CN201990733U - 一种基于固体电解质电解池的制氢器 - Google Patents

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何金成
何凯燕
宋慧宇
洪平
梁华根
罗凡
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Abstract

本实用新型提供一种基于固体电解质电解池的制氢器，包括设置在制氢器两端用于定位和紧固电解池的前端板和后端板，在所述前端板和后端板之间设置有前端电极板、后端电极板和中间电极板，所述中间电极板与前端电极板之间以及中间电极板与后端电极板之间设置有薄膜电极，通过中间电极板的设置，可形成多组电解池，提高制氢的效率，也可根据制氢量的需要，对电解池的数量进行自由增减；并通过在中间板上设置散热孔，提高了固体电解质电解池的散热性能，延长了产品使用寿命。

Description

一种基于固体电解质电解池的制氢器
技术领域
本实用新型涉及一种氢气制备装置，具体地涉及一种用于为移动工具发动机提供氢气作为燃料的一种基于固体电解质电解池的制氢器。
背景技术
出于对可再生清洁能源的利用，现代工业正积极寻求各种技术方案以实现对包括氢气在内的清洁能源作为替代能源，进而应用于诸如汽车、轮船等需要消耗大量不可再生能源的领域。
现有技术当中，利用膜电极进行水电解的制氢装置虽然已有相关探索和研发，诸如专利CN200510110421.0以及专利CN200910078823.5所提出的技术方案，现有的上述技术虽然提出了相关制氢解决方案，但存在以下需要改进的技术问题：
1、现有该类制氢装置普遍采用单组电解池，制氢效率不能够满足移动工具的需要；
2、制氢装置在电解过程中产生的大量热量不能尽快散去，使得电解池内部温度增高，一方面影响电解效率，另一方面降低了产品的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题，提供一种基于固体电解质电解池的制氢器，包括设置在制氢器两端用于定位和紧固电解池的前端板和后端板，在所述前端板和后端板之间设置有前端电极板和后端电极板，前端电极板和后端电极板之间设置有薄膜电极，前端电极板的外侧面紧贴所述前端板的内侧面，后端电极板的外侧面紧贴所述后端板的内侧面，前端电极板和后端电极板分别电连接电源的正负极，所述后端电极板的一端设置有进水孔，所述后端电极板的内侧面设置有与进水孔连通的呈直条形分布的凹槽，所述前端电极板设置有出气孔，所述前端电极板的内侧面设置有与后端电极板对称并与出气孔连通的呈直条形分布的凹槽，所述前端电极板和后端电极板之间还设置有一中间电极板，所述中间电极板对应进水孔的位置设置有进水孔，对应出气孔的位置设置有出气孔，所述中间电极板的两侧面均设置有与前端电极板和后端电极板对称的呈直条形分布的凹槽，所述中间电极板与前端电极板之间以及中间电极板与后端电极板之间设置有薄膜电极，薄膜电极上对应设置有进水孔和出气孔，薄膜电极与前端电极板以及后端电极板的内侧面之间密封连接，所述薄膜电极与中间电极板的侧面密封连接。
更好地，为提供制氢效率，所述薄膜电极与所述中间电极板的侧面之间设置有一扩散网，所述扩散网可采用钛网、镍网或钛镍合金材质，所述前端电极板、后端电极板和中间电极板为钛电极板。
更好地，为提供制氢效率，所述中间电极板可设置多个，组成多组固体电解质电解池。
更好地，为提高散热性能，所述中间电极板设置有散热通道。
更好地，为了增加各电极板和扩散网的抗氧化能力，所述前端电极板、后端电极板、中间电极板和扩散网的表面镀有一层厚度为10-100微米的铂、金或铂金合金。
更好地，所述前端电极板和后端电极板的内侧面、中间电极板的两侧面均设置有密封槽，所述密封槽设置有密封圈，所述薄膜电极通过密封圈与前端电极板和后端电极板的内侧面以及中间电极板的侧面之间密封连接。
更好地，所述前端电极板的外侧面设置有散热凹槽，所述后端电极板的外侧面设置有散热凹槽。
更好地，所述薄膜电极采用质子交换膜作为固体电解质，在质子交换膜的两面均沉积有纯铂或含铂催化剂或铂-铱合金或铂黑-铂铱黑作为阳极和阴极。
本实用新型的有益效果是：
1、提供一种基于固体电解质电解池的制氢器，通过中间电极板的设置，可形成多组电解池，提高制氢的效率，也可根据制氢量的需要，对电解池的数量进行自由增减；
2、通过在中间电极板上设置散热通道，提高了固体电解质电解池的散热性能，延长了产品使用寿命。
附图说明
图1，固体电解质电解池的制氢器组装图。
图2，固体电解质电解池的制氢器分解图
图3，前端板的外侧面视图。
图4，后端板的外侧面视图。
图5，后端电极板内侧面视图。
图6，前端电极板内侧面视图。
图7，薄膜电极侧面视图。
图8，中间电极板侧面视图。
图9，密封圈的结构图。
图中：
1前端板、11前端板接线柱孔位、12螺栓孔位、1B前端板出气孔、
2后端板、21后端板接线柱孔位、22螺栓孔位、2C后端板进水孔、
3前端电极板、31前端电极板接线柱孔位、3B前端电极板出气孔、3C前端电极板凹槽、
4后端电极板、41后端电极板接线柱孔位、4A后端电极板进水孔、4C后端电极板凹槽、
5薄膜电极、5A薄膜电极进水孔、5B薄膜电极出气孔、
6中间电极板、6A中间电极板进水孔、6B中间电极板出气孔、6C中间电极板凹槽、
7扩散网、8散热通道、9密封槽、10密封圈。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
一种基于固体电解质电解池的制氢器的组装图参看附图1，分解图参看附图2(省略了部分重复部件)，包括设置在制氢器两端用于定位和紧固电解池的前端板1和后端板2，前端板1和后端板2可采用绝缘塑胶材料，在前端板1和后端板2之间设置前端电极板3和后端电极板4，前端电极板3和后端电极板4设置有3个中间电极板6，中间电极板6与前端电极板3之间以及中间电极板6与后端电极板4之间均设置有薄膜电极5，前端电极板3的外侧面紧贴前端板1的内侧面，后端电极板4的外侧面紧贴后端板2的内侧面，前端电极板3和后端电极板4分别电连接电源的正负极，正负极前后任意设置均可，薄膜电极5与中间电极板6之间均设置有一扩散网7，扩散网7可采用钛网、镍网或钛镍合金材质。
前端板1的外侧面视图参看附图3，包括用于连接电源电极的接线柱孔位11、用于紧固的螺栓孔位12和出气孔1B，为便于制得的氢气和氧气快速出气，出气孔1B可设置3个；后端板2的外侧面视图参看附图4，包括用于连接电源电极的接线柱孔位21、用于紧固的螺栓孔位22和进水孔2A。
后端电极板4的外侧面视图参看附图5，包括进水孔4A和接线柱孔位41，进水孔4A和接线柱孔位41分别设置在后端电极板4的两端，进水孔4A与后端板2上的进水孔2A的位置对应，后端电极板4的内侧面设置有与进水孔4A连通的呈直条形分布的凹槽4C。
前端电极板3的内侧面视图参看附图6，包括出气孔3B和接线柱孔位31，接线柱孔位31对应接线柱孔位41设置，前端电极板3的内侧面设置有与出气孔3B连通的呈直条形分布的凹槽3C。
中间电极板6的侧面视图参看附图7，包括进水孔6A、出气孔6B和设置在两侧面的呈直条形分布的凹槽6C，中间电极板6还设置有散热通道8，出于加工和装配的方便，中间电极板6可由两块板组合而成，每块板的内侧设置散热凹槽和密封槽，组合后散热凹槽即形成散热通道8，而密封槽内通过设置密封圈使两块板之间形成密封，以防止进水孔6A内的水进入该两块板之间。
薄膜电极5的侧面视图参看附图8，包括进水孔5A和出气孔5B。
其中，进水孔2A依次连通4A、5A、6A，直至连通到前端电极板3的内侧面；出气孔5B依次连通6B、5B，直至连通到前端电极板3上的出气孔3B，最后通过前端板1上的出气孔1B输出氧气和氢气的混合气体。前端电极板3、后端电极板4和中间电极板6可采用钛电极板，同时，为了增加各电极板和扩散网的抗氧化能力，可在各电极板和扩散网的表面镀上一层厚度为10-100微米的铂、金或铂金合金。
为防止发生水泄漏，前端电极板3和后端电极板4的内侧面、中间电极板6的两侧面均设置有密封槽9，密封槽9设置有密封圈10，密封圈的结构参看附图9，薄膜电极5通过密封圈10与前端电极板3和后端电极板4的内侧面以及中间电极板6的侧面之间密封连接。
更好地，可在前端电极板3的外侧面设置散热凹槽，在后端电极板4的外侧面设置有散热凹槽，所述薄膜电极采用质子交换膜作为固体电解质，在质子交换膜的两面均沉积有纯铂或含铂催化剂或铂-铱合金或铂黑-铂铱黑作为阳极和阴极。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是本领域的技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种基于固体电解质电解池的制氢器，包括设置在制氢器两端用于定位和紧固电解池的前端板(1)和后端板(2)，其特征在于：在所述前端板(1)和后端板(2)之间设置有前端电极板(3)和后端电极板(4)，前端电极板(3)和后端电极板(4)之间设置有薄膜电极(5)，前端电极板(3)的外侧面紧贴所述前端板(1)的内侧面，后端电极板(4)的外侧面紧贴所述后端板(2)的内侧面，前端电极板(3)和后端电极板(4)分别电连接电源的正负极，所述后端电极板(4)的一端设置有进水孔(4A)，所述后端电极板(4)的内侧面设置有与进水孔(4A)连通的呈直条形分布的凹槽(4C)，所述前端电极板(3)设置有出气孔(3B)，所述前端电极板(3)的内侧面设置有与后端电极板(4)对称并与出气孔(3B)连通的呈直条形分布的凹槽(3C)，所述前端电极板(3)和后端电极板(4)之间还设置有一中间电极板(6)，所述中间电极板(6)对应进水孔(4A)的位置设置有进水孔(6A)，对应出气孔(4B)的位置设置有出气孔(6B)，所述中间电极板(6)的两侧面均设置有与前端电极板(3)和后端电极板(4)对称的呈直条形分布的凹槽(6C)，所述中间电极板(6)与前端电极板(3)之间以及中间电极板(6)与后端电极板(4)之间设置有薄膜电极(5)，薄膜电极(5)上对应设置有进水孔(5A)和出气孔(5B)，薄膜电极(5)与前端电极板(3)以及后端电极板(4)的内侧面之间密封连接，所述薄膜电极(5)与中间电极板(6)的侧面密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述薄膜电极(5)与所述中间电极板(6)的侧面之间设置有一扩散网(7)。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述中间电极板(6)可设置多个，组成多组固体电解质电解池。
4.根据权利要求3所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述扩散网(7)为钛网、镍网或钛镍合金材质，所述前端电极板(3)、后端电极板(4)和中间电极板(6)为钛电极板。
5.根据权利要求3所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述中间电极板(6)设置有散热通道(8)。
6.根据权利要求3所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述前端电极板(3)、后端电极板(4)、中间电极板(6)和扩散网(7)的表面镀有一层厚度为10-100微米的铂、金或铂金合金。
7.根据权利要求3所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述前端电极板(3)和后端电极板(4)的内侧面、中间电极板(6)的两侧面均设置有密封槽(9)，所述密封槽(9)设置有密封圈(10)，所述薄膜电极(5)通过密封圈(10)与前端电极板(3)和后端电极板(4)的内侧面以及中间电极板(6)的侧面之间密封连接。
8.根据权利要求3所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述前端电极板(3)的外侧面设置有散热凹槽(3C)，所述后端电极板(4)的外侧面设置有散热凹槽(4C)。
9.根据权利要求3所述的一种基于固体电解质电解池的制氢器，其特征在于：所述薄膜电极(5)采用质子交换膜作为固体电解质，在质子交换膜的两面均沉积有纯铂或含铂催化剂或铂-铱合金或铂黑-铂铱黑作为阳极和阴极。
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