CN115807237A - 分散式电化学电解槽制氢电解室及制氢装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及电化学制氢领域，特别涉及一种分散式电化学电解槽制氢电解室及制氢装置。其中，一种分散式电化学电解槽制氢电解室包括主体，内部设有用于容纳电解液的电解空腔；膜电极，设置在电解空腔内部，用于对电解液进行电解；其中，膜电极包括阳极膜电极、交换膜、阴极膜电极以及疏水层；交换膜设置在阳极膜电极及阴极膜电极之间，阴极膜电极远离交换膜的一侧设置有疏水层。本发明提供的分散式电化学电解槽制氢电解室通过采用干阴极的设置方法，保证了获得的氢气几乎不含水分，取缔了外设干燥设备，出口氢气即可达到99.9％的高纯度氢，同时极大降低了制造成本，使设备能够进一步小型化，提高制氢装置的集成度。

Description

分散式电化学电解槽制氢电解室及制氢装置

技术领域

本发明专利涉及电化学制氢领域，特别涉及一种分散式电化学电解槽制氢电解室及制氢装置。

背景技术

电解水制氢作为现阶段及未来绿色无污染能源的重要组成部分，它摆脱了传统化石燃料的各种弊端，能够在完全无污染的情况下产出绿色氢能源，且在使用过程中不产生任何污染物，在全球碳中和的大背景下，绿色氢能源将成为大力发展的新型能源。

但目前绿色氢能源的采用受到成本的限制，大多数制氢项目都是广泛的工程项目，大型电解系统，而构建这些系统需要大量的资金和时间。因此，如何使电解制氢的设备小型化、集成化成为当前研究的热点。

发明内容

为解决上述现有电解制氢的设备小型化、集成化不足的问题，本发明提供一种分散式电化学电解槽制氢电解室，包括

主体，内部设有用于容纳电解液的电解空腔；

膜电极，设置在电解空腔内部，用于对电解液进行电解；

其中，膜电极包括阳极膜电极、交换膜、阴极膜电极以及疏水层；交换膜设置在阳极膜电极及阴极膜电极之间，阴极膜电极远离交换膜的一侧设置有疏水层。

在一实施例中，主体上设有贯穿主体的电解液进口通道、电解液出口通道及氢气通道；

电解液进口通道通过电解液进口流道与电解空腔连通，电解液进口流道设置于主体的阳极侧；电解液出口通道通过电解液出口流道与电解空腔连通，电解液出口流道设置于主体的阴极侧；氢气通道通过氢气流道与电解空腔连通，氢气流道设置于主体的阴极侧。

在一实施例中，膜电极还包括电解液扩散层、阳极催化剂层、阴极催化剂层、气体扩散层，阳极催化剂层设置于阳极膜电极与交换膜之间，电解液扩散层设置于阳极膜电极远离阳极催化剂层的一侧；阴极催化剂层设置于交换膜与阴极膜电极之间，气体扩散层设置于疏水层远离阴极膜电极的一侧。

在一实施例中，电解空腔包括阳极室及阴极室，阴极室的大小小于阳极室的大小。

在一实施例中，所述疏水层为导电疏水材料。

本发明还提供一种制氢装置，采用了如上任意所述的分散式电化学电解槽制氢电解室。

在一实施例中，制氢装置包括

泵送装置，为电解液提供循环动力；

电化学电解槽，对电解液进行电解，制得氢气；

冷却模块，设置在电化学电解槽前，对进入电化学电解槽的电解液进行温度调节；

排气模块，将电化学电解槽制得的氢气排出；

其中，电化学电解槽由分散式电化学电解槽制氢电解室堆叠而成，电化学电解槽的两端分别设置有第一端板及第二端板；电化学电解槽设有电解液入口、氢气出口及电解液出口。

在一实施例中，排气模块包括压力传感器及调压单元；调压单元使氢气达到设定压力后排出。

在一实施例中，排气模块设有氢分离单元，氢分离单元设置于压力传感器及调压单元之间。

在一实施例中，冷却模块与电化学电解槽之间设有流量传感器和温度传感器的至少其中之一。

基于上述，与现有技术相比，本发明实施例有益效果如下：

1、本发明实施例提供的分散式电化学电解槽制氢电解室通过采用干阴极的设置方法，保证了获得的氢气几乎不含水分。同时采用可叠加的设计，将通路集成在主体中，使分散式电化学电解槽制氢电解室可以根据实际需求进行增减，降低了设备成本，使设备能够进一步小型化，提高制氢装置的集成度。

2、本发明实施例提供的分散式电化学电解槽制氢电解室通过阴极膜电极、疏水层及气体扩散层的共同作用，使理论上的干阴极能够实际实现，并使制得的氢气能够达到能够达到99.9％的高纯度，后续可以直接进行利用，无需外部干燥设备，有效降低成本。

3、本发明实施例提供的制氢装置，通过采用堆叠设置的分散式电化学电解槽制氢电解室，能够适应不同的制氢需求，并且通过各类感器对整体生产进行监控调节，使装置更加智能化。

4、本发明实施例提供的制氢装置能够实现氢气出口既干燥的目标，在设装置出口处的氢气不加纯化装置情况下纯度即能够达到99.9％，能够满足绝大多数用气要求，同时供电电源可采用交流或直流电源。

本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本发明一实施例的立体图。

图2为本发明一实施例的主视图。

图3为本发明一实施例的后视图。

图4为本发明一实施例中主体的后视图。

图5为本发明一实施例中主体的主视图。

图6为图5中A-A处的截面图。

图7为本发明一实施例的爆炸示意图。

图8为本发明制氢装置的一实施例结构示意图。

图9为本发明制氢装置的一实施例中电化学电解槽的部分结构示意图。

附图标记：

100主体 110膜电极 111阳极膜电极

112交换膜 113阴极膜电极 114疏水层

115电解液扩散层 116阳极催化剂层 117阴极催化剂层

118气体扩散层 120电解空腔 121阳极室

122阴极室 123密封台阶 130电解液进口通道

131电解液进口流道 140电解液出口通道 141电解液出口流道

150氢气通道 151氢气流道 160双极板

161电解液进口孔 162电解液出口孔 163氢气出口孔

164双极板槽 170电解液密封槽 180氢气密封槽

190定位结构 191定位块 192定位槽

200泵送装置 300电化学电解槽 310第一端板

320第二端板 330电解液入口 340电解液出口

350氢气出口 400冷却模块 500排气模块

510压力传感器 520调压单元 530泄压单元

531可调压单向阀 532电磁阀 540氢分离单元

541分离罐 542湿度传感器 550气体出口

560氢气吹扫口 600流量传感器 700温度传感器

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。

具体实施时，请参考图1至图7，一种分散式电化学电解槽制氢电解室，包括主体100及膜电极110，主体100内部设有用于容纳电解液的电解空腔120；膜电极110设置在电解空腔120内部，用于对电解液进行电解。

具体的，主体100可采用矩形、圆形等板状结构，其具体形状不作限制，本领域技术人员可根据实际情况进行调整。同时，主体100内部的电解空腔120也可依照主体100的形状对应设置，或者根据实际采用的膜电极110形状进行设置，本领域技术人员可根据实际情况进行调整，同样不作具体限制。

其中，膜电极110包括阳极膜电极111、交换膜112、阴极膜电极113以及疏水层114；交换膜112设置在阳极膜电极111及阴极膜电极113之间，阴极膜电极113远离交换膜112的一侧设置有疏水层114。即以阳极膜电极111为起点，电解空腔120内依次设置有阳极膜电极111、交换膜112、阴极膜电极113以及疏水层114。具体的，交换膜112可为PEM(质子交换膜)或AEM(阴离子交换膜)。电解空腔120以交换膜112为界分隔为阳极半电池及阴极半电池。疏水层114作用包括确保将由交换膜112渗透而来的水分子限制在阴极半电池内部。

实际工作时，本申请提供的分散式电化学电解槽制氢电解室为干阴极电解室，干阴极指电解液不直接通入阴极半电池。电解液通入阳极半电池，而由于交换膜112的存在，电解液仅与阳极膜电极111直接接触，不会穿透交换膜112。以交换膜112为PEM为例，此时电化学电解槽300在阳极膜电极111处发生的反应为：

PEM阳极反应：2H₂O→4H⁺+4e^-+0₂

PEM阴极反应：4H⁺+4e^-→2H₂。

电解槽总反应为：2H₂O→2H₂+0₂

电化学电解槽电解液通过入口进入阳极侧半电池，在阳极侧半电池电解液被膜电极连同催化剂的作用下反应生成为O₂和H⁺离子，O₂在阳极侧同电解液一起循环出阳极板电池后进行电解液除气处理，阳极侧产生的H⁺离子通过质子交换膜穿透到阴极侧，在阴极膜电极及催化剂作用下生成H₂后在电解室氢气流道中汇集后排出系统，质子交换膜只允许质子通过，水溶液将仅在阳极侧进行循环，因此阴极半电池将始终保持干燥，从而使阴极半电池生成的H₂保持干燥。

阴极膜电极113生成的氢气经过疏水层114后，氢气纯度会得到进一步提高，能够达到99.9％的高纯度，可进行直接使用，无需外接干燥纯化设备，有效降低生产成本。

采用AEM时，电化学反应如下，

AEM阳极反应：4OH^-→2H₂O+O₂+4e^-

AEM阴极反应：4H₂O+4e^-→2H₂+4OH^-

总反应方程为：2H₂O→2H₂+0₂

AEM同为干阴极设置，不做赘述。

具体的，电解液可为纯水溶液或碱性溶液或。进一步地，交换膜112为AEM时，电解液可为碱性溶液，如1％KOH稀释溶液，碱性溶液pH值在13左右；交换膜112为PEM时，电解液可为纯水溶液。

优选的，如图7所示，疏水层114单独设置。疏水层114可采用导电疏水材料，导电疏水材料优选碳布、碳纸等。具体的，疏水层114厚度可为0.1～0.3mm，优选0.2mm。同时，本领域技术人员可根据实际生产情况设置单层或多层的疏水层114，不作具体限定。

优选的，如图1～3所示，主体100整体设置为圆形，同时主体100内部的电解空腔120同样设置为圆形空腔。整体的圆形结构能有效提高空间利用率，同时能够减少耗材的使用量。

在一实施例中，如图1～3所示，主体100上设有电解液进口通道130、电解液出口通道140及氢气通道150；电解液进口通道130、电解液出口通道140及氢气通道150均贯穿主体100，同时自身不直接与电解空腔120连通。

电解液进口通道130通过电解液进口流道131与电解空腔120连通，电解液进口流道131设置于主体100的阳极侧；电解液出口通道140通过电解液出口流道141与电解空腔120连通，电解液出口流道141设置于主体100的阴极侧；氢气通道150通过氢气流道151与电解空腔120连通，氢气流道151设置于主体100的阴极侧。这样的设计使得分散式电化学电解槽制氢电解室进行堆叠组合后可通过主体100上的电解液进口通道130、电解液出口通道140及氢气通道150形成对应的电解液进出通路及氢气通路，使输入或输出的电解液、氢气通过各自流道汇聚至通路中，有效提高分散式电化学电解槽制氢电解室的集成性，无须设置管路，节省成本并且提高空间利用率。

具体的，阳极侧为主体100接近阳极膜电极111的一侧，阴极侧为主体100接近阴极膜电极113的一侧。

优选的，如图1～3所示，电解液进口流道131由电解液进口通道130至电解空腔120处呈逐渐扩大的设计，增大流入面积，使电解液的流入更加均匀。

进一步的，电解液出口通道140的大小小于电解液进口通道130的大小，同时电解液出口通道140与电解液进口通道130分别设置在电解空腔120的两侧，使电解液能够在充分填充阳极半电池的情况下进行循环。

优选的，氢气通道150在主体100阳极侧设置有氢气密封槽180，氢气密封槽180内设置密封圈，能够将氢气与阳极侧的电解液及生成的氧气进行分离，防止氢气与氧气结合而发生爆炸现象。

优选的，主体100阳极侧外沿设有电解液密封槽170，电解液密封槽170内设置密封圈用于防止电解液及阳极反应生成的氧气等流出。

具体的，密封圈应具有一定耐高温性能，可以采用聚四氟乙烯、丁腈橡胶、硅橡胶等耐高温、耐腐蚀材质制成的密封圈用于密封。

在一实施例中，如图3所示，膜电极110还包括电解液扩散层115、阳极催化剂层116、阴极催化剂层117、气体扩散层118，阳极催化剂层116设置于阳极膜电极111与交换膜112之间，电解液扩散层115设置于阳极膜电极111远离阳极催化剂层116的一侧；阴极催化剂层117设置于交换膜112与阴极膜电极113之间，气体扩散层118设置于疏水层114远离阴极膜电极113的一侧。

具体的，电解液扩散层115为多孔钛板、烧结钛板等耐酸性环境腐蚀、耐高电位腐蚀,应具有合适的孔洞结构以便气体和水通过的多孔材料，电解液扩散层115能使电解液充分扩散至阳极半电池的全部位置。

具体的，阳极催化剂层116及阴极催化剂层117采用的催化剂主要依托Lr、Ru、Pt等一种或几种金属化合物及载体钛进行电极反应的催化作用并用于提高反映效率，具体催化剂本领域技术人员可根据采用的交换膜112的类型进行选择。同时，目前PEM催化剂中贵金属含量相较初始提出时，贵金属含量可降低为原先的1/5；而AEM催化剂目前能实现仅采用微量Pt和N i，甚至实现不含有贵金属的方案。这些改进极大降低了催化剂的制造成本，为本发明提供的分散式电化学电解槽制氢电解室的制备提供了可行性及规模化生产的现实性。

气体扩散层118为烧结钛板等能够使气体充分穿过的多孔板，在保证气体能够穿透的同时，使膜电极110整体结构更加紧密。

在实际工作中，膜电极110中电解液扩散层115将电解液充分填充到阳极半电池的每个角落；阳极催化剂层116在电解反应中加快电解反应速率、提高产氢效率；阳极膜电极111使电解液在阳极发生阳极反应；交换膜112根据采用的类型，只允许H⁺或OH^-穿透，水分子将无法穿透交换膜112(不包括微量渗透的水分子)，从而保证了阴极半电池的干燥；阴极膜电极113发生阴极反应；阴极催化剂层117加快阴极膜电极113反应速率；疏水层114用于阻断因渗透压及电化学反应中穿透到阴极的微量水分子，电解液将被阻隔在疏水层114前，且阴极侧压力高于阳极侧压力，阴极侧的水份将在压力作用下渗透回阳极侧进行反应，因此电解室阴极侧将始终保持干燥(同时AEM中穿透的电解液将在阴极膜电极113反应生成OH^-穿透回阳极，同样保证了阴极侧的干燥)；气体扩散层118位于疏水层114后，使阴极膜电极113处生成的H₂由氢气流道151汇集至氢气通道150中排出。即阴极膜电极113发生化学反应后，生成的气体经过疏水层114后使气体内部含有的极微量水份在疏水层114进行分离，分离后的水分在压力作用下再次渗透到阳极侧进行反应从而去除，经过疏水层114的氢气最后在气体扩散层118处统一汇集到氢气通道150中。在阴极膜电极113、疏水层114及气体扩散层118的共同作用下，使仅存在理论上的干阴极能够实际实现，使制得的氢气能够达到能够达到99.9％的高纯度。

进一步的，阳极催化剂层116可喷涂于阳极膜电极111上，阴极催化剂层117可喷涂于阴极膜电极113上；交换膜112采用PEM膜时亦可直接喷涂于交换膜112两侧。实际生产中，交换膜112采用PEM膜时，其对应催化剂可直接涂覆在交换膜112两侧；而当交换膜112采用AEM膜时，可采用喷涂了对应催化剂的阳极膜电极111及阴极催化剂层117直接与交换膜接触的方式，在节省材料的同时，使得催化剂与相应的电极无需考虑贴合问题，有效提高电解制氢的催化效率。

在一实施例中，如图3所示，电解空腔120包括阳极室121及阴极室122，阴极室122的大小小于阳极室121大小，电解空腔120内部呈阶梯状。阳极室121及阴极室122的大小阶梯设计，在保证的密封性能的同时，一方面使渗透的微量水分子能够满足电解需求，另一方面由于二者的面积差，保证了阴极半电池的压力能够高于阳极半电池的压力。进一步的，阳极室121及阴极室122的大小比可为10:9～5，本领域技术人员可根据实际生产需求进行调整，不作具体限制。

具体的，电解液扩散层115、阳极膜电极111、阳极催化剂层116及交换膜112设置在阳极室121内；阴极膜电极113、阴极催化剂层117、疏水层114及气体扩散层118设置在阴极室122内；交换膜112设置在阳极室121紧邻阴极室122的位置，保证阳极室121内的电解液不泄露至阴极室122中。具体的，各层均与阳极室121或阴极室122紧密贴合。同时，疏水层114的设置，确保了阴极室122中设置气体扩散层118的部分为完全无水的干燥状态。

进一步的，阳极室121及阴极室122之间设置有密封台阶123，密封台阶123处设置有密封圈，确保阳极室121内的电解液不泄漏至阴极室122内，从而保证阴极室122内的干燥环境。

在一实施例中，如图1～6所示，主体100的阴极侧设置有双极板160，双极板160上设置有电解液进口孔161，电解液出口孔162及氢气出口孔163。具体的，主体100的阴极侧对应设置有双极板槽164，双极板槽164使双极板160与阴极侧贴合紧密。电解液进口通道130、电解液出口通道140、氢气通道150及电解空腔120均设置在双极板槽164内。安装完成后，双极板160上的电解液进口孔161，电解液出口孔162及氢气出口孔163分别与电解液进口通道130、电解液出口通道140及氢气通道150相对应。进一步的，可使用超声波融合等方法确保双极板160完全贴合阴极侧。若不进行融合，需要在双极板160及阴极侧之间安装密封圈避免电解液同氢气互串。

优选的，双极板160安装后，较主体100阴极侧平面高出0.02mm～0.1mm。这样设置能够保证两个分散式电化学电解槽制氢电解室堆叠后导电部位能够充分接触，不会造成互相之间无法导电的情况。同时能够保证电解空腔120内的膜电极110压合紧密，不产生间隙，影响电解效率。具体的，导电部位为双极板160及膜电极110。

进一步的，双极板160与主体100采用一体成型的设置。

进一步的，主体100的阳极侧及阴极侧设置有定位结构190，包括定位块191及定位槽192。具体的，如图1～6所示，阳极侧设置有定位块191，阴极侧设置有定位槽192，使多个主体100进行堆叠时，邻接主体100的定位块191与定位槽192进行固定，使各主体100上的电解液进口通道130、电解液出口通道140及氢气通道150对准形成通路。能够有效防止组装过程中孔道移位造成意外。定位结构190也可采用定位块191设置在阴极侧，定位槽192设置在阳极侧的方式，同时，定位块191及定位槽192的具体形状本领域技术人员可根据实际情况进行调整，不作限定。

本发明还提供一种制氢装置，采用了如上任意所述的分散式电化学电解槽制氢电解室。

在一实施例中，具体实施时，如图8～9所示，制氢装置包括泵送装置200、电化学电解槽300、冷却模块400及排气模块500。

泵送装置200为电解液提供循环动力；

电化学电解槽300对电解液进行电解，以制得氢气；

冷却模块400设置在电化学电解槽300上游，对进入电化学电解槽300的电解液进行温度调节；

排气模块500将电化学电解槽300制得的氢气排出；

其中，电化学电解槽300由分散式电化学电解槽制氢电解室堆叠而成，电化学电解槽300的两端分别设置有第一端板310及第二端板320；电化学电解槽300设有电解液入口330、氢气出口350及电解液出口340。

具体的，电解液入口330、氢气出口350及电解液出口340与分散式电化学电解槽制氢电解室堆叠形成的各通道对应设置，三者可同时设置在第一端板310或第二端板320上，亦可进行分别设置，如电解液入口330及氢气出口350可设置在第一端板310上，而电解液出口340可设置在第二端板320上，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。进一步的，第一端板310及第二端板320采用不导电材料制成，使得电化学电解槽300整体中导电部分由堆叠的双极板160及膜电极110组成。实际工作时，在电化学电解槽300两侧各选择一块双极板160与外部电源连接，通电的双极板160之间的分散式电化学电解槽制氢电解室串联导通，进入电解工作状态。

进一步的，电化学电解槽300采用螺杆进行压紧，使堆叠的各分散式电化学电解槽制氢电解室完全贴合，确保各分散式电化学电解槽制氢电解室内部的膜电极110各层完全贴合，保证制氢装置的电解效果，同时有效防止由于贴合不紧密导致的泄露、爆炸等安全问题。

具体的，泵送装置200可采用水泵，提供电解液循环动力。泵送装置200可设置在电解液循环中电化学电解槽300的上游，驱动外部电解液进入电化学电解槽300。

冷却模块400可为风冷式冷却器、水冷式冷却器等具有降温效果的冷却设备。使进入电化学电解槽300的电解液温度控制在设定范围。优选的，电解液温度为20～80℃，更优选为30～70℃，更优选为40～65℃，更优选为50～60℃，最优选为55℃。

在一实施例中，如图8～9所示，排气模块500包括压力传感器510及调压单元520；调压单元520使氢气达到设定压力后排出。具体的，管路中，压力传感器510设置在调压单元520上游。调压单元520可为调压阀、安全阀、卸荷阀、减压阀等任意调节压力的适用装置。生产过程中，由调压单元520到电化学电解槽300阴极侧的压力将达到平衡，因此压力传感器510检测到的压力即为系统内的整体压力。

进一步的，如图8～9所示，排气模块500上还设有泄压单元530，泄压单元530设置于调压单元520之前。具体的，泄压单元530包括可调压单向阀531及电磁阀532。可调压单向阀531和调压单元520，连同电磁阀532、湿度传感器542、压力传感器510共同组成了的排气模块500，压力传感器510检测压力大小，当压力达到设定的排放压力时，调压单元520打开，氢气由气体出口550转移到外部存储单元或直接利用。当压力继续升高时，达到可调式单向阀的开启压力时，可调单向阀打开，气体由氢气吹扫口560排出，系统此时进行稳压排气。若压力继续升高时，压力传感器510控制电磁阀532打开，使气体由氢气吹扫口560排出并反馈错误信号，使系统进行等停机操作。

优选的，如图8～9所示，排气模块500设有氢分离单元540，氢分离单元540设置于压力传感器510及调压单元520之间。具体的，氢分离单元540包括分离罐541及湿度传感器542，制得的氢气在分离罐541中将会除去氢气流中极微量水分，保证氢气流在系统出口处的干燥程度。湿度传感器542设置于分离罐541的下游，检测干燥后氢气的湿度是否达标。

具体的，分离罐541内部设有不锈钢泡沫、泡沫镍，多孔烧结钛板等能够有效除湿的结构，本领域技术人员可根据实际进行选择。

进一步的，氢气流经湿度传感器542时，湿度传感器542检测经分离罐541分离后的氢气流中湿度大小，当湿度符合指定要求或低于要求湿度时，氢气流进入调压设单元进口，当湿度过高时，湿度传感器542将会控制电磁控制阀打开，湿润氢气及分离罐541内的微量水分通过电磁控制阀由氢气吹扫口560吹扫出系统。

在一实施例中，冷却模块400与电化学电解槽300之间设有流量传感器600和温度传感器700中的至少其中之一。具体的，当温度传感器700检测到电解液温度过低时，温度传感器700仅仅反馈温度变化，当检测到电解液温度超过需要的反应温度时，温度传感器700控制冷却设备开始工作，对进入系统的电解液进行降温处理，使电解液温度始终维持在最佳的反应温度范围。流量传感器600检测电解液的流速，同时检测电解液是否流经管道。泵送装置200根据流量传感器600反馈的电信号控制电解液流速不会过高，防止阳极侧压力升高。同时根据流量传感器600的信号，实时反映管道内是否有电解液，从而自动确定电化学电解槽300的启停。当流量传感器600检测到管道内无电解液填充时，电化学电解槽300停止工作，避免电化学电解槽300内因干烧造成的内部组件损坏。本领域技术人员可根据实际生产情况单独选用流量传感器600或温度传感器700其中的一种，亦可全部设置，不作具体限制。

优选的，制氢装置还设置有补水箱。具体的，补水箱与泵送装置200及电解液出口340连通，补水箱内储存电解液，并设置补水口，使电解液能够在制氢装置的自身系统内进行循环，无需依托外部设备，进一步提高了装置的集成度。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如主体、膜电极等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种分散式电化学电解槽制氢电解室，其特征在于：包括

主体，内部设有用于容纳电解液的电解空腔；

膜电极，设置在所述电解空腔内部，用于对所述电解液进行电解；

其中，所述膜电极包括阳极膜电极、交换膜、阴极膜电极以及疏水层；所述交换膜设置在所述阳极膜电极及所述阴极膜电极之间，所述阴极膜电极远离所述交换膜的一侧设置有疏水层。

2.根据权利要求1所述的分散式电化学电解槽制氢电解室，其特征在于：所述主体上设有贯穿所述主体的电解液进口通道、电解液出口通道及氢气通道；

所述电解液进口通道通过电解液进口流道与所述电解空腔连通，所述电解液进口流道设置于所述主体的阳极侧；所述电解液出口通道通过电解液出口流道与所述电解空腔连通，所述电解液出口流道设置于所述主体的阴极侧；所述氢气通道通过氢气流道与所述电解空腔连通，所述氢气流道设置于所述主体的阴极侧。

3.根据权利要求1所述的分散式电化学电解槽制氢电解室，其特征在于：所述膜电极还包括电解液扩散层、阳极催化剂层、阴极催化剂层、气体扩散层，所述阳极催化剂层设置于所述阳极膜电极与所述交换膜之间，所述电解液扩散层设置于所述阳极膜电极远离所述阳极催化剂层的一侧；所述阴极催化剂层设置于所述交换膜与所述阴极膜电极之间，所述气体扩散层设置于所述疏水层远离所述阴极膜电极的一侧。

4.根据权利要求1所述的分散式电化学电解槽制氢电解室，其特征在于：所述电解空腔包括阳极室及阴极室，所述阴极室的大小小于所述阳极室的大小。

5.根据权利要求1所述的分散式电化学电解槽制氢电解室，其特征在于：所述疏水层为导电疏水材料。

6.一种制氢装置，其特征在于，采用了如权利要求1至5任一项所述的分散式电化学电解槽制氢电解室。

7.根据权利要求6所述的制氢装置，其特征在于，包括

泵送装置，为电解液提供循环动力；

电化学电解槽，对所述电解液进行电解，制得氢气；

冷却模块，设置在所述电化学电解槽前，对进入所述电化学电解槽的电解液进行温度调节；

排气模块，将所述电化学电解槽制得的氢气排出；

其中，所述电化学电解槽由所述分散式电化学电解槽制氢电解室堆叠而成，所述电化学电解槽的两端分别设置有第一端板及第二端板；所述电化学电解槽设有电解液入口、氢气出口及电解液出口。

8.根据权利要求7所述的制氢装置，其特征在于：所述排气模块包括压力传感器及调压单元；所述调压单元使氢气达到设定压力后排出。

9.根据权利要求8所述的制氢装置，其特征在于：所述排气模块设有氢分离单元，所述氢分离单元设置于所述压力传感器及所述调压单元之间。

10.根据权利要求7所述的制氢装置，其特征在于：所述冷却模块与所述电化学电解槽之间设有流量传感器和温度传感器的至少其中之一。

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