[实用新型]一种高压水电解槽

说明书

本实用新型公开了一种高压水电解槽，包括金属外框，金属外框内侧设置有绝缘内衬底座，绝缘内衬底座的顶端设置有正极接电板，绝缘内衬底座的底端设置有负极接电板，正极接电板与负极接电板之间设置有电解槽，电解槽由多个双极板堆叠而成，每两个双极板之间设置有阳极集电器和阴极集电器，阳极集电器向着正极接电板的一侧设置，阴极集电器向着负极接电板的一侧设置，阳极集电器和阴极集电器之间设置有膜电极，阳极集电器的内侧设置有C型滑环组合密封内环，阴极集电器的外侧设置有C型滑环组合密封外环，C型滑环组合密封内环的内侧设置有金属支撑内环。本实用新型解决质子交换膜水电解槽高压密封问题，显著提高电解槽氢气出口压力。

技术领域

本实用新型涉及电解技术领域，特别涉及一种高压水电解槽。

背景技术

质子交换膜水电解装置由于其高能效、高产气纯度以及小型、轻量在电网储能、燃料电池、加氢站、航天、化工等方面具有广阔的应用前景。利用PEM水电解制氢技术，实现电力资源在时间、空间维度重新分布和电解产物多元化利用，可大大提高能源综合利用效率，减少碳排放。

但目前PEM水电解槽受密封形式制约不能产生高压氢气，现有的PEM水电解槽通常采用聚四氟乙烯或三元乙丙橡胶制成平板密封垫，通过螺栓预紧力将结构压紧实现密封。受到橡胶密封件允许压缩量的限制，这种水电解槽结构能够制取的氢气最大压力一般不超过3.5MPa。

为了满足燃料电池、加氢站等氢能应用的需要，必须将氢气存储于高压气瓶内，通常气瓶存储压力为35MPa。目前，PEM水电解槽制取的氢气最高压力不大于3.5MPa，必须通过氢气压缩机，使之达到设定高压，才能存储于气瓶内。从而导致水电解制氢系统整体装备体积大、能耗高、可靠性差、电解效率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高压水电解槽。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种高压水电解槽，包括金属外框，所述金属外框内侧设置有绝缘内衬底座，所述绝缘内衬底座的顶端设置有正极接电板，所述绝缘内衬底座的底端设置有负极接电板，所述正极接电板与负极接电板之间设置有电解槽，所述电解槽由多个双极板堆叠而成，所述每两个双极板之间设置有阳极集电器和阴极集电器，所述阳极集电器向着正极接电板的一侧设置，所述阴极集电器向着负极接电板的一侧设置，所述阳极集电器和阴极集电器之间设置有膜电极，所述阳极集电器的内侧设置有C型滑环组合密封内环，所述阴极集电器的外侧设置有C型滑环组合密封外环，所述C型滑环组合密封内环的内侧设置有金属支撑内环，所述双极板、阳极集电器、膜电极、阴极集电器、正极接电板的中心位置均位于同一竖直轴线上，且双极板、阳极集电器、膜电极、阴极集电器、正极接电板的中心均设置有氢气排出孔，所述电解槽的两端均与绝缘内衬底座之间存在空隙，所述空隙和双极板内部区域构成了水流通道，所述水流通道的一端连接有进水口，所述水流通道的另一端连接有出水口，水经所述水流通道的进水口端进入所述双极板的内部区域，经所述双极板反应后，再从所述水流通道的出水口端流出。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述C型滑环组合密封外环和C型滑环组合密封内环均采用C型滑环组合密封结构，所述C型滑环组合密封结构由耐高压O型密封圈和PTFE骨架组成，所述耐高压O型密封圈扣接在PTFE骨架上，且C型滑环组合密封结构通过耐高压O型密封圈与双极板相连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述金属外框的顶部设置有金属上端板，所述金属上端板与金属外框之间设置有绝缘端盖。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述金属上端板和绝缘端盖均通过螺栓与金属外框固定连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述进水口和出水口均位于金属上端板和绝缘端盖表面的两侧，所述氢气排出孔位于金属上端板和绝缘端盖表面的中心位置，且绝缘端盖与正极接电板相扣合，且正极接电板节点处穿过绝缘端盖向外延伸。