一种质子交换膜电解槽及制氢模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种质子交换膜电解槽及制氢模块，该质子交换膜电解槽包括质子交换层，所述质子交换层的两侧皆设置有扩散层、双极板、电极和端板，所述扩散层、双极板、电极和端板从内到外依次设置，还包括气体流道，所述气体流道的第一端位于两个所述端板之间，所述气体流道的第二端伸出所述端板的外部，位于两个所述端板之间的气体流道至少部分呈弯曲设置；该质子交换膜电解槽及制氢模块可以提高气体管道内的气体压力，还有利于降温。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜电解槽及制氢模块
本技术涉及制氢领域，特别涉及一种质子交换膜电解槽及制氢模块。
技术介绍
氢气作为一种清洁的无污染的二次能源被广泛应用于各行各业，如能源，汽车，化学化工等领域，获得氢气的方法有很多种，比如工业副产氢、天然气重组、甲醇裂解、氨分解、电解水等等，但是工业副产氢、天然气重组、甲醇裂解、氨分解等方式获得的氢气不环保，有污染物产生，而水电解制氢被认为是绿色制氢的主流方式，在电化学方式下将水分解为氢气和氧气，无任何污染物产生。氢气和氧气在医疗领域使用很广泛，但是目前的氢气电解装置生产氢气和氧气的从出气管道的出口出来时基本没有多少压力，使用者几乎很难感觉到气体的存在，另外，氢气质子交换膜电解槽电解过程中会出现发热的问题，影响电解效率。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能够明显提高气体管道内的压力，且有利于散热的质子交换膜电解槽及制氢模块。本技术提供一种质子交换膜电解槽，包括质子交换层，所述质子交换层的两侧皆设置有扩散层、双极板、电极和端板，所述扩散层、双极板、电极和端板从内到外依次设置，还包括气体流道，所述气体流道的第一端位于两个所述端板之间，所述气体流道的第二端伸出所述端板的外部，位于两个所述端板之间的气体流道至少部分呈弯曲设置。优选地，位于两个所述端板之间的气体流道呈回形或者螺纹形盘绕在两个所述端板之间。优选地，所述双极板由碳板、金属板或者复合板制成；和/或，所述电极由不锈钢、铝合金、铜或者银制成。优选地，所述双极板、扩散层和所述质子交换膜的阳极设置有亲水层，所述双极板、扩散层和所述质子交换膜的阴极设置有疏水层。优选地，所述电极和所述双极板之间还设置有密封圈。本技术还提供一种制氢模块，包括上述任一项所述的质子交换膜电解槽和热量交换装置，所述质子交换膜电解槽与所述热量交换装置可相互导热；热量交换装置包括冷凝端和蒸发端，所述冷凝端为一热交换装置，所述热交换装置本体内设置有相变腔，所述相变腔内设置有相变材料。优选地，所述相变腔包括第一相变腔和第二相变腔，所述第一相变腔位于所述冷凝端和所述第二相变腔之间，所述第一相变腔与所述冷凝端可直接相互导热，所述第一相变腔和所述第二相变腔也可直接相互导热，所述第一相变腔内设置有第一相变材料，所述第二相变腔内分别设置有第二相变材料。优选地，所述第一相变腔与所述冷凝端可直接导热的部分在水平面上的投影面积：所述第一相变腔与水平面的垂直高度1-5:1；和/或，所述第二相变腔与所述第一相变腔可直接导热的部分在水平面上的投影面积：所述第二相变腔垂直水平面的高度为1-10:1。优选地，所述第一相变腔内设置有第一相变材料，所述第二相变腔内设置有第二相变材料，所述第一相变材料的相变温度小于所述第二相变材料的相变温度；所述第一相变材料的相变温度与所述第二相变材料的相变温度之比为：1:1.5-3.5。优选地，还包括调温设备，所述调温设备和所述相变腔可相互导热，所述冷凝端上固定有散热翅片，所述散热翅片与所述冷凝端固定连接，所述调温设备用于给所述冷凝端加热或者降温。本技术设置将气体管道弯曲设置，可以提高气体管道内的气体压力，还有利于降温。附图说明通过附图中所示的本技术优选实施例更具体说明，本技术上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。图1-1和图1-2为本技术的热量交换装置的结构示意图；图2为本技术的制氢模块的结构示意图；图3为本技术的质子交换膜电解槽的内部结构示意图；图4为本技术的质子交换膜电解槽的整体结构图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术所属的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。参考图1-4，本技术提供一种质子交换膜电解槽，包括质子交换层106，所述质子交换层106的两侧皆设置有扩散层105、双极板103、电极102和端板101，所述扩散层105、双极板103、电极102和端板101从内到外依次设置。该质子交换膜电解槽还包括气体流道107、108，所述气体流道107、108的第一端位于两个所述端板101之间，所述气体流道107、108的第二端伸出所述端板101的外部，位于两个所述端板101之间的气体流道107、108至少部分呈弯曲设置。可以增加气体管道的压力，使用者能够明显感觉到气体，且还有利于降低质子交换膜电解槽的温度。在优选实施例中，位于两个所述端板101之间的气体流道107、108呈回形或者螺纹形盘绕在两个所述端板101之间。使气体管道弯曲较大，气体从气体管道出来需要时间较长，可以增加气体管道内的压力。在优选实施例中，所述双极板103由碳板、金属板或者复合板制成，更稳固，不易破碎，能够承受一定的压力。所述电极102由不锈钢、铝合金、铜或者银制成，能够进行质子交换，实现电解过程，能够提高导电效率。在优选实施例中，所述靠近阳极端的双极板103、扩散层105和所述质子交换膜的阳极设置有亲水层，所述双极板103、扩散层105和所述质子交换膜的阴极设置有疏水层。在优选实施例中，所述电极102和所述双极板103之间还设置有密封圈104，密封效果好。双极板103如果是金属板，靠近阳极端加上亲水层，具有成亲水或者超亲水的功能，起到吸水的作用，减少水的流出；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。扩散层105靠近阳极端做上亲水层，具有亲水或者超亲水的作用，起到吸水的作用；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。质子交换膜靠近阳极端做上亲水层，具有亲水或者超亲水的作用，起到吸水的作用；靠近阴极端做上疏水层，具有疏水或者超疏水的作用，一方面可以起到加速水份流出，第二方面是起到防腐蚀作用，第三方面，水附着在阴极端，会增大电阻，不利于导电和热传递，会影响效率和寿命。本技术还提供一种制氢模块，包括上述权利要求所述的质子交换膜电解槽和热量交换装置，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质子交换膜电解槽，其特征在于，包括质子交换层，所述质子交换层的两侧皆设置有扩散层、双极板、电极和端板，所述扩散层、双极板、电极和端板从内到外依次设置，还包括气体流道，所述气体流道的第一端位于两个所述端板之间，所述气体流道的第二端伸出所述端板的外部，位于两个所述端板之间的气体流道至少部分呈弯曲设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜电解槽，其特征在于，包括质子交换层，所述质子交换层的两侧皆设置有扩散层、双极板、电极和端板，所述扩散层、双极板、电极和端板从内到外依次设置，还包括气体流道，所述气体流道的第一端位于两个所述端板之间，所述气体流道的第二端伸出所述端板的外部，位于两个所述端板之间的气体流道至少部分呈弯曲设置。


2.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽，其特征在于，位于两个所述端板之间的气体流道呈回形或者螺纹形盘绕在两个所述端板之间。


3.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽，其特征在于，所述双极板由碳板、金属板或者复合板制成；和/或，
所述电极由不锈钢、铝合金、铜或者银制成。


4.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽，其特征在于，所述双极板、扩散层和所述质子交换膜的阳极设置有亲水层，所述双极板、扩散层和所述质子交换膜的阴极设置有疏水层。


5.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽，其特征在于，所述电极和所述双极板之间还设置有密封圈。


6.一种制氢模块，其特征在于，包括上述权利要求1-5任一项所述的质子交换膜电解槽和热量交换装置，所述质子交换膜电解槽与所述热量交换装置可相互导热；热量交换装置包括冷凝端和蒸发端，所述冷凝端为一热交换装置，所述热交换装置本体内设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红传，黄尚杰，谢曙，张建国，
申请(专利权)人：东莞宝杰康氢科技有限公司，株洲宝杰康氢科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44