一种电解水膜电极制造技术

本实用新型专利技术提供一种电解水膜电极，电解水膜电极总厚度在1mm以内，氧电极，氢电极之间的距离控制在0.3mm以内，一种电解水膜电极主要由隔膜、氧电极，氢电极、氧电极集流体、氢电极集流体组成，氧电极、氢电极内含有催化剂，催化剂可以加速水分解为氢气与氧气，提高电解水膜电极在消耗同等功率的条件下，单位时间内产生氢气的速度、氢气产生量有明显的提高；在一种电解水膜电极中，氢电极与氧电极紧贴在隔膜的两侧，氢电极与氧电极通过刷涂或者压制的工艺与隔膜连接在一起，隔膜的这种结构形式，可以将氢电极与氧电极之间的距离控制在最小的范围以内，减少氢电极与氧电极的之间离子传导的距离，从而降低离子传导的电阻。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电解水膜制造技术，主要应用于直流电解水制造氢气、氧气的的设备。
技术介绍
直流电解水制氢技术的发展已经有很多年了，目前碱性制氢、质子交换膜制氢技术已经比较成熟，尤其是碱性电解水制氢技术已经广泛应用于工业化制氢，质子交换膜制氢也已经应用于对价格不太敏感的家庭电解水机，以上两种制氢设备均已工业化生产。众所周知，直流电解制氢的核心部件是氧电极，氢电极，氧电极，氢电极的性能直接决定碱性制氢、质子交换膜制氢的效率，即：单位时间内电极氢气，氧气的产生量，氢气纯度、生产成本等，碱性制氢的氧电极使用的是不锈钢，氢电极使用的是不锈钢镀镍，氧电极，氢电极之间有比较大的距离，这种结构就造成电极之间电阻增大，氢气产气率很低，电极过电压比较高，槽电压在2.1-2.5v之间，水的理论分解电压为1.24v，这就说明电解电压很大一部分被电极之间的电阻消耗，产生热量，使电解制氢能耗增加，这就造成能源的浪费，制造氢气、氧气的成本过高；质子交换膜制氢是在质子交换膜两侧涂刷或者压制贵金属催化剂，贵金属包含铂、钯、钌等，质子交换膜除了价格很高(8000元/m3)，质子交换膜生产技术还被美国杜邦公司垄断，虽然质子交换膜电极制造氢气的效率比较高，但是由于质子交换膜做为制造质子交换膜电极的基本材料，这就使制造电解电极成本过于昂贵，目前无法应用于工业化制氢领域。
技术实现思路
为了克服现有电解水制氢所存在的上述问题，本技术提供一种电解水膜电极，电解水膜电极总厚度在1mm以内，氧电极，氢电极之间的距离控制在0.3mm以内，一种电解水膜电极主要由隔膜、氧电极，氢电极、氧电极集流体、氢电极集流体组成，氧电极、氢电极内含有催化剂，催化剂可以加速水分解为氢气与氧气，提高电解水膜电极在消耗同等功率的条件下，单位时间内产生氢气的速度、氢气产生量有明显的提高；在一种电解水膜电极中，氢电极与氧电极紧贴在隔膜的两侧，氢电极与氧电极通过刷涂或者压制的工艺与隔膜连接在一起，隔膜的这种结构形式，可以将氢电极与氧电极之间的距离控制在最小的范围以内，减少氢电极与氧电极的之间离子传导的距离，从而降低离子传导的电阻。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电解水膜电极主要由隔膜、氢电极、氧电极、氧电极集流体、氢电极集流体组成，其特征是：隔膜具有多孔结构，并具有离子导电的功能，氢电极、氧电极与隔膜紧密连接，氧电极集流体与氧电极、氢电极集流体与氢电极紧密连接；一种电解水膜电极有两种结构，第一种：包含一个氢电极、一个氧电极、一个隔膜、一个氧电极集流体、一个氢电极集流体，装配顺序为：氢电极集流体-氢电极--隔膜-氧电极-氧电极集流体；第二种：包含两个氢电极、两个氧电极、两个隔膜、一个氧电极集流体、两个氢电极集流体，装配顺序为：氢电极集流体-氢电极--隔膜-氧电极-氧电极集流体-氧电极--隔膜-氢电极-氢电极集流体。在第一种结构中，氢电极与氧电极分别对应一个氢电极集流体、氧电极集流体，氢电极与氧电极在隔膜的两侧，在第二种方案中，两个氧电极共用一个氧电极集流体，每个氢电极使用一个氢电极集流体，氢电极与氧电极还是在隔膜的两侧，电极与集流体之间，电极与隔膜之间均是紧密接触，第二种结构的优点在于不增加氢氧电极外形尺寸的条件下增大的氢电极的面积，提高制氢效率。隔膜为多孔结构，孔径控制范围：50---300目，隔膜厚度在0.1-0.3mm之间，隔膜具有离子导电的功能。隔膜可以采用聚丙烯滤布，涤纶滤布，锦纶滤布，聚苯乙烯滤布、尼龙滤布、尼龙无纺布等多种多孔面料。氧电极、氢电极厚度分别控制在0.3-0.45mm之间，氧电极是由氧电极催化剂与粘接剂混合以后，通过刷涂工艺或者刷涂以后再压制工艺与隔膜连接在一起；氢电极是由氢电极催化剂与粘接剂混合以后，通过刷涂工艺或者刷涂以后再压制工艺与隔膜连接在一起。一种电解水膜电极的外形可以是平面形状也可以是立体形状，平面形状是指圆形、方形或者其它几何平面；立体形状是指园锥体、圆台体、圆柱体或其它几何体形状。氧电极集流体可以采用钛网镀铂、铱钌合金等。氢电极集流体可以采用钛网镀铂、钛网镀铱钌合金、镍网，不锈钢网等。本技术的有益效果是：一种电解水膜电极可以降低电解水的槽电压，减少氢氧电极的过电位，降低电解水制氢，制氧的能耗。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是隔膜的原理结构图。图2是一种电解水膜电极的第一种结构原理图。图3是一种电解水膜电极的第二种结构原理图。图4是一种电解水膜电极外形为锥形体的剖面原理图。图5是一种电解水膜电极外形为圆台体的剖面原理图。图号说明：1.隔膜，2.氢电极集流体，3.氢电极，4.氧电极，5.氧电极集流体。具体实施方式实施例1：参照图1、图2，图1中的隔膜1采用涤纶滤布，孔径为80目；制作氧电极4、氢电极3的涂层材料为：催化剂铂与粘接剂聚四乙烯悬浮液混合而成，将混合好的混合物刷涂在隔膜1的两面，待涂层的水挥发以后，用压力机加热，加压将氧电极4的涂层、氢电极3的涂层与隔膜1压制在一起，使氧电极4、氢电极3与隔膜1之间的粘接强度得以保证。氧电极集流体5采用钛网镀铱钌合金，氢电极集流体2采用镍网；上述准备工作完成后，将氢电极集流体2、氧电极集流体5与压制完成的氧电极4、氢电极3与隔膜1的复合体用机械的方法紧密装配在一起，保证氧电极集流体5与氧电极4、氢电极3与氢电极集流体2接触良好，尽量降低两者之间的接触电阻。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解水膜电极，主要由隔膜(1)、氢电极(3)、氧电极(4)、氧电极集流体(5)、氢电极集流体(2)组成，其特征是：隔膜(1)具有多孔结构，并具有离子导电的功能，氢电极(3)、氧电极(4)与隔膜(1)紧密连接，氧电极集流体(5)与氧电极(4)、氢电极集流体(2)与氢电极(3)紧密连接。

【技术特征摘要】
1.一种电解水膜电极，主要由隔膜(1)、氢电极(3)、氧电极(4)、氧电极集流体(5)、氢电极集流体(2)组成，其特征是：隔膜(1)具有多孔结构，并具有离子导电的功能，氢电极(3)、氧电极(4)与隔膜(1)紧密连接，氧电极集流体(5)与氧电极(4)、氢电极集流体(2)与氢电极(3)紧密连接。2.根据权利要求1所述的一种电解水膜电极，其特征是：一种电解水膜电极有两种结构，第一种：包含一个氢电极(3)、一个氧电极(4)、一个隔膜(1)、一个氧电极集流体(5)、一个氢电极集流体(2)；装配顺序为：氢电极集流体(2)-氢电极(3)--隔膜(1)-氧电极(4)-氧电极集流体(5)；第二种：包含两个氢电极(3)、两个氧电极(4)、两个隔膜(1)、一个氧电极集流体(5)、两个氢电极集流体(2)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋雷，屠雪霞，
申请(专利权)人：刘秋雷，屠雪霞，
类型：新型
国别省市：陕西;61