一种差压式PEM电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层制造技术

本发明专利技术涉及电解水制氢技术领域，具体涉及一种差压式PEM电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，包括包括扩散层基材、第一梯度层以及第二梯度层，采用梯度化孔隙结构的方式，改善了传输层与双极板之间的接触结构，可以在膜电极阴极和阳极形成的压差作用下提供有效支撑，有效解决了膜电极的溶胀会导致膜进入到钛纤维毡的问题，在保证汽水传输的同时增加膜电极与钛纤维毡表面的接触面积，减少膜电极侵入钛纤维毡的面积，阻止膜电极形变严重甚至造成损坏。同时还提供了其制备方法，采用模板剂作为控制孔隙的方式，制备出梯度化孔隙结构，孔隙率的控制更加精准，制备出无需流场的钛纤维毡，流体分布更加均匀，增强极板对于膜电极的支撑作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电解水制氢，具体涉及一种差压式pem电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层。

技术介绍

1、pem(质子交换膜)电解水制氢技术由于其运行电流密度高、能耗低、产氢压力高且容易与可再生能源相结合，成为电解水制氢的适宜方案，近年来发展较为迅速。高压pem电解水制氢技术通常分为均压式与差压式两类，其中差压式pem电解槽具有电解效率高，成本低等优点；但是在差压式水电解中，膜电极的阴极侧处于高压的环境，阳极测处于常压的环境，因此膜电极需要能够承受目标氢压力和阳极侧压力之间的压差，容易发生形变甚至出现损坏。这种耐压性是由多孔扩散层和双极板所提供的支撑，因此需要对扩散层与双极板之间的接触结构进行改进，具有重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种差压式pem电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，解决了差压式pem电解槽中膜电极容易发生较大的形变，膜电极溶胀容易侵入钛纤维毡的问题，保证水汽正常传输；同时对电解槽进行了无流场化设计，流体分布更加均匀。同时本专利技术提供了其制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种差压式PEM电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，其特征在于，包括扩散层基材、第一梯度层以及第二梯度层，所述扩散层基材的一侧设置有第一梯度层，另一侧设置有第二梯度层，所述第一梯度层中至少包括一层金属颗粒层，所述第二梯度层中至少包括一层金属颗粒层，第一梯度层、扩散层基材以及第二梯度层之间依次形成梯度化孔隙结构。

2.根据权利要求1所述的一种差压式PEM电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，其特征在于，所述第一梯度层包括在扩散层基材表面由上向下依次设置的多层金属颗粒层且每层颗粒的粒径依次增大。

3.根据权利要求2所述的一种差压式PEM电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩...

【技术特征摘要】

1.一种差压式pem电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，其特征在于，包括扩散层基材、第一梯度层以及第二梯度层，所述扩散层基材的一侧设置有第一梯度层，另一侧设置有第二梯度层，所述第一梯度层中至少包括一层金属颗粒层，所述第二梯度层中至少包括一层金属颗粒层，第一梯度层、扩散层基材以及第二梯度层之间依次形成梯度化孔隙结构。

2.根据权利要求1所述的一种差压式pem电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，其特征在于，所述第一梯度层包括在扩散层基材表面由上向下依次设置的多层金属颗粒层且每层颗粒的粒径依次增大。

3.根据权利要求2所述的一种差压式pem电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，其特征在于，所述第一梯度层包括由上向下依次铺设的第一颗粒层和第二颗粒层，所述第一颗粒层的颗粒粒径大于第二颗粒层的颗粒粒径；所述第二梯度层包括第三颗粒层，所述第三颗粒层的颗粒粒径大于第二颗粒层的颗粒粒径。

4.根据权利要求3所述的一种差压式pem电解槽用梯度化孔隙与无流场化扩散层，其特征在于，所述第一颗粒层、第二颗粒层以及第三颗粒层的颗粒粒径范围分别为20-50nm、50-60nm、200-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，庞博，谭爱东，李佳，杨德仁，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：