CN116641079A - 一种极板及制氢装置 - Google Patents

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田港
姜天豪
胡鹏
毕飞飞
蓝树槐
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Abstract

本申请涉及制氢技术领域，尤其涉及一种极板及制氢装置。极板包括极板本体，极板本体包括阳极面和阴极面；阳极面具有阳极水腔口和阳极氢腔口，阳极水腔口至少设为两个，位于阳极面的水平中线上，阳极氢腔口设有多个，沿阳极面的周向均匀分布于靠近阳极面的连接位置；阴极面具有阴极水腔口和阴极氢腔口，阴极水腔口至少设为两个，位于阴极面的水平中线上，阴极氢腔口设有多个，沿阴极面的周向均匀分布于靠近阴极面的连接位置；其中，阴极面还包括阴极流道组，阴极流道组均匀分布于阴极面，且与各阴极氢腔口连通，用于流通氢气至阴极氢腔口。本申请实现高压氢气对极板的一侧施加均匀压力，提高结构稳定性，并防止高压氢气对核心组件的机械破坏。

Description

一种极板及制氢装置
技术领域
本申请涉及制氢技术领域，尤其涉及一种极板及制氢装置。
背景技术
现有圆形电极板的气体歧管通道通常也设立在圆形极板的两侧，该种结构设计同样无法避免高压气体聚集在电极板的一侧。气体通道设立在圆心处的设计虽然能够实现气压压力超越4MPa，但仅仅是将高压气体聚集的区域设置在了圆心处，提高了其结构稳定性，并没有从本质上解决高压气体均匀分布的问题。
发明内容
本申请提供了一种极板及制氢装置，旨在实现高压产氢气体压力在电极板内均匀分布。
本申请提供了一种极板，所述极板包括极板本体，所述极板本体为圆形，所述极板本体包括阳极面和阴极面；
所述阳极面具有阳极水腔口和阳极氢腔口，所述阳极水腔口至少设为两个，位于所述阳极面的水平中线上，且至少两个所述阳极水腔口距所述阳极面的中心位置的距离相等；所述阳极氢腔口设有多个，沿所述阳极面的周向，多个所述阳极氢腔口均匀分布于靠近所述阳极面的连接位置；
所述阴极面具有阴极水腔口和阴极氢腔口，所述阴极水腔口至少设为两个，位于所述阴极面的水平中线上，且至少两个所述阴极水腔口距所述阴极面的中心位置的距离相等；所述阴极氢腔口设有多个，沿所述阴极面的周向，多个所述阴极氢腔口均匀分布于靠近所述阴极面的连接位置，以将氢气高压聚集区域靠近所述连接位置设置；
其中，所述阴极面还包括用于流通氢气的阴极流道组，所述阴极流道组与各所述阴极氢腔口相连通，以能够将所述阴极面上产生的氢气沿所述阴极流道组流至各所述阴极氢腔口，
所述阴极流道组包括多条阴极流道和多条阴极凸起，多条所述阴极凸起与多条所述阴极流道沿所述阴极面的水平中线向两侧交错排布，且位于所述阴极面的水平中线的为所述阴极流道；
位于所述阴极面的水平中线两侧的每条所述阴极凸起还设有多个流通部，每个所述流通部连通相邻的所述阴极流道，所述流通部沿所述阴极面的中心向外周呈辐射状分布，且位于所述阴极面最外周的所述流通部与所述阴极氢腔口连通；
所述阳极面还包括阳极流道组，所述阳极流道组包括多条阳极凸起和多条阳极流道，所述阳极凸起的位置与所述阴极流道的位置对应设置，所述阳极流道的位置与所述阴极凸起的位置对应设置，且至少部分所述阳极流道与所述阳极水腔口连通，用于流通电解水和氧气；
位于所述阳极面的水平中线两侧的每条所述阳极流道还设有多个凸起部，每个所述凸起部与相邻所述阳极凸起连接，所述凸起部的位置与所述流通部的位置对应设置。
在一种可能的设计中，所述流通部的深度大于所述阴极凸起高度的二分之一且小于所述阴极凸起的高度。
在一种可能的设计中，所述阴极氢腔口外围还设有氢腔凹槽；
所述氢腔凹槽靠近所述阴极流道组的一侧设有第一槽口，所述第一槽口连通所述阴极流道组与所述阴极氢腔口。
在一种可能的设计中，所述极板还包括阴极氢腔密封件，所述阴极氢腔密封件位于所述氢腔凹槽；
所述阴极氢腔密封件设有氢气流通部，所述氢气流通部与所述第一槽口相对设置。
在一种可能的设计中，所述阴极氢腔密封件的高度等于所述氢腔凹槽的深度与所述阴极凸起的高度之和。
在一种可能的设计中，所述极板还包括阴极水腔密封件，所述阴极水腔密封件用于密封所述阴极水腔口。
在一种可能的设计中，所述阴极面设有阴极凹槽，所述阴极水腔口、所述阴极氢腔口和所述阴极流道组位于所述阴极凹槽的底壁上；
所述阴极凹槽用于放置膜电极组件。
在一种可能的设计中，所述极板还包括阴极密封件，所述阴极密封件设置于所述阴极凹槽，且位于所述阴极氢腔口与所述阴极面的连接位置之间。
在一种可能的设计中，所述凸起部的高度小于所述阳极凸起的高度的二分之一。
在一种可能的设计中，所述阳极水腔口外围设有水腔凹槽；
所述水腔凹槽设有与所述阳极流道对应的第二槽口，所述第二槽口连通所述阳极流道与所述阳极水腔口。
在一种可能的设计中，所述极板还包括阳极水腔密封件，所述阳极水腔密封件位于所述水腔凹槽；
所述阳极水腔密封件设有水流通部，所述水流通部与所述第二槽口相对设置。
在一种可能的设计中，所述阳极水腔密封件的高度等于所述水腔凹槽的深度与所述阳极环形凸起的高度之和。
在一种可能的设计中，所述极板还设有阳极氢腔密封件，所述阳极氢腔密封件用于密封所述阳极氢腔口。
在一种可能的设计中，所述阳极面设有阳极凹槽，所述阳极水腔口、所述阳极氢腔口和所述阳极流道组位于所述阳极凹槽的底壁上；
所述阳极凹槽用于放置膜电极组件。
在一种可能的设计中，所述极板还包括阳极密封件，所述阳极密封件设置于所述阳极凹槽，且位于所述阳极氢腔口与所述阳极面的连接位置之间。
在一种可能的设计中，所述极板本体为一体结构。
本申请还提供了一种制氢装置，所述制氢装置包括：
膜电极组件；
极板，所述极板设置于所述膜电极组件的两侧，所述极板上述所述的极板。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请所提供极板的爆炸示意图；
图2为本申请所提供极板阴极面在一种具体实施例中的结构示意图；
图3为本申请所提供极板阴极面在另一种具体实施例中的结构示意图；
图4为图2中的A部放大示意图；
图5为本申请提供阴极氢腔密封件的结构示意图；
图6为图5另一视角的示意图；
图7为图2中的B部放大示意图；
图8为本申请所提供极板阳极面在一种具体实施例中的结构示意图；
图9为本申请所提供极板阳极面再另一种具体实施例中的结构示意图；
图10为图8中沿C-C的剖视图；
图11为图8中的D部放大示意图；
图12为本申请所提供阳极水腔密封件的结构示意图；
图13为图8中的E部放大示意图。
附图标记：
1-极板本体；
11-阳极面；
111-阳极水腔口；
111a-水腔凹槽；
112-阳极氢腔口；
113-阳极流道组；
113a-阳极凸起；
113b-阳极流道；
113b1-凸起部；
114-阳极凹槽；
115-阳极面通孔；
12-阴极面；
121-阴极水腔口；
121a-氢腔凹槽；
121a1-第一槽口；
122-阴极氢腔口；
123-阴极流道组；
123a-阴极流道；
123b-阴极凸起；
123b1-流通部；
124-阴极凹槽；
125-阴极面通孔。
2-阴极氢腔密封件；
21-氢气流通部；
3-阴极水腔密封件；
4-阴极密封件；
5-阳极水腔密封件；
51-水流通部；
6-阳极氢腔密封件；
7-阳极密封件。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
质子交换膜电解槽(PEMWE)主要由质子交换膜、催化剂和气体扩散层组成的膜电极、电极板和密封圈、端板等组成。PEM电解槽在工作时需要外接直流电源。阳极代表电解槽正极，发生氧化反应(析氧反应)；阴极代表电解槽负极，发生还原反应(析氢反应)。
由于制氢系统需要具备较大容量，电解槽以多个单槽组合而成，单槽为电极板、膜电极组件组成的堆叠式结构，构成电解水制氢的单体。提升单槽功率可以获得更紧凑的结构和更高的功率密度。PEM电解槽可以在跨膜的高压差下操作。PEM电解水的工艺流程为：首先通过水泵供水到阳极，水在阳极被分解成氧气(O2)、质子(H+)和电子(e-)，质子通过质子交换膜进入阴极。电子从阳极流出，经过电源电路到阴极，同时电源提供驱动力(电压)。在阴极一侧，两个质子和电子重新结合产生氢气(H2)。整个流程中，阳极析氧反应产生大量的质子(H+)，导致阳极呈现强酸性状态(Ph～2)，对阳极环境使用材料的耐腐蚀性能要求高，还需要保证一定的过电压(～2V)下稳定反应，因此对阳极的研究尤为重要。电解槽工作时，电解反应主要发生在固-液-气三相界面，三相界面包括电催化剂(固相部分，作为电子传输的载体)，水和Nafion膜(液相部分，在阳极反应提供并传递质子)以及气体扩散层(气相部分，使催化层内部形成气体通道，提供气体传输)。PEM电解槽处于不同组装压力下的电解性能不同，同时电解槽反应是处于水中进行的，其膜电极和电极板都是在水中进行工作，水既是冷却剂，也是反应物。水的分解是由热能和电能驱动的。水分解所需的最低理论电势为1.23V，如果不提供热能只用电能进行分解，则所需要的热中性电压为1.48V。在实际反应过程中，由于过电位的存在，实际反应电压大于理论电压。其中过电位的产生主要由三种因素：电化学活化过程中产生的损伤造成的活化过电位、材料本体电阻和不同层间的界面电阻造成的欧姆过电位以及反应物和生成物传递受阻造成的扩散过电位。具体可参考JP2011041052高压制氢设备部、CN217757689U一种轴向非等距波纹板电极结构、CN217459614U一种高压电解槽用的阳极框及其配套的阴极框、CN115528263A一种用于大功率电解槽的矩形极板、CN115341241A一种质子交换膜水电解槽的进水方式，等等。
PEM电解槽可以进行跨膜高压下操作，目前的PEM电机槽极板结构设计为一侧进口，对侧出口设计，氢气在电极板一侧高压聚集，极易造成对电极板的密封的不均匀载荷，导致机械失效，超高压力会导致产品破坏性损伤。
为解决上述技术问题，本实施例提供了一种制氢装置，制氢装置可以包括一个膜电极组件和两个极板，两个极板分别设置于膜电极组件的两侧。或者，制氢装置可以包括n个膜电极组件和n+1个极板，如上述内容，膜电极组件与极板依次堆叠，且沿堆叠方向的最外两侧设置为极板，其中n≥2。
具体地，如图1、图2和图8所示，极板包括极板本体1，极板本体1可设置为圆形，极板本体1包括相背向设置阳极面11和阴极面12。阳极面11具有阳极水腔口111和阳极氢腔口112，阳极水腔口111至少设为两个，位于阳极面11的水平中线上，且至少两个阳极水腔口111距阳极面11的中心位置的距离相等，阳极氢腔口112设有多个，沿阳极面11的周向均匀分布于靠近阳极面11的连接位置。阴极面12具有阴极水腔口121和阴极氢腔口122，阴极水腔口121至少设为两个，位于阴极面12的水平中线上，且至少两个阴极水腔口121距阴极面12的中心位置的距离相等，阴极氢腔口122设有多个，沿阴极面12的周向均匀分布于靠近阴极面12的连接位置。其中，阴极面12还包括阴极流道组123，阴极流道组123均匀分布于阴极面12，且与各阴极氢腔口122连通，用于流通氢气至阴极氢腔口122。
本实施例中，阳极面11面向质子膜组件的阳极侧设置，用于流通电解水及产生的氧气，阴极面12面向质子膜组件的阴极侧设置，用于流通产生的氢气。阳极面11的边缘位置为其连接位置，设有多个阳极面通孔115。如图2所示，阴极面12的边缘位置为其连接位置，设有多个阴极面通孔125，阴极面通孔125与阳极面通孔115相连通，二者可视为一个通孔，连接件可穿过该通孔与其他极板连接。连接件可采用螺栓。本实施例中极板的连接位置设置有12个螺栓通孔。
如图8所示，阳极水腔口111设置为两个，两个阳极水腔口111设置在阳极面11的水平中线上，两个阳极水腔口111距阳极面11的中心位置的距离相同。两个阳极水腔口111中，一个阳极水腔口111可以为进水口，另一阳极水腔口111可以为出水口。因阴极水腔口121与阳极水腔口111在同一极板本体1相连通，阴极水腔口121的设置数量及设置位置与阳极水腔口111相同，但阴极水腔口121的作用为连通另一极板本体1的阳极水腔口111。
如图2所示，阴极氢腔口122设置为多个，用于排出氢气，多个阴极氢腔口122沿阴极面12的周向均匀分布在靠近阴极面通孔125的位置。也就是说，多个阴极氢腔口122设置在靠近连接件的位置，能够将氢气高压聚集区域放置在靠近连接件的位置，连接件的锁紧力能够保证高压聚集区域的结构稳定性。因阳极氢腔口112与阴极氢腔口122在同一极板本体1相连通，阳极氢腔口112的设置数量及设置位置与阴极氢腔口122相同，但阳极氢腔口112的作用为连通另一极板本体1的阴极氢腔口122。
此外，如图2所示，在阴极面12上还设有均匀分布的阴极流道组123，阴极流道组123与阴极氢腔口122相连通，能够使阴极面12上某一位置产生的氢气沿阴极流道组123流动，并流至各阴极氢腔口122，以能够有效的将极板内部高压氢气均匀的分散至各阴极氢腔口122，实现高压氢气对极板一侧施加均匀的压力，提高结构稳定性，并防止高压氢气对核心组件的机械破坏。
如图2和图4所示，阴极流道组123包括多条阴极流道123a和多条阴极凸起123b，相邻阴极凸起123b之间为阴极流道123a，阴极凸起123b与阴极流道123a沿阴极面12的水平中线向两侧依次排布，且位于阴极面12的水平中线的为阴极流道123a。位于阴极面12的水平中线两侧的每条阴极凸起123b还设有多个流通部123b1，每个流通部123b1连通相邻阴极流道123a。
本实施例中，阴极面12的水平中线两侧设置的多条阴极流道123a和多条阴极凸起123b可拼成类似环形结构，多条阴极凸起123b的两端部与阴极水腔口121有一定的距离，且各条阴极凸起123b的端部与阴极水腔口121的距离相等，形成一类似环形空间，以便于放置阴极水腔口121的阴极水腔密封件3，如图7所示。本实施例通过在每条阴极凸起123b设置流通部123b1，使各阴极流道123a能够通过流通部123b1相连通，实现氢气在阴极面12均匀分布。流通部123b1设置阴极凸起123b的内部。
如图2和图4所示，多个流通部123b1沿阴极面12的中心向外周呈辐射状分布，流通部123b1的位置可以位于阴极面12的中心与阴极氢腔口122的圆心连接线上，但流通部123b1的位置不局限于仅设置在阴极面12中心到阴极氢腔口122的圆心连接线上。如图3所示，若极板本体1板面足够大，可以将流通部123b1设置的更密集，但流通部123b1依旧呈沿阴极面12的中心向外周的辐射状，以保证阴极面12高压氢气分布均匀。
因流通部123b1为阴极凸起123b内部的孔结构，将流通部123b1的深度限定于大于阴极凸起123b高度的二分之一且小于阴极凸起123b的高度，尽可能大的设置流通部123b1的流通面积，便于氢气的流通。
如图4所示，阴极氢腔口122外围还设有氢腔凹槽121a，氢腔凹槽121a靠近阴极流道组123的一侧设有第一槽口121a1，第一槽口121a1连通阴极流道组123与阴极氢腔口122，具体地第一槽口121a1可以与流通部123b1直接连通，以使氢气从阴极流道组123由第一槽口121a1流至阴极氢腔口122。
此外，如图5和图6所示，为确保阴极氢腔口122的密封性，极板还包括阴极氢腔密封件2，阴极氢腔密封件2位于氢腔凹槽121a。阴极氢腔密封件2设有氢气流通部21，氢气流通部21与第一槽口121a1相对设置。氢气流通部21的深度小于阴极氢腔密封件2的厚度，大于第一槽口121a1的深度，且氢气流通部21的宽度和流通部123b1的宽度一致，以在阴极氢腔密封件2放置在氢腔凹槽121a内时，满足第一槽口121a1与流通部123b1相连通的同时，保证阴极氢腔口122处的密封性。
其中，阴极氢腔密封件2的高度等于或略高于氢腔凹槽121a的深度与阴极凸起123b的高度之和，以在极板与其他部件(膜电极组件)层叠时，不会因阴极氢腔密封件2的高度低于氢腔凹槽121a的深度与阴极凸起123b的高度之和，导致阴极氢腔口122与其他部件之间具有缝隙，保证阴极氢腔口122的密封性，且满足其他部件叠放时的平整，同时为对侧的密封组件(如下文中阳极面11或相邻极板的阳极氢腔密封件6)提供支撑。
如图1和图2所示，极板还包括阴极水腔密封件3，阴极水腔密封件3设置于阴极水腔口121的外围，用于密封阴极水腔口121。阴极水腔密封件3的高度等于或略高于阴极凸起123b的高度，以在极板与其他部件(膜电极组件)层叠时，不会因阴极水腔密封件3的高度低于阴极凸起123b的高度，导致阴极水腔口121与其他部件之间具有缝隙，满足其他部件叠放时的平整，保证阴极水腔口121的密封性，同时为对侧的密封组件(如下文中阳极侧或相邻极板的阳极水腔密封件5)提供支撑。
如图1和图2所示，阴极面12的内部设有阴极凹槽124，阴极水腔口121、阴极氢腔口122和阴极流道组123位于阴极凹槽124的底壁上，即阴极面12除阴极面12的连接位置外，其余结构均设置在阴极凹槽124内。阴极凹槽124用于放置膜电极组件或者扩散层组件，以满足膜电极组件或扩散层组件在叠放时能够放置在两块极板的中间(阴极凹槽124与下文的阳极凹槽114相对形成的空间)，保证叠放后的结构具有工艺稳定性和装配一致性。
如图1和图2所示，极板还包括阴极密封件4，阴极密封件4设置于阴极凹槽124，且位于阴极氢腔口122与阴极面12的连接位置之间，用于保证阴极面12的整体密封性，且该阴极密封件4的高度等于或略大于阴极凸起123b的高度，满足其他部件叠放时的平整。
其中，阴极密封件4与阴极氢气密封件可以为一体结构，二者一体成型制作或将二者粘接固定，便于组装。
如图8所示，在一些实施例中，阳极面11还包括阳极流道组113，阳极流道组113均匀分布于阳极面11，且至少部分阳极流道组113与阳极水腔口111连通，用于流通电解水，使电解水能够沿阳极流道组113流动至膜电极组件或流动至另一阳极水腔口111。
具体地，如图8、图10和图11所示，阳极流道组113包括多条阳极凸起113a和多条阳极流道113b，阳极凸起113a与阳极流道113b沿阳极面11的水平中线向两侧依次排布，且位于阳极面11的水平中线的为阳极凸起113a。相邻阳极凸起113a之间为阳极流道113b，阳极凸起113a的位置与阴极流道123a的位置对应设置。
本实施例中，阳极面11的水平中线两侧设置的多条阳极流道113b和多条阳极凸起113a可拼成类似环形结构，大部分阳极流道113b的两端分别与两个阳极水腔口111连通，少部分未与两个阳极水腔口111连通的阳极流道113b的两端呈向外伸展的形状。其中，阳极面11的阳极凸起113a与阴极面12的阴极流道123a处于相对的位置，使阳极凸起113a结构能够对阴极流道123a处聚集的高压氢气向极板施加的压力进行缓冲，提高极板的结构强度。
如图8和图9、图11和图13所示，位于阳极面11的水平中线两侧的每条阳极流道113b还设有多个凸起部113b1，每个凸起部113b1与相邻阳极凸起113a连接。凸起部113b1沿阳极面11的中心向外周呈辐射状分布，凸起部113b1的位置可以位于阳极面11的中心与阳极氢腔口112的圆心连接线上。如图9所示，若极板本体1板面足够大，可以将凸起部113b1设置的更密集，但凸起部113b1依旧呈沿阳极面11的中心向外周的辐射状，具体凸起部113b1的位置与流通部123b1的位置对应设置。因一极板上凸起部113b1的位置与另一相邻流极板上流通部123b1的位置相对应，本实施例通过在每条阳极流道113b设置凸起部113b1，在电解水流动至凸起部113b1时，使电解水向上翻越，对膜电极组件或扩散层施加一个向上的力，以在另一极板上的流通部123b1内存在着的高压氢气聚集对膜电极组件或扩散层施加较高的压力时，使凸起部113b1能够对流通部123b1处的高压氢气向膜电极膜组件或扩散层施加的压力进行缓冲。
其中，凸起部113b1的高度小于阳极凸起113a的高度的二分之一，以便于部分电解水能够翻过靠近负责流入电解水的阳极水腔口111的凸起部113b1，沿阳极流道113b流动。
如图11所示，阳极水腔口111外围设有水腔凹槽111a，水腔凹槽111a设有与阳极流道113b对应的第二槽口，第二槽口连通阳极流道113b与阳极水腔口111。具体地第二凹槽可以与部分阳极流道113b连通，以使电解水从阳极流道113b由第二凹槽流至阳极水腔口111。
此外，如图12所示，为确保阳极水腔口111的密封性，极板还包括阳极水腔密封件5，阳极水腔密封件5位于水腔凹槽111a，阳极水腔密封件5设有水流通部51，水流通部51与第二槽口相对设置。水流通部51的深度小于阳极水腔密封件5的厚度，大于第二槽口的深度，且各水流通部51的宽度与各阳极流道113b的宽度一致，以在阳极水腔密封件5放置在水腔凹槽111a内时，满足第二槽口与阳极流道113b相连通的同时，保证阳极水腔口111的密封性。
阳极水腔密封件5的高度等于或略高于水腔凹槽111a的深度与阳极环形凸起的高度之和，以在极板与其他部分(膜电极组件)层叠时，不会因阳极水腔密封件5的高度低于水腔凹槽111a的深度与阳极环形凸起的高度之和，导致阳极水腔口111与其他部件之间具有缝隙，保证阳极水腔口111的密封性，且满足其他部件叠放时的平整，同时为对侧的密封组件(如上文中阴极面12或相邻极板的阴极水腔密封件3)提供支撑。
如图1和图8所示，极板还设有阳极氢腔密封件6，阳极氢腔密封件6设置在阳极氢腔口112的外围，用于密封阳极氢腔口112。阳极氢腔密封件6的高度等于或略高于阳极凸起113a的高度，以在极板与其他部件(膜电极组件)层叠时，不会因阳极氢腔密封件6的高度低于阳极凸起113a的高度，导致阳极氢腔口112与其他部件之间具有缝隙，保证阳极氢腔口112的密封件，且满足其他部件叠放时的平整，同时为对侧的密封组件(如上文中阴极面12或相邻极板的阴极氢腔口122)提供支撑。
如图8所示，阳极面11设有阳极凹槽114，阳极水腔口111、阳极氢腔口112和阳极流道组113位于阳极凹槽114的底壁上，即阳极面11上除阳极面11的连接位置外，其余结构均设置在阳极凹槽114内。阳极凹槽114用于放置膜电极组件，以满足膜电极组件或扩散层组件在叠放时能够放置在两块极板的中间(阳极凹槽114与上文的阴极凹槽124相对形成的空间)，保证叠放后的结构具有工艺稳定性和装配一致性。
如图1和图8所示，极板还包括阳极密封件7，阳极密封件7设置于阳极凹槽114，且位于阳极氢腔口112与阳极面11的连接位置之间，用于保证阳极面11的整体密封性。切改阳极密封件7的高度等于或略大于阳极凸起113a的高度，满足其他部件叠放时的平整。
其中，阳极密封件7与阳极氢腔密封件6可以为一体结构，二者一体成型制作或将二者粘接固定，便于组装。
在极板叠放形成的制氢装置内，一极板的阴极水腔密封件3压合在一膜电极组件的一侧，膜电极组件的另一侧压合另一极板的阳极水腔密封件5，完成一极板的阴极水腔口121的密封和另一极板的阳极水腔口111的导通。同理，一极板的阳极氢腔密封件6压合在一膜电极组件的一侧，膜电极组件的另一侧压合另一极板的阴极氢气密封件，完成一极板的阳极氢腔口112的密封和另一极板的阴极氢腔口122的导通。
需要说明的是，如果设置有扩散层组件，扩散层组件需要设置在极板整体密封的内部，且扩散层组件需要具有和极板各腔口相同的通孔，以保证高压密封有效。
在一些实施例中，极板本体1为一体结构，即极板本体1可以为一体成型制作，无需设置极板边框，简化制作工艺、节省制作时间。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种极板，其特征在于，所述极板包括极板本体，所述极板本体为圆形，所述极板本体包括阳极面和阴极面；
所述阳极面具有阳极水腔口和阳极氢腔口，所述阳极水腔口至少设为两个，位于所述阳极面的水平中线上，且至少两个所述阳极水腔口距所述阳极面的中心位置的距离相等；所述阳极氢腔口设有多个，沿所述阳极面的周向，多个所述阳极氢腔口均匀分布于靠近所述阳极面的连接位置；
所述阴极面具有阴极水腔口和阴极氢腔口，所述阴极水腔口至少设为两个，位于所述阴极面的水平中线上，且至少两个所述阴极水腔口距所述阴极面的中心位置的距离相等；所述阴极氢腔口设有多个，沿所述阴极面的周向，多个所述阴极氢腔口均匀分布于靠近所述阴极面的连接位置，以将氢气高压聚集区域靠近所述连接位置设置；
其中，所述阴极面还包括用于流通氢气的阴极流道组，所述阴极流道组与各所述阴极氢腔口相连通，以能够将所述阴极面上产生的氢气沿所述阴极流道组流至各所述阴极氢腔口；所述阴极流道组包括多条阴极流道和多条阴极凸起，多条所述阴极凸起与多条所述阴极流道沿所述阴极面的水平中线向两侧交错排布，且位于所述阴极面的水平中线的为所述阴极流道；
位于所述阴极面的水平中线两侧的每条所述阴极凸起还设有多个流通部，每个所述流通部连通相邻的所述阴极流道，所述流通部沿所述阴极面的中心向外周呈辐射状分布，且位于所述阴极面最外周的所述流通部与所述阴极氢腔口连通；
所述阳极面还包括阳极流道组，所述阳极流道组包括多条阳极凸起和多条阳极流道，所述阳极凸起的位置与所述阴极流道的位置对应设置，所述阳极流道的位置与所述阴极凸起的位置对应设置，且至少部分所述阳极流道与所述阳极水腔口连通，用于流通电解水和氧气；
位于所述阳极面的水平中线两侧的每条所述阳极流道还设有多个凸起部，每个所述凸起部与相邻所述阳极凸起连接，所述凸起部的位置与所述流通部的位置对应设置。
2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述流通部的深度大于所述阴极凸起高度的二分之一且小于所述阴极凸起的高度。
3.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述阴极氢腔口外围还设有氢腔凹槽；
所述氢腔凹槽靠近所述阴极流道组的一侧设有第一槽口，所述第一槽口连通所述阴极流道组与所述阴极氢腔口。
4.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，所述极板还包括阴极氢腔密封件，所述阴极氢腔密封件位于所述氢腔凹槽；
所述阴极氢腔密封件设有氢气流通部，所述氢气流通部与所述第一槽口相对设置。
5.根据权利要求4所述的极板，其特征在于，所述阴极氢腔密封件的高度等于所述氢腔凹槽的深度与所述阴极凸起的高度之和。
6.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述极板还包括阴极水腔密封件，所述阴极水腔密封件用于密封所述阴极水腔口。
7.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述阴极面设有阴极凹槽，所述阴极水腔口、所述阴极氢腔口和所述阴极流道组位于所述阴极凹槽的底壁上；
所述阴极凹槽用于放置膜电极组件。
8.根据权利要求7所述的极板，其特征在于，所述极板还包括阴极密封件，所述阴极密封件设置于所述阴极凹槽，且位于所述阴极氢腔口与所述阴极面的连接位置之间。
9.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述凸起部的高度小于所述阳极凸起的高度的二分之一。
10.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述阳极水腔口外围设有水腔凹槽；
所述水腔凹槽设有与所述阳极流道对应的第二槽口，所述第二槽口连通所述阳极流道与所述阳极水腔口。
11.根据权利要求10所述的极板，其特征在于，所述极板还包括阳极水腔密封件，所述阳极水腔密封件位于所述水腔凹槽；
所述阳极水腔密封件设有水流通部，所述水流通部与所述第二槽口相对设置。
12.根据权利要求11所述的极板，其特征在于，所述阳极水腔密封件的高度等于所述水腔凹槽的深度与所述阳极环形凸起的高度之和。
13.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述极板还设有阳极氢腔密封件，所述阳极氢腔密封件用于密封所述阳极氢腔口。
14.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述阳极面设有阳极凹槽，所述阳极水腔口、所述阳极氢腔口和所述阳极流道组位于所述阳极凹槽的底壁上；
所述阳极凹槽用于放置膜电极组件。
15.根据权利要求14所述的极板，其特征在于，所述极板还包括阳极密封件，所述阳极密封件设置于所述阳极凹槽，且位于所述阳极氢腔口与所述阳极面的连接位置之间。
16.根据权利要求1～15任一项所述的极板，其特征在于，所述极板本体为一体结构。
17.一种制氢装置，其特征在于，所述制氢装置包括：
膜电极组件；
极板，所述极板设置于所述膜电极组件的两侧，所述极板为权利要求1～16任一项所述的极板。
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