一种质子交换膜水电解金属极板的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜水电解金属极板。


背景技术：

2.质子交换膜金属极板电解水制氢，是高效、清洁的利用可再生能源发电的电解水制氢技术，有望成为未来供氢的主流路线之一。
3.现有的质子交换膜金属极板电解水制氢设备一般由金属极板、膜电极等组件构成，其中金属极板的阴极金属板与阳极金属板在电解槽装配过程中，贴合在膜电极表面。金属极板一般具有工质进出口、导流区域、反应活化区域，金属极板的制备工艺一般为冲压制备。冲压制备的质子交换膜电解槽金属极板，在反应活化区域具有蜿蜒截面的沟槽特征。
4.但是，冲压成型条状沟槽流道的两侧与膜电极贴合，为了满足电解槽制氢设备的装配需求，其结构在一定程度上遮挡了膜电极的反应面积，造成膜电极有效反应面积大幅降低。由于膜电极上承载着促进反应的催化剂，有效反应面积减少，使得工质无法直接接触催化剂，降低了电解槽膜电极性能。尤其是脊槽比越大的金属极板对电解槽膜电极的遮挡面积越大，对膜电极性能释放影响越严重。
5.因此，有必要提供一种质子交换膜水电解金属极板解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型解决的技术问题是提供一种质子交换膜水电解金属极板，能够增大膜电极的有效反应面积，提高膜电极的性能。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供的质子交换膜水电解金属极板，包括：膜电极和两个金属极板，两个金属极板对称安装在膜电极的上下两面并通过密封圈密封，所述金属极板上设有多个多孔结构的导流板，导流板与膜电极贴合，多个所述导流板之间形成多个反应区。
8.优选的，所述导流板上开设有相互连通的多个横向交流孔和多个竖向交流孔，相邻的反应区内的工质能够通过横向交流孔相互流动，工质能够通过横向交流孔和竖向交流孔直达导流板与膜电极的贴合面。
9.优选的，所述金属极板上设有进水口、出水口和两个出气口，进水口、出水口和两个出气口交叉设置。
10.优选的，所述金属极板上设有进水导流区，进水导流区包括多个冲压形成的进水导流槽，进水导流槽的两端与进水口和反应区连通。
11.优选的，所述金属极板上设有进水导流区上设有出水导流区，出水导流区包括多个冲压形成的出水导流槽，出水导流槽的两端与出水口和反应区连通。
12.优选的，所述金属极板上设有密封区，密封区将整个金属极板的中部包围，并且将两个出气口单独包围，使出气口与进水口和出水口进行隔离。
13.与相关技术相比较，本实用新型提供的质子交换膜水电解金属极板具有如下有益
效果：
14.1、通过设置在金属极板上设置多孔结构的导流板，在能够对膜电极提供足够支撑的同时，减少了导流板对膜电极的遮挡，保障了气液流通的空间，使反应区之间的工质能够相互流动，增大了膜电极的有效反应面积，提高了膜电极的性能。
15.2、通过设置进水口、出水口、两个出气口、进水导流区、出水导流区，能够方便工质的引导和流动，同时能够对气体进行排放。
16.3、通过设置在金属极板上设置密封区，能够将金属极板的四周与膜电极进行密封，并使出气口排出的气体更加纯净。
附图说明
17.图1为本实用新型提供的质子交换膜水电解金属极板的结构示意图；
18.图2为图1所示的质子交换膜水电解金属极板中金属极板的结构示意图；
19.图3为图1所示的质子交换膜水电解金属极板中导流板的结构示意图。
20.图中标号：1、膜电极，2、金属极板，3、进水口，4、出水口，5、出气口，6、导流板，7、横向交流孔，8、竖向交流孔，9、进水导流区，10、出水导流区，11、密封区，12、反应区。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
实施例
22.请结合参阅图1-3，在本实用新型的实施例中，质子交换膜水电解金属极板包括：膜电极1和两个金属极板2，两个金属极板2对称安装在膜电极1的上下两面并通过密封圈密封，所述金属极板2上设有多个多孔结构的导流板6，导流板6与膜电极1贴合，多个所述导流板6之间形成多个反应区12，所述导流板6上开设有相互连通的多个横向交流孔7和多个竖向交流孔8，相邻的反应区12内的工质能够通过横向交流孔7相互流动，工质能够通过横向交流孔7和竖向交流孔8直达导流板6与膜电极1的贴合面，使用时，电解液及反应产生的气泡在反应区12内通过横向交流孔7与相邻的反应区12传质。电解液及气泡不仅能在没有被导流板6贴合阻挡的膜电极1的表面进行内外交换，还能横向交流孔7和竖向交流孔8直达导流板6与膜电极1的贴合面，膜电极1与导流板6贴合面中竖向交流孔8的位置不会被遮挡，孔隙特性保障了气液流通的空间，从而使更多面积的膜电极1内的催化剂参与反应，进而释放并提高膜电极1的性能。
23.通过设置在金属极板2上设置多孔结构的导流板6，在能够对膜电极1提供足够支撑的同时，减少了导流板6对膜电极1的遮挡，保障了气液流通的空间，使反应区12之间的工质能够相互流动，增大了膜电极1的有效反应面积，提高了膜电极1的性能。
实施例
24.如图2所示，所述金属极板2上设有进水口3、出水口4和两个出气口5，进水口3、出水口4和两个出气口5交叉设置，所述金属极板2上设有进水导流区9，进水导流区9包括多个冲压形成的进水导流槽，进水导流槽的两端与进水口3和反应区12连通，所述金属极板2上
设有进水导流区9上设有出水导流区10，出水导流区10包括多个冲压形成的出水导流槽，出水导流槽的两端与出水口4和反应区12连通，使用时，电解液通过金属极板2的进水口3流入，经过进水导流区9的分流，进入各个反应区12，然后通过出水导流区10进入出水口4，出气口5用于排出反应产生的气体。
25.通过设置进水口3、出水口4、两个出气口5、进水导流区9、出水导流区10，能够方便工质的引导和流动，同时能够对气体进行排放。
实施例
26.如图2所示，所述金属极板2上设有密封区11，密封区11将整个金属极板2的中部包围，并且将两个出气口5单独包围，使出气口5与进水口3和出水口4进行隔离，使用时，使用密封圈将金属极板2的四周与膜电极1进行密封，并同时将出气口5进行密封隔离，防止工质进入出气口5，使出气口5排出的气体更加纯净。
27.通过设置在金属极板2上设置密封区11，能够将金属极板2的四周与膜电极1进行密封，并使出气口5排出的气体更加纯净。
28.本实用新型提供的质子交换膜水电解金属极板的工作原理如下：
29.首先，电解液通过金属极板2的进水口3流入，经过进水导流区9的分流，进入各个反应区12，电解液及气泡在反应区12内通过横向交流孔7与相邻的反应区12传质。电解液及反应产生的气泡不仅能在没有被导流板6贴合阻挡的膜电极1的表面进行内外交换，还能横向交流孔7和竖向交流孔8直达导流板6与膜电极1的贴合面，膜电极1与导流板6贴合面中竖向交流孔8的位置不会被遮挡，孔隙特性保障了气液流通的空间，从而使更多面积的膜电极1内的催化剂参与反应，进而释放并提高膜电极1的性能；
30.反应后的电解液通过出水导流区10进入出水口4并排出，出气口5用于排出反应产生的气体（氢气）。
31.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种质子交换膜水电解金属极板，其特征在于，包括：膜电极和两个金属极板，所述金属极板上设有多个多孔结构的导流板，多个所述导流板之间形成多个反应区，所述金属极板上设有进水口、出水口和两个出气口，所述金属极板上设有进水导流区，所述金属极板上设有进水导流区上设有出水导流区，所述金属极板上设有密封区。2.根据权利要求1所述的质子交换膜水电解金属极板，其特征在于，所述导流板上开设有相互连通的多个横向交流孔和多个竖向交流孔。

技术总结
本实用新型提供一种质子交换膜水电解金属极板。质子交换膜水电解金属极板，包括：膜电极和两个金属极板，所述金属极板上设有多个多孔结构的导流板，多个所述导流板之间形成多个反应区。本实用新型提供的质子交换膜水电解金属极板通过设置在金属极板上设置多孔结构的导流板，在能够对膜电极提供足够支撑的同时，减少了导流板对膜电极的遮挡，保障了气液流通的空间，使反应区之间的工质能够相互流动，增大了膜电极的有效反应面积，提高了膜电极的性能。能。能。


技术研发人员：田港 姜天豪 毕飞飞 胡鹏 杜祥永 蓝树槐
受保护的技术使用者：苏州治臻新能源装备有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/7/14