CN117210846A - 电解室、堆芯及电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解水制氢技术领域，提供一种电解室、堆芯及电解槽，电解室包括第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框、第二分隔板、阳极扩散层和阴极扩散层，第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框和第二分隔板顺次贴合连接，第一极框和第二极框内均设有限位通孔，限位通孔的边缘相对于对应侧的质子膜的表面形成限位台阶；阳极扩散层对应于第一极框的限位通孔设置，阴极扩散层对应于第二极框的限位通孔设置。在多个电解室拼装时，限位台阶可以对阳极扩散层和阴极扩散层形成支撑保护作用，避免在堆叠过程中过分挤压气体扩散层和质子膜，有助于维持气体扩散层的形态，进而提升了气体扩散的均匀性，提高了制氢效率。

Description

电解室、堆芯及电解槽

技术领域

本发明涉及电解水制氢技术领域，特别是涉及一种电解室、堆芯及电解槽。

背景技术

随着清洁能源的普及，质子交换膜(PEM，polymer electrolyte membrane)电解水制氢技术因为其较高的功率密度、较高的氢气纯度和氢气压力等特点，引起越来越多的关注和研究。电解槽由若干个电解室以串联的方式构成一个整体，每两个极板间为一个电解小室，在水电解过程中，阴、阳极板上会不断产生气体。相关技术中，电解槽的堆芯结构需要将多个电解室堆叠连接，各结构层之间要保证密封性，在堆叠过程中，结构中的气体扩散层和膜电极所能承受的挤压力有限，气体扩散层会受到挤压，气体扩散层被挤压到一定程度后会影响气体扩散的均匀性，进而导致制氢效率的下降。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电解室，在电解室拼装时，限位台阶可以对阳极扩散层和阴极扩散层形成支撑作用，避免在堆叠过程中过分挤压气体扩散层和质子膜，有助于维持气体扩散层的形态，进而提升了气体扩散的均匀性，提高了制氢效率。

本发明还提供了一种堆芯。

本发明还提供了一种电解室。

根据本发明第一方面实施例提供的电解室，包括：

顺次贴合连接的第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框和第二分隔板，所述第一极框和所述第二极框内均设有限位通孔，所述限位通孔的边缘相对于对应侧的所述质子膜的表面形成限位台阶；

阳极扩散层，对应于所述第一极框的所述限位通孔设置；

阴极扩散层，对应于所述第二极框的所述限位通孔设置。

根据本发明的一个实施例，所述质子膜的两侧均设置有聚酯边框，两侧的所述聚酯边框内均设有中空区域，所述阳极扩散层和所述阴极扩散层对应于所在侧的所述聚酯边框的中空区域设置。

根据本发明的一个实施例，所述质子膜的面积与所述中空区域的面积相适应，两侧的所述聚酯边框对应于所述中空区域的边沿共同夹持所述质子膜的边沿，夹持宽度为必要宽度。

根据本发明的一个实施例，所述阳极扩散层、所述阴极扩散层与所述质子膜覆合为整体结构。

根据本发明的一个实施例，所述阳极扩散层、所述阴极扩散层覆合于对应侧的整个所述中空区域内，所述阳极扩散层、所述阴极扩散层与两侧的所述聚酯边框共同对所述质子膜形成支撑定位。

根据本发明的一个实施例，所述第一分隔板、所述第一极框、所述质子膜、所述第二极框和所述第二分隔板上均形成有两个阳极进出口和两个阴极出口，所述第一极框的两个所述阳极进出口通过阳极分配区连通于所述第一极框的所述限位通孔，所述第二极框的两个所述阴极进出口通过阴极分配区连通于所述第二极框的所述限位通孔。

根据本发明的一个实施例，两个所述阳极进出口位于所述第一极框的所述限位通孔的相对侧，两个所述阴极进出口位于所述第二极框的所述限位通孔的相对侧。

根据本发明的一个实施例，所述阳极分配区位于所述第一极框背离所述质子膜的一侧，所述阴极分配区位于所述第二极框背离所述质子膜的一侧，所述第一极框和所述第一分隔板之间设置有第一密封垫片，所述第二极框和所述第二分隔板之间设置有第二密封垫片。

根据本发明的一个实施例，所述阳极分配区内设置有多个第一流道，多个所述第一流道的一端连通于所述阳极进出口，多个所述第一流道的另一端均匀连通于所述第一极框的所述限位通孔的一侧；

和/或，所述阴极分配区内设置有多个第二流道，多个所述第二流道的一端连通于所述阴极进出口，多个所述第二流道的另一端均匀连通于所述第二极框的所述限位通孔的一侧。

根据本发明的一个实施例，所述阳极扩散层和所述阴极扩散层为钛网和钛毡点焊而成的一体结构。

根据本发明第二方面实施例提供的堆芯，包括多个根据本发明第一方面实施例提供的电解室，多个所述电解室按次序堆叠连接。

根据本发明第三方面实施例提供的电解槽，包括根据本发明第二方面实施例提供的堆芯。

根据本发明的一个实施例，所述电解槽还包括顺次设置的负极端板、负极侧绝缘板、负极集流板、正极集流板、正极侧绝缘板以及正极端板，所述堆芯设置于所述负极集流板和所述正极集流板之间，所述负极端板和所述正极端板之间通过多个拉带连接。

根据本发明的一个实施例，所述正极端板和所述负极端板的外侧面均形成有多个卡槽，多个所述拉带一一对应连接于所述正极端板的多个卡槽以及所述负极端板的多个卡槽；

其中，所述拉带的外侧面相对于对应位置的所述正极端板的外侧面以及对应位置的所述负极端板的外侧面平齐。

根据本发明的一个实施例，所述负极端板和所述负极侧绝缘板之间设置有碟簧组件。

本发明中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

根据本发明实施例提供的电解室，包括第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框、第二分隔板、阳极扩散层和阴极扩散层，第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框和第二分隔板顺次贴合连接，第一极框和第二极框内均设有限位通孔，限位通孔的边缘相对于对应侧的质子膜的表面形成限位台阶；阳极扩散层对应于第一极框的限位通孔设置，阴极扩散层对应于第二极框的限位通孔设置。在电解室拼装时，限位台阶可以对阳极扩散层和阴极扩散层形成支撑作用，避免在堆叠过程中过分挤压气体扩散层和质子膜，有助于维持气体扩散层的形态，进而提升了气体扩散的均匀性，提高了制氢效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明实施例提供的电解室的装配关系示意图；

图2为本发明实施例提供的电解室的第二极框的限位通孔和限位凸台的示意性结构图；

图3为图2的局部位置方法图；

图4为本发明实施例提供的电解室的质子膜的示意性结构图；

图5为本发明实施例提供的电解室的第一极框示意性结构图；

图6为本发明实施例提供的电解室的第二极框示意性结构图；

图7为本发明实施例提供的电解槽的立体图；

图8为本发明实施例提供的电解槽的负极端板的立体图；

图9为本发明实施例提供的电解槽的负极侧绝缘板的立体图；

图10为本发明实施例提供的电解槽的负极集流板的立体图。

附图标记：

110、第一分隔板；120、第一密封垫片；130、第一极框；131、阳极进出口；132、阴极进出口；133、阳极分配区；134、第一流道；140、第二极框；141、限位通孔；142、限位台阶；143、阴极分配区；144、第二流道；150、第二密封垫片；160、第二分隔板；170、阳极扩散层；180、阴极扩散层；

200、质子膜；201、聚酯边框；202、中空区域；

300、堆芯；

410、负极端板；411、卡槽；420、负极侧绝缘板；430、负极集流板；440、正极集流板；450、正极侧绝缘板；460、正极端板；470、拉带；480、碟簧组件；490、歧管。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

相关技术中，电解槽的堆芯结构需要将多个电解室堆叠连接，各结构层之间要保证密封性，在堆叠过程中，结构中的气体扩散层和膜电极所能承受的挤压力有限，气体扩散层会受到挤压，气体扩散层被挤压到一定程度后会影响气体扩散的均匀性，进而导致制氢效率的下降。

根据本发明第一方面实施例提供的电解室，请参阅图1至图6，电解室包括第一分隔板110、第一极框130、带催化剂的质子膜200、第二极框140、第二分隔板160、阳极扩散层170和阴极扩散层180。本发明实施例提供的电解室是电解槽的堆芯300的最小单元，将多个电解室依次序堆叠设置可以形成电解槽完整的堆芯300，堆芯300的制氢能力与电解室的堆叠数量正相关。

第一分隔板110和第二分隔板160为电解室最外侧的密封结构，质子膜200为薄膜结构，薄膜的两侧带有催化剂，催化剂可以通过喷涂、涂布、转印、丝网印刷等方式设置在质子膜200的侧面。第一分隔板110、第一极框130、带催化剂的质子膜200、第二极框140和第二分隔板160顺次贴合连接，阳极扩散层170设置于第一分隔板110和质子膜200之间，阴极扩散层180设置于第二分隔板160和质子膜200之间。

本发明实施例中，请参阅图1至图3，第一极框130和第二极框140内均设有限位通孔141，限位通孔141的边缘相对于对应侧的质子膜200的表面形成限位台阶142。其中，阳极扩散层170对应于第一极框130的限位通孔141设置，阴极扩散层180对应于第二极框140的限位通孔141设置。

在电解室拼装时，即使预紧力对第一分隔板110和第二分隔板160进行挤压，第一极框130和第二极框140的限位台阶142也可以对阳极扩散层170和阴极扩散层180形成支撑保护作用，避免在堆叠过程中过分挤压阳极扩散层170、阴极扩散层180和质子膜200，有助于维持气体扩散层的结构形态，进而提升了气体扩散的均匀性，提高了制氢效率。

在一些实施例中，质子膜200的两侧均设置有聚酯边框201，两侧的聚酯边框201内均设有中空区域202，阳极扩散层170和阴极扩散层180对应于所在侧的聚酯边框201的中空区域202设置。

请参阅图4，两侧的聚酯边框201通过但不仅限于热压、热熔、激光焊接、粘接等方式与质子膜200形成一体化，将质子膜200夹持在两侧的聚酯边框201之间。其中，位于阳极的聚酯边框201也可称为阳极聚酯边框，位于阴极的聚酯边框201也可称为阴极聚酯边框。通过两侧的聚酯边框201对质子膜200进行定位约束，质子膜200在组装以及制氢过程中均可以保持稳定的结构形态，有利于维持性能的稳定。其次，在质子膜200的两侧具有聚酯边框201时，第一极框130、第二极框140可以紧密贴合连接于对应侧的聚酯边框201，两者密封连接，不需要在第一极框130和质子膜200之间以及在第二极框140和质子膜200之间设置密封垫片，减少了接口数量，提高了电解室的密封性和安全性，降低了风险。

需要说明的是，质子膜200可以采用全尺寸膜，也可以采用半尺寸膜，采用半尺寸膜时有助于降低电解室的生产成本。

在一些实施例中，质子膜200的面积与中空区域202的面积相适应，两侧的聚酯边框201对应于中空区域202的边沿共同夹持质子膜200的边沿，聚酯边框201对质子膜200的边沿的夹持宽度为必要宽度。

请参阅图4，在质子膜200采用半尺寸膜时，质子膜200的面积稍大于中空区域202的面积，例如中空区域为矩形，则质子膜200也为矩形，此时两侧的聚酯边框201对应于中空区域202的边沿夹持质子膜200的边沿，将质子膜200的边沿沿周长方向进行夹持，可以维持质子膜200的位置和形态。两侧聚酯边框201夹持质子膜200的边沿的夹持宽度为必要宽度，以保证质子膜200受力的稳定，在气体冲击以及预紧力的挤压作用下，质子膜200不会与聚酯边框201脱离，在制氢的过程中保持结构形态的稳定以及性能的稳定。

在一些实施例中，阳极扩散层170、阴极扩散层180与质子膜200覆合为整体结构。

请参阅图4，阴极扩散层180、阳极扩散层170通过热压、粘接等方式与质子膜200覆合形成一个整体，此时阳极扩散层170与阴极扩散层180成为质子膜200表面的一部分。相较于相关技术中，阳极扩散层170、阴极扩散层180与质子膜200独立设置，质子膜200与阳极扩散层170和阴极扩散层180之间具有间隙，质子膜200在长时间浸泡以及气体冲击下会出现溶胀现象。本发明实施例提供的电解室中，质子膜200的表面覆合有钛网、钛毡等气体扩散层，质子膜200的表面自带支撑骨架，支撑骨架限制了质子膜200的大幅度变形，抗气泡冲击能力更强，表面侵蚀较少，抗溶胀能力提高，可以提升质子膜200的使用寿命以及制氢效率。

在一些实施例中，阳极扩散层170、阴极扩散层180覆合于对应侧的整个中空区域202内，阳极扩散层170、阴极扩散层180与两侧的聚酯边框201共同对质子膜200形成支撑定位。

可以理解的是，阳极扩散层170覆合于对应侧的整个中空区域202，阴极扩散层180覆合于对应侧的整个中空区域202，阳极扩散层170与阴极扩散层180位于质子膜200的相对两侧，可以对质子膜200形成内支撑，紧接聚酯边框201对质子膜200的外支撑，形成连续的支撑定位作用，可以在制氢过程中维持质子膜200的结构形态以及性能，提升了质子膜200的使用寿命。

在一些实施例中，在第一分隔板110、第一极框130、质子膜200、第二极框140和第二分隔板160上均形成有两个阳极进出口131和两个阴极出口，第一极框130的两个阳极进出口131通过阳极分配区133连通于第一极框130的限位通孔141，第二极框140的两个阴极进出口132通过阴极分配区143连通于第二极框140的限位通孔141。

请参阅图1、图5及图6，电解室形成有两个阳极进出口131和两个阴极进出口132，在多个电解室堆叠时，阳极进出口131和阴极进出口132相对应，电解室内部的不同贴合部件也均形成有阳极进出口131和阴极进出口132。

电解室工作时，向其中一个阳极进出口131通入阳极水，阳极水与电极发生电化学反应后生成氧气，氧气与剩余的部分阳极水沿着另一个阳极进出口131流出。向其中一个阴极进出口132通入阴极水，质子通过质子膜200进入阴极扩散层180所在侧，质子与电极发生电化学反应后生成氢气，氢气沿着另一阴极进出口132流出并被收集。两个阳极进出口131和两个阴极进出口132形成了两个互相不影响的流路，有助于提高氢气的纯度。

第一极框130的两个阳极进出口131通过阳极分配区133连通于第一极框130的限位通孔141，第二极框140的两个阴极进出口132通过阴极分配区143连通于第二极框140的限位通孔141，阳极分配区133和阴极分配区143可以提高电解水分配的均匀性，提高电解水与对应侧电极接触的面积，提升了制氢效率。例如，将阳极水均匀分配至阳极扩散层170处，提高了阳极水与电极的接触面积。

在一些实施例中，两个阳极进出口131位于第一极框130的限位通孔141的相对侧，两个阴极进出口132位于第二极框140的限位通孔141的相对侧。

请参阅图1至图6，两个阳极进出口131位于第一极框130的限位通孔141的相对侧，两个阴极进出口132位于第二极框140的限位通孔141的相对侧。例如限位通孔141为矩形通孔，则相对侧指平行的两侧，避免电解水同侧进出导致电化学反应路径缩短；如果不是矩形槽，则相对侧指较远位置所在侧。

本发明实施例中，电解水在限位通孔141内的流动路径较长，提升了电解水与电极的接触面积和反应时长，提高了制氢效率。

在一些实施例中，电解室为平行四边形结构，两个阳极进出口131位于平行四边形的其中两个对角处，两个阴极进出口132位于平行四边形的另外两个对角处，斜对角交叉设置，增加了电解水的反应路径和反应时长，有助于提高制氢效率。

在一些实施例中，阳极分配区133内设置有多个第一流道134，多个第一流道134的一端连通于阳极进出口131，多个第一流道134的另一端均匀连通于第一极框130的所述限位通孔141的一侧；和/或，阴极分配区143内设置有多个第二流道144，多个第二流道144的一端连通于阴极进出口132，多个第二流道144的另一端均匀连通于第二极框140的限位通孔141的一侧。

请参阅图5及图6，阳极进出口131和阴极进出口132位于第一极框130或者第二极框140的一侧，极框的中部位置设置有限位通孔141，为了尽可能提高制氢效率，限位通孔141的尺寸较大，以在单位体积内通纳更多的电解水和气体扩散层。例如限位通孔141为矩形结构，则限位通孔141靠近阳极进出口131或者阴极进出口132的一侧的尺寸大于阳极进出口131或者阴极进出口132对应该侧的尺寸。为了使阳极水均匀流向/流出限位通孔141内的阳极扩散层170以及使阴极水均匀流向/流出限位通孔141内的阴极扩散层180，在阳极分配区133内设置有多个第一流道134，阴极分配区143内设置有多个第二流道144。多个第一流道134的一端接收阳极水，另一端将阳极水均匀分散至阳极扩散层170；对应另一端的第一流道134将氧气和阳极水汇集至另一阳极进出口131。沿着阳极进出口131至限位通孔141方向，相邻第一流道134之间的间距增加，以适应阳极进出口131尺寸与限位通孔141尺寸的不同。第二流道144的设置与第一流道134的设置相同。

在一些实施例中，阳极分配区133位于第一极框130背离质子膜200的一侧，阴极分配区143位于第二极框140背离质子膜200的一侧，第一极框130和第一分隔板110之间设置有第一密封垫片120，第二极框140和第二分隔板160之间设置有第二密封垫片150。

请参阅图1，第一极框130和第二极框140靠近质子膜200的一侧均为光板，可以直接与质子膜200或者聚酯边框201贴合连接，不需要设置密封垫片，减少了接口数量，提高了电解室的密封性和安全性。阳极分配区133位于第一极框130背离质子膜200的一侧，阴极分配区143位于第二极框140背离质子膜200的一侧，此时在第一极框130和第一分隔板110之间设置有第一密封垫片120，第二极框140和第二分隔板160之间设置有第二密封垫片150，第一密封垫片120和第二密封垫片150可以增加极框与分隔板之间的密封性，提高了电解室的密封性和安全性。

在一些实施例中，阳极扩散层170和阴极扩散层180为钛网和钛毡点焊而成的一体结构，其中钛网用于流体分配，钛毡用以流体扩散，两者搭配使用，有助于改善气体扩散层的整体性能。

根据本发明第二方面实施例提供的堆芯300，请参阅图7，包括多个根据本发明第一方面实施例提供的电解室，多个电解室按次序堆叠连接。

可以理解的是，堆芯300采用多个电解室按次序堆叠连接，在多个电解室拼装时，限位台阶142可以对阳极扩散层170和阴极扩散层180形成支撑作用，避免在堆叠过程中过分挤压气体扩散层和质子膜200，有助于维持气体扩散层的形态，进而提升了气体扩散的均匀性，提高了制氢效率。

根据本发明第三方面实施例提供的电解槽，请参阅图7，包括根据本发明第二方面实施例提供的堆芯300。

可以理解的是，电解槽的堆芯300采用多个电解室按次序堆叠连接，在多个电解室拼装时，限位台阶142可以对阳极扩散层170和阴极扩散层180形成支撑作用，避免在堆叠过程中过分挤压气体扩散层和质子膜200，有助于维持气体扩散层的形态，进而提升了气体扩散的均匀性，提高了制氢效率。

在一些实施例中，请参阅图7至图10，电解槽还包括顺次设置的负极端板410、负极侧绝缘板420、负极集流板430、正极集流板440、正极侧绝缘板450以及正极端板460，堆芯300设置于负极集流板430和正极集流板440之间，负极端板410和正极端板460之间通过多个拉带470连接。

图8至图10显示了负极端板410、负极侧绝缘板420、负极集流板430的结构，正极的对应部件结构类似，不重复展示。

在正极端板460或者负极端板410上可以设置歧管490，歧管490的数量至少为四个，四个歧管490一一对应连通于两个阳极进出口105和两个阴极进出口106。其中一个歧管490向一个阳极进出口105通入阳极水，另一个歧管490接收电解水生成的氧气；其中一个歧管490向一个阴极进出口106通入阴极水，另一个歧管490接收电解水生成的氢气，形成两进两出的结构。

在其他的实施例中，阳极进出口105和阴极进出口106可以设置多组，以适应更大尺寸的电解室和电解槽，则歧管数量对应增加。

与此同时，负极端板410和正极端板460之间通过多个拉带470连接，可以对堆叠后的堆芯300形成预紧力，拉带470结构避免了螺栓的使用，减少了空间占用，精简了电解槽的外部结构，有利于电解槽的安装以及使用。

在一些实施例中，正极端板460和负极端板410的外侧面均形成有多个卡槽411，多个拉带470一一对应连接于正极端板460的多个卡槽411以及负极端板410的多个卡槽411；其中，拉带470的外侧面相对于对应位置的正极端板460的外侧面以及对应位置的负极端板410的外侧面平齐。

请参阅图7，拉带470两端的尺寸大于拉带身部的尺寸，在负极端板410和正极端板460上形成有多个卡槽411，例如六个卡槽411，卡槽411的轮廓与拉带端部的尺寸和形状保持一致，在拉带470的端部嵌设于卡槽411内时，拉带470的外侧面与对应位置的负极端板410的外侧面或者对应位置的正极端板460的外侧面保持平齐。沿着正极端板460向负极端板410方向的投影，拉带470的投影区域位于负极端板410或者正极端板460的投影区域内，电解槽的整体结构更加精简，占用空间较小。

需要说明的是，对于负极侧绝缘板420、负极集流板430、正极集流板440以及正极侧绝缘板450，拉带470位于这几个部件的外侧，若存在位置上的冲突，则在负极侧绝缘板420、负极集流板430、正极集流板440以及正极侧绝缘板450的对应位置处设置避让槽。

在一些实施例中，负极端板410和负极侧绝缘板420之间设置有碟簧组件480，碟簧组件480可以对堆芯300施加弹性压力，可以使堆芯300保持预紧力状态，提升了堆芯300的密封性。

请参阅图7，碟簧组件480的数量可以为多个，多个碟簧组件480均匀设置在负极端板410和负极侧绝缘板420之间，可以使堆芯300受到的挤压力保持均匀。其次，在负极端板410和负极侧绝缘板420的其中至少一个可以设置定位槽，碟簧组件480的端部设置于定位槽内，避免了碟簧组件480在外力作用下松动脱落。

综上所述，根据本发明实施例提供的电解室、堆芯及电解槽，电解室包括第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框、第二分隔板、阳极扩散层和阴极扩散层，第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框和第二分隔板顺次贴合连接，第一极框和第二极框内均设有限位通孔，限位通孔的边缘相对于对应侧的质子膜的表面形成限位台阶；阳极扩散层对应于第一极框的限位通孔设置，阴极扩散层对应于第二极框的限位通孔设置。在多个电解室拼装时，限位台阶可以对阳极扩散层和阴极扩散层形成支撑作用，避免在堆叠过程中过分挤压气体扩散层和质子膜，有助于维持气体扩散层的形态，进而提升了气体扩散的均匀性，提高了制氢效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电解室，其特征在于，包括：

顺次贴合连接的第一分隔板、第一极框、带催化剂的质子膜、第二极框和第二分隔板，所述第一极框和所述第二极框内均设有限位通孔，所述限位通孔的边缘相对于对应侧的所述质子膜的表面形成限位台阶；

阳极扩散层，对应于所述第一极框的所述限位通孔设置；

阴极扩散层，对应于所述第二极框的所述限位通孔设置。

2.根据权利要求1所述的电解室，其特征在于，所述质子膜的两侧均设置有聚酯边框，两侧的所述聚酯边框内均设有中空区域，所述阳极扩散层和所述阴极扩散层对应于所在侧的所述聚酯边框的中空区域设置。

3.根据权利要求2所述的电解室，其特征在于，所述质子膜的面积与所述中空区域的面积相适应，两侧的所述聚酯边框对应于所述中空区域的边沿共同夹持所述质子膜的边沿，夹持宽度为必要宽度。

4.根据权利要求2所述的电解室，其特征在于，所述阳极扩散层、所述阴极扩散层与所述质子膜覆合为整体结构。

5.根据权利要求4所述的电解室，其特征在于，所述阳极扩散层、所述阴极扩散层覆合于对应侧的整个所述中空区域内，所述阳极扩散层、所述阴极扩散层与两侧的所述聚酯边框共同对所述质子膜形成支撑定位。

6.根据权利要求1所述的电解室，其特征在于，所述第一分隔板、所述第一极框、所述质子膜、所述第二极框和所述第二分隔板上均形成有两个阳极进出口和两个阴极出口，所述第一极框的两个所述阳极进出口通过阳极分配区连通于所述第一极框的所述限位通孔，所述第二极框的两个所述阴极进出口通过阴极分配区连通于所述第二极框的所述限位通孔。

7.根据权利要求6所述的电解室，其特征在于，两个所述阳极进出口位于所述第一极框的所述限位通孔的相对侧，两个所述阴极进出口位于所述第二极框的所述限位通孔的相对侧。

8.根据权利要求6所述的电解室，其特征在于，所述阳极分配区位于所述第一极框背离所述质子膜的一侧，所述阴极分配区位于所述第二极框背离所述质子膜的一侧，所述第一极框和所述第一分隔板之间设置有第一密封垫片，所述第二极框和所述第二分隔板之间设置有第二密封垫片。

9.根据权利要求6所述的电解室，其特征在于，所述阳极分配区内设置有多个第一流道，多个所述第一流道的一端连通于所述阳极进出口，多个所述第一流道的另一端均匀连通于所述第一极框的所述限位通孔的一侧；

和/或，所述阴极分配区内设置有多个第二流道，多个所述第二流道的一端连通于所述阴极进出口，多个所述第二流道的另一端均匀连通于所述第二极框的所述限位通孔的一侧。

10.根据权利要求1至9任一项所述的电解室，其特征在于，所述阳极扩散层和所述阴极扩散层为钛网和钛毡点焊而成的一体结构。

11.一种堆芯，其特征在于，包括多个如权利要求1至10任一项所述的电解室，多个所述电解室按次序堆叠连接。

12.一种电解槽，其特征在于，包括如权利要求11所述的堆芯。

13.根据权利要求12所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽还包括顺次设置的负极端板、负极侧绝缘板、负极集流板、正极集流板、正极侧绝缘板以及正极端板，所述堆芯设置于所述负极集流板和所述正极集流板之间，所述负极端板和所述正极端板之间通过多个拉带连接。

14.根据权利要求13所述的电解槽，其特征在于，所述正极端板和所述负极端板的外侧面均形成有多个卡槽，多个所述拉带一一对应连接于所述正极端板的多个卡槽以及所述负极端板的多个卡槽；

其中，所述拉带的外侧面相对于对应位置的所述正极端板的外侧面以及对应位置的所述负极端板的外侧面平齐。

15.根据权利要求13所述的电解槽，其特征在于，所述负极端板和所述负极侧绝缘板之间设置有碟簧组件。