电解水装置制造方法及图纸

本申请提供一种电解水装置，包括阳极板、阴极板，阴极板与阳极板相对；膜电极，膜电极位于阴极板与阳极板之间；参比电极，参比电极与膜电极接触；其中，阴极板上开设有通孔，通孔内安装有接线柱，接线柱朝向膜电极延伸并与参比电极接触。本申请提供一种电解水装置，旨在提高装配的便捷性并能适应广泛的工况温度范围(20℃

【技术实现步骤摘要】
电解水装置


[0001]本申请涉及点质子交换膜电解水
，具体涉及一种电解水装置。

技术介绍

[0002]波动性可再生能源的转化储存成了产业和科研的热点。质子交换膜电解水具有良好的动态响应能力、较高的电流密度以及阴阳极的气压差适应性，非常适合与间歇性可再生能源(如风能或太阳能)耦合以实现大规模长周期的储能。
[0003]目前，优化质子交换膜电解水膜电极中贵金属的载量是研发的关键之一。然而，由于当前电解槽只能形成两电极体系，存在内部信息耦合，因此无法对单个阴极或阳极进行精准的测量。为了解决这个问题，引入参比电极可以精确地得到单个电极的电位
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电流密度关系，从而更有利于膜电极的优化。
[0004]中国专利(公开号CN102478536B)公开了一种使用质子交换膜电解槽外加参比电极的方法。该方法通过延长质子交换膜电解槽中的质子交换膜，将质子交换膜和外部参比电极浸入电解质溶液中，使得外部参比电极和电解槽的阴阳极构成了一个三电极体系，从而可以对阴阳极电极电势进行测定。然而，该装置的组装较为复杂，电解质溶液和质子交换膜之间存在液接电势，从而导致电势的测量结果不太准确。Edward Brightman等人(Electrochemistry Communications 2015 52 1
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4.)介绍了一种电解槽原位引入参比电极的检测方法。该方法通过引入盐桥在参比电极和工作电极之间建立离子通路。具体操作是在电解槽外部打孔，将覆盖PTFE的Nafion管插入孔内并与工作电极连接，管内填充0.5M的H2SO4溶液，以提高Nafion管的质子传导率。参比电极采用Hydroflex可逆氢参比电极。虽然该方法与上述专利原理基本一致，即通过硫酸搭建离子通路后引入参比电极，但存在缺陷。长期高温工作会使盐桥中水分蒸发，形成短路，导致离子传输受阻，因此不适合长期工况下使用。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种电解水装置，旨在提高装配的便捷性并能适应广泛的工况温度范围(20℃
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120℃)，同时保证长期稳定运行。该装置解决质子交换膜电解槽在引入参比电极长期运行时不便的问题，以及液接电势导致的阳极和阴极电势测量不准确的技术问题，提高测量的准确性和可靠性。此外，该装置还具有高度稳定和可靠的特点，为相关领域提供了一种有效的解决方案。
[0006]本申请提供一种电解水装置，包括：
[0007]阳极板；
[0008]阴极板，阴极板与阳极板相对；
[0009]膜电极，膜电极位于阴极板与阳极板之间；
[0010]参比电极，参比电极与膜电极接触；
[0011]其中，阴极板上开设有通孔，通孔内安装有接线柱，接线柱朝向膜电极延伸并与参
比电极接触。
[0012]在一些实施例中，阴极板具有第一绝缘区域以及第一导电区域，通孔位于第一绝缘区域内。
[0013]在一些实施例中，阴极板包括第一母板以及第一子板，第一母板与第一导电区域对应，第一子板与第一绝缘区域对应。
[0014]在一些实施例中，第一母板朝向阳极板的一面开设有第一凹槽，第一凹槽的底壁设有贯穿第一母板的第一通孔；
[0015]第一子板安装于第一凹槽内，第一子板设有贯穿的第二通孔，第二通孔与第一通孔相互连通并组成通孔。
[0016]在一些实施例中，接线柱包括第一部分和第二部分；
[0017]第一部分位于第一通孔内，第二部分位于第二通孔内；
[0018]第二通孔内设有内螺纹，第二部分设有与内螺纹配合的外螺纹。
[0019]在一些实施例中，第一导电区域内设有第一流道，第一绝缘区域内设置有围绕通孔的第二流道。
[0020]在一些实施例中，第一流道与第二流道相互连通，第一流道具有第一氢气流入口，第二流道具有第一流出口。
[0021]在一些实施例中，第一流道与第二流道相互分隔；
[0022]阴极板具有第一流入子口、第一流出子口、第二流入子口和第二流出子口，第一流道连通第一流入子口和第一流出子口，第二流道连通第二流入子口和第二流出子口。
[0023]在一些实施例中，阳极板具有第二绝缘区域以及第二导电区域；
[0024]第二绝缘区域与第一绝缘区域相对，第二导电区域与第一导电区域相对。
[0025]在一些实施例中，阳极板包括第二母板以及第二子板，第二母板与第二导电区域对应，第二子板与第二绝缘区域对应。
[0026]在一些实施例中，第二母板朝向阴极板的一面开设有第二凹槽，第二子板安装于第二凹槽内。
[0027]在一些实施例中，第二导电区域内设有第三流道，第二绝缘区域内设有第四流道。
[0028]在一些实施例中，第三流道和第四流道相互连通第三流道具有第二流入口，第四流道具有第二流出口。
[0029]在一些实施例中，第三流道和第四流道相互分隔；
[0030]第三流道具有第三流入子口以及第三流出子口。
[0031]在一些实施例中，第二凹槽的底壁设有排出口，排出口与第二流出口相对且相互连通。
[0032]在一些实施例中，膜电极包括阳极催化剂层、阴极催化剂层，以及位于阳极催化剂层和阴极催化剂层之间的质子交换膜；
[0033]阳极催化剂层背离质子交换膜的一面设有阳极扩散层，阴极催化剂层背离质子交换膜的一面设有阴极扩散层。
[0034]在一些实施例中，阴极催化剂层包括间隔布置于质子交换膜上的阴极催化层以及参比电极催化层，参比电极催化层与通孔相对；
[0035]阴极扩散层包括与阴极催化层相对的第一扩散层，以及与参比电极催化层相对的
参比电极扩散层，参比电极扩散层与阴极板间隔布置。
[0036]在一些实施例中，参比电极与质子交换膜接触。
[0037]在一些实施例中，参比电极为可逆氢电极。
[0038]在一些实施例中，参比电极的活性区域材料为镀铂钛毡或含铂碳纸、Pt/C催化层等一系列含铂物质。
[0039]在一些实施例中，接线柱包括柱体，柱体外表面包覆有绝缘层。
[0040]在一些实施例中，还包括第一绝缘垫片以及第二绝缘垫片；
[0041]第一绝缘垫片位于阳极板和膜电极之间，第二绝缘垫片位于阴极板和膜电极之间。
[0042]现有技术利用外加参比电极，基于液体电解质中离子的传输来测量电势。然而，在通常的电解槽测试工况下，温度高达60℃
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80℃，这会导致电解质受温度影响而发生不同的变化，例如形成离子“断路”或浓度变化，进而导致测试结果误差。相比之下，本申请提供的电解水装置只需持续提供稳定的饱和湿润的氢气即可进行电势测量，无需复杂的操作，同时也可以长时间保持稳定。
[0043]本装置通过在阴极板上开设通孔，并在通孔内安装接线柱，使接线柱与参比电极接触并延伸向膜电极。与传统盐桥法引入参比电极相比，该装置可适应更广泛的工况温度范围(20℃
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120℃)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解水装置，其特征在于，包括：阳极板；阴极板，所述阴极板与所述阳极板相对；膜电极，所述膜电极位于所述阴极板与所述阳极板之间；参比电极，所述参比电极与所述膜电极接触；其中，所述阴极板上开设有通孔，所述通孔内安装有接线柱，所述接线柱朝向所述膜电极延伸并与所述参比电极接触。2.如权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述阴极板具有第一绝缘区域以及第一导电区域，所述通孔位于所述第一绝缘区域内。3.如权利要求2所述的电解水装置，其特征在于，所述阴极板包括第一母板以及第一子板，所述第一母板与所述第一导电区域对应，所述第一子板与所述第一绝缘区域对应。4.如权利要求3所述的电解水装置，其特征在于，所述第一母板朝向所述阳极板的一面开设有第一凹槽，所述第一凹槽的底壁设有贯穿所述第一母板的第一通孔；所述第一子板安装于所述第一凹槽内，所述第一子板设有贯穿的第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔相互连通并组成所述通孔。5.如权利要求4所述的电解水装置，其特征在于，所述接线柱包括第一部分和第二部分；所述第一部分位于所述第一通孔内，所述第二部分位于所述第二通孔内；所述第二通孔内设有内螺纹，所述第二部分设有与所述内螺纹配合的外螺纹。6.如权利要求2所述的电解水装置，其特征在于，所述第一导电区域内设有第一流道，所述第一绝缘区域内设置有围绕所述通孔的第二流道。7.如权利要求6所述的电解水装置，其特征在于，所述第一流道与所述第二流道相互连通；所述第一流道具有第一氢气流入口，所述第二流道具有第一流出口。8.如权利要求6所述的电解水装置，其特征在于，所述第一流道与所述第二流道相互分隔；所述阴极板具有第一流入子口、第一流出子口、第二流入子口和第二流出子口，所述第一流道连通所述第一流入子口和所述第一流出子口，所述第二流道连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶华冰，黄美铨，劳科杰，胡博，桂其迹，李水荣，方晓亮，郑南峰，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：