一种PEM水电解槽阳极极板制造技术

本申请涉及电解领域，具体公开了一种PEM水电解槽阳极极板，包括连接于极板一侧的多个凸起部，凸起部之间形成阳极流道，极板设置有出口流道和入口流道，出口流道和入口流道与阳极流道连通。保证了反应水的扩散能力，提高反应水的传输效率，使反应水在流场内均匀分布，从而增加有效反应面积，提高电解性能。提高电解性能。提高电解性能。

Anode plate of PEM water electrolysis cell

【技术实现步骤摘要】
一种PEM水电解槽阳极极板


[0001]本申请涉及电解的
，特别是一种PEM水电解槽阳极极板。

技术介绍

[0002]随着世界能源技术的不断发展，氢能凭借其高效率、低污染的优势被全世界人民寄予厚望。质子交换膜(以下简称PEM)水电解制氢技术是目前绿色制氢的焦点技术。它的反应原理是PEM燃料电池反应的逆反应，以质子膜为电解质，纯水位反应物，在阳极被分解为O2、质子H
‑
及电子e
‑
，质子H
‑
通过PEM到达阴极，在阴极侧与电子e
‑
结合成为H2。产生的氢气纯度高，压力调控范围大，氢气输出压力可达数兆帕，适应快速变化的可再生能源电力输入。因此，PEM水电解制氢是未来可再生能源储能的有效路径。
[0003]目前PEM水电解还存在很多技术难题，其中，双极板及流场结构设计是影响电解槽产气率的制约因素之一。其中，在阳极侧存在大量的水和产生的氧气，气液两相传输的限制问题和电解槽产气率密切相关，因此，设计高效传质的阳极极板流场结构是提高电解槽产气率的关键技术之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述存在的问题，提供一种PEM水电解槽阳极极板，水电解时能保证反应水的扩散能力，提高反应水的传输效率，使反应水在流场内均匀分布，从而提高有效反应面积，增加电解性能。
[0005]本申请采用如下的技术方案：
[0006]一种PEM水电解槽的阳极极板，包括阳极极板，所述连接于极板一侧的多个凸起部，凸起部之间形成阳极流道，极板设置有出口流道和入口流道，出口流道和入口流道与阳极流道连通。
[0007]进一步地，所述阳极流道的凸起部呈翼面，且为矩阵排列，均设有分流结构、引流结构和汇流结构；
[0008]进一步地，所述分流结构呈楔形尖角，沿来流轴向对称布置，楔形尖角呈60
°‑
90
°
；
[0009]进一步地，所述引流结构承接分流结构，呈凸状圆弧形，弧度呈100
°‑
120
°
；
[0010]进一步地，所述汇流结构承接引流结构，呈楔形尖角，沿来流轴向对称布置，楔形尖角呈30
°‑
45
°
；
[0011]进一步地，所述引流结构最外侧轴向位置应处于相邻凸起部汇流结构末端轴向位置的前端。
[0012]综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
[0013]1、楔形尖角状分流结构高效分散流体，避免流速及压强的损失，提高流体分布的均匀性，增加有效反应面积，提高电解效率。
[0014]2、凸状圆弧形引流结构减少搅拌流、涡流等阻碍流体流入和排出运动状态的出现，减少气体栓塞的形成，保证反应水的顺畅流动。
[0015]3、楔形尖角状汇流结构使流体顺畅汇流，避免撞击造成能量损失，保证流道内气液两相的高效传输。
[0016]4、采用背部进/出流体的方式，保证密封区域的连续性，提高了电解槽密封性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例中质子交换膜水电解槽阳极流道的正视图示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例中阳极流道后视图示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例中凸起部的结构示意图。
[0020]附图标记说明：1、入口流道；2、阳极流道；3、出口流道；4、入水孔5、出水孔；6、凸起部；61、分流结构；62、引流结构；63、汇流结构。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述。
[0022]需要说明的是，下述实施案例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本专利技术的描述中，术语“上”“下”“顶”“底”等指示的方向或者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，并不是指示或暗示所示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。
[0023]如图1和图2所示，本申请实施例公开一种PEM水电解槽阳极极板，包括极板，极板内设置有多个凸起部6，凸起部6之间形成阳极流道2，极板与凸起部6相对的一侧为极板的背部，极板背部设置有与阳极流道2连通的出口流道3和入口流道1。
[0024]极板设有入水孔4和出水孔5，入水孔4和出水孔5均从极板的背部贯穿至与阳极流道2连通，入水孔4连通阳极流道2和入口流道1，出水孔5连通出口流道3和入口流道1。入口流道1和出口流道3可根据实际情况进行调整。本实施例中，入口流道1和出口流道3对称布置于极板相对的两侧，入口流道1指向出口流道3的方向为来流方向。水电解时，反应水从极板背部的入口流道1，穿过入水孔4进入极板正面的阳极流道2，反应后再经出水孔5收集进入极板背部的出口流道3，流出极板。
[0025]凸起部6设置有分流结构61、引流结构62和汇流结构63，分流结构61呈楔形尖角，沿来流方向轴向对称布置，本实施例中分流结构61的楔形尖角呈90
°
；引流结构62沿着来流方向承接分流结构61，呈凸状圆弧形，最外侧轴向位置应处于相邻凸起部6汇流结构63末端轴向位置的前端，本实施例中弧度呈113
°
；汇流结构63呈楔形尖角，沿来流方向承接引流结构62且呈轴向对称布置，本实施例中汇流结构63的楔形尖角呈45
°
，在该角度下，流体汇流更高。
[0026]如图3所示，凸起部6在阳极极板内呈多排分布，每排凸起部6中的凸起部6均匀分布，相邻两排凸起部6之间交错设置，来流方向上依次经过的两份相邻凸起部6分别为前排凸起部6和后排凸起部6，后排凸起部6的分流结构61顶端沿着来流方向的逆方向延伸超过前排凸起部6的引流结构62最外侧位置。
[0027]翼面矩阵流道，具备分流、引流和汇流三个性能，可以高效分散流体，避免流速及压强的损失，减少搅拌流等阻碍流体流入和排出的运动状态的出现，减少气体栓塞的形成，
同时使流体顺畅汇流，避免撞击造成能量损失，保证流道内气液两相的高效传输，提高流体分布的均匀性，增加有效反应面积，提高电解效率。
[0028]通过设置呈翼面矩阵分布的凸起部6均设有分流结构61、引流结构62和汇流结构63。楔形尖角状分流结构61能够高效分散流体，避免流速及压强的损失，提高流体分布的均匀性，增加有效反应面积，提高电解效率。凸状圆弧形引流结构62承接分流结构61，减少搅拌流、涡流等阻碍流体流入和排出运动状态的出现，减少气体栓塞的形成，保证反应水的顺畅流动。楔形尖角状汇流结构63顺势承接引流结构62，使流体顺畅汇流，避免撞击造成能量损失，保证流道内气液两相的高效传输，三方面综合作用使得电解槽的综合性能得到提高。
[0029]本申请的实施原理为：水电解进行时，反应水通过流道顶部的入口流道1分配后穿过入水孔4进入极板正面的翼面矩阵流道。翼面矩阵流道的分流结构61让反应水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PEM水电解槽阳极极板，其特征在于：包括连接于极板内的多个凸起部(6)，凸起部(6)之间形成阳极流道(2)，极板设置有出口流道(3)和入口流道(1)，出口流道(3)和入口流道(1)与阳极流道(2)连通。2.根据权利要求1所述的一种PEM水电解槽阳极极板，其特征在于：所述凸起部(6)设置有分流结构(61)、引流结构(62)和汇流结构(63)，分流结构(61)呈楔形尖角，分流结构(61)的楔形尖角朝向入口流道(1)指向出口流道(3)的来流方向，引流结构(62)承接分流结构(61)，呈凸状圆弧形，汇流结构(63)承接引流结构(62)，呈楔形尖角。3.根据权利要求2所述的一种PEM水电解槽阳极极板，其特征在于：所述分流结构(61)呈楔形尖角为60
°‑
90
°
。4.根据权利要求2所述的一种PEM水电解槽阳极极板，其特征在于：所述引流结构(61)的弧度为100
°‑
120
°
。5.根据权利要求2所述的一种PEM水电解槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娜，陈红，申帅帅，任朝君，章丹亭，马骁，倪伟，于继胜，王国文，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：