CN216473517U - 一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极 - Google Patents
一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极 Download PDFInfo
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Abstract
一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极属于电解水制氢技术领域。本实用新型包括电极框架，其特征在于，所述电极框架上设置有电解液进口总通道和电解液出口总通道，所述电极框架的中部镂空，两侧分别设置有电极和平面型双极板，所述电极和所述平面型双极板之间形成的腔内夹有特斯拉阀式流道集电极，所述特斯拉阀式流道集电极的入口端通过电解液进口支通道与所述电解液进口总通道连通，所述特斯拉阀式流道集电极的出口端通过电解液出口支通道与所述电解液出口总通道连通。本实用新型能够加快电极表面产生气体的脱离速度，以提高催化材料的工作效率，进而降低电解过电位，提高电极效率。
Description
技术领域
本实用新型属于电解水制氢技术领域，具体地涉及一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极。
背景技术
目前国内外的聚合物电解质（PEM）电解槽，都是采用流场双极板+阴极集电极+膜电极+阳极集电极+流场双极板这种结构组合作为电解单元，其中集电极起到均匀导电和气液交互流动的作用。阳极侧在膜电极表面产生的气体要通过集电极扩散到流场双极板流道之中，而流场双极板流道中的纯水要流经集电极来到膜电极表面。电解过程中随着电流密度的增大，阳极催化材料表面聚集大量气泡，来不及扩散的气泡占据了大量的催化面积，降低了催化材料的工作效率。如何快速分离、扩散产生的气泡，进而降低其对过电位的不良影响，一直是人们研究的课题。此外，流场双极板上的流场结构是在双极板的成型过程中形成的，如果流场形状设计比较复杂，那么产生加工难度增加、成本上升。
发明内容
本实用新型就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供了一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极；本实用新型能够加快电极表面产生气体的脱离速度，以提高催化材料的工作效率，进而降低电解过电位，提高电极效率。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
本实用新型提供一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极，包括电极框架，其特征在于，所述电极框架上设置有电解液进口总通道和电解液出口总通道，所述电极框架的中部镂空，两侧分别设置有电极和平面型双极板，所述电极和所述平面型双极板之间形成的腔内夹有特斯拉阀式流道集电极，所述特斯拉阀式流道集电极的入口端通过电解液进口支通道与所述电解液进口总通道连通，所述特斯拉阀式流道集电极的出口端通过电解液出口支通道与所述电解液出口总通道连通。
进一步地，所述特斯拉阀式流道集电极包括多孔集电极和特斯拉阀式流道，所述特斯拉阀式流道嵌在所述多孔集电极内部，所述特斯拉阀式流道的入口端与所述电解液进口支通道连通，所述特斯拉阀式流道的处口端与所述电解液出口支通道连通。
本实用新型的有益效果。
本实用新型把流场流道设计成均匀分布的特斯拉阀式流道，在有循环泵驱动的电解液流过时，会加速流经其中的电解液造成局部负压，吸引电解产生的气泡快速脱离电极表面，穿过集电极层汇入流道。膜电极催化材料表面气泡的快速脱离，提高了催化材料工作效率，比采用传统流道设计的膜电极降低过电位60～80mV。
附图说明
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1是本实用新型的整体结构正视图。
图2是本实用新型的图1的A处特斯拉阀结构式流道的示意图。
图3是本实用新型的整体结构侧视剖面图。
图中标记：1为电极框架、2为电解液进口总通道、3为电解液出口总通道、4为电极、5为平面型双极板、6为多孔集电极、7为特斯拉阀式流道、8为电解液进口支通道、9为电解液出口支通道。
具体实施方式
结合附图所示，本实施方式提供了一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极，包括电极框架1，电极框架1上设置有电解液进口总通道2和电解液出口总通道3，电极框架1的中部镂空，两侧分别设置有电极4和平面型双极板5，电极4和平面型双极板5之间形成的腔内夹有特斯拉阀式流道集电极。
特斯拉阀式流道集电极包括多孔集电极6和特斯拉阀式流道7，特斯拉阀式流道7嵌在多孔集电极6内部，通过粉末烧结工艺做成一体，粉末烧结工艺适于制造复杂的结构形状，不会因为流场结构形状复杂而提升加工成本，特斯拉阀式流道7的易通过方向与电解腔内气液流动方向保持一致。
特斯拉阀式流道7的入口端与电解液进口支通道8连通，通过电解液进口支通道8与电解液进口总通道2连通；特斯拉阀式流道7的处口端与电解液出口支通道9连通，通过电解液出口支通道9与电解液出口总通道3连通。
当电解液经过电极框架1上的电解液进口总通道2、电解液进口支通道8，流经设有特斯拉阀式流道集电极时，利用特斯拉阀式流道7会加速顺向流过其中流体的特性，加速特斯拉阀式流道7中的气液流体进而在加速特斯拉阀式流道7中形成局部负压，吸引电解产生的气泡快速脱离电极4表面，穿过多孔的多孔集电极6汇入流道中，再经过电解液出口支通道9、电解液出口总通道3流出。
可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施方式所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极，包括电极框架（1），其特征在于，所述电极框架（1）上设置有电解液进口总通道（2）和电解液出口总通道（3），所述电极框架（1）的中部镂空，两侧分别设置有电极（4）和平面型双极板（5），所述电极（4）和所述平面型双极板（5）之间形成的腔内夹有特斯拉阀式流道集电极，所述特斯拉阀式流道集电极的入口端通过电解液进口支通道（8）与所述电解液进口总通道（2）连通，所述特斯拉阀式流道集电极的出口端通过电解液出口支通道（9）与所述电解液出口总通道（3）连通。
2.根据权利要求1所述的一种具有特斯拉阀式流道流场的集电极，其特征在于，所述特斯拉阀式流道集电极包括多孔集电极（6）和特斯拉阀式流道（7），所述特斯拉阀式流道（7）嵌在所述多孔集电极（6）内部，所述特斯拉阀式流道（7）的入口端与所述电解液进口支通道（8）连通，所述特斯拉阀式流道（7）的处口端与所述电解液出口支通道（9）连通。
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Publications (1)
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Country Status (1)
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