一种水电解系统及方法技术方案

本申请提供一种水电解系统及方法，属于水电解制氢技术领域。水电解系统包括质子交换膜式电解装置以及振荡发生装置，振荡发生装置与质子交换膜式电解装置的电极极板机械连接，该水电解系统能够辅助质子交换膜式电解池进行排气，从而保证电解反应顺利进行，进而保证电解制氢效率。解制氢效率。解制氢效率。

【技术实现步骤摘要】
一种水电解系统及方法


[0001]本申请涉及水电解制氢
，具体而言，涉及一种水电解系统及方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，质子交换膜式电解池常用于电解制氢，但是，现有的质子交换膜式电解池在电解制氢的过程中存在排气不便的情况，导致电解制氢效率受到影响。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种水电解系统及方法，能够辅助质子交换膜式电解池进行排气，从而保证电解反应顺利进行，进而保证电解制氢效率。
[0004]本申请的实施例是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种水电解系统，包括质子交换膜式电解装置以及振荡发生装置，振荡发生装置与质子交换膜式电解装置的电极极板机械连接。
[0006]上述技术方案中，将电极极板与振荡发生装置机械连接，能够将振荡发生装置的机械振波递到电解装置的阳极钛网、钛毡、催化层界面以及阴极碳纸等功能单元上，以使电解过程中产生的气泡更快速脱离多孔骨架，并且能够将连接在一起的大面积气泡震碎，从而促使气泡尽快从电解装置内部排出，以保证电解反应顺利进行，进而保证电解制氢效率。
[0007]在一些可选的实施方案中，质子交换膜式电解装置包括沿层叠分布方向依次层叠分布的阳极板、膜电极和阴极板，在第一预设方向上，阳极板的至少一端机械连接有振荡发生装置，第一预设方向与层叠分布方向垂直；
[0008]可选地，在第一预设方向上，阳极板的两端分别机械连接有振荡发生装置。
[0009]上述技术方案中，在阳极板的至少一端设置振荡发生装置，是由于阳极板距离进水口较近，将振荡发生装置设置在距离电解部位更近的区域，相较于设置在其他区域，能够发挥更好的辅助排气作用。
[0010]进一步地，阳极板在第一预设方向上的两端分别设置有振荡发生装置，相较于仅在一端设置振荡发生装置，能够发挥更好的辅助排气作用。
[0011]在一些可选的实施方案中，在第一预设方向上，阴极板的至少一端机械连接有振荡发生装置；
[0012]可选地，在第一预设方向上，阴极板的两端分别机械连接有振荡发生装置。
[0013]上述技术方案中，在阴极板的至少一端设置振荡发生装置，相较于仅在阳极板设置振荡发生装置，能够发挥更好的辅助排气作用。
[0014]进一步地，阴极板在第一预设方向上的两端分别设置有振荡发生装置，相较于仅在一端设置振荡发生装置，能够发挥更好的辅助排气作用。
[0015]在一些可选的实施方案中，位于阳极板和阴极板上的振荡发生装置关于预设平面对称分布，预设平面为过膜电极的中心且与第一预设方向平行的平面。
[0016]上述技术方案中，位于阳极板和阴极板上的振荡发生装置关于预设平面对称分
布，能够使得振荡发生装置产生的机械振波具有较好的一致性，从而能够发挥更好的辅助排气作用，此外，对称分布的形式也使得水电解系统的整体结构较为规整。
[0017]在一些可选的实施方案中，振荡发生装置包括依次连接的超声波发生器、换能器以及振荡器，振荡器与电极极板机械连接。
[0018]上述技术方案中，采用上述组合形式的振荡发生装置，相较于采用其他形式的振荡发生装置，具有震荡效果好以及设备的可操控性强等优势。
[0019]在一些可选的实施方案中，质子交换膜式电解装置和振荡发生装置连接于同一电源。
[0020]上述技术方案中，质子交换膜式电解装置和振荡发生装置由同一个电源进行供能，相较于二者分别由一个电源进行供能，具有操控协同性更强以及设备的空间占位更小等优势。
[0021]在一些可选的实施方案中，水电解系统还包括信号显示器，信号显示器与质子交换膜式电解装置内的检测系统电性连接，用于显示质子交换膜式电解装置内的温度、压强以及电流中的一种或多种。
[0022]上述技术方案中，水电解系统增设信号显示器，并且将其与质子交换膜式电解装置内的检测系统电性连接，能够实现对质子交换膜式电解装置内众多理化参数的监控，以便直观获知电解制氢过程是否进行顺利，同时，还能通过监控结果来调整振荡发生装置的振荡频率等参数，以便其更好地发挥辅助排气功能。
[0023]第二方面，本申请实施例提供一种水电解方法，包括采用第一方面实施例提供的水电解系统进行水电解，水电解方法包括以下步骤：
[0024]启动质子交换膜式电解装置进行电解制氢，并启动振荡发生装置对电极极板进行震荡。
[0025]上述技术方案中，采用第一方面实施例提供的水电解系统进行水电解，其中，在电解制氢的过程中，通过振荡发生装置对电极极板进行震荡，能够促使气泡尽快从电解装置内部排出，以保证电解反应顺利进行，进而保证电解制氢效率。
[0026]在一些可选的实施方案中，先启动质子交换膜式电解装置，直至经过质子交换膜式电解装置的电流密度达到预设电流密度，再启动振荡发生装置；
[0027]可选的，预设电流密度为1.5～5A/cm2。
[0028]上述技术方案中，先启动质子交换膜式电解装置，待经过其的电流密度达到一定程度再启动振荡发生装置，是由于当电流密度较低时，电解装置内产生的气泡较少，此时启动振荡发生装置不能有效地发挥辅助排气功能，反而会造成电力资源的浪费。
[0029]进一步地，将预设电流密度限定在上述范围，是由于电流密度在该数值范围内，电解装置内产生的气泡量急剧增加，依靠自身结构无法实现有效排气，此时通过振荡发生装置进行排气能够更为有效地发挥辅助排气功能。
[0030]在一些可选的实施方案中，振荡发生装置的振荡频率为20～40kHz。
[0031]上述技术方案中，将振荡发生装置的振荡频率限定在上述范围，能够使得振荡发生装置具有适宜的振荡频率，从而能够更为有效地发挥辅助排气功能。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1为本申请实施例提供的第一种水电解系统的功能单元分布示意图；
[0034]图2为本申请实施例提供的第一种水电解系统的局部结构示意图；
[0035]图3为本申请实施例提供的第二种水电解系统的局部结构示意图；
[0036]图4为本申请实施例提供的第三种水电解系统的局部结构示意图；
[0037]图5为本申请实施例提供的第四种水电解系统的局部结构示意图；
[0038]图6为本申请实施例提供的第二种水电解系统的功能单元分布示意图。
[0039]图标：10
‑
水电解系统；100
‑
质子交换膜式电解装置；200
‑
振荡发生装置；300
‑
电源；400
‑
信号显示器；a
‑
层叠分布方向；b
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电解系统，其特征在于，包括：质子交换膜式电解装置；以及振荡发生装置，所述振荡发生装置与所述质子交换膜式电解装置的电极极板机械连接。2.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于，所述质子交换膜式电解装置包括沿层叠分布方向依次层叠分布的阳极板、膜电极和阴极板，在第一预设方向上，所述阳极板的至少一端机械连接有所述振荡发生装置，所述第一预设方向与所述层叠分布方向垂直；可选地，在所述第一预设方向上，所述阳极板的两端分别机械连接有所述振荡发生装置。3.根据权利要求2所述的水电解系统，其特征在于，在所述第一预设方向上，所述阴极板的至少一端机械连接有所述振荡发生装置；可选地，在所述第一预设方向上，所述阴极板的两端分别机械连接有所述振荡发生装置。4.根据权利要求3所述的水电解系统，其特征在于，位于所述阳极板和所述阴极板上的所述振荡发生装置关于预设平面对称分布，所述预设平面为过所述膜电极的中心且与所述第一预设方向平行的平面。5.根据权利要求1～4中任一项所述的水电解系统，其特征在于，所述振荡发生装置包括依次连接的超声波发生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟桂珍，徐一凡，唐厚闻，
申请(专利权)人：上海氢晨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：