[发明专利]一种基于金属泡沫材料的高温电解池制氢系统和工艺

权利要求书

1.一种基于金属泡沫材料的高温电解池制氢系统，其特征在于包括泡沫金属电解池堆（1）和供电器（3），泡沫金属电解池堆（1）的阴极与供电器（3）负极相连接，泡沫金属电解池堆（1）的阳极与供电器（3）正极相连接，泡沫金属电解池堆（1）包括多个泡沫金属电解池单元（2）。

2.如权利要求1所述的一种基于金属泡沫材料的高温电解池制氢系统，其特征在于泡沫金属电解池单元（2）包括阴极连接体（201）、阴极金属泡沫通道（202）、阴极扩散层（203）、阴极催化层（204）、电解质层（205）、阳极催化层（206）、阳极扩散层（207）、阳极金属泡沫通道（208）和阳极连接体（209），阴极连接体（201）、阴极扩散层（203）、阴极催化层（204）、电解质层（205）、阳极催化层（206）、阳极扩散层（207）和阳极连接体（209）依次连接结合成一体，阴极金属泡沫通道（202）设于阴极连接体（201）和阴极扩散层（203）之间，阳极金属泡沫通道（208）设于阳极连接体（209）和阳极扩散层（207）之间。

3.如权利要求2所述的一种基于金属泡沫材料的高温电解池制氢系统，其特征在于阴极扩散层（203）、阴极催化层（204）、阳极催化层（206）、阳极扩散层（207）采用多孔金属陶瓷复合材料，孔隙率为0.48，迂曲度为5.4；所述阴极金属泡沫通道（202）和阳极金属泡沫通道（208）是具有0.9以上的高孔隙率的多孔纯金属或合金。

4.如权利要求3所述的一种基于金属泡沫材料的高温电解池制氢系统，其特征在于阴极催化层（204）由镍基合金钇稳定氧化锆组成，电解质层（205）由氧化钇稳定的氧化锆组成，阳极催化层（206）由掺锶锰酸镧复合材料组成。

5.如权利要求4所述的一种基于金属泡沫材料的高温电解池制氢系统，其特征在于阴极扩散层（203）厚度为0.5-1mm、阴极催化层（204）厚度为0.05-0.1mm；电解质层（205）厚度为0.05-0.1mm；阳极催化层（206）厚度为0.05-0.1mm、阳极扩散层（207）厚度为0.5-1mm。

6.一种采用如权利要求5所述的系统进行制氢的工艺，其特征在于包括如下步骤：太阳光照射到供电器（3）上，产生电能供泡沫金属电解池堆（1），水蒸汽由阴极金属泡沫通道（202）进入，然后通过阴极扩散层（203），并在阴极催化层（204）发生电解反应，产生氢气和氧离子，产生的氢气经过阴极扩散层（203）进入阴极金属泡沫通道（202）排出，产生的氧离子通过电解质层（205）进入阳极催化层（206）产生氧气分子，氧气分子经过阳极扩散层（207）进入阳极金属泡沫通道（208）排出。

7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于泡沫金属电解池堆（1）中的工作温度为800-1000℃。

8.如权利要求6所述的工艺，其特征在于阴极金属泡沫通道（202）和阳极金属泡沫通道（208）中金属泡沫材料渗透率为1×10⁻⁷m²-1×10⁻⁹m²。

9.如权利要求6所述的工艺，其特征在于阴极金属泡沫通道（202）进口水蒸汽的体积摩尔分数为50-70%。