【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水电解，具体涉及一种pem水电解槽极板结构及电解槽。
技术介绍
1、质子交换膜水电解槽(pem水电解槽)作为一种以液态水为反应物电解制氢的高效、低排放的装置而得到了广泛关注，然而pem水电解槽的成本、性能和寿命还需要显著提高，才能实现商业的广泛应用。在pem水电解槽中极板占总成本的60％，并且极板结构的优化设计可以显著提高电解槽的性能和寿命。极板结构设计有两个基本要求，一是极板具有较高的流体分配均匀性，避免极板内部温度分布较大的差异性，可以显著提高电解槽的使用寿命；二是极板装配之间具有较高的有效接触面积和较低的界面电阻，可以显著提高电解槽的性能。因此提供一种提高极板内部和极板之间流体分配的均匀性，以及提高极板之间有效接触面积的高性能的pem水电解槽极板结构和电解槽，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
2、区别于燃料电池的“两板三场”，pem电解槽极板是“一板两场”构造，现有pem水电解槽极板普遍采用燃料电池双极板形式，这势必会增加极板之间的界面电阻，并且极板阳极侧与阴极侧单独设计，因此需要设计至少两套加工模具，这势必会增加电解槽成本。
技术实现思路
1、根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种pem水电解槽极板结构，极板，所述极板包括分隔板体，所述分隔板体的一侧开设有供水和氧气流动的阳极侧流场区域、另一侧开设有供水和氢气流动的阴极侧流场区域，所述阳极侧流场区域包括阳极进口、阴极第一出口、阳极第一分配区、阳极第二分配区、阳极出口、阴极第二出口以及
2、设阳极进口的长为a1、宽为b1，所述阳极出口长为a2，宽为b2，满足a1＝a2，b1＜b2，其中b1/b2＝0.6～0.9；
3、所述阳极第一分配区沿长度方向布置有阳极第一块状分配结构和阳极第一圆柱分配结构，阳极第一块状分配结构均匀排布设置，阳极第一圆柱分配结构包括多排分布的圆柱，其中靠近阳极进口的第一排圆柱为不规则排布，第二排圆柱与第一排圆柱相互错位排布；
4、所述阳极第二分配区沿长度方向布置有平均排布的阳极第二块状分配结构和不规则排布的阳极第二圆柱分配结构，所述阳极第二分配区与阳极第一分配区呈中心对称布置；
5、所述阳极中间反应区采用均匀布置的连通凹槽结构，所述连通凹槽结构靠近阳极第一分配区的第一端面面积为s1，靠近阳极第二分配区的第二端面面积为s2，满足s1≥s2，当s1＞s2时，从第一端面到第二端面截面面积呈线性逐渐减少；
6、所述阴极侧流场区域包括阴极第一出口、阳极进口、阴极第一分配区、阴极第二分配区、阴极第二出口、阳极出口以及开设有中部区域的阴极中间反应区；
7、设阴极第一出口的长为a3、宽为b3，所述阴极第二出口的长为a4、宽为b4，满足a3＝a1，b3＝b1，a4＝a2，b4＝b2，所述阴极第一出口与阳极进口为对称布置，所述阴极第二出口与阳极出口为对称布置；
8、所述阴极第一分配区沿长度方向布置有平均排布的阴极第一块状分配结构和不规则排布的阴极第一圆柱分配结构，所述阴极第一分配区与阳极第一分配区呈反向对称布置；
9、所述阴极第二分配区沿长度方向布置有不规则排布的阴极第二圆柱分配结构和平均排布的阴极第二块状分配结构，所述阴极第二分配区与阴极第一分配区呈中心对称布置；
10、所述阴极中间反应区采用均匀布置的连通凹槽结构，所述连通凹槽结构靠近阴极第一分配区的第三端面面积为s3，靠近阴极第二分配区的第四端面面积为s4，满足s3＝s1，s4＝s2，且s3≥s4，所述阴极中间反应区与阳极中间反应区于板子侧面方向呈对称布置。
11、一种pem水电解槽结构，包括多个pem水电解槽极板结构和膜电极，其中电解槽的第n个极板的阳极进口与第n+1极板的阳极进口相互连通，第n个极板的阳极出口与第n+1个极板的阳极出口相互连通，第n个极板的阴极第一出口与第n+1个极板的阴极第一出口相互连通，第n个极板的阴极第二出口与第n+1个极板的阴极第二出口相互连通；所述第n个极板阳极第一分配区的阳极第一圆柱分配结构与第n+1个极板阴极第一分配区的阴极第一圆柱分配结构相互贴合；所述第n个极板阳极第二分配区的阳极第二圆柱分配结构与第n+1个极板阴极第二分配区的阴极第二圆柱分配结构相互贴合；所述第n个极板阳极中间反应区的流道与第n+1个极板阴极中间反应区的流道结构一一对应，所述第n个极板阳极中间反应区的脊部与第n+1个极板阴极中间反应区的脊部结构一一对应。
12、由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的一种pem水电解槽极板结构及电解槽，该结构无需设计多套加工模具，通过电解槽极板的设计，一方面提高了电解槽极板内部和极板之间的流体分配均匀性和温度分布均匀性，另一方面实现了电解槽相邻两块极板叠放时阳极侧和阴极侧两者能够相互重合，可有效降低电解槽极板之间应力集中和界面电阻，可有效降低成本以及有效提升电解槽的性能和使用寿命。
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1.一种PEM水电解槽极板结构，其特征在于包括：极板(10)，所述极板(10)包括分隔板体(100)，所述分隔板体(100)的一侧开设有供水和氧气流动的阳极侧流场区域(200)、另一侧开设有供水和氢气流动的阴极侧流场区域(300)，所述阳极侧流场区域(200)包括阳极进口(201)、阴极第一出口(301)、阳极第一分配区(202)、阳极第二分配区(204)、阳极出口(205)、阴极第二出口(305)以及开设有中部区域的阳极中间反应区(203)；
2.一种PEM水电解槽结构，其特征在于：包括多个如权利要求1所述的PEM水电解槽极板结构和膜电极(180)，其中电解槽的第n个极板(10)的阳极进口(201)与第n+1极板(10)的阳极进口(201)相互连通，第n个极板(10)的阳极出口(205)与第n+1个极板(10)的阳极出口(205)相互连通，第n个极板(10)的阴极第一出口(301)与第n+1个极板(10)的阴极第一出口(301)相互连通，第n个极板(10)的阴极第二出口(305)与第n+1个极板(10)的阴极第二出口(305)相互连通；所述第n个极板(10)阳极第一
...【技术特征摘要】
1.一种pem水电解槽极板结构，其特征在于包括：极板(10)，所述极板(10)包括分隔板体(100)，所述分隔板体(100)的一侧开设有供水和氧气流动的阳极侧流场区域(200)、另一侧开设有供水和氢气流动的阴极侧流场区域(300)，所述阳极侧流场区域(200)包括阳极进口(201)、阴极第一出口(301)、阳极第一分配区(202)、阳极第二分配区(204)、阳极出口(205)、阴极第二出口(305)以及开设有中部区域的阳极中间反应区(203)；
2.一种pem水电解槽结构，其特征在于：包括多个如权利要求1所述的pem水电解槽极板结构和膜电极(180)，其中电解槽的第n个极板(10)的阳极进口(201)与第n+1极板(10)的阳极进口(201)相互连通，第n个极板(10)的阳极出口(205)与第n+1个极板(10)的阳极出口(205)相互连通，第n个极板(10)的阴极第...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐家慧，刘会兵，吕平，刘振，叱干婷，许有伟，陈桂银，邢丹敏，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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