[发明专利]一种PEM水电解槽阳极极板

说明书

本申请涉及电解领域，具体公开了一种PEM水电解槽阳极极板，包括连接于极板一侧的多个凸起部，凸起部之间形成阳极流道，极板设置有出口流道和入口流道，出口流道和入口流道与阳极流道连通。保证了反应水的扩散能力，提高反应水的传输效率，使反应水在流场内均匀分布，从而增加有效反应面积，提高电解性能。

技术领域

本申请涉及电解的技术领域，特别是一种PEM水电解槽阳极极板。

背景技术

随着世界能源技术的不断发展，氢能凭借其高效率、低污染的优势被全世界人民寄予厚望。质子交换膜(以下简称PEM)水电解制氢技术是目前绿色制氢的焦点技术。它的反应原理是PEM燃料电池反应的逆反应，以质子膜为电解质，纯水位反应物，在阳极被分解为O₂、质子H-及电子e^-，质子H^-通过PEM到达阴极，在阴极侧与电子e^-结合成为H₂。产生的氢气纯度高，压力调控范围大，氢气输出压力可达数兆帕，适应快速变化的可再生能源电力输入。因此，PEM水电解制氢是未来可再生能源储能的有效路径。

目前PEM水电解还存在很多技术难题，其中，双极板及流场结构设计是影响电解槽产气率的制约因素之一。其中，在阳极侧存在大量的水和产生的氧气，气液两相传输的限制问题和电解槽产气率密切相关，因此，设计高效传质的阳极极板流场结构是提高电解槽产气率的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题，提供一种PEM水电解槽阳极极板，水电解时能保证反应水的扩散能力，提高反应水的传输效率，使反应水在流场内均匀分布，从而提高有效反应面积，增加电解性能。

本申请采用如下的技术方案：

一种PEM水电解槽的阳极极板，包括阳极极板，所述连接于极板一侧的多个凸起部，凸起部之间形成阳极流道，极板设置有出口流道和入口流道，出口流道和入口流道与阳极流道连通。

进一步地，所述阳极流道的凸起部呈翼面，且为矩阵排列，均设有分流结构、引流结构和汇流结构；

进一步地，所述分流结构呈楔形尖角，沿来流轴向对称布置，楔形尖角呈60°-90°；

进一步地，所述引流结构承接分流结构，呈凸状圆弧形，弧度呈100°-120°；

进一步地，所述汇流结构承接引流结构，呈楔形尖角，沿来流轴向对称布置，楔形尖角呈30°-45°；

进一步地，所述引流结构最外侧轴向位置应处于相邻凸起部汇流结构末端轴向位置的前端。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

1、楔形尖角状分流结构高效分散流体，避免流速及压强的损失，提高流体分布的均匀性，增加有效反应面积，提高电解效率。

2、凸状圆弧形引流结构减少搅拌流、涡流等阻碍流体流入和排出运动状态的出现，减少气体栓塞的形成，保证反应水的顺畅流动。

3、楔形尖角状汇流结构使流体顺畅汇流，避免撞击造成能量损失，保证流道内气液两相的高效传输。

4、采用背部进/出流体的方式，保证密封区域的连续性，提高了电解槽密封性。

附图说明

图1为本发明实施例中质子交换膜水电解槽阳极流道的正视图示意图；

图2为本发明实施例中阳极流道后视图示意图；

图3为本发明实施例中凸起部的结构示意图。

附图标记说明：1、入口流道；2、阳极流道；3、出口流道；4、入水孔5、出水孔；6、凸起部；61、分流结构；62、引流结构；63、汇流结构。

具体实施方式