、小室电压升高、电解能耗高以及电流密度难以进一步提高的问题，零间隙结构电阻抗低，导电性好，有助于提升电解槽电流密度降低能耗。技术研发人员：袁梓慧,余林,林康迪,周子昊,刘漫娜,许盈盈,孙明受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26