[实用新型]一种电解槽和电解制氢系统

说明书

本实用新型公开了一种电解槽和电解制氢系统。电解槽适于应用于电解水制氢，包括：多孔阴极、多孔阳极和隔膜；隔膜夹设于多孔阴极和多孔阳极之间；电解槽还包括：第一极板和第二极板；第一极板与多孔阴极构成阴极流道，第二极板与多孔阳极构成阳极流道；阴极流道和阳极流道适于电解液流通；第一极板和第二极板为连续凹凸结构的极板，其中第一极板的凹部与第二极板的凹部相对，第一极板的凸部与第二极板的凸部相对；第一极板与多孔阴极之间设置有第一弹性缓冲件，第一弹性缓冲件一侧接触第一极板的凸部，另一侧接触多孔阴极；第二极板与多孔阳极之间设置有第二弹性缓冲件，第二弹性缓冲件一侧接触第二极板的凸部，另一侧接触多孔阳极。

技术领域

本实用新型涉及氢气制备技术领域，具体涉及一种电解槽和电解制氢系统。

背景技术

氢能作为二次能源，具有来源多样、终端零排、用途广泛等多重优势，在保障国家能源安全和推进能源产业升级等方面具有重要意义。随着技术日趋成熟、成本大幅下降，氢能正迎来快速发展的战略机遇期。在成熟的电解水制氢技术中，碱性电解水制氢技术相对比较成熟，工艺比较简单，成本比较低廉。

通常的电解水制氢的电解槽如图1所示，包括：多孔阴极3’、多孔阳极2’和隔膜1’。隔膜1’夹设于多孔阴极3’和多孔阳极2’之间。电解槽还包括：第一极板5’和第二极板4’。第一极板5’与多孔阴极3’构成阴极流道7’，第二极板4’与多孔阳极2’构成阳极流道6’。阴极流道7’和阳极流道6’适于电解液流通。第一极板5’和第二极板4’为连续凹凸结构的极板，其中第一极板5’的凹部与第二极板4’的凹部相对，第一极板5’的凸部与第二极板4’的凸部相对。且第一极板5’的凸部与多孔阴极3’之间留有缝隙，适于电解液通过，同时也适于紧密接触；第二极板4’的凸部与多孔阳极2’之间留有缝隙，适于电解液通过，同时也适于紧密接触。通过极板与电极的紧密接触，可以使得电极紧贴在隔膜上，以降低欧姆极化，进而降低小室电压，提高电解效率。但是在实际生产过程中，在电解槽工作和停机的两种状态之间，电极和极板均存在一定程度的热胀冷缩，会对夹设于电极之间的隔膜1所受的应力造成变化，由于应力的变化，会对隔膜的使用寿命造成降低。此外，极板的凸部紧贴电极，这部分与极板接触的电极和隔膜的距离较小，使得局部电流较大；同时极板的凹部处对应的电极和隔膜的距离较大，使得局部电流较小。因此电流密度分布不均匀。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种电解槽和电解制氢系统以提高隔膜寿命和提升电流密度分布的均匀性。

本实用新型提供一种电解槽，适于应用于电解水制氢，包括：多孔阴极、多孔阳极和隔膜；隔膜夹设于多孔阴极和多孔阳极之间；电解槽还包括：第一极板和第二极板；第一极板与多孔阴极构成阴极流道，第二极板与多孔阳极构成阳极流道；阴极流道和阳极流道适于电解液流通；第一极板和第二极板为连续凹凸结构的极板，其中第一极板的凹部与第二极板的凹部相对，第一极板的凸部与第二极板的凸部相对；第一极板与多孔阴极之间设置有第一弹性缓冲件，第一弹性缓冲件一侧接触多孔阴极，另一侧适于接触第一极板的凸部；第二极板与多孔阳极之间设置有第二弹性缓冲件，第二弹性缓冲件一侧接触多孔阳极，另一侧适于接触第二极板的凸部。

可选的，第一弹性缓冲件位于多孔阴极和第一极板的凸部之间；第二弹性缓冲件位于多孔阳极和第二极板的凸部之间。

可选的，第一弹性缓冲件遍及多孔阴极朝向第一极板一侧的表面；第二弹性缓冲件遍及多孔阳极朝向第二极板一侧的表面。

可选的，第一弹性缓冲件和第二弹性缓冲件均为弹性线圈或弹性网状结构。

可选的，第一弹性缓冲件和第二弹性缓冲件的材料均为金属材料或导电非金属材料。

可选的，金属材料包括镍或不锈钢。

可选的，多孔阴极与第一极板之间的间距为2mm～6mm；多孔阳极与第二极板之间的间距为2mm～6mm。