【技术实现步骤摘要】
本申请涉及碱性电解水制氢的领域，尤其是涉及一种用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构及电解槽。
技术介绍
1、随着可再生能源技术发展和普及，获得电力成本的降低，同时得益于氢燃料电池汽车的规模化推广应用和新兴氢能市场的逐渐成熟，市场对氢气的需求呈现出快速爆发式增长。碱性电解水制氢（awe）技术自上世纪七十年代起得到了充分的发展，并经历了电极从单极性到双极性，产氢量从小型到大型，产氢压力从常压到加压等进步的发展历程，如今在国内外制氢工业中具有非常成熟的应用。
2、电解槽是碱性电解水制氢的关键设备，其小室结构对电解水制氢效率有很大影响。随着氢能生产与利用规模的不断扩大，大型水电解制氢设备具有规模大、效率高、占地面积小、成本低等优势，故电解槽需要往大型化结构方向发展。
3、然而，电解槽大型化过程中存在有以下缺陷：①电解槽小室内的流体流动阻力过大，且分布不均匀，导致小室内不同区域电流密度差异大，电解槽整体电解效率低；②电解槽内不同区域氢气产生量差距大，从而发生电解槽内部气液混合物流动混乱的问题，不利于产生气体的正常排出，甚至局部气体累积，可能导致阴极氢气与阳极氧气互窜，以及膈膜破裂等现象，严重可能导致爆炸等生产事故；③流体流动的不均匀，还可能导致电解槽局部温度过高，影响电解槽安全和使用寿命。因此，急需优化碱性电解槽的电极流场结构。
4、公开号为cn115652352a的中国专利公开了一种用于碱性电解水制氢的气液扩散件，气液扩散件设置于极板与隔膜之间形成气液扩散层，气液扩散件由编织网或板网制成，并被成型为具有
5、上述气液扩散件以及常规的乳突流场结构虽然能在均匀气液分配和电解气体排出方面发挥一定作用，但在流道内沿从下至上的方向，容易为气泡逐渐长大创造机会。气泡长大会导致所在部分流场区域流动速度减缓，可能导致绕流或者流动死区，从而使得该部分区域电解液供应不足，进而导致电解槽内不同区域氢气产生量差距大。此外，大气泡会导致电解液电阻变大，进而导致电解槽局部温度过高，影响电解槽效率和安全性。
技术实现思路
1、为了抑制和消除大气泡，本申请提供一种用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构及电解槽。
2、第一方面，本申请提供的一种用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构采用如下的技术方案：
3、一种用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，包括多个沿横向间隔排布的导流件，所述导流件用于设置在极板靠近隔膜的一侧，所述导流件包括多个沿纵向间隔排布的导流元件，相邻所述导流件之间形成有主流道，纵向相邻的所述导流元件之间形成有支流道，所述支流道与主流道连通；
4、所述主流道包括沿纵向依次交替相连的膨胀区和收束区，所述膨胀区的宽度大于收束区，所述导流元件具有两个对角设置的收束端，所述收束区设置于不同所述导流元件的相邻收束端之间。
5、通过采用上述技术方案，流体由下至上流动的过程中，主流道内流体反复收束与膨胀，且支流道中的流体能够有效对主流道中的流体进行冲击和扰动。因此，大气泡会在狭口的收束区受到挤压，且受到侧向流体的剪切力，两种力共同作用，可以有效击碎大气泡，同时避免小气泡合并长大，抑制大气泡形成，便于小气泡快速排出。
6、可选地，所述导流元件为平行四边形结构。
7、通过采用上述技术方案，导流元件为规则的平行四边形，有利于流体均匀流动。
8、可选地，所述导流元件为矩形结构，所述导流元件具有长边和短边，所述长边与纵轴方向的夹角为25-45度。
9、可选地，所述长边的长度为0.5-4.0cm，所述短边的长度为0.2-3.0cm。
10、可选地，所述长边和短边的长度比为1-4。
11、可选地，相邻所述导流元件的横向间隔距离为0.5-3.0cm，相邻所述导流元件的纵向间隔距离为0.5-3.0cm。
12、通过采用上述技术方案，为流场结构的优选方案，有利于流体均匀流动并抑制大气泡形成。
13、可选地，所述长边相对于纵轴方向往出口方向偏斜。
14、通过采用上述技术方案，有利于流体均匀流动。
15、可选地，所述支流道的宽度小于收束区的宽度。
16、第二方面，本申请提供的一种电解槽采用如下的技术方案：
17、一种电解槽，包括极板和用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构。
18、可选地，所述极板设置有导流槽，所述极板设置有与导流槽下端连通的入口、与导流槽上端连通的出口，所述导流元件连接于导流槽底壁。
19、综上所述，本申请具有以下有益效果：
20、通过合理设计流场结构，可以减少流体内的大气泡，一方面减少电解槽内部气液混合物流动混乱的现象，避免局部气体累积，使得电解槽内部流体均匀流动，达到增大电极利用率，提高电压效率的效果；另一方面，避免电解槽局部温度过高，保证电解槽的安全性。
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1.一种用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：包括多个沿横向间隔排布的导流件(1)，所述导流件(1)用于设置在极板(4)靠近隔膜的一侧，所述导流件(1)包括多个沿纵向间隔排布的导流元件(11)，相邻所述导流件(1)之间形成有主流道(2)，纵向相邻的所述导流元件(11)之间形成有支流道(3)，所述支流道(3)与主流道(2)连通；
2.根据权利要求1所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述导流元件(11)为平行四边形结构。
3.根据权利要求2所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述导流元件(11)为矩形结构，所述导流元件(11)具有长边(112)和短边(113)，所述长边(112)与纵轴方向的夹角为25-45度。
4.根据权利要求3所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述长边(112)的长度为0.5-4.0cm，所述短边(113)的长度为0.2-3.0cm。
5.根据权利要求4所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述长边(112)和短边(113)的长度比为
6.根据权利要求3所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：相邻所述导流元件(11)的横向间隔距离为0.5-3.0cm，相邻所述导流元件(11)的纵向间隔距离为0.5-3.0cm。
7.根据权利要求3所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述长边(112)相对于纵轴方向往出口(43)方向偏斜。
8.根据权利要求1所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述支流道(3)的宽度小于收束区(22)的宽度。
9.一种电解槽，其特征在于：包括极板(4)和权利要求1至8任一项所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构。
10.根据权利要求9所述的电解槽，其特征在于：所述极板(4)设置有导流槽(41)，所述极板(4)设置有与导流槽(41)下端连通的入口(42)、与导流槽(41)上端连通的出口(43)，所述导流元件(11)连接于导流槽(41)底壁。
...【技术特征摘要】
1.一种用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：包括多个沿横向间隔排布的导流件(1)，所述导流件(1)用于设置在极板(4)靠近隔膜的一侧，所述导流件(1)包括多个沿纵向间隔排布的导流元件(11)，相邻所述导流件(1)之间形成有主流道(2)，纵向相邻的所述导流元件(11)之间形成有支流道(3)，所述支流道(3)与主流道(2)连通；
2.根据权利要求1所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述导流元件(11)为平行四边形结构。
3.根据权利要求2所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述导流元件(11)为矩形结构，所述导流元件(11)具有长边(112)和短边(113)，所述长边(112)与纵轴方向的夹角为25-45度。
4.根据权利要求3所述的用于碱性电解水制氢的阵列式流场结构，其特征在于：所述长边(112)的长度为0.5-4.0cm，所述短边(113)的长度为0.2-3.0cm。
5.根据权利要求4所述的用于碱性电解水制氢的阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋升，叶申融，包素娇，包秀敏，
申请(专利权)人：温州高企氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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