本发明专利技术涉及一种高效交换膜电解水制氢装置，属于电解水制氢领域。其结构是：多孔透性离子组件及普通加强膜组件分别固定设置在箱体内，并将箱体分隔为储水腔、氢气生成腔及氧气生成腔；所述的多孔透性离子组件及普通加强膜组件的两侧表面的周边均设置绝缘层。优点在于：结构简单，安全可靠，质量小，转化效率高，减少了工艺难度，降低了成本。不需要较多的辅助设备就可以实现生产。适用于各种场所，具有非常广阔的市场前景，是实现氢能经济和普及氢能及广泛使用氢能的尖石利器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电解水制氢领域，特别涉及一种高效交换膜电解水制氢装置。
技术介绍
随着化石燃料的日益减少，环境污染的严重，就迫切需要一种储量丰富且环保的燃料。氢是在燃烧时无污染的燃料，被人们认为是一种理想能源。氢能正是符合需要的理想新能源。氢能的开发利用必须解决氢能来源问题，大量、廉价、安全及规模化生产是实现氢能利用的根本。目前生产氢，耗能高，同时有很多技术壁垒没突破。因此，必须寻找一种低能耗、高效率、大规模制氢的技术方法。目前的酸碱式的电解水制氢装置，不仅电解效率低，而且腐蚀性强，对环境造成污染，同时产生氢气纯度低，需要繁琐的净化处理工艺，才能应用。 传统酸碱式的电解水制氢气装置和普通的质子交换膜电解水制氢装置里的水和气体都需要额外的气水分离装置，都只能在地面环境使用，并且都要有增压装置才能向气瓶和储存设备充气。目前的制氢技术还不能让氢作为能源广泛使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效交换膜电解水制氢装置，解决了现在技术存在的上述问题。本专利技术是一种低能耗、高效率、能够实现大规模制氢的工业化新技术装置，可以把常压的水直接电解成填装高压气瓶及其它储存设备的高压氢氧气体，不额外需要增压装置和汽水分离装置，产生的气体压力最小不低于20MPa，产生的氢氧气体分离、纯度高、不污染环境，可以直接使用。系统简单、安全、轻便、耗能低、效率高、质量小，造价低。可以实现工业化大规模生产，是新一代氢气、氧气工业化大规模制备系统，可以实现高纯度氢氧气体的快速制备和规模化生产，可以广泛应用于各类车辆，船舶，航空飞行器，航天，发电等领域。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现 高效交换膜电解水制氢装置，多孔透性离子组件2及普通加强膜组件4分别固定设置在箱体内，并将箱体分隔为储水腔I、氢气生成腔3及氧气生成腔5 ;所述的多孔透性离子组件2及普通加强膜组件4的两侧表面的周边均设置绝缘层。所述的多孔透性离子组件2由顺序压合在一起的左侧支撑抗压金属件16、左侧多孔催化层17、多孔透性离子膜18、右侧多孔催化层19及右侧支撑抗压金属件20构成，其中左侧支撑抗压金属件16与储水腔I相接触，右侧支撑抗压金属件20与氢气生成腔3相接触。所述的左侧支撑抗压金属件16覆盖在左侧多孔催化层17上，并设有一个接线端子I 6与外界电源正极相连；左侧多孔催化层17用于将氢气分解成氢离子，材料采用表面布满小孔的碳载钼介质催化层；左侧多孔催化层17只允许水分子和质子通过，而不允许氢分子自由通过；多孔透性离子膜18为表面布满小孔的全氟磺酸离子交换膜；右侧多孔催化层19用于促进氢离子重新生成氢气，材料采用表面布满小孔的碳载钼介质催化层；右侧支撑抗压金属件20覆盖在右侧多孔催化层19上，并设有一个接线端子II 7与外界电源负极相连。所述的左、右侧支撑抗压金属件16、20均采用表面布满小孔的钛合金。所述的氢气生成腔3的宽度小于2毫米，在顶端设有氢气出口 11。 所述的普通加强膜组件4由左侧膜电极支撑金属件21、普通膜电极22及右侧膜电极支撑金属件23依序压合成型的高活性零极距电极。所述的左、右侧膜电极支撑金属件21、23均采用表面布满小孔的介质材料，且分 别完全覆盖在它们中间的普通膜电极22上，外部分别设置接线端子VKIII 13、12外界电源连接；其中，左侧膜电极支撑金属件21的接线端子VI 13与外界的电源负极连接，右侧膜电极支撑金属件23的接线端子III 12与外界的电源正极连接。所述的左、右侧膜电极支撑金属件21、23材料分别采用表面布满小孔的316L和30IL不锈钢。所述的储水腔I的顶端设有进水口 15与进水管路14相连，底端设有出水口 9与出水管路8相连。所述的氧气生成腔5的顶端设有氧气输出口 10。本专利技术的储水腔I内的水在扩散后通过多孔透性离子膜组件2，以蒸汽的形式到达氢气生成腔3，再扩散到普通加强膜组件4。普通加强膜组件4将蒸汽电解，在靠近氢气生成腔3 —侧生成氢气，再在靠近氧气生成腔5 —侧生成氧气，通过管道集中就可以使用了。储水腔I是普通的存水容器，能够长时间存储常压的水，顶端有进水口 15，底端有出水口 9。氢气、氧气分别通过氢气出口 11、氧气输出口 10由单独管道输出。氧气生成腔5的壁采用301L不锈钢。氧气生成腔5的壁是右侧膜电极支撑金属件23的一个侧面，采用30IL不锈钢。本专利技术的高效交换膜电解水制氢装置制氢时，向储水腔I内供入常压水，同时将左侧支撑抗压金属件16的接线端子I 6和外界电源正极相连，右侧支撑抗压金属件20的接线端子II 7和外界电源负极相连，左侧膜电极支撑金属件21的接线端子IV 13与外界的电源负极连接，右侧膜电极支撑金属件23的接线端子III 12与外界的电源正极连接。外界的电源电压小于IV。水经过多孔透性离子膜组件2扩散到氢气生成腔3，在多孔透性离子膜组件2控制作用下形成水蒸汽再扩散到普通加强膜组件4。在普通加强膜组件4靠近的氢气生成腔3里面生成氢气，靠近的氧气生成腔5里面生成氧气。氢气和氧气分别由管道输出。在氢气和氧气中含有少量的水汽可以一起输出去，也可以干燥后再输出。渗透到储水腔I的少量的氢气会通过多孔透性离子膜组件2和右侧多孔催化层19重新生成氢气，最终由氢气生成腔3通过管道输出。本专利技术的有益效果在于本专利技术技术与常规技术相比，改变了传统的电解水制氢模式和现代的SPE电解水的很多弊端和缺陷，成为新一代的高效制氢技术的典范。本专利技术可以实现高纯度高压氢气氧气的快速制备和大规模生产，制造的氢氧气体成本低廉，设备系统简化，高效。是环保型制氢气和氧气的新技术。本专利技术的高效交换膜电解水制氢装置可以直接把常压的水电解成高压的氢气和氧气，省去了气体增压装置及相关配套设施。电解出的氢气和氧气不含液态水，省去了复杂的水汽分离装置，省去了氢氧气提纯过程。减少了工艺难度，降低了成本。结构简单，安全可靠，质量小，转化效率高，不需要较多的辅助设备就可以实现生产。适用于各种场所，具有非常广阔的市场前景，是实现氢能经济和普及氢能及广泛使用氢能的尖石利器。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图I为本专利技术的整体结构示意 图2为本专利技术的多孔透性离子组件的结构示意 图3为本专利技术的普通加强膜组件的结构示意图。I、储水腔；2、多孔透性离子组件；3、氢气生成腔；4、普通加强膜组件；5、氧气生成腔；6、接线端子I ;7、接线端子II ;8、出水管路；9、出水口 ；10、氧气输出口 ；11、氢气出口 ；12、接线端子III ;13、接线端子VI ;14、进水管路；15、进水口 ；16、左侧支撑抗压金属件；17、左侧多孔催化层；18、多孔透性离子膜；19、右侧多孔催化层；20、右侧支撑抗压金属件；21、左侧膜电极支撑金属件；22、普通膜电极；23、右侧膜电极支撑金属件。具体实施例方式下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容及其具体实施方式。参见图I至图3所示，本专利技术的高效交换膜电解水制氢装置的结构是多孔透性离子组件2及普通加强膜组件4分别固定设置在箱体内，并将箱体分隔为储水腔I、氢气生成腔3及氧气生成腔5 ;所述的多孔透性离子组件2及普通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高效交换膜电解水制氢装置，其特征在于：多孔透性离子组件（2）及普通加强膜组件（4）分别固定设置在箱体内，并将箱体分隔为储水腔（1）、氢气生成腔（3）及氧气生成腔（5）；所述的多孔透性离子组件（2）及普通加强膜组件（4）的两侧表面的周边均设置绝缘层。
【技术特征摘要】
1.一种高效交换膜电解水制氢装置，其特征在于多孔透性离子组件(2)及普通加强膜组件(4)分别固定设置在箱体内，并将箱体分隔为储水腔(I)、氢气生成腔(3)及氧气生成腔(5);所述的多孔透性离子组件(2)及普通加强膜组件(4)的两侧表面的周边均设置绝缘层。2.根据权利要求I所述的高效交换膜电解水制氢装置，其特征在于所述的多孔透性离子组件(2)由顺序压合在一起的左侧支撑抗压金属件(16)、左侧多孔催化层(17)、多孔透性离子膜(18)、右侧多孔催化层(19)及右侧支撑抗压金属件(20)构成，其中左侧支撑抗压金属件(16)与储水腔(I)相接触，右侧支撑抗压金属件(20)与氢气生成腔(3)相接触。3.根据权利要求2所述的高效交换膜电解水制氢装置，其特征在于所述的左侧支撑抗压金属件(16)覆盖在左侧多孔催化层(17)上，并设有一个接线端子I (6)与外界电源正极相连；左侧多孔催化层(17)用于将氢气分解成氢离子，材料采用表面布满小孔的碳载钼介质催化层；左侧多孔催化层(17)只允许水分子和质子通过，而不允许氢分子自由通过；多孔透性离子膜(18)为表面布满小孔的全氟磺酸离子交换膜；右侧多孔催化层(19)用于促进氢离子重新生成氢气，材料采用表面布满小孔的碳载钼介质催化层；右侧支撑抗压金属件(20)覆盖在右侧多孔催化层(19)上，并设有一个接线端子II (7)与外界电源...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长春盛举新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。