【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电解水制氢，尤其涉及一种极框、双极板、隔膜储液电解槽及电解水制氢系统。
技术介绍
1、以光伏、风电、氢能等绿色能源技术的开发与演化，在推动全球可持续能源发展至关重要。近年来，随着风、光电等可再生能源电力的广泛推广，其波动性与间歇性特点限制了其在电网中的占比。不入网和无法直接被使用的风、光电力，必须以一定的形式有效储存或利用起来。电解水制氢系统将可再生能源电力有效转化为氢化学能(绿氢)储存起来，可实现长周期的储存。同时氢本身为重要的工业化学品，存在巨大的工业应用价值。提高电解制氢系统效率，即提升电能到氢能的转化效率，可实现更高的能量利用率，有效降低单位制氢成本。
2、现有电解水制氢电解槽中，除电极过电位引起的电压损耗，隔膜中较高的离子传递电阻亦增加了电能损耗。同时，现有电解槽单侧(交换膜电解槽)或双侧流通有电解液，电解过程所产生的气泡，特别是需通过电解液传输的气泡，易分散于电解液中、覆盖于电极表面，增加离子传递电阻与电极过电位，进一步提高了电解能耗。
3、目前，隔膜储液电解水制氢方案中，水通过多孔隔膜的孔隙诱导的供应到析氢和析氧电极，从而在电极处实现固有的无气泡操作，其均有更高的能源效率，但是，现有的方案中还没有开发出具有工业实用价值的隔膜储液电解水制氢相应的方案。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的问题，本申请提供了一种极框，用于隔膜储液电解水制氢，以及相应的双极板、隔膜储液电解槽及电解水制氢系统。本申请技术方案如下：
2、一种极框，
3、极框本体；
4、液体流道开口，两个以上的所述液体流道开口设置在所述极框本体上；
5、第一气体流道开口和第二气体流道开口，所述液体流道开口与所述极框的中部开口的距离小于所述第一气体流道开口与所述极框的中部开口的距离，并且所述液体流道开口与所述极框的中部开口的距离小于所述第二气体流道开口与所述极框的中部开口的距离；
6、第一气体通道，所述第一气体通道连通所述第一气体流道开口与所述极框的中部开口的一侧；
7、第二气体通道，所述第二气体通道连通所述第二气体流道开口与所述极框的中部开口的另一侧。
8、优选地，至少一个所述液体流道开口的至少一部分位于所述极框本体的上半部。
9、优选地，至少一个所述液体流道开口的全部位于所述极框本体的上半部；和/或，位于所述极框本体上半部的所述液体流道开口的总面积与位于所述极框本体下半部的所述液体流道开口的总面积之比为(0.8～1):1。
10、优选地，各所述液体流道开口靠近所述极框的中部开口的一侧至所述极框的中部开口的距离相同。
11、优选地，所述液体流道开口占所述极框总面积的5～15％，优选为6～12％；和/或，所述液体流道开口、第一气体流道开口和/或第二气体流道开口为圆形、正多边形、腰形和/或长条形；和/或，所述极框本体材料为金属材料或聚合物材料；和/或，所述极框为圆环形框或椭圆环形框或多边形框。
12、一种双极板，其中，包括：以上任一所述的极框；主极板，所述主极板位于所述极框的中部开口，所述主极板为导电材料。
13、优选地，所述主极板为乳突板。
14、一种隔膜储液电解槽，其中，包括：阴极端板和阳极端板；以上任一所述的双极板，两个以上的所述双极板位于所述阴极端板和所述阳极端板之间；阴极，所述阴极位于所述双极板一侧；阳极，所述阳极位于所述双极板另一侧；多孔隔膜，所述多孔隔膜位于两个所述的双极板之间，所述多孔隔膜延伸覆盖至所述液体流道开口的一部分，且未延伸至所述第一气体流道开口和所述第二气体流道开口；和，密封垫片，所述密封垫片位于两个所述的双极板之间、所述双极板与所述阴极端板之间、所述双极板与所述阳极端板之间，以进行密封。
15、优选地，所述阴极包括阴极支撑层和形成于阴极支撑层表面的催化活性层，或所述阴极为形成于所述多孔隔膜表面的催化活性层，或所述阴极为自支撑的网或多孔材料；和/或，所述阳极包括阳极支撑层和形成于阳极支撑层表面的催化活性层，或所述阳极为形成于所述多孔隔膜表面的催化活性层，或所述阳极为自支撑的网或多孔材料。
16、优选地，所述阴极支撑层的孔隙率和厚度均大于形成于阴极支撑层表面的催化活性层；和/或，所述阳极支撑层的孔隙率和厚度均大于形成于阳极支撑层表面的催化活性层。
17、优选地，所述多孔隔膜包括：核心多孔层，核心多孔层的孔径为4～50μm；封边，所述封边位于所述核心多孔层的外周，为耐热浓碱的疏水透气材料，且所述封边覆盖至部分所述液体流道开口。
18、优选地，所述核心多孔层的孔径为9～30μm。
19、优选地，所述封边的孔径为0.05～5μm，厚度为5～30μm。
20、优选地，所述封边的厚度为8～16μm。
21、优选地，所述阴极端板包括：液体出入口，两个以上的所述液体出入口分别与不同的所述液体流道开口对应；气体出口，两个以上的所述气体出口分别与所述第一气体流道开口和第二气体流道开口对应；其中，阴极端板与相邻所述双极板之间具有第一储液空间，以供液体汇流。
22、优选地，所述阳极端板与相邻所述双极板之间具有第二储液空间，以供液体汇流后流向逆向支路。
23、一种电解水制氢系统，其中，包括：以上任一所述的隔膜储液电解槽。
24、优选地，所述电解水制氢系统还包括：液体循环补给系统，用于向所述隔膜储液电解槽中补给供液；和/或，电源控制系统，向所述隔膜储液电解槽供电以用于电解水；和/或，气体后处理系统，以对所述隔膜储液电解槽制备得到的气体进行后处理；和/或，热能管理系统，所述热管理系统用于控制所述隔膜储液电解槽内的温度。
25、通过本申请提供的上述极框，在进行隔膜储液电解水制氢时，能够通过液体流道开口实现供液的输送；通过相较于第一气体流道开口和第二气体流道开口，液体流道开口的至少部分区位于所述极框本体的较内侧，能够保证稳定地通过多孔隔膜的扩散或渗透等作用，将供液输送至电极进行电解，而不影响气体的输出、收集；通过第一气体通道、第一气体流道开口、第二气体通道和第二气体流道开口来实现所制备气体的输出，从而能够实现具有工业实用价值的隔膜储液电解水制氢方案。
26、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够使得本申请的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本申请的具体实施方式进行举例说明。
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1.一种极框，用于隔膜储液电解水制氢，其中，包括：
2.如权利要求1所述的极框，其中，
3.如权利要求2所述的极框，其中，
4.如权利要求1所述的极框，其中，
5.一种双极板，其中，包括：
6.如权利要求5所述的双极板，其中，
7.一种隔膜储液电解槽，其中，包括：
8.如权利要求7所述的隔膜储液电解槽，其中，所述多孔隔膜延伸覆盖所述液体流道开口的一部分或所述多孔隔膜延伸全覆盖所述液体流道开口。
9.如权利要求7所述的隔膜储液电解槽，其中，
10.如权利要求9所述的隔膜储液电解槽，其中，
11.如权利要求7所述的隔膜储液电解槽，其中，
12.如权利要求11所述的隔膜储液电解槽，其中，
13.如权利要求11所述的隔膜储液电解槽，其中，
14.如权利要求7所述的隔膜储液电解槽，其中，
15.一种电解水制氢系统，其中，包括：
16.如权利要求15所述的电解水制氢系统，其中，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种极框，用于隔膜储液电解水制氢，其中，包括：
2.如权利要求1所述的极框，其中，
3.如权利要求2所述的极框，其中，
4.如权利要求1所述的极框，其中，
5.一种双极板，其中，包括：
6.如权利要求5所述的双极板，其中，
7.一种隔膜储液电解槽，其中，包括：
8.如权利要求7所述的隔膜储液电解槽，其中，所述多孔隔膜延伸覆盖所述液体流道开口的一部分或所述多孔隔膜延伸全覆盖所述液体流道开口。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙朱行，马军，
申请(专利权)人：西安隆基氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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