水电解电堆制造技术

本发明专利技术涉及一种水电解电堆，包括：多个电解槽，所述电解槽包括膜电极组件、阳极组件与阴极组件，所述阳极组件与所述阴极组件分别位于所述膜电极组件的两侧，所述电解槽的所述阳极组件与相邻的所述电解槽的所述阳极组件相邻设置，以及/或者，所述电解槽的所述阴极组件与相邻的所述电解槽的所述阴极组件相邻设置。该水电解电堆能够尽量减小电堆的厚度，从而降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】
水电解电堆
本专利技术涉及水电解
，特别是涉及水电解电堆。
技术介绍
氢能源作为一种新型能源，不易对环境造成污染且较为高效，因此受到了越来越广泛的关注。相关技术中，主要通过质子交换膜电解水的方式来获得氢气。目前的许多水电解电堆为了能够省掉压缩机对氢气进行压缩，选择直接输出高压氢气。但为了防止在高压输出氢气环境下相邻电解槽因压差过大而发生破裂，需要通过增加零部件的厚度来抵抗压差，这使得耗费材料较多，成本也因此过高。
技术实现思路
基于此，本专利技术提出一种水电解电堆，该水电解电堆能够尽量减小电堆的厚度，从而降低制造成本。水电解电堆，包括：多个电解槽，所述电解槽包括膜电极组件、阳极组件与阴极组件，所述阳极组件与所述阴极组件分别位于所述膜电极组件的两侧，所述电解槽的所述阳极组件与相邻的所述电解槽的所述阳极组件相邻设置，以及/或者，所述电解槽的所述阴极组件与相邻的所述电解槽的所述阴极组件相邻设置。在其中一个实施例中，所述阴极组件的中心位置设有沿轴向延伸的氢气出口第一段。在其中一个实施例中，所述阴极组件包括阴极板，所述阴极板的外表面上设有沿径向延伸的氢气出口第二段，所述氢气出口第二段与所述氢气出口第一段连通，所述电解槽的外侧设有氢气出口第三段，所述氢气出口第三段沿轴向贯通所述电解槽，所述氢气出口第三段与所述氢气出口第二段的外端连通。在其中一个实施例中，所述阴极板的外表面上设有多个沿径向延伸的氢气出口第二段，所述电解槽上设有多组沿周向均匀分布的氢气出口第三段，每组所述氢气出口第三段分别与每组所述氢气出口第二段的外端连通。在其中一个实施例中，所述阴极组件还包括阴极流场板，所述氢气出口第一段包括位于所述阴极流场板的中心的第一通孔，所述阴极流场板上还设有若干环形流道与直线流道，所述直线流道沿径向延伸且与所述环形流道连通，至少部分所述直线流道的端部与所述第一通孔连通。在其中一个实施例中，所述阴极组件包括阴极板与阴极流场板，所述阴极板与所述阴极流场板之间设有弹性导电元件。在其中一个实施例中，所述阴极板上设有朝所述阴极流场板凸出的凸出部，所述弹性导电元件套设于所述凸出部上。在其中一个实施例中，所述阳极组件包括阳极扩散层、阳极板与阳极流场板,所述水电解电堆上设有入水口与氧气出口，所述阳极板上设有沿径向朝内伸出的伸出部，所述膜电极组件与所述阳极流场板之间被所述阳极扩散层与所述阳极板分隔，且所述入水口与所述氧气出口均位于所述伸出部所在区域。在其中一个实施例中，所述阳极流场板包括主体部与支撑部，所述主体部位于所述伸出部与所述阳极扩散层的一侧，所述主体部上设有多个镂空槽，所述入水口与所述氧气出口设于所述支撑部上，所述入水口与所述氧气出口均与所述镂空槽连通。在其中一个实施例中，所述膜电极组件包括第一质子交换膜、第二质子交换膜与夹层，所述夹层位于所述第一质子交换膜与所述第二质子交换膜之间，所述夹层用于使从阴极侧渗透到阳极侧的氢气反应生成氢离子。在其中一个实施例中，所述膜电极组件的边缘处包裹有边框薄膜，所述边框薄膜的硬度大于所述膜电极组件的硬度。上述水电解电堆，将相邻的电解槽中相同极性的组件相邻设置，例如相邻的两个电解槽的阳极组件和/或阴极组件相邻设置。若输出高压氢气时，阴极侧为高压侧，阳极侧为低压侧，按照上述方式设置后，高压侧与高压侧相邻，低压侧与低压侧相邻，相邻的组件之间的压力较为接近，压力差较小，电解槽的部件不易因压力差过大而损坏，使电解槽具有足够的强度来保证使用时的安全性。并且，由于这种排列方式使得相邻电解槽之间的压力差减小，零部件不再需要通过增大厚度来抵抗压差，从而能将电堆的厚度减小，体积功率密度提高，制造成本也因此降低。附图说明图1为本专利技术一实施例中的水电解电堆的结构示意图；图2为图1中水电解电堆的侧视图；图3为图1中水电解电堆的剖视图(省略了阴极容纳槽与阳极容纳槽内的部件)；图4为图1中水电解电堆另一方向的剖视图(省略了阴极容纳槽与阳极容纳槽内的部件)；图5为图1中水电解电堆中一个电解槽的剖视图；图6为图5中A处的局部放大图；图7为图1中水电解电堆中一个电解槽的阴极组件的爆炸图(氢气出口第三段、入水口与氧气出口等孔位未示出)；图8为图1中水电解电堆中一个电解槽的阳极组件的爆炸图(氢气出口第三段、入水口与氧气出口等孔位未示出)；图9为图8中阳极板另一角度的结构示意图(氢气出口第三段、入水口与氧气出口等孔位未示出)；图10为图5中电解槽的膜电极组件的结构示意图；图11为图5中电解槽的膜电极组件与边框薄膜的结构示意图；图12为本专利技术一实施例中的密封圈的结构示意图；图13为图12中密封圈的局部剖视图；图14为本专利技术一实施例中的边框薄膜的俯视图。附图标记：电解槽10；膜电极组件100、第一质子交换膜110、第二质子交换膜120、夹层130、第一催化剂层140、第二催化剂层150；阴极组件200、阴极扩散层210、阴极流场板220、第一通孔221、环形流道222、直线流道223、弹性导电元件230、安装孔231、阴极板240、阴极容纳槽241、第一密封槽242、凸出部243、排出槽244、第二通孔245、氢气出口第二段246、第二凸耳247、阴极电极250、氢气出口第三段260、氢气出口第一段270；阳极组件300、阳极扩散层310、阳极流场板320、主体部321、镂空槽3211、第一凸台3212、支撑部322、第一连通槽3221、第二连通槽3222、第二凸台3223第五通孔3224、第六通孔3225、阳极板330、伸出部331、阳极容纳槽332、第七通孔333、凹槽334、第二密封槽335、第三密封槽336、第三凸耳337、阳极电极340、入水口360、氧气出口370；边框薄膜400、第一凸耳410；密封圈500、凸块510、第一面520、第二面530。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水电解电堆，其特征在于，包括：/n多个电解槽，所述电解槽包括膜电极组件、阳极组件与阴极组件，所述阳极组件与所述阴极组件分别位于所述膜电极组件的两侧，所述电解槽的所述阳极组件与相邻的所述电解槽的所述阳极组件相邻设置，以及/或者，所述电解槽的所述阴极组件与相邻的所述电解槽的所述阴极组件相邻设置。/n

【技术特征摘要】
1.水电解电堆，其特征在于，包括：
多个电解槽，所述电解槽包括膜电极组件、阳极组件与阴极组件，所述阳极组件与所述阴极组件分别位于所述膜电极组件的两侧，所述电解槽的所述阳极组件与相邻的所述电解槽的所述阳极组件相邻设置，以及/或者，所述电解槽的所述阴极组件与相邻的所述电解槽的所述阴极组件相邻设置。


2.根据权利要求1所述的水电解电堆，其特征在于，所述阴极组件的中心位置设有沿轴向延伸的氢气出口第一段。


3.根据权利要求2所述的水电解电堆，其特征在于，所述阴极组件包括阴极板，所述阴极板的外表面上设有沿径向延伸的氢气出口第二段，所述氢气出口第二段与所述氢气出口第一段连通，所述电解槽的外侧设有氢气出口第三段，所述氢气出口第三段沿轴向贯通所述电解槽，所述氢气出口第三段与所述氢气出口第二段的外端连通。


4.根据权利要求3所述的水电解电堆，其特征在于，所述阴极板的外表面上设有多个沿径向延伸的氢气出口第二段，所述电解槽上设有多组沿周向均匀分布的氢气出口第三段，每组所述氢气出口第三段分别与每组所述氢气出口第二段的外端连通。


5.根据权利要求2所述的水电解电堆，其特征在于，所述阴极组件还包括阴极流场板，所述氢气出口第一段包括位于所述阴极流场板的中心的第一通孔，所述阴极流场板上还设有若干环形流道与直线流道，所述直线流道沿径向延伸且与所述环形流道连通，至少部分所述直线流道的端部与所述第一通孔连通。

【专利技术属性】
技术研发人员：江亚阳，杨福源，党健，李洋洋，古俊杰，杨明烨，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11