膜电极以及应用该膜电极的电解槽的制作方法

本技术属于电解水制氢，特别是涉及一种膜电极以及应用该膜电极的电解槽。

背景技术：

1、pem电解水膜电极，在运行过程中，水输送入电解槽的阳极，在阳极电解产生氧气、电子和质子，氧气同水一起输送出电解槽，质子则通过质子膜传递到电解槽的阴极，与外电路的电子结合生成氢气，排出电解槽。

2、在电解过程中，电解槽的阳极出口既需要将过量的水排出还需要将产生的气体排出，当电流密度较大时，电解槽的阳极产生大量的氧气，难以及时有效的排出，导致阳极催化层活性位点被氧气占据而无法进一步起到电解水的作用，导致电解槽性能下降。

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膜电极以及应用该膜电极的电解槽，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膜电极，包括：阳极面和阴极面，所述阳极面和所述阴极面分别对应设置有外框区域以及被所述外框区域包围的反应区域，所述反应区域内设置有涂有催化层的活性区域和未涂抹催化层的传质区域，所述活性区域在所述反应区域内均匀分布，所述传质区域分布在所述活性区域之间。

3、可选地，所述活性区域与所述传质区域的面积占比为1:1～10:1。

4、可选地，所述活性区域设置有多个，多个所述活性区域呈阵列排布在所述反应区域内。

5、可选地，所述活性区域为大小一致的圆形，相邻活性区域圆心之间的距离为活性区域直径的1.5～2倍。

6、可选地，所述活性区域为各边长一致的多边形，相邻活性区域中心之间的距离为所述活性区域边长的1.5～2倍。

7、可选地，所述活性区域为多个环形，各环形之间直径逐渐增大，且各所述环形同心设置。

8、可选地，各环形的活性区域的宽度一致，且所述活性区域的宽度为1mm～10mm，所述传质区域的宽度为1mm～5mm。

9、可选地，所述活性区域为往复弯折往返的带状结构。

10、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型还提供一种电解槽，包括膜电极，所述膜电极的阳极面设置有阳极多孔钛板，所述阳极多孔钛板远离所述膜电极一侧设置有阳极端板，所述膜电极和所述阳极多孔钛板外设置阳极密封圈；沿着所述膜电极远离阳极面的方向，依次设置有阴极扩散层、阴极多孔钛板以及阴极端板，所述阴极扩散层外设置有第一阴极密封圈，所述阴极多孔钛板外设置有第二阴极密封圈。

11、如上所述，本实用新型的膜电极以及应用该膜电极的电解槽，具有以下有益效果：

12、在本方案中，活性区域发生电解水产生气体，若活性区域面积过大会造成气体聚集，因此将活性区域分散设置，在活性区域之间设置传质区域，用于分散聚集的气体，便于水将气体传出电解槽，释放气体占据的活性位点，提高了活性区域中催化层的利用率。

技术特征：

1.一种膜电极，其特征在于，包括：阳极面和阴极面，所述阳极面和所述阴极面分别对应设置有外框区域以及被所述外框区域包围的反应区域，所述反应区域内设置有涂有催化层的活性区域和未涂抹催化层的传质区域，所述活性区域在所述反应区域内均匀分布，所述传质区域分布在所述活性区域之间。

2.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述活性区域与所述传质区域的面积占比为1:1～10:1。

3.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述活性区域设置有多个，多个所述活性区域呈阵列排布在所述反应区域内。

4.根据权利要求3所述的膜电极，其特征在于，所述活性区域为大小一致的圆形，相邻活性区域圆心之间的距离为活性区域直径的1.5～2倍。

5.根据权利要求3所述的膜电极，其特征在于，所述活性区域为各边长一致的多边形，相邻活性区域中心之间的距离为所述活性区域边长的1.5～2倍。

6.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述活性区域为多个环形，各环形之间直径逐渐增大，且各所述环形同心设置。

7.根据权利要求6所述的膜电极，其特征在于，各环形的活性区域的宽度一致，且所述活性区域的宽度为1mm～10mm，所述传质区域的宽度为1mm～5mm。

8.根据权利要求1所述的膜电极，其特征在于，所述活性区域为往复弯折往返的带状结构。

9.一种电解槽，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的膜电极，所述膜电极的阳极面设置有阳极多孔钛板，所述阳极多孔钛板远离所述膜电极一侧设置有阳极端板，所述膜电极和所述阳极多孔钛板外设置阳极密封圈；沿着所述膜电极远离阳极面的方向，依次设置有阴极扩散层、阴极多孔钛板以及阴极端板，所述阴极扩散层外设置有第一阴极密封圈，所述阴极多孔钛板外设置有第二阴极密封圈。

技术总结本技术提供一种膜电极以及应用该膜电极的电解槽，其中膜电极包括：阳极面和阴极面，所述阳极面和所述阴极面分别对应设置有外框区域以及被所述外框区域包围的反应区域，所述反应区域内设置有涂有催化层的活性区域和未涂抹催化层的传质区域，所述活性区域在所述反应区域内均匀分布，所述传质区域分布在所述活性区域之间。在本方案中，活性区域发生电解水产生气体，若活性区域面积过大会造成气体聚集，因此将活性区域分散设置，在活性区域之间设置传质区域，用于分散聚集的气体，便于水将气体传出电解槽，释放气体占据的活性位点，提高了活性区域中催化层的利用率。技术研发人员：冯翌,请求不公布姓名,张晓伟,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：2024/6/30