【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電解制氫的，特別涉及一種電解小室及電解槽。
技術介紹
1、新能源作為重點研發領域受到了廣泛的關注，氫能作為一種無污染、可再生的能源成為了未來能源之一。相比于電能的儲存帶來的材料污染，氫能可以將其化學能以氫氣的方式進行儲存，具有無污染、綠色環保的優點。電解槽是一種將電能轉化為化學能的裝置，對電解槽進行通電能夠將水電解成氫氣及氧氣，將電能轉化為化學能，因此通過電解槽能夠將富余且難以儲存的部分電能用來制備氫氣儲存，避免能源的浪費。質子交換膜電解槽技術作為一種極具發展前景和可持續性清潔能源技術，在過去幾十年里在技術成熟度和商業化方面取得了長足的進步，對于質子交換膜電解槽真正應用、提升電解槽的性能、降低電解槽的成本及維持電解槽長期穩定運行等還需進一步探索和優化。
2、在電解槽的工作過程中，需要源源不斷地輸入純水作為電解槽電解的“原料”，并且要對電解槽進行通電，因此電解槽是一個集“電、水、氣、熱”于一體的復雜工作臺。為了提高電解槽的能量轉化效率及性能的優化，電解槽的設計是一個極其重要的環節。在高電流密度下，大量水在陽極側催化層發生電解產生氧氣、氫離子和電子，氫離子通過質子交換膜移向陰極，電子則通過外電路到達陰極，在陰極側氫離子和電子結合生成氫氣。電解槽的陽極側擴散層內會逐漸積聚大量氧氣，擴散層孔隙被氧氣氣泡堵塞，未反應的水無法穿過擴散層到達催化層發生連續反應，增加了電解槽內部的傳質阻力，進而降低電解效率。由于傳質阻力增大，水流場流動速率下降，且氧氣導熱系數遠小于水，若不及時排出產生的氧氣，會影響電解槽散熱，造成電解槽局
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請提供一種可有效解決上述問題的電解小室及電解槽。
2、本申請提供一種電解小室，包括極板組件以及設于所述極板組件的流通口、導流結構、腔體，所述流通口和所述腔體通過所述導流結構連通，所述極板組件包括相連接的極板和框架，所述導流結構一部分設置于所述框架、另一部分設置于所述極板。
3、在一實施例中，所述導流結構包括設于所述極板的第一開槽和設于所述框架的第二開槽，所述第一開槽和所述第二開槽連通，所述流通口和所述腔體通過所述第一開槽、所述第二開槽連通。
4、在一實施例中，所述導流結構包括多個導流部以及由多個所述導流部間隔形成的多個導流通道，所述導流部一端連接于所述第一開槽、另一端連接于所述第二開槽，所述導流通道連通所述流通口和所述腔體。
5、在一實施例中，所述導流部包括第一部分和第二部分，所述第一部分可拆卸或一體連接于所述第一開槽的槽底壁，所述第二部分可拆卸或一體連接于所述第二開槽的槽底壁，且所述第一部分與所述第二部分相抵接。
6、在一實施例中，所述導流部的一端可拆卸或一體連接于所述第一開槽的槽底壁、另一端抵接于所述第二開槽的槽底壁；或，所述導流部的一端可拆卸或一體連接于所述第二開槽的槽底壁、另一端抵接于所述第一開槽的槽底壁。
7、在一實施例中，所述流通口包括進水口和出水口，所述進水口和所述出水口分別設置在所述極板組件的相對兩側，所述進水口包括設置于所述極板的第一進水部和對應設置于所述框架的第二進水部，所述出水口包括設置于所述極板的第一出水部和對應設置于所述框架的第二出水部。
8、在一實施例中，所述腔體包括相對應并連通的第一腔部和第二腔部，所述第一腔部設置于所述極板上靠近所述框架的一側，所述第二腔部為所述框架的中空腔；所述第一腔部內設有至少一導流場，所述導流場包括由若干導流筋排列形成的第一導流陣列和/或由若干凸臺排列形成的第二導流陣列。
9、在一實施例中，所述電解小室包括陽極擴散層和陽極框架密封層，所述陽極框架密封層設于所述極板與所述框架之間，所述陽極擴散層設于所述第二腔部內，且所述陽極擴散層的厚度為所述框架和所述陽極框架密封層的厚度之和。
10、在一實施例中，所述極板為陽極板，所述導流結構設置于所述陽極板的陽極面；或，所述極板為雙極板，所述導流結構設置于所述雙極板的一個極面或兩個極面。
11、本申請還提供一種電解槽，包括如上所述的電解小室。
12、綜上所述，本申請提供一種電解小室及電解槽，電解槽包括至少一個電解小室，該電解小室包括極板組件以及設于極板組件的流通口、導流結構、腔體，流通口和腔體通過導流結構連通，極板組件包括相連接的極板和框架，導流結構一部分設置于框架、另一部分設置于極板，從而增大了流通口與腔體之間的流場的空間。本申請通過改善流通口與腔體之間的流場設計，采用流道式極板與流道式框架相結合而形成導流結構的電解小室結構，可增大電解槽的進出水量，減少進出水壓力，從而強化傳質，及時排出電解水過程中產生的氧氣，減少傳質阻力，從而降低電壓損耗，同時設置導流結構還可強化傳熱，帶走熱量，提高電解反應和轉換效率，提升電解槽運行穩定性和電解槽的整體性能。
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1.一種電解小室，其特征在于，包括極板組件(44)以及設于所述極板組件(44)的流通口、導流結構(46)、腔體(47)，所述流通口和所述腔體(47)通過所述導流結構(46)連通，所述極板組件(44)包括相連接的極板(441)和框架(442)，所述導流結構(46)一部分設置于所述框架(442)、另一部分設置于所述極板(441)。
2.如權利要求1所述的電解小室，其特征在于，所述導流結構(46)包括設于所述極板(441)的第一開槽(56)和設于所述框架(442)的第二開槽(58)，所述第一開槽(56)和所述第二開槽(58)連通，所述流通口和所述腔體(47)通過所述第一開槽(56)、所述第二開槽(58)連通。
3.如權利要求2所述的電解小室，其特征在于，所述導流結構(46)包括多個導流部(60)以及由多個所述導流部(60)間隔形成的多個導流通道(62)，所述導流部(60)一端連接于所述第一開槽(56)、另一端連接于所述第二開槽(58)，所述導流通道(62)連通所述流通口和所述腔體(47)。
4.如權利要求3所述的電解小室，其特征在于，所述導流部(60
5.如權利要求3所述的電解小室，其特征在于，所述導流部(60)的一端可拆卸或一體連接于所述第一開槽(56)的槽底壁、另一端抵接于所述第二開槽(58)的槽底壁；或，所述導流部(60)的一端可拆卸或一體連接于所述第二開槽(58)的槽底壁、另一端抵接于所述第一開槽(56)的槽底壁。
6.如權利要求1-5中任一項所述的電解小室，其特征在于，所述流通口包括進水口(48)和出水口(50)，所述進水口(48)和所述出水口(50)分別設置在所述極板組件(44)的相對兩側，所述進水口(48)包括設置于所述極板(441)的第一進水部(481)和對應設置于所述框架(442)的第二進水部(482)，所述出水口(50)包括設置于所述極板(441)的第一出水部(501)和對應設置于所述框架(442)的第二出水部(502)。
7.如權利要求1-5中任一項所述的電解小室，其特征在于，所述腔體(47)包括相對應并連通的第一腔部(52)和第二腔部(54)，所述第一腔部(52)設置于所述極板(441)上靠近所述框架(442)的一側，所述第二腔部(54)為所述框架(442)的中空腔；所述第一腔部(52)內設有至少一導流場，所述導流場包括由若干導流筋(64)排列形成的第一導流陣列(66)和/或由若干凸臺(68)排列形成的第二導流陣列(70)。
8.如權利要求7所述的電解小室，其特征在于，所述電解小室(10)包括陽極擴散層(20)和陽極框架密封層(14)，所述陽極框架密封層(14)設于所述極板(441)與所述框架(442)之間，所述陽極擴散層(20)設于所述第二腔部(54)內，且所述陽極擴散層(20)的厚度為所述框架(442)和所述陽極框架密封層(14)的厚度之和。
9.如權利要求1-5中任一項所述的電解小室，其特征在于，所述極板(441)為陽極板(12)，所述導流結構(46)設置于所述陽極板(12)的陽極面；或，所述極板(441)為雙極板，所述導流結構(46)設置于所述雙極板的一個極面或兩個極面。
10.一種電解槽，其特征在于，包括如權利要求1-9中任一項所述的電解小室(10)。
...【技術特征摘要】
1.一種電解小室，其特征在于，包括極板組件(44)以及設于所述極板組件(44)的流通口、導流結構(46)、腔體(47)，所述流通口和所述腔體(47)通過所述導流結構(46)連通，所述極板組件(44)包括相連接的極板(441)和框架(442)，所述導流結構(46)一部分設置于所述框架(442)、另一部分設置于所述極板(441)。
2.如權利要求1所述的電解小室，其特征在于，所述導流結構(46)包括設于所述極板(441)的第一開槽(56)和設于所述框架(442)的第二開槽(58)，所述第一開槽(56)和所述第二開槽(58)連通，所述流通口和所述腔體(47)通過所述第一開槽(56)、所述第二開槽(58)連通。
3.如權利要求2所述的電解小室，其特征在于，所述導流結構(46)包括多個導流部(60)以及由多個所述導流部(60)間隔形成的多個導流通道(62)，所述導流部(60)一端連接于所述第一開槽(56)、另一端連接于所述第二開槽(58)，所述導流通道(62)連通所述流通口和所述腔體(47)。
4.如權利要求3所述的電解小室，其特征在于，所述導流部(60)包括第一部分(601)和第二部分(602)，所述第一部分(601)可拆卸或一體連接于所述第一開槽(56)的槽底壁，所述第二部分(602)可拆卸或一體連接于所述第二開槽(58)的槽底壁，且所述第一部分(601)與所述第二部分(602)相抵接。
5.如權利要求3所述的電解小室，其特征在于，所述導流部(60)的一端可拆卸或一體連接于所述第一開槽(56)的槽底壁、另一端抵接于所述第二開槽(58)的槽底壁；或，所述導流部(60)的一端可拆卸或一體連接于所述第二開槽(58)的槽底壁、另一端抵接于所述第一開槽(56)的槽底壁。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：杜錦輝，何先成，余瑞興，汪平山，
申請(專利權)人：廣東卡沃羅氫科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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