CN115652327A - 一种pem工业电解堆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PEM电解堆技术领域，公开了一种结构较为简便且可靠性较高的PEM工业电解堆，包括盖板(105)，其设置在电解组件的上端，在盖板(105)的上端面设置有进水通孔及出水通孔；在进水通孔及出水通孔的外侧分别设有进水通槽及出水通槽，进水通槽及出水通槽与进水通孔及出水通孔通过连通槽连接；通入的纯水经进水通孔及进水通槽流经电解组件，再经出水通孔及出水通槽输出。
Description
技术领域
本发明涉及PEM电解堆技术领域，更具体地说，涉及一种PEM工业电解堆。
背景技术
质子交换膜电解池通过电解水产生氢气和氧气而作为氢气发生器。现有技术中，纯净水在电解堆的氧电极(阳极)处反应以形成氧气、电子和氢离子(质子)，氢离子由阴极侧输出，从而电解产生的氢离子在阴极侧产生较高的压力。
然而，现有的PEM工业电解堆的进水方式通常为下进上出，即纯净水在电解堆的底侧面通入，在上部的侧面输出回水，由于450m3/h或以上的电解堆体积较大且结构较为复杂，如将纯净水的输入端设置在电解堆的底部外侧，可能会增加PEM工业电解堆的整体体积，导致制造成本增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由于450m3/h或以上的电解堆体积较大且结构较为复杂，如将纯净水的输入端设置在电解堆的底部外侧，可能会增加PEM工业电解堆的整体体积的缺陷，提供一种结构较为简便且可靠性较高的PEM工业电解堆。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种PEM工业电解堆，具备：
盖板，其设置在电解组件的上端，在所述盖板的上端面设置有进水通孔及出水通孔；
在所述进水通孔及所述出水通孔的外侧分别设有进水通槽及出水通槽，所述进水通槽及所述出水通槽与所述进水通孔及所述出水通孔通过连通槽连接；
通入的纯水经所述进水通孔及所述进水通槽流经所述电解组件，再经所述出水通孔及所述出水通槽输出。
在一些实施方式中，所述进水通孔或所述出水通孔与所述连通槽之间夹角设置为85°至95°。
在一些实施方式中，所述连通槽径向设置在所述盖板内。
在一些实施方式中，在所述盖板的上端面的两侧设有进水组件及出水组件，
所述进水组件及所述出水组件可拆卸地固定在所述盖板的上端面。
在一些实施方式中，所述进水组件及所述出水组件分别设有径向设置的主管路及轴向设置的多组分管路，
所述分管路的一端与所述主管路的侧壁连通，所述分管路的另一端可拆卸地固定在所述盖板的上端面。
在一些实施方式中，所述电解组件包括至少一块阳极板及阴极板，
所述阳极板与所述阴极板层叠设置。
在一些实施方式中，所述电解组件包括框架、质子交换膜及多块密封部件，
所述框架形成为中空结构，所述框架层叠设置在所述阳极板与所述阴极板层叠限定的空间内；
所述质子交换膜设置所述框架的层叠之间，用于交换质子；
所述多块密封部件分别设于所述阳极板、所述框架、所述质子交换膜及所述阴极板的贴合处之间。
在一些实施方式中，在所述框架的内缘设有唇缘，
在所述框架的两端面分别设有环形的密封凸肋。
在一些实施方式中，在所述电解组件的两端设有上缓冲板及下缓冲板，
所述上缓冲板设置在所述盖板的下端面，
所述下缓冲板设在所述电解组件的下端面。
在一些实施方式中，在所述盖板的上端设有上压板，
在所述电解组件的下端设有下压板，
所述上压板及所述下压板通过螺杆对所述电解组件进行限定。
在本发明所述的PEM工业电解堆中，包括盖板，其设置在电解组件的上端，在盖板的上端面设置有进水通孔及出水通孔；在进水通孔及出水通孔的外侧分别设有进水通槽及出水通槽，进水通槽及出水通槽与进水通孔及出水通孔通过连通槽连接；通入的纯水经进水通孔及进水通槽流经电解组件，再经出水通孔及出水通槽输出。与现有技术相比，通过在盖板上端设置进水通孔及出水通孔，即，通入的纯净水从电解堆的上端通入电解组件，经电解组件电解后，再经盖板上端的出水通孔输出，通过将纯水设置为上进上出，确保输入水压可满足电解需求的同时也不降低电解性能，还可缩减电解堆的整体体积，以降低电解堆的制造成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供PEM工业电解堆一实施例的立体结构示意图；
图2是本发明提供PEM工业电解堆一实施例的拆解图；
图3是本发明提供PEM工业电解堆一实施例的拆解图；
图4是本发明提供PEM工业电解堆一实施例的剖视图；
图5是本发明提供盖板一实施例的剖视图；
图6是本发明提供框架一实施例的立体结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-图6所示，在本发明的PEM工业电解堆第一实施例中，PEM工业电解堆10包括下压板101a、上压板101b、盖板105及电解组件(对应107a及107b)。
具体地，盖板105形成为方形结构，其用于通入待电解纯水及输出电解后的水体。
电解组件(对应107a及107b)用于对通入待电解的纯净水进行电解，以产生氢气及氧气。
进一步地，盖板105设置在电解组件(对应107a及107b)的上端。
其中，在盖板105的上端面的两侧设置有多个(如8个-16个)并列的进水通孔105a及多个(如8个-16个)并列的出水通孔105d。
进一步地，如图5所示，在进水通孔105a及出水通孔105d的外侧分别设有进水通槽105b及出水通槽105c，进水通槽105b及出水通槽105c与进水通孔105a及出水通孔105d通过连通槽(对应105e及105f)连接。
通入的纯水经进水通孔105a及进水通槽105b流经电解组件(对应107a及107b)，经电解组件(对应107a及107b)电解产生氢气/氧气后，再经出水通孔105d及出水通槽105c输出。
当然，进水通孔105a与出水通孔105d之间可以互换，即出水通孔105d可以作为进水，进水通孔105a也可用作出水。使用本技术方案，通过在盖板105上端设置进水通孔105a及出水通孔105d，即，通入的纯净水从电解堆(对应在盖板105)的上端通入电解组件(对应107a及107b)，经电解组件(对应107a及107b)电解后，再经盖板105上端的出水通孔105d输出，通过将纯水设置为上进上出，确保输入水压可满足电解需求的同时也不降低电解性能，还可缩减电解堆的整体体积，以降低电解堆的制造成本。
在一些实施方式中，为了提高盖板105水流的可靠性，可将进水通孔105a与连通槽(对应105e)之间夹角设置为85°至95°；或
将出水通孔105d与连通槽(对应105f)之间的夹角设置为85°至95°。
需要说明的是，连通槽包括第一连通槽105e及第二连通槽105f。
具体而言，进水通孔105a与第一连通槽105e之间的夹角设置为85°至95°；或将出水通孔105d与第二连通槽105f之间的夹角设置为85°至95°。
即，纯水经进水通孔105a通入，再经第一连通槽105e输入层叠设置的电解组件(对应107a及107b)，经出水通孔105d及第二连通槽105f输出。
进一步地，第一连通槽105e及第二连通槽105f径向设置在盖板105内，分别与进水通孔105a及出水通孔105d形成夹角。
在一些实施方式中，为了提高装配的便捷性，可在盖板105的上端面的两侧设有进水组件(对应106a及106c)及出水组件(对应106b及106d)，其中，
进水组件(对应106a及106c)及出水组件(对应106b及106d)可拆卸地固定在盖板105的上端面。即，进水组件(对应106a及106c)与外部输入的纯水端口连通，纯水经进水组件(对应106a及106c)通入电解组件(对应107a及107b)，而经电解组件(对应107a及107b)电解后的水体由出水组件(对应106b及106d)输出。
进一步地，如图4所示，进水组件(对应106a及106c)及出水组件(对应106b及106d)分别设有径向设置的主管路(对应106a及106b)及轴向设置的多组分管路(对应106c及106d)，其中，主管路(对应106a及106b)设为第一主管路106a及第二主管路106b，分管路设为第一分管路106c及第二分管路106d。
进一步地，分管路(对应106c及106d)的一端与主管路(对应106a及106b)的侧壁连通，分管路(对应106c及106d)的另一端可拆卸地固定在盖板105的上端面。
具体为，第一分管路106c的一端与第一主管路106a的侧壁连通，第二分管路106d的一端与第二主管路106b的侧壁连通，第一分管路106c及第二分管路106d的另一端可拆卸地固定在盖板105的上端面。
在一些实施方式中，为了保证电解堆工作的稳定性，可在电解组件(对应107a及107b)中设置至少一块阳极板(未图示)及阴极板(未图示)，其中，阳极板与阴极板层叠设置。
近一步地，电解组件(对应107a及107b)还包括框架120、质子交换膜(未图示)及多块密封部件(未图示)，
具体地，如图6所示，框架120形成为中空结构，框架120层叠设置在阳极板与阴极板层叠限定的空间内；
框架120形成为中空结构，其采用硅胶或铁氟龙等柔性材料，以增加密封的可靠性。
质子交换膜设置框架的层叠之间，用于交换质子；
多块密封部件分别设于阳极板、框架、质子交换膜及阴极板的贴合处之间。
进一步地，在框架120的内缘设有唇缘(未图示)，在框架120的两端面分别设有环形的密封凸肋(未图示)。
具体而言，阳极板呈方形的板状，在其外延设有多个定位孔、进水、出水及排氢孔，其用于连接外部电源。
其中，阴极板与阳极板结构及作用一样，其与阳极板层叠设置，以形成框架120、钛板、质子交换膜及密封部件的放置空间。
进一步地，框架120层叠设置在阳极板与阴极板层叠限定的空间内。
至少一块质子交换膜，其设置在阳极电极与阴极电极之间。电解时，纯净水在阳极电极处电解反应以形成氧气、电子、和氢离子(质子)。氧气和部分纯净水回流至储水部件，同时质子和水穿过质子交换膜迁移到阴极侧，通过阴极催化层及阴极扩散层，使得氢离子在阴极处形成氢气。
在层叠的框架120及阳极板、质子交换膜及阴极板的贴合处之间对应设有多块密封部件，进而保证电解组件(对应107a及107b)层叠的密封性。
在一些实施方式中，为了提高电解组件(对应107a及107b)装配的可靠性，可在电解组件(对应107a及107b)的两端设有上缓冲板110b及下缓冲板110a。
具体地，上缓冲板110b设置在盖板105的下端面，下缓冲板110a设在电解组件(对应107a及107b)的下端面，通过在电解组件(对应107a及107b)的上下两端设置下缓冲板110a及上缓冲板110b，可减少螺杆对电解组件(对应107a及107b)固定或层叠配合时的轴向应力。
在一些实施方式中，，为了提高电解组件(对应107a及107b)安装的可靠性，可在电解组件(对应107a及107b)的下端设有下压板101a，上压板101b及下压板101a通过螺杆对电解组件(对应107a及107b)进行限定，以保证电解组件(对应107a及107b)固定的可靠性及稳定性。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种PEM工业电解堆，其特征在于，具备：
盖板，其设置在电解组件的上端，在所述盖板的上端面设置有进水通孔及出水通孔；
在所述进水通孔及所述出水通孔的外侧分别设有进水通槽及出水通槽，所述进水通槽及所述出水通槽与所述进水通孔及所述出水通孔分别通过连通槽连接；
通入的纯水经所述进水通孔及所述进水通槽流经所述电解组件，再经所述出水通孔及所述出水通槽输出。
2.根据权利要求1所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
所述进水通孔或所述出水通孔与所述连通槽之间夹角设置为85°至95°。
3.根据权利要求2所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
所述连通槽径向设置在所述盖板内。
4.根据权利要求1所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
在所述盖板的上端面的两侧设有进水组件及出水组件，
所述进水组件及所述出水组件可拆卸地固定在所述盖板的上端面。
5.根据权利要求4所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
所述进水组件及所述出水组件分别设有径向设置的主管路及轴向设置的多组分管路，
所述分管路的一端与所述主管路的侧壁连通，所述分管路的另一端可拆卸地固定在所述盖板的上端面。
6.根据权利要求1-5所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
所述电解组件包括至少一块阳极板及阴极板，
所述阳极板与所述阴极板层叠设置。
7.根据权利要求6所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
所述电解组件包括框架、质子交换膜及多块密封部件，
所述框架形成为中空结构，所述框架层叠设置在所述阳极板与所述阴极板层叠限定的空间内；
所述质子交换膜设置所述框架的层叠之间，用于交换质子；
所述多块密封部件分别设于所述阳极板、所述框架、所述质子交换膜及所述阴极板的贴合处之间。
8.根据权利要求7所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
在所述框架的内缘设有唇缘，
在所述框架的两端面分别设有环形的密封凸肋。
9.根据权利要求8所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
在所述电解组件的两端设有上缓冲板及下缓冲板，
所述上缓冲板设置在所述盖板的下端面，
所述下缓冲板设在所述电解组件的下端面。
10.根据权利要求9所述的PEM工业电解堆，其特征在于，
在所述盖板的上端设有上压板，
在所述电解组件的下端设有下压板，
所述上压板及所述下压板通过螺杆对所述电解组件进行限定。
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