CN214060659U - 高效制氢制氧电解装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及水电解制备氢气和氧气技术领域，具体是高效制氢制氧电解装置。包括本体、设于本体内的电解导电层以及设于电解导电层之间的质子交换膜层，所述质子交换膜层将本体内部分隔为阳极室和阴极室两层，所述本体上还设有从端面贯穿至内部且与质子交换膜层阳极室连通的进水通道，且所述进水通道和出气通道与质子交换膜层连通处还设有压紧导流件。本体内部通过质子交换膜层分成了阳极室和阴极室两层，通过本体上的电解导电层与外部通电连接，从而使由进水通道进入到内部的水进行电解，而本申请还通过在进水通道与出气通道上增加压紧导流件，起到形成完整的水气通道，而且有利于压紧本体内部的结构。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及水电解制备氢气和氧气技术领域，具体是高效制氢制氧电解装置。
【背景技术】
质子交换膜(PEM)水电解技术是一种清洁环保的制氢技术，具有效率高、氢气纯度高、无污染等特点。现有的质子交换膜水电解设备效率低，不便于使用。
【实用新型内容】
为解决现有技术中质子交换膜水电解设备效率低、体积大而不利于推广的问题。
为解决上述问题，本实用新型提供技术方案如下：
高效制氢制氧电解装置，包括本体、设于本体内的电解导电层以及设于电解导电层之间的质子交换膜层，所述质子交换膜层将本体内部分隔为阳极室和阴极室两层，所述本体上还设有从端面贯穿至内部且与质子交换膜层阳极室连通的进水通道，且所述本体上还设有从本体表面贯穿至内部与质子交换膜层阴极室连通的出气通道，且所述进水通道和出气通道与质子交换膜层连通处还设有压紧导流件。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述本体内对应进水通道和出气通道位置设有有缺口，所述压紧导流件包括可压设于缺口内且压在质子交换膜层上的压块本体，所述压块本体上设有若干间隔设置的凸起，所述凸起间形成导流通道，所述导流通道从进水通道或出气通道的侧壁连通至质子交换膜层的一侧。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述本体包括相互连接的第一端板和第二端板、设于第一端板和第二端板之间的第一绝缘层和第二绝缘层，所述电解导电层包括位于第一绝缘层和第二绝缘层之间的正极导电层和负极导电层，所述质子交换膜层位于正极导电层和负极导电层之间。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述质子交换膜层上下两侧且位于正极导电层和负极导电层之间还设有金属网层。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述正极导电层和负极导电层上设有引出至本体外侧的引脚，所述引脚包括正极引脚和负极引脚，且所述正极引脚宽度大于或小于所述负极引脚。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述正极引脚和负极引脚的端面上设有凸起或凹陷的组合结构。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述本体上还设有温度检测装置。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述质子交换膜层包括外框和连接在外框内侧的质子交换膜。
如上所述的高效制氢制氧电解装置，所述的外框为中部镂空结构，使本体内部位于电解导电层与质子交换膜层之间形成供水或气体流动的导流层，所述缺口位于外框的内侧上。
与现有技术相比，本实用新型有以下优点：
1、本实用新型提供了高效制氢制氧电解装置，本体内部通过质子交换膜层分成了阳极室和阴极室两层，通过本体上的电解导电层与外部通电连接，从而使由进水通道进入到内部的水进行电解，工作时,水通过阳极室循环,并在阳极发生电化学反应分解产生氧气、氢离子和电子,氢离子在电场作用下传过质子交换膜在阴极室内与电子发生电化学重组产生氢气，氢气通过出气通道从而排出，实现制氢和制氧的功能。而本申请还通过在进水通道与出气通道上增加压紧导流件，起到形成完整的水气通道，而且有利于压紧本体内部的结构。
2、本实用新型的高效制氢制氧电解装置，正极引脚和负极引脚的端面上设有凸起或凹陷的组合结构，利于与电源引脚的配合，防止错误连接。
3、本实用新型的高效制氢制氧电解装置，设有伸入至本体内部的温度探测器，特定的温度探测位置，利于真实反映电解时工作的温度状态。
【附图说明】
图1为本实用新型高效制氢制氧电解装置的整体结构示意图一。
图2为本实用新型高效制氢制氧电解装置的整体结构示意图二。
图3为图1的A-A截面图。
图4为图3的A部放大图(图中箭头方向指示水流动方向)。
图5为图1的B-B截面图。
图6为本实用新型的内部结构爆炸图。
图7为质子交换膜层的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。
请参阅附图1至附图7，高效制氢制氧电解装置，包括本体1、设于本体1内的电解导电层2以及设于电解导电层2之间的质子交换膜层3，所述质子交换膜层3将本体1内部分隔为阳极室和阴极室两层，所述本体1上还设有从端面贯穿至内部且与质子交换膜层3阳极室连通的进水通道101，且所述本体1上还设有从本体1表面贯穿至内部与质子交换膜层3阴极室连通的出气通道102，且所述进水通道101和出气通道102与质子交换膜层3连通处还设有压紧导流件4。本实用新型提供了高效制氢制氧电解装置，本体内部通过质子交换膜层分成了阳极室和阴极室两层，通过本体上的电解导电层与外部通电连接，从而使由进水通道进入到内部的水进行电解，工作时,水通过阳极室循环,并在阳极发生电化学反应分解产生氧气、氢离子和电子,氢离子在电场作用下传过质子交换膜在阴极室内与电子发生电化学重组产生氢气，氢气通过出气通道从而排出，实现制氢和制氧的功能。而本申请还通过在进水通道与出气通道上增加压紧导流件，起到形成完整的水气通道，而且有利于压紧本体内部的结构。
具体地，所述本体1内对应进水通道101和出气通道102位置设有有缺口，所述压紧导流件4包括可压设于缺口内且压在质子交换膜层3上的压块本体41，所述压块本体41上设有若干间隔设置的凸起，所述凸起间形成导流通道42，所述导流通道42从进水通道101或出气通道102的侧壁连通至质子交换膜层3的一侧。本方案中，由于进水通道101与质子交换膜层3的一侧连通，与进水通道连通的压紧导流件4设置于质子交换膜层的缺口上，而通过导流通道42保证水流能够进入到质子交换膜层上侧的阳极室内，进行通电电解。
另外，所述出气通道102贯穿所述本体1的两端。与出气通道102的压紧导流件4设置于质子交换膜层的另一侧，使得氢离子在电场作用下穿过质子交换膜在阴极室内与电子发生电化学重组产生氢气，从压紧导流件4导出至出气通道上，从而排出到本体外。
进一步地，本方案本体的具体结构为：所述本体1包括相互连接的第一端板11a和第二端板11b、设于第一端板11a和第二端板11b之间的第一绝缘层12a和第二绝缘层12b，所述电解导电层2包括位于第一绝缘层12a和第二绝缘层12b之间的正极导电层21和负极导电层22，所述质子交换膜层3位于正极导电层21和负极导电层22之间。这样配合压紧导流件4，将各层之间压合的同时，保持导流至内部的贯通，其结构简单，使得整体体积轻小。
而且，所述质子交换膜层3上下两侧且位于正极导电层21和负极导电层22之间还设有金属网层5。又具体地，所述质子交换膜层3包括外框31和连接在外框31内侧的质子交换膜。一般为提高电解效率，会在膜的两侧,结合有对电极反应具备催化活性的物质。在膜的外侧放置有助于气体扩散和电流收集的金属网板或碳板作为扩散层。
另外，所述正极导电层21和负极导电层22上设有引出至本体1外侧的引脚，所述引脚包括正极引脚21a和负极引脚22a，且所述正极引脚21a宽度大于或小于所述负极引脚22a。通过肉眼可见尺寸不同的区别来作为正负极的区分，防止使用时接反。
又进一步第，所述正极引脚21a和/或负极引脚22a端面设有凸起或凹陷的组合结构211。在实际应用中，可根据配置不同形状的凸起与相应的接口凹位相配合，以形成正负极防反接的效果，比如本方案中，所述正极引脚21a的一端面设有圆柱形的弧面凸起，所述负极引脚22a的一端面上设有向下凸设的球面凸起。为了进一步防止使用时反接的情况发生，设置了不同形状，不同朝向的凸起来起到防呆的效果。
本申请中，所述本体1上还设有温度检测装置。便于监控工作状态，防止意外损坏。温度检测装置优选为螺纹连接或者是导热胶灌注粘接，且优选的位置位于端板的正面。这样设置温度检测装置，能够准确检测到内部温度，使得监控温度数据更加精确，而且成本低，易于加工。
而且，所述的外框31为中部镂空结构，使本体1内部位于电解导电层2与质子交换膜层3之间形成供水或气体流动的导流层，所述缺口位于外框31的内侧上。
本实用新型提供了高效制氢制氧电解装置，本体内部通过质子交换膜层分成了阳极室和阴极室两层，通过本体上的电解导电层与外部通电连接，从而使由进水通道进入到内部的水进行电解，工作时,水通过阳极室循环,并在阳极发生电化学反应分解产生氧气、氢离子和电子,氢离子在电场作用下传过质子交换膜在阴极室内与电子发生电化学重组产生氢气，氢气通过出气通道从而排出，实现制氢和制氧的功能。而本申请还通过在进水通道与出气通道上增加压紧导流件，起到形成完整的水气通道，而且有利于压紧本体内部的结构。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.高效制氢制氧电解装置，其特征在于：包括本体(1)、设于本体(1)内的电解导电层(2)以及设于电解导电层(2)之间的质子交换膜层(3)，所述质子交换膜层(3)将本体(1)内部分隔为阳极室和阴极室两层，所述本体(1)上还设有从端面贯穿至内部且与质子交换膜层(3)阳极室连通的进水通道(101)，且所述本体(1)上还设有从本体(1)表面贯穿至内部与质子交换膜层(3)阴极室连通的出气通道(102)，且所述进水通道(101)和出气通道(102)与质子交换膜层(3)连通处还设有压紧导流件(4)。
2.根据权利要求1所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述本体(1)内对应进水通道(101)和出气通道(102)位置设有有缺口，所述压紧导流件(4)包括可压设于缺口内且压在质子交换膜层(3)上的压块本体(41)，所述压块本体(41)上设有若干间隔设置的凸起，所述凸起间形成导流通道(42)，所述导流通道(42)从进水通道(101)或出气通道(102)的侧壁连通至质子交换膜层(3)的一侧。
3.根据权利要求1所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述本体(1)包括相互连接的第一端板(11a)和第二端板(11b)、设于第一端板(11a)和第二端板(11b)之间的第一绝缘层(12a)和第二绝缘层(12b)，所述电解导电层(2)包括位于第一绝缘层(12a)和第二绝缘层(12b)之间的正极导电层(21)和负极导电层(22)，所述质子交换膜层(3)位于正极导电层(21)和负极导电层(22) 之间。
4.根据权利要求3所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述质子交换膜层(3)的两侧且位于正极导电层(21)和负极导电层(22)之间还设有金属网层。
5.根据权利要求3所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述正极导电层(21)和负极导电层(22)上设有引出至本体(1)外侧的引脚，所述引脚包括正极引脚(21a)和负极引脚(22a)，且所述正极引脚(21a)宽度大于或小于所述负极引脚(22a)。
6.根据权利要求5所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述正极引脚(21a)和负极引脚(22a)的端面上设有凸起或凹陷的组合结构(211)。
7.根据权利要求1所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述本体(1)上还设有温度检测装置。
8.根据权利要求2所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述质子交换膜层(3)包括外框(31)和连接在外框(31)内侧的质子交换膜。
9.根据权利要求8所述的高效制氢制氧电解装置，其特征在于：所述的外框(31)为中部镂空结构，使本体(1)内部位于电解导电层(2)与质子交换膜层(3)之间形成供水或气体流动的导流层，所述缺口位于外框(31)的内侧上。
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