[发明专利]一种PBI质子交换膜电解模组及海水电解制氢装置

说明书

本发明涉及一种PBI质子交换膜电解模组及海水电解制氢装置。PBI质子交换膜电解模从下至上包括五层，即PTFE防水膜层、阴极催化膜层、气体扩散层、PBI质子交换膜层、阳极催化膜层、气体扩散层，其中PBI质子交换膜层为耐受温度为为150‑250℃的磷酸掺杂的PBI(聚苯并咪唑)质子膜。海水电极装置，包括壳体，以及设置在所述壳体内部的扁管式氢气管，所述扁管式氢气管的侧壁上沿长度方向设有开口方向向下的开口；设置在所述开口处的PBI质子交换膜电解模组，所述PBI质子交换膜电解模组与所述开口相适配。解决了现有技术中电解海水制氢时，存在析氯以及海水对电极、催化剂的腐蚀，长期稳定性差的问题。

技术领域

本发明涉及水电解制氢领域，尤其涉及一种PBI质子交换膜电解模组及海水电解制氢装置。

背景技术

利用可再生能源电解水制氢是解决未来氢能供应的清洁方案，在海上利用海上风能、太阳能进行海水直接电解更是具有极大吸引力的方案。

但目前常用的水电解制氢技术如直接碱性电解与基于Nafion质子交换膜的膜电解技术均难以直接电解，均存在析氯以及海水对电极、催化剂的腐蚀，电解装置的长期稳定性难以达到要求。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PBI质子交换膜电解模组及海水电解制氢装置，旨在解决现有的海水电解制氢制氢存在海水对电极、催化剂腐蚀的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

第一方面，一种PBI质子交换膜电解模组，其包括：

PBI质子交换膜层，设置在所述PBI质子交换膜层上表面的阳极催化层，设置在所述PBI质子交换膜层下表面的阴极催化层，设置在所述阳极催化层上表面的第一气体扩散层，设置在所述阴极催化层下表面的第二气体扩散层以及设置在所述第二气体扩散层下表面的聚四氟乙烯防水膜层。

优选地，所述的PBI质子交换膜电解模组，所述PBI质子交换膜耐受温度为150-250℃。

第二方面，一种海水电解制氢装置，包括：

壳体，设置在所述壳体内部的扁管式氢气管，所述扁管式氢气管的侧壁上沿长度方向设有开口方向向下的开口；设置在所述开口处的PBI质子交换膜电解模组，所述PBI质子交换膜电解模组与所述开口相适配；所述PBI质子交换膜电解模组为上述所述的PBI质子交换膜电解模组。

优选地，所述的海水电解制氢装置，所述扁管式氢气管的外侧壁上设置有用于挡水的挡水肋。

优选地，所述的海水电解制氢装置，所述壳体上部还设置有海水进口，用于抽出所述壳体内的气体的抽气口以及设置在所述壳体下部的海水出口。

所述的海水电解制氢装置，还包括端板，所述端板与所述壳体可拆卸连接。

优选地，所述的海水电解制氢装置，所述PBI质子交换膜电解模组的第一气体扩散层靠近所述扁管式氢气管的开口。

优选地，所述的海水电解制氢装置，所述扁管式氢气管材料为不锈钢材质。

优选地，所述的海水电解制氢装置，所述扁管式氢气管为盲管结构，所述扁管式氢气管的开口端穿过所述端板露于端板外部。

优选地，所述的海水电解制氢装置，所述扁管式氢气管的开口端与所述端板接触部位设置有密封环。

有益效果：本发明所提出的装置中的PBI质子电解膜组，用耐高温PTFE(聚四氟乙烯)防水透气膜作为防护层避免了海水与PBI膜的直接接触，且保证了模组内海水蒸气的充足供应，减缓PBI膜催化剂的失效。

附图说明