【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电解水制氢领域，具体涉及一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构。
技术介绍
1、氢能作为未来最有潜力的能量载体，高效、清洁无污染且可再生，由此发展的绿色制氢技术受到广泛重视，利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多制氢技术中碳排放最低的技术。现有的已应用于工业的电解水制氢技术如质子交换膜(pem)电解水制氢和碱性电解水制氢等，其电解槽的基本结构包括阴阳极的电极以及用于分隔两电极和离子传输的隔膜或分离器，运行过程包括液体电解质进入电极，通过电极上的催化剂层发生电化学反应，产生的氢气或氧气随着液体电解质一同离开电极，隔膜用于将两电极上产生的气体在物理上分隔开，防止气体交叉，同时也起到离子导体的作用。然而，电极上产生的气体会在发生反应的催化活性位点上积聚，甚至堵塞反应位点和离子传输路径，导致能量损失，进而使电解槽的制氢效率下降。
2、电极上气泡的覆盖对电解水能量效率的影响已经引起了研究者的重视，许多研究集中于气泡的去除上，例如设计具有超疏水性的电极结构，或是提高液体电解质的流速，以加速气泡的形成和分离。近年也有研究设计出无需隔膜或分离器的水电解槽，通过在电解槽中间将液体电解质分散地泵入两边的多孔电极上，将产生的气体与分散的电解质一同排出电极，而且无气泡产生。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，以解决现有技术中电极上易于产生气泡的问题。一种能将气体和电解液分离，实现无气泡运行的电解槽电极结构
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，包括导电催化层，导电催化层的内部沿长度方向开设有气体通道，气体通道的内表面设置有气体提取层；导电催化层和气体提取层的底部共同连接有封底；
4、所述气体提取层为膨体聚四氟乙烯，导电催化层的的外表面及孔洞中有催化剂；
5、多个电极结构共同置于电解液容器中，电解液容器中通入有电解液。
6、本专利技术的进一步改进在于：
7、优选的，所述气体通道的上端设置有气管连接口，气管连接口设置在导电催化层的内部，气管连接口的直径小于导电催化层；气管连接口和气管接头连接。
8、优选的，气管连接口的内表面为螺纹结构。
9、优选的，所述导电催化层的顶部向上凸出有导电连接块。
10、优选的，导电催化层的多孔导电材料。
11、优选的，导电催化层中含有催化剂高度低于气体提取层的高度。
12、优选的，所述导电催化层和气体提取层之间贴合。
13、优选的，所述封底为抗腐蚀材料。
14、优选的，所述电极结构在电解液容器中阵列。
15、优选的，所述导电催化层和气体提取层均为环形圆柱结构。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术公开了一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，该电极结构主体由导电催化层和气体提取层组成，为圆柱环形结构，加上用于封住底面的封底组件。该结构在导电催化层材料表面涂覆有催化剂，气体提取层为膨体聚四氟乙烯。该电极可将气体和液体电解质分离，电极上不会产生气泡覆盖，实现水电解槽的无气泡运行，能减少电解槽的能量损失，并且无需隔膜和气液分离器等组件，提高制氢效率，同时也能省去隔膜、气液分离器等组件的使用，降低电解槽系统的设备成本。此外，本专利技术提出的电极结构组件简单，体积小，容易制备，适合组成电极阵列和规模化生产，且便于电极维修，可为电解水制氢的大功率电堆设计和运行提供参考。
18、进一步的，在气体通道的上端设置有通孔，通孔用于和外部的气管接头连接，方便气体的排出。
19、进一步的，采用圆柱环形电极结构，结构简单，无需传统电解水中复杂的电解槽电极结构，节省了系统和设备的成本。
20、进一步的，提出的电极结构同时适用于电解水的产氢和产氧电极，该电极结构简单且易于制备，适合组成电极阵列和规模化生产，能为电解槽的大功率电堆系统的设计和运行提供参考。
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1.一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，包括导电催化层(3)，导电催化层(3)的内部沿长度方向开设有气体通道(5)，气体通道(5)的内表面设置有气体提取层(4)；导电催化层(3)和气体提取层(4)的底部共同连接有封底(6)；
2.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述气体通道(5)的上端设置有气管连接口(2)，气管连接口(2)设置在导电催化层(3)的内部，气管连接口(2)的直径小于导电催化层(3)；气管连接口(2)和气管接头连接。
3.根据权利要求2所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，气管连接口(2)的内表面为螺纹结构。
4.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述导电催化层(3)的顶部向上凸出有导电连接块(1)。
5.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，导电催化层(3)的多孔导电材料。
6.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述导电催化层(3)和气体提取层之间贴合。
8.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述封底为抗腐蚀材料。
9.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述电极结构在电解液容器(9)中阵列。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述导电催化层(3)和气体提取层(4)均为环形圆柱结构。
...【技术特征摘要】
1.一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，包括导电催化层(3)，导电催化层(3)的内部沿长度方向开设有气体通道(5)，气体通道(5)的内表面设置有气体提取层(4)；导电催化层(3)和气体提取层(4)的底部共同连接有封底(6)；
2.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述气体通道(5)的上端设置有气管连接口(2)，气管连接口(2)设置在导电催化层(3)的内部，气管连接口(2)的直径小于导电催化层(3)；气管连接口(2)和气管接头连接。
3.根据权利要求2所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，气管连接口(2)的内表面为螺纹结构。
4.根据权利要求1所述的一种能实现电解水制氢无气泡运行的电极结构，其特征在于，所述导电催化层(3)的顶部向上凸出有导电连接块(1)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏进展，林传捷，张研，王浩，魏雯雯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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