一种质子交换膜电解堆制造技术

本发明专利技术涉及一种质子交换膜电解堆，该电解堆(1)包括依次叠加的紧固件(2)、前端板(3)、中板组件(4)、前绝缘板(5)、前集电板(6)、多片极板组件(7)、后集电板(8)、后绝缘板(9)和后端板(10)；所述相邻的极板组件(7)之间设有中板组件(4)。与现有技术相比，本发明专利技术设计的电解堆中的中板组件采用了复合材料，在满足电解堆整体性能的同时，降低了电解堆的整体质量；而且本发明专利技术设计的多层进气结构，可以让电解堆的前端板和后端板均可摒弃不锈钢材料，转而采用铝合金材料。金材料。金材料。

【技术实现步骤摘要】
一种质子交换膜电解堆


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种质子交换膜电解堆。

技术介绍

[0002]氢能作为一种清洁的能源，拥有巨大的发展前景。质子交换膜电解水制氢，具有零碳排放、反应快、电流密度高、体积小，变载适应性强等优点，可与光伏和风能相配套实现风光储氢一体化，发展前景广阔。作为质子交换膜电解水制氢的关键设备——电解堆，其由端板、集电板、极板、膜电极及紧固件等部件组成。
[0003]现有技术中的电解堆一般是在电解堆的端板上设有氧气和氢气的进出口，或是在电解堆的中间设有一个或多个中间具有进出气体接口的中板。由于，质子交换膜电解堆内部的电化学反应具有较强的电化学腐蚀性，所以电解堆的端板和中板一般采用耐腐蚀性较强的不锈钢板。同时，为防止端板和中板变形影响电解堆的密封，所以端板和中板需要具有一定平整性和刚度。现有电解堆的端板和中板都做得很厚，这就导致电解堆的重量增加，存在成本高、不易安装的缺点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种质子交换膜电解堆。该电解堆中的中板组件采用了复合材料，在满足电解堆整体性能的同时，降低了电解堆的整体质量；而且本专利技术设计的多层进气结构，可以让电解堆的前端板和后端板均可摒弃不锈钢材料，转而采用铝合金材料。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种质子交换膜电解堆，该电解堆包括依次叠加的紧固件、前端板、中板组件、前绝缘板、前集电板、多片极板组件、后集电板、后绝缘板和后端板；所述相邻的极板组件之间设有中板组件。
[0007]更具体地，电解堆中若采用多片极板组件相互叠加，会导致电解堆出现端头效应，即电解堆首尾两端的电解极板性能不佳，另外还会出现散热不均等，导致电解制氢效率下降；本专利技术设计的电解堆中在相邻的极板组件之间设有中板组件，有效避免散热不均情况的出现，使电解堆的效率进一步提升。此外，该底电解堆采用了多层进气结构，即中板组件和极板组件之间是并联的，气体可以通过连接管进行流动。
[0008]进一步地，所述的中板组件为第一中板组件和第二中板组件两种结构中的任意一种或多种。也就是说，在本专利技术的某些实施例中，电解堆可以单独使用第一中板组件或第二中板组件，也可混合使用第一中板组件和第二中板组件。
[0009]进一步地，所述的第一中板组件包括上平板、第一连接管、第一管接头、中间嵌板和下平板；所述的上平板、中间嵌板和下平板依次叠加在一起；所述的中间嵌板两端设有用于限位第一连接管的限位槽；所述的上平板和下平板两端均设有用于连接第一连接管的通孔；所述的通孔与限位槽位置对应；所述的第一连接管包括一根长臂和一根横臂，横臂的中
部与长臂垂直固为一体并与长臂相通；所述的第一管接头与长臂的管口相连；所述的第一连接管放置在限位槽中，横臂两端的管口嵌入通孔中。
[0010]进一步地，所述的第二中板组件包括第二连接管、第二管接头和嵌板；所述的嵌板两端设有用于限位第二连接管的限位槽；所述的第二连接管包括一根长臂和一根横臂，横臂的中部与长臂垂直固为一体并与长臂相通；所述的第二管接头与长臂的管口相连；所述的第二连接管嵌入限位槽中。
[0011]进一步地，所述的电解堆中有N个中板组件，其中N为自然数。也就是说，中板组件可以为零。
[0012]进一步地，所述的极板组件包括依次叠加的极板、密封垫、阳极框板、阳极毡板、膜电极、阴极毡板和阴极框板。
[0013]进一步地，所述的第一连接管横臂的高度等于上平板、中间嵌板和下平板依次叠加在一起的高度；所述的第一连接管长臂的高度等于中间嵌板的高度。
[0014]进一步地，所述的上平板、下平板、第一连接管的材质为耐腐蚀性材料，如不锈钢、钛合金等；所述的中间嵌板的材质为轻质材料，如铝合金、塑料等。
[0015]进一步地，所述的第二连接管长臂和横臂的高度均等于嵌板的高度。
[0016]进一步地，所述的嵌板的材质为轻质材料，如铝合金、塑料等；所述的第二连接管的材质为耐腐蚀性材料，如不锈钢、钛合金等。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0018](1)质量轻：本专利技术设计的电解堆中的中板组件采用了复合材料，在满足电解堆整体性能的同时，降低了电解堆的整体质量；而且本专利技术设计的多层进气结构，可以让电解堆的前端板和后端板均可摒弃不锈钢材料，转而采用铝合金材料。
[0019](2)成本低：由于采用的轻便复合性的材料代替原先的不锈钢材料，其制造工艺性及经济型具有较高的优势，使得电解堆的成本降低。
[0020](3)可靠性：本专利技术设计的电解堆中涉及电解堆的进出气部分仍然采用耐腐蚀性的材料，保证了电解堆的可靠性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术设计的电解堆的整体结构示意图；
[0022]图2为本专利技术设计的电解堆的立体装配图；
[0023]图3为实施例1所述的电解堆中中板组件结构示意图；
[0024]图4为实施例1所述的电解堆中中板组件立体装配图；
[0025]图5为实施例2所述的电解堆中中板组件结构示意图；
[0026]图6为实施例2所述的电解堆中中板组件立体装配图；
[0027]图7为本专利技术设计的电解堆中极板组件的立体装配图；
[0028]图中标号所示：1
‑
电解堆；2
‑
紧固件；3
‑
前端板；4
‑
中板组件；410
‑
第一中板组件；411
‑
上平板；412
‑
第一连接管；413
‑
第一管接头；414中间嵌板；415下平板；420
‑
第二中板组件；421
‑
第二连接管，422
‑
第二管接头，423
‑
嵌板；5
‑
前绝缘板；6
‑
前集电板；7
‑
极板组件；71
‑
极板；72
‑
密封垫；73
‑
阳极框板；74
‑
阳极毡板；75
‑
膜电极；76
‑
阴极毡板；77
‑
阴极框板；8
‑
后集电板；9
‑
后绝缘板；10后端板。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]实施例1
[0031]如图1、2所示，一种质子交换膜电解堆，该电解堆1包括依次叠加的紧固件2、前端板3、中板组件4、前绝缘板5、前集电板6、多片极板组件7、后集电板8、后绝缘板9和后端板10；相邻的极板组件7之间设有中板组件4。本实施中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜电解堆，其特征在于，该电解堆(1)包括依次叠加的紧固件(2)、前端板(3)、中板组件(4)、前绝缘板(5)、前集电板(6)、多片极板组件(7)、后集电板(8)、后绝缘板(9)和后端板(10)；所述相邻的极板组件(7)之间设有中板组件(4)。2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜电解堆，其特征在于，所述的中板组件(4)为第一中板组件(410)和第二中板组件(420)两种结构中的任意一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜电解堆，其特征在于，所述的第一中板组件(410)包括上平板(411)、第一连接管(412)、第一管接头(413)、中间嵌板(414)和下平板(415)；所述的上平板(411)、中间嵌板(414)和下平板(415)依次叠加在一起；所述的中间嵌板(414)两端设有用于限位第一连接管(412)的限位槽；所述的上平板(411)和下平板(415)两端均设有用于连接第一连接管(412)的通孔；所述的通孔与限位槽位置对应；所述的第一连接管(412)包括一根长臂和一根横臂，横臂的中部与长臂垂直固为一体并与长臂相通；所述的第一管接头(413)与长臂的管口相连；所述的第一连接管(412)放置在限位槽中，横臂两端的管口嵌入通孔中。4.根据权利要求2所述的一种质子交换膜电解堆，其特征在于，所述的第二中板组件(420)包括第二连接管(421)、第二管接头(422)和嵌板(423)；所述的嵌板(423)两端设有用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利荣，张震，
申请(专利权)人：苏州能濡新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：