一种质子膜水电解池制造技术

本发明专利技术公开了一种质子膜水电解池，包括一个或若干个依次叠放排布的单电池，所述单电池包括电解质膜(5)、以所述电解质膜(5)为中心两侧依次对称分布有一体化阴极膜电极、集电器与流场板(3)、上隔板(1)和一体化阳极膜电极、集电器与流场板(7)、下隔板(9)，隔板为平板，一体化膜电极、集电器与流场板靠近所述电解质膜(5)的一侧为膜电极层，远离所述电解质膜(5)的一侧为一体化集电器与流场板，所述一体化集电器与流场板靠近所述隔板的一侧开设有用于通水通气的流道(10)，相邻所述流道(10)相互垂直或者具有夹角。该质子膜水电解池有效地实现了在电解系统轻量化的基础上，提高了质子膜水电解池的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源与化工
，特别是涉及一种质子膜水电解池。
技术介绍
质子膜水电解池堆是将水电解成氢气与氧气的装置，它由一系列相同结构的单电池组成，单电池的基本结构如图1所示，以有机材料的电解质膜05为中心对称分布着阴极集电器03、阴极膜电极04与阳极膜电极06、阳极集电器07和带有集水、集气孔的上双极板01、下双极板09，集电器与膜电极的外周有密封材料的密封圈密封，密封圈的外侧与双极板外缘平齐。上密封圈02位于上双极板01与电解质膜05之间，中央包裹着阴极集电器03和阴极膜电极04，下密封圈08位于下双极板09与电解质膜05之间，中央包裹着阳极膜电极06和阳极集电器07，实现电池内阴、阳二室间的物质隔离，并能防止电池内物质向环境泄漏。通常的电池制造方法中，上述各部件均独立加工后，按图1所述单电池的基本结构进行组装。在这一过程中，由于组装部件多，组装时配合不便，影响组装效率以及产品质量；另一方面在极板两侧开槽加工方面，加工要求高、经济效率差，特别是薄板上开槽时，由于机加工过程产生的变形，难以保证槽深的一致性以及双极板的成品率和可靠性，加工成本较高，加工难度较大，制约着质子膜水电解池技术的普及和轻量化与小型化的发展。综上所述，如何有效地实现在电解系统轻量化的基础上，提高质子膜水电解池的性能，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种质子膜水电解池，该质子膜水电解池有效地实现了在电解系统轻量化的基础上，提高了质子膜水电解池的性能。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种质子膜水电解池，包括一个或若干个依次叠放排布的单电池，所述单
电池包括电解质膜、以所述电解质膜为中心两侧依次对称分布有一体化阴极膜电极、集电器与流场板、上隔板和一体化阳极膜电极、集电器与流场板、下隔板，隔板为平板，一体化膜电极、集电器与流场板靠近所述电解质膜的一侧为膜电极层，远离所述电解质膜的一侧为一体化集电器与流场板，所述一体化集电器与流场板靠近所述隔板的一侧开设有用于通水通气的流道，相邻所述流道相互垂直或者具有夹角。优选地，所述一体化集电器与流场板为耐腐蚀的多孔金属板，所述流道通过两个平行转动的辊轮压制成型，其中一个所述辊轮表面光滑，另一个所述辊轮表面上具有与所述流道形状相配合的槽道；或者所述一体化集电器与流场板上的所述流道通过机加工成型。优选地，所述流道为一字型流道或者十字型流道。优选地，所述一体化集电器与流场板为多孔钛板，所述多孔钛板通过粒径为40目到200目的粉末钛压制成型。优选地，所述膜电极层为直接涂敷在所述一体化集电器与流场板上的催化剂或沉积在所述一体化集电器与流场板上的催化层。优选地，所述一体化集电器与流场板的外周包裹有密封圈。优选地，所述密封圈的外侧与所述隔板的外缘平齐。优选地，相邻所述一体化集电器与流场板间的流道相互垂直。优选地，位于两侧的所述单电池的外侧安装有端板，所述质子膜水电解池通过压力机压到设定压力后紧固成型。优选地，两侧所述端板之间贯穿有拉杆，所述拉杆通过螺母紧固。本专利技术所提供的质子膜水电解池，包括一个或者若干个单电池，可以为一个、两个、多个，当为一个单电池构成时，一个单电池即为一个质子膜水电解池；当单电池为两个或者多个时，单电池依次叠放排布，供电方式上相互串联，物质流道上相互并联。单电池包括电解质膜、一体化膜电极、集电器与流场板以及隔板，电解质膜位于中心位置，电解质膜的两侧依次对称分布有一体化阴极膜电极、集电器与流场板、上隔板和一体化阳极膜电极、集电器与流场板、下隔板。上密封圈位于上隔板与电解质膜之间，中央包裹着一体化阴极膜电极、集电器与流场板，下密封圈位于下隔板与电解质膜之间，中央包裹着一体化阳
极膜电极、集电器与流场板，实现电池内阴、阳二室间的物质隔离，可以防止电池内的物质向外界环境泄漏。隔板为平板，并且隔板较薄，重量较轻，不用在隔板上开设流道，只需加工物质进、出的集流孔。一体化膜电极、集电器与流场板靠近所述电解质膜的一侧为膜电极层，远离所述电解质膜的一侧为一体化集电器与流场板，所述一体化集电器与流场板靠近所述隔板的一侧开设有用于通水通气的流道，将原加工在双极板上的流道转移到一体化集电器与流场板的一面上。根据一体化集电器与流场板由金属粉压制而成的为非结构件特点，并且其功能是导电及导水、导气，可以方便在一体化集电器与流场板上制作出流道，同时，一体化集电器与流场板上流道为单侧加工，靠近电解质膜的一侧是平整的，添加膜电极层，形成一体化膜电极、集电器与流场板。本专利技术所提供的质子膜水电解池，利用了一体化集电器与流场板的材料、功能以及非结构件的特点，在一体化集电器与流场板上开设流道，既可以满足通水通气的工作要求，又可以减少隔板上加工流道的加工程序，降低隔板重量，大幅度降低了薄隔板双面加工流道的难度，易于实现电解池的小型化与轻量化，提高电池的可靠性以及电池堆制作的经济性；并且在集成有流道的一体化集电器与流场板的另一侧添加膜电极层，如涂敷添加阳极电极催化剂或阴极电催化剂，组装电池简单，简化了电池组装的工艺流程，有利于规模化生产，并降低了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中一种典型的质子膜水电解池的结构示意图；图2为本专利技术中一种具体实施方式所提供的质子膜水电解池的结构示意图；图3为图2中一字型流道的结构示意图；图4为图3中A-A处的剖视图。附图中标记如下：01-上双极板、02-上密封圈、03-阴极集电器、04-阴极膜电极、05-电解质膜、06-阳极膜电极、07-阳极集电器、08-下密封圈、09-下双极板；1-上隔板、2-上密封圈、3-一体化阴极膜电极、集电器与流场板、5-电解质膜、7-一体化阳极膜电极、集电器与流场板、8-下密封圈、9-下隔板、10-流道。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种质子膜水电解池，该质子膜水电解池有效地实现了在电解系统轻量化的基础上，提高了质子膜水电解池的性能。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图2至图4，图2为本专利技术中一种具体实施方式所提供的质子膜水电解池的结构示意图；图3为图2中一字型流道的结构示意图；图4为图3中A-A处的剖视图。在一种具体实施方式中，本专利技术所提供的质子膜水电解池，包括一个或者若干个单电池，可以为一个、两个、多个，当为一个单电池构成时，一个单电池即为一个质子膜水电解池；当单电池为两个或者多个时，单电池依次叠放排布，供电方式上相互串联，物质流道10上相互并联。单电池包括电解质膜5、一体化膜电极、集电器与流场板以及隔板，电解质膜5位于中心位置，电解质膜5的两侧依次对称分布有一体化阴极膜电极、集电器与流场板3、上隔板1和一体化阳极膜电极、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质子膜水电解池，其特征在于，包括一个或若干个依次叠放排布的单电池，所述单电池包括电解质膜(5)、以所述电解质膜(5)为中心两侧依次对称分布有一体化阴极膜电极、集电器与流场板(3)、上隔板(1)和一体化阳极膜电极、集电器与流场板(7)、下隔板(9)，隔板为平板，一体化膜电极、集电器与流场板靠近所述电解质膜(5)的一侧为膜电极层，远离所述电解质膜(5)的一侧为一体化集电器与流场板，所述一体化集电器与流场板靠近所述隔板的一侧开设有用于通水通气的流道(10)，相邻所述流道(10)相互垂直或者具有夹角。

【技术特征摘要】
1.一种质子膜水电解池，其特征在于，包括一个或若干个依次叠放排布的单电池，所述单电池包括电解质膜(5)、以所述电解质膜(5)为中心两侧依次对称分布有一体化阴极膜电极、集电器与流场板(3)、上隔板(1)和一体化阳极膜电极、集电器与流场板(7)、下隔板(9)，隔板为平板，一体化膜电极、集电器与流场板靠近所述电解质膜(5)的一侧为膜电极层，远离所述电解质膜(5)的一侧为一体化集电器与流场板，所述一体化集电器与流场板靠近所述隔板的一侧开设有用于通水通气的流道(10)，相邻所述流道(10)相互垂直或者具有夹角。2.根据权利要求1所述的质子膜水电解池，其特征在于，所述一体化集电器与流场板为耐腐蚀的多孔金属板，所述流道(10)通过两个平行转动的辊轮压制成型，其中一个所述辊轮表面光滑，另一个所述辊轮表面上具有与所述流道(10)形状相配合的槽道；或者所述一体化集电器与流场板上的所述流道(10)通过机加工成型。3.根据权利要求2所述的质子膜水电解池，其特征在于，所述流道(10)为一字...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊荣，谭意诚，谢曙，张宝俊，王龙，
申请(专利权)人：淳华氢能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44