【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水制氢的，涉及一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置及方法。
技术介绍
1、电解水制氢是氢能制造的主要方式之一，通过“风光氢储”的方式可实现可再生能源的就地消纳。目前，电解水制氢存在能耗高(4.4-4.8kwhnm-3)、单台设备产能有限(≤1000nm3h-1)等问题。通过构造新型结构的电极以及电解装置以降低电解制氢能耗以及提高设备产能是风光发电能够规模化制备绿氢的关键。
2、将具有析氢和析氧功能的催化材料原位固载于导电的多孔基体中，以形成自支撑电极可有效强化电解制氢过程。自支撑电极有效避免了常见电极成型过程中所需的粘接剂，消除了催化活性材料与导电基体之间的接触电阻，提高了电解制氢过程中的电子转移速率。研究表明，以0.5moll-1的硫酸水溶液为电解质在10ma的条件下，采用自支撑电极其过电势仅为35mv，远小于常规的粘接型电极。
3、由于电极的亲/疏气特性与电极的微纳结构密切相关，通过在多孔导电介质中原位固载催化材料，可对电极的微纳结构进行调控，实现对电极的亲/疏气特性进行调控。研究表明，将co基催化材料固载于多孔ni中形成自支撑电极后，氢气与电极之间的粘附力减小了14.2μn，且气泡大小从41.76μm减小至23.17μm，实现了电解制氢过程中气泡的快速移除。
4、在工业级电流密度下，电解制氢过程产生的气泡量大、速率快，仅仅通过电极结构的调控难以实现气泡的快速移除。为了加快电解制氢过程中气泡的移除，外场协同常常被用于电解制氢过程中，如超声、磁场、超重力、强制流动等。在这
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的提出了一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置及方法，通过实现电解液在多孔电极的孔道内流动以加速电解过程中电极孔道内氢气泡和氧气泡的去除速率，从而提高电解水的效率。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，包括：电极、隔膜、密封圈、双极板；
3、所述双极板置于所述电极的两侧；
4、所述密封圈置于所述电极与所述双极板之间；
5、所述隔膜置于所述电极的阴极和阳极之间。
6、优选地，所述电极以导电的多孔介质为基体，并将具有电解制氢功能的催化材料固载于所述多孔介质的孔道内，且催化材料的固载方式通过原位生长来实现。
7、优选地，所述双极板内开有两条独立且平行的第一槽道。
8、优选地，所述电极的阴极和阳极平行放置于所述隔膜的两侧。
9、优选地，所述双极板的材料为非导电材料或导电材料，若所述双极板的材料为非导电材料，则在所述双极板内需要开设能够嵌入集流体的第二槽道，若所述双极板的材料为导电材料，则所述双极板本身将作为集流体。
10、优选地，若所述双极板的材料为非导电材料，则在所述双极板内开设的所述槽道为两条独立且平行的第二槽道。
11、优选地，所述导电的多孔介质包括橡胶类、金属类，所述催化材料包括贵金属、非贵金属、硫化物、磷化物、硼化物类。
12、一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢方法，应用于所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，包括：
13、在电解水制氢过程中，电解液从所述电极的一端流入，在穿过所述电极的所述孔道时发生电解制氢反应，电解产生的气泡与电解液形成气液混合物，最终从所述电极的另一端流出。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
15、本专利技术通过提供一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置及方法，包括：电极、隔膜、密封圈、双极板，所述双极板置于所述电极的两侧，所述密封圈置于所述电极与所述双极板之间，所述隔膜置于所述电极的阴极和阳极之间，在穿流式电极中，由于电解液在穿流式电极的孔道内强制流动，可以实现气体和液体的快速流通传质，能避免气体在电极孔道内滞留，加速电解过程中电极孔道内氢气泡和氧气泡的去除速率，从而提高电解水的效率。
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1.一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，包括：电极、隔膜、密封圈、双极板；
2.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述电极以导电的多孔介质为基体，并将具有电解制氢功能的催化材料固载于所述多孔介质的孔道内，且催化材料的固载方式通过原位生长来实现。
3.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述双极板内开有两条独立且平行的第一槽道。
4.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述电极的阴极和阳极平行放置于所述隔膜的两侧。
5.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述双极板的材料为非导电材料或导电材料，若所述双极板的材料为非导电材料，则在所述双极板内需要开设能够嵌入集流体的第二槽道，若所述双极板的材料为导电材料，则所述双极板本身将作为集流体。
6.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，若所述双极板的材料为非导电材料，则在所述双极板内开设的所述槽道为两条独立且
7.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述导电的多孔介质包括橡胶类、金属类，所述催化材料包括贵金属、非贵金属、硫化物、磷化物、硼化物类。
8.一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢方法，应用于权利要求1～7任一项所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，包括：电极、隔膜、密封圈、双极板；
2.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述电极以导电的多孔介质为基体，并将具有电解制氢功能的催化材料固载于所述多孔介质的孔道内，且催化材料的固载方式通过原位生长来实现。
3.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述双极板内开有两条独立且平行的第一槽道。
4.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述电极的阴极和阳极平行放置于所述隔膜的两侧。
5.根据权利要求1所述的自支撑电极与穿流协同的电解制氢装置，其特征在于，所述双极板的材料为...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊森清，陈渝，陈皎皎，刘敬芸，刘琳，唐郭璇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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