【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解槽，具体涉及一种质子交换膜电解槽及其双极板。
技术介绍
1、pem(proton exchange membrane，质子交换膜)电解槽具有制氢响应快、制氢速率快、设备小、可在高压条件下运行、以及可以和不用应用场景相耦合等优点，应用前景十分广阔。
2、双极板是pem电解槽的核心部件之一，它起着支撑膜电极、传递电子和分配水/气的作用。在双极板的设计中，需要在满足电导率的前提下，对水/气进行均匀分配，使电极表面反应均匀。如果水/气分配不均会出现局部电流过大或者过小，影响电解槽的整体产氢速率，加剧设备寿命的衰减。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种质子交换膜电解槽及其双极板。该质子交换膜电解槽及其双极板能够有效改善pem电解槽的制氢效率，延缓pem电解槽衰减速率。
2、本专利技术采用的技术方案如下。
3、第一方面，提供了一种质子交换膜电解槽的双极板，所述质子交换膜电解槽的双极板包括板体，所述板体上设有阳极面、阴极面、进水孔、出水氧孔和出氢孔，所述进水孔、出水氧孔和出氢孔的两个孔口分别位于所述阳极面和所述阴极面，
4、所述阳极面上设有第一凹陷，所述第一凹陷包括阳极反应区、进水区和出水氧区，所述阳极反应区位于所述进水区和所述出水氧区之间，
5、所述阳极反应区设有多条阳极流道，所述多条阳极流道顺次间隔排列，所述进水区和所述出水氧区的长度方向均与所述阳极流道的排列方向平行，所述进水区
6、所述进水区在宽度方向设有第一开口，所述第一开口与所述进水孔连接，所述进水区的宽度从所述第一开口开始沿长度方向逐渐减小，
7、所述出水氧区在宽度方向设有第二开口，所述第二开口与所述出水氧孔连接，所述出水氧区的宽度从所述第二开口开始沿长度方向逐渐减小。
8、可选地，所述板体上设有两个所述出氢孔，
9、所述阴极面上设有第二凹陷，所述第二凹陷包括阴极反应区和两个出氢区，所述阴极反应区位于所述两个出氢区之间，
10、所述阴极反应区设有多条阴极流道，所述多条阴极流道顺次间隔排列，一个所述出氢区与每条所述阴极流道的一端连通，另一个所述出氢区与每条所述条阴极流道的另一端连通，所述出氢区的长度方向与所述阳极流道的排列方向平行，所述出氢孔与所述出氢区一一对应，所述出氢区在宽度方向设有第三开口，所述第三开口与对应的出氢孔连接，所述出氢区的宽度从所述第三开口开始沿长度方向逐渐减小。
11、可选地，所述进水区和所述出水氧区的横截面均为直角三角形。
12、可选地，每条所述阳极流道均匀间隔地平行布置，每条所述阳极流道的尺寸一致。
13、可选地，每条所述阳极流道的延伸方向与所述进水区的长度方向垂直。
14、可选地，所述第一凹陷还包括第一连接区和第二连接区，所述第一连接区设有多条进水流道，每条所述进水流道的两端分别与所述第一开口和所述进水孔连通，
15、所述第二连接区设有多条出水氧流道，每条所述出水氧流道的两端分别与所述第二开口和所述出水氧孔连通。
16、可选地，所述板体上还设有定位孔，所述定位孔的一个孔口位于所述阳极面，所述定位孔的另一个孔口位于所述阴极面。
17、可选地，所述板体上还设有巡检端子，所述巡检端子上设有通孔。
18、第二方面，提供了一种质子交换膜电解槽，所述质子交换膜电解槽包括若干双极板和若干膜电极，
19、所述若干双极板层叠布置，所述双极板为前述的质子交换膜电解槽的双极板，相邻两个双极板中，一个双极板的阳极面与另一个双极板的阴极面相对布置，
20、所述膜电极布置在相邻两个双极板之间，每相邻两个双极板对应布置一个所述膜电极，相邻两个双极板中，一个双极板的阳极面与相应的膜电极贴合，另一个双极板的阴极面与相应的膜电极贴合。
21、本专利技术的效果在于：通过双极板包括板体，板体上设有阳极面、阴极面、进水孔、出水氧孔和出氢孔；进水孔、出水氧孔和出氢孔的两个孔口分别位于阳极面和阴极面；阳极面上设有第一凹陷，第一凹陷包括阳极反应区、进水区和出水氧区，阳极反应区位于进水区和出水氧区之间；阳极反应区设有多条阳极流道，多条阳极流道顺次间隔排列，进水区与每条阳极流道的一端连接，出水氧区与每条阳极流道的另一端连接，进水区和出水氧区的长度方向均与阳极流道的排列方向平行；进水区在宽度方向设有第一开口，第一开口与进水孔连接，进水区的宽度从第一开口开始沿长度方向逐渐减小；水从进水口进入到进水区后，在进水区进行分配，流入每个阳极流道；在进水区的前端，距离第一开口最近，流量大，流过的进水区宽度大，流过的进水区面积也相应大；在进水区的末端，距离第一开口最远，部分水已经流入阳极流道，此时流量小，流过的进水区宽度小，流过的进水区面积也相应小；因此水流在进水区的每个区域的流速基本一致，保证了水流入每一条阳极流道的压力基本一致；出水氧区在宽度方向设有第二开口，第二开口与出水氧孔连接，出水氧区的宽度从第二开口开始沿长度方向逐渐减小；水/氧气从阳极反应区流出后，从出水氧区到出水氧孔，流体流量逐渐增加，流过的出水氧区面积同时逐渐增加，因此保证了出水氧区每个区域的流速和压力基本一致；这样，阳极反应区流入端每条阳极流道的压力基本一致，流出端每条阳极流道的压力也基本一致，因此可以尽可能保证每条阳极流道具有相同的工作环境，使流体在阳极反应区均匀的流动，使电极阳极侧均匀反应，避免出现因为流体分布不均所导致的局部电流过大或过小的现象，有效改善pem电解槽的制氢效率，延缓pem电解槽衰减速率。
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1.一种质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述质子交换膜电解槽的双极板包括板体(1)，所述板体(1)上设有阳极面(11)、阴极面(12)、进水孔(13)、出水氧孔(14)和出氢孔(15)，所述进水孔(13)、出水氧孔(14)和出氢孔(15)的两个孔口分别位于所述阳极面(11)和所述阴极面(12)，
2.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述板体(1)上设有两个所述出氢孔(15)，
3.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述进水区(62)和所述出水氧区(63)的横截面均为直角三角形。
4.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，每条所述阳极流道(611)均匀间隔地平行布置，每条所述阳极流道(611)的尺寸一致。
5.如权利要求4所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，每条所述阳极流道(611)的延伸方向与所述进水区(62)的长度方向垂直。
6.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述第一凹陷(6)还包括第一连接区(64)和第二连接区(6
7.如权利要求1-6任一项所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述板体(1)上还设有定位孔(16)，所述定位孔(16)的一个孔口位于所述阳极面(11)，所述定位孔(16)的另一个孔口位于所述阴极面(12)。
8.如权利要求1-6任一项所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述板体(1)上还设有巡检端子(17)，所述巡检端子(17)上设有通孔。
9.一种质子交换膜电解槽，其特征在于，所述质子交换膜电解槽包括若干双极板和若干膜电极，
...【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述质子交换膜电解槽的双极板包括板体(1)，所述板体(1)上设有阳极面(11)、阴极面(12)、进水孔(13)、出水氧孔(14)和出氢孔(15)，所述进水孔(13)、出水氧孔(14)和出氢孔(15)的两个孔口分别位于所述阳极面(11)和所述阴极面(12)，
2.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述板体(1)上设有两个所述出氢孔(15)，
3.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，所述进水区(62)和所述出水氧区(63)的横截面均为直角三角形。
4.如权利要求1所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，每条所述阳极流道(611)均匀间隔地平行布置，每条所述阳极流道(611)的尺寸一致。
5.如权利要求4所述的质子交换膜电解槽的双极板，其特征在于，每条所述阳极流道(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：李金龙，谭明波，
申请(专利权)人：武汉中极氢能产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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