[实用新型]多孔扩散层结构及质子交换膜水解制氢装置

说明书

本实用新型提供了一种多孔扩散层结构及质子交换膜水解制氢装置，涉及水电解制氢的技术领域，包括扩散层主体；扩散层主体包括第一接触段和第二接触段，第一接触段和第二接触段连接，第一接触段与双极板的表面接触，第二接触段与流道对应布置，第一接触段的孔隙率小于第二接触段的孔隙率；通过在流道位置的第二接触段的高孔隙率，使得在流道位置生成气体可以快速聚集成气泡，通过流道排出，并且在双极板表面接触的第一接触段的孔隙率较低，因此第一接触段具有较高的机械强度，在电解池组装过程不容易产生形变，并且具有更低的接触电阻，提高了电解池的效率，缓解了现有技术中存在的多孔扩散层的孔隙率无法满足接触电阻和传质性能平衡的技术问题。

技术领域

本实用新型涉及水电解制氢技术领域，尤其是涉及一种多孔扩散层结构及质子交换膜水解制氢装置。

背景技术

寻找新型高效环境友好型的能源是目前应对能源危机的重要途径，氢能是一种能够替代化石燃料的绿色可再生能源，具有广阔的应用前景；而利用间歇性可再生能源电解水是一种清洁、低碳且安全的制氢技术。

现有技术中，质子交换膜电解水由于其效率高，启动快速，能耗低，纯度高等优点，因此可用于风电制氢等可再生能源领域；其结构通常由端板，双极板，多孔扩散层和膜电极组成，其中多孔扩散层位于双极板和膜电极之间，其主要发挥物质传输和电流传输的作用，作为关键部件，多孔扩散层的机械性能，孔隙率、导电性和耐腐蚀性能影响着电解水的性能。

但是，现有技术中质子交换膜电解水制氢装置中，多孔扩散层在电解槽装配过程中，接触压力的大小直接影响材料的孔隙率，进而影响接触电阻和传质性能，如果接触压力过小，电池的接触电阻较大，影响电池性能，同样增加接触压力，接触电阻降低的同时，材料的孔隙率也会降低，影响传质性能；因此如何解决上述存在的问题是多孔扩散层急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多孔扩散层结构及质子交换膜水解制氢装置，以缓解现有技术中存在的多孔扩散层的孔隙率无法满足接触电阻和传质性能平衡的技术问题。

本实用新型提供的一种多孔扩散层结构，用于与双极板表面接触，所述双极板对应所述多孔扩散层结构的一侧开设有流道，包括：扩散层主体；

所述扩散层主体包括第一接触段和第二接触段，所述第一接触段和所述第二接触段连接，所述第一接触段与所述双极板的表面接触，所述第二接触段与所述流道对应布置，所述第一接触段的孔隙率小于所述第二接触段的孔隙率。

在本实用新型较佳的实施例中，所述第一接触段的孔隙率小于50％，所述第二接触段的孔隙率大于70％。

在本实用新型较佳的实施例中，所述扩散层主体包括钛板，钛网，钛毡，碳纸，碳布或碳毡任一种。

本实用新型提供的一种质子交换膜水解制氢装置，包括双极板、质子交换膜和所述的多孔扩散层结构；

所述扩散层主体位于所述双极板和所述质子交换膜之间，且所述扩散层主体与所述双极板表面贴合。

在本实用新型较佳的实施例中，所述双极板包括阳极板和阴极板；

所述扩散层主体和所述质子交换膜位于所述阳极板和所述阴极板之间，所述扩散层主体设置有两组，其中一组所述扩散层主体与所述阳极板表面贴合，其中另一组所述扩散层主体与所述阴极板表面贴合，所述质子交换膜位于两组所述扩散层主体之间。

在本实用新型较佳的实施例中，所述阳极板上开设有第一容置槽，其中一组所述扩散层主体容置于所述第一容置槽内；

所述阴极板上开设有第二容置槽，其中另一组所述扩散层主体容置于所述第二容置槽内。

在本实用新型较佳的实施例中，所述阳极板上具有第一流道，所述第一流道设置有多个，多个所述第一流道沿着所述阳极板的表面间隔布置；