一种用于电催化产氢无膜流动池设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于电催化产氢无膜流动池设备，包括电化学流动模块、可拆卸地安装在所述电化学流动模块上的电极腔室模块、紧贴于所述电化学流动模块两侧的一对外部导电模块，以及将一对外部导电模块夹持在内的绝缘固件；所述电极腔室模块紧密夹设于一对外部导电模块之间，按照“内部导电模块

A membrane free flow cell equipment for electrocatalytic hydrogen production

【技术实现步骤摘要】
一种用于电催化产氢无膜流动池设备


[0001]本技术涉及电化学测试领域，更具体地说是一种用于电催化产氢无膜流动池设备。

技术介绍

[0002]在电催化水分解产氢能源转化领域中，流动池的测试系统是判断材料是否能够达到商业应用的重要指标之一。在电催化流动池测试系统中，电解液通过在电极催化剂表面的快速移动能够及时削弱电极表面吸附层的厚度进而缩短催化剂与反应物接触的距离，同时能够使产物快速从催化剂表面离去来释放更多的反应催化位点，进而加快了反应速率，提高产氢能力，实现节能产氢的目的。
[0003]目前，商用电催化产氢流动池设备的设计中隔膜是不可或缺的重要部分(如阴离子交换、阳离子交换膜、双极膜等)，其目的一方面是为了防止阴阳两电极的直接接触造成的短路危险发生，一方面避免两电极催化反应产生的气体产物(氢气，氧气)相遇的危险发生，另一方面通过离子交换保证反应的进行。流动池隔膜虽然避免了两电极间的直接接触造成的短路危险和气体混合危险，但也极大地阻碍了两电极间的离子交换速率，进而导致了电催化产氢性能不能进一步突破。此外，隔膜价格昂贵，工艺复杂，寿命有限，且在流动池中的组装拆卸操作程序烦琐。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本技术提出一种用于电催化产氢无膜流动池设备，该设备能够避免两电极的接触及产物的气体混合、电极之间缓慢的离子交换等不利因素，并能够与有机小分子电氧化耦合催化水分解产氢技术相结合，为实现安全、高效、稳定的低能耗工业级电催化产氢提供一种有效可行的技术方案。<br/>[0005]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种用于电催化产氢无膜流动池设备，其结构特点是：
[0007]包括电化学流动模块、可拆卸地安装在所述电化学流动模块上的电极腔室模块、紧贴于所述电化学流动模块两侧的一对外部导电模块，以及绝缘固件；
[0008]一对外部导电模块分别带有露出于设备外侧的引脚，所述绝缘固件外形尺寸大于外部导电模块，紧贴并可拆卸地将一对外部导电模块夹持在内；
[0009]所述电极腔室模块紧密夹设于一对外部导电模块之间，按照“内部导电模块
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电极
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分隔块
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电极
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内部导电模块”依序组装而成，相邻两构件间彼此紧贴，两内部导电模块的外露面分别与一对外部导电模块的内侧面紧密相贴，所述分隔块设有两块，之间相隔形成贯通的缺口，两电极正对布置、分别紧贴于分隔块的两侧，分别用作阴极电极与阳极电极，两电极相对的一面于所述缺口区域露出，以所述缺口区域作为反应通道，缺口两端分别作为反应通道的进液口与出液口，处于工作状态的反应通道竖立布置；
[0010]所述电化学流动模块内部，按照所述电极腔室模块的进液口及出液口对应形成分别适配并相通的进液通道及出液通道，所述进液通道及出液通道分别对应配设露出于设备外侧的进液管及出液管，与所述反应通道构成贯通密封的电解液通道。
[0011]本技术的结构特点也在于：
[0012]还包括密封结构，设置在外部导电模块、电化学流动模块与电极腔室模块的相接处，用于对电解液通道的密封。
[0013]所述电化学流动模块的中部开有安装通孔，所述电极腔室模块内嵌于所述安装通孔内，两内部导电模块的外露面分别与所在侧电化学流动模块的外表面齐平，在安装通孔的每侧孔沿处、位于内部导电模块与外部导电模块之间安装密封圈。
[0014]所述绝缘固件设有一对，在内侧设有适配于所述外部导电模块外形的安装槽，所述外部导电模块嵌装于所述安装槽中，并齐平于所述绝缘固件的内侧面。
[0015]所述电极腔室模块中，分隔块外缘齐平于所述内部导电模块的外缘，所述电极整体内置于所述分隔块与内部导电模块之间。
[0016]所述电极腔室模块中，内部导电模块为圆形导电碳饼，分隔块为拱形块状结构，一对分隔块以直边正对，间隔布置，与一对内部导电模块之间通过绝缘柱贯穿相连。
[0017]所述外部导电模块包括片状结构的导电铜模块以及导电模块硬碳，二者粘接相连，所述导电模块硬碳与所述内部导电模块紧密相贴。
[0018]与已有技术相比，本技术有益效果体现在：
[0019]1、本技术研制的电催化产氢无膜流动池设备用于电催化产氢领域，该设备无需隔膜即实现了阴阳两电极的分离，能够在避免阴阳两电极接触造成危险的同时，可与有机小分子电氧化耦合电解水产氢技术相结合，有效避免了电解水氧化产生氧气的可能，进而实现阴阳两电极的催化反应在一室完成，达到了安全、高效、稳定的低能耗产氢的目的，解决了有隔膜测试过程中所引起的缓慢离子传输问题，能够达到了安全、高效、低能耗工业级产氢的目的；
[0020]2、本设备具有灵敏的电化学响应信号和合理的流体动力学特征，结构设计合理简单，体积小巧便于携带，组装拆卸方便快捷，易于电极的更换操作，同时可用于不同体系下的电化学检测分析，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0021]图1是本技术的结构示意图；
[0022]图2是本技术的分解结构示意图；
[0023]图3是本技术中电化学流动模块的结构示意图；
[0024]图4是本技术中电极腔室模块的分解结构示意图；
[0025]图5是本技术中电极腔室模块的组装过程示意图；
[0026]图6是含有0.1M水合肼的1.0M氢氧化钾电解液中，通过线性循环扫描程序分别使用常规电解池、有膜流动池和无膜流动池进行测试，根据电流密度(A)跟电压(V)之间的关系获得的三条曲线图。
[0027]图中，
[0028]1绝缘固件；11安装槽；12不锈钢螺丝；
[0029]2外部导电模块；21导电铜模块；22引脚；23导电模块硬碳；
[0030]3密封圈；
[0031]4电化学流动模块；41进液通道；42进液管；43出液通道；44出液管；45安装通孔；
[0032]5电极腔室模块；51内部导电模块；52分隔块；53电极；54绝缘柱；55反应通道。
具体实施方式
[0033]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0034]请参照图1至图5，本实施例的用于电催化产氢无膜流动池设备包括电化学流动模块4、可拆卸地安装在电化学流动模块4上的电极53腔室模块5、紧贴于电化学流动模块4两侧的一对外部导电模块2，以及绝缘固件1；
[0035]一对外部导电模块2分别带有露出于设备外侧的引脚22，绝缘固件1外形尺寸大于外部导电模块2，紧贴并可拆卸地将一对外部导电模块2夹持在内；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电催化产氢无膜流动池设备，其特征是：包括电化学流动模块、可拆卸地安装在所述电化学流动模块上的电极腔室模块、紧贴于所述电化学流动模块两侧的一对外部导电模块，以及绝缘固件；一对外部导电模块分别带有露出于设备外侧的引脚，所述绝缘固件外形尺寸大于外部导电模块，紧贴并可拆卸地将一对外部导电模块夹持在内；所述电极腔室模块紧密夹设于一对外部导电模块之间，按照“内部导电模块
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电极
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分隔块
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电极
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内部导电模块”依序组装而成，相邻两构件间彼此紧贴，两内部导电模块的外露面分别与一对外部导电模块的内侧面紧密相贴，所述分隔块设有两块，之间相隔形成贯通的缺口，两电极正对布置、分别紧贴于分隔块的两侧，分别用作阴极电极与阳极电极，两电极相对的一面于所述缺口区域露出，以所述缺口区域作为反应通道，缺口两端分别作为反应通道的进液口与出液口，处于工作状态的反应通道竖立布置；所述电化学流动模块内部，按照所述电极腔室模块的进液口及出液口对应形成分别适配并相通的进液通道及出液通道，所述进液通道及出液通道分别对应配设露出于设备外侧的进液管及出液管，与所述反应通道构成贯通密封的电解液通道。2.根据权利要求1所述的用于电催化产氢无膜流动池设备，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：章根强，冯亚飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：