【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電解水制氫領域，具體地說是涉及一種毛細管供液電解槽模塊及電解槽。
技術介紹
1、電解水制取氫氣作為一種清潔的化學儲能方法，不但可以有效儲存可再生能源，而且可以提供高質量的氫燃料。氫氣不僅可以在燃料電池中釋放電力和熱量，也可以直接用于交通運輸領域，是理想的清潔二次能源載體。但是電解裝置的設備和運行成本目前仍然偏高，是大規模應用的主要障礙之一。開發高效、經濟的電解水制氫裝置，是實現大規模電解制氫和氫能經濟的重要途徑之一。
2、在電解水制取氫氣的過程中，需要用到電解液。傳統的電解裝置需要使用泵來提供電解液的流動，結構復雜，存在泵失效的風險，且需要耗費大量電解液完成電解，浪費嚴重，導致運行成本偏高。
技術實現思路
1、基于上述技術問題，本專利技術提出一種毛細管供液電解槽模塊及電解槽。
2、本專利技術所采用的技術解決方案是：
3、一種毛細管供液電解槽模塊，包括若干個電解槽小室，所有電解槽小室疊放布置在陽極端板和陰極端板之間；
4、所述電解槽小室包括順序疊放布置的陽極板、陽極電極、隔膜、陰極電極、密封墊和陰極板；
5、所述陽極端板、陰極端板、陽極板、陰極板和密封墊上的對應位置處均設置有補水口，在陽極板的一側設置有隔膜安裝槽，隔膜安裝在隔膜安裝槽中，在隔膜安裝槽內設置有第一流場區；
6、在隔膜安裝槽上還設置有毛細管通孔，補水口進入的電解液通過毛細管通孔進入到隔膜，并被隔膜自吸到設定高度；
7、在陽極
8、優選的，所述補水口呈長條形，且沿陽極端板、陰極端板、陽極板、陰極板或密封墊的一邊延伸布設；所述毛細管通孔設置多個，且間隔布置成一排，在毛細管通孔和補水口之間設置有水流分配條，相鄰水流分配條之間形成分配流道，補水口通過分配流道與毛細管通孔連通。
9、優選的，在陰極板的一側設置有第二流場區，第一流場區和第二流場區的結構相同，且呈對稱布置；第一流場區和第二流場區均包括導流區域和低應力區域，在導流區域設置有若干個導流條，相鄰導流條之間間隔布置，導流條的伸展方向與補水口的伸展方向相垂直；在低應力區域設置有若干個導流凸起；在密封墊上且對應第一流場區和第二流場區的位置處設置有連通口。
10、優選的，所述導流條的寬度為1.5-3mm，相鄰導流條之間的間距為1-5mm；所述導流凸起的截面為圓形，半徑為1-3mm，或所述導流凸起的截面為圓角矩形。
11、優選的，在陽極端板、陰極端板、陽極板和陰極板上還均設置有氧氣氣流分配條和氫氣氣流分配條，氧氣氣流分配條、氫氣氣流分配條和水流分配條之間形成平行流道、波形流道或弧形流道；
12、該毛細管供液電解槽模塊還包括陽極端壓板和陰極端壓板，在陽極端壓板和陰極端壓板的周圈對應位置處設置有螺孔，在螺孔中穿過有螺桿，并通過螺栓緊固；
13、在陽極板和隔膜之間，和/或陰極板和隔膜之間還設置有碳紙。
14、優選的，所述陽極端板、陰極端板、陽極板和陰極板上還設置有冷卻水通道，冷卻水通道的伸展方向與補水口的伸展方向相同，且布置在陽極端板、陰極端板、陽極板和陰極板的中間位置處；冷卻水通道的一端連接冷卻水進口，冷卻水通道的另一端連接冷卻水出口。
15、優選的，所述隔膜的孔徑在0.4μm-12μm，隔膜的孔隙率為65-85％。
16、優選的，所述毛細管通孔的半徑按照如下公式計算得到：
17、
18、式中：r為毛細管通孔半徑m，a為經驗系數，取值1.1-1.3，μ為電解液粘度pa·s，q為產氫量nm/h，p為制氫壓力pa，w為水流分配條寬度m，j為電流密度a/m2，u為小室電壓v，l為補水口長度m，k為電解液電導率s/m。
19、優選的，所述補水口、氧氣出口、氫氣出口、冷卻水進口和冷卻水出口的四周均設置有密封圈。
20、本專利技術還提供一種毛細管供液電解槽，其采用若干個如上所述的毛細管供液電解槽模塊連接而成。
21、本專利技術的有益技術效果是：
22、1、本專利技術提供的毛細管供液電解槽模塊采用均勻分布的毛細管通孔進液，并配合隔膜自吸到設定高度的方式，電解液用量少，且無需電解液循環泵，系統結構簡單，降低了制造和運行成本，環保經濟。
23、2、本專利技術還給出了毛細管通孔最優半徑的確定方法，按照此方法設計的毛細管通孔能夠提供合適的進液流量，配合合適孔隙率的隔膜，實現穩定均勻供液，保證電解過程的連續進行。
24、3、本專利技術所提供的電解槽模塊或電解槽，電解液以很薄的一層形式接觸電極，電流密度高，效率優異。
25、4、本專利技術電解槽流場區、分配條等結構設計可將液體引導分割成多道流動，改善流場分布，減少渦流、湍流的生成。
26、5、本專利技術電解槽具有結構簡單、供液量均勻、低成本、高性能等優點。
27、6、本專利技術電解槽可采用方形結構設計，便于模塊化、標準化組裝，擴大產能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：包括若干個電解槽小室，所有電解槽小室疊放布置在陽極端板和陰極端板之間；
2.根據權利要求1所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：所述補水口呈長條形，且沿陽極端板、陰極端板、陽極板、陰極板或密封墊的一邊延伸布設；所述毛細管通孔設置多個，且間隔布置成一排，在毛細管通孔和補水口之間設置有水流分配條，相鄰水流分配條之間形成分配流道，補水口通過分配流道與毛細管通孔連通。
3.根據權利要求1或2所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：在陰極板的一側設置有第二流場區，第一流場區和第二流場區的結構相同，且呈對稱布置；第一流場區和第二流場區均包括導流區域和低應力區域，在導流區域設置有若干個導流條，相鄰導流條之間間隔布置，導流條的伸展方向與補水口的伸展方向相垂直；在低應力區域設置有若干個導流凸起；在密封墊上且對應第一流場區和第二流場區的位置處設置有連通口。
4.根據權利要求3所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：所述導流條的寬度為1.5-3mm，相鄰導流條之間的間距為1-5mm；所述導流凸起的截面為圓形，半
5.根據權利要求2所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：在陽極端板、陰極端板、陽極板和陰極板上還均設置有氧氣氣流分配條和氫氣氣流分配條，氧氣氣流分配條、氫氣氣流分配條和水流分配條之間形成平行流道、波形流道或弧形流道；
6.根據權利要求1所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：所述陽極端板、陰極端板、陽極板和陰極板上還設置有冷卻水通道，冷卻水通道的伸展方向與補水口的伸展方向相同，且布置在陽極端板、陰極端板、陽極板和陰極板的中間位置處；冷卻水通道的一端連接冷卻水進口，冷卻水通道的另一端連接冷卻水出口。
7.根據權利要求1所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：所述隔膜的孔徑在0.4μm-12μm，隔膜的孔隙率為65-85％。
8.根據權利要求2所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于，所述毛細管通孔的半徑按照如下公式計算得到：
9.根據權利要求6所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：所述補水口、氧氣出口、氫氣出口、冷卻水進口和冷卻水出口的四周均設置有密封圈。
10.一種毛細管供液電解槽，其特征在于：采用若干個如權利要求1-9中任一所述的毛細管供液電解槽模塊連接而成。
...【技術特征摘要】
1.一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：包括若干個電解槽小室，所有電解槽小室疊放布置在陽極端板和陰極端板之間；
2.根據權利要求1所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：所述補水口呈長條形，且沿陽極端板、陰極端板、陽極板、陰極板或密封墊的一邊延伸布設；所述毛細管通孔設置多個，且間隔布置成一排，在毛細管通孔和補水口之間設置有水流分配條，相鄰水流分配條之間形成分配流道，補水口通過分配流道與毛細管通孔連通。
3.根據權利要求1或2所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：在陰極板的一側設置有第二流場區，第一流場區和第二流場區的結構相同，且呈對稱布置；第一流場區和第二流場區均包括導流區域和低應力區域，在導流區域設置有若干個導流條，相鄰導流條之間間隔布置，導流條的伸展方向與補水口的伸展方向相垂直；在低應力區域設置有若干個導流凸起；在密封墊上且對應第一流場區和第二流場區的位置處設置有連通口。
4.根據權利要求3所述的一種毛細管供液電解槽模塊，其特征在于：所述導流條的寬度為1.5-3mm，相鄰導流條之間的間距為1-5mm；所述導流凸起的截面為圓形，半徑為1-3mm，或所述導流凸起的截面為圓角矩形。
5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙宏，趙海超，王杰，甄崇禮，
申請(專利權)人：青島創啟信德新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。