，即得亲水乙炔黑水传输板，板厚度为1.3mm，一侧表面分布有平行的条形流场，条形流场的槽深为0.5mm。
[0038]实施例1:如图1所示，一种具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，包括固体聚合物电解质水电解池I和水罐2，其中固体聚合物电解质水电解池I由顺次相连的水腔11、透水板12、膜电极组件13和阴极板14组成。所述水腔11能够长时间存储高压(0.1-0.5MPa)水，底端具有进水口，顶端具有出水口，出水口通过阳极水回流管43与水罐2上部的水入口相连。所述透水板12为亲水性多孔钛水传输板，孔径为5 μ m，孔隙率为30%。所述透水板12远离水腔11 一侧的表面上设有流场；于透水板流场一侧的上端设有氧气出口 ；流场流道内部的压强为常压，即0.1MPa0所述膜电极组件13包括紧压在一起的阳极扩散层、阳极催化层、固体聚合物电解质膜、阴极催化层和阴极扩散层。所述阴极板14靠近膜电极组件13—侧设有流场，于流场一侧的上端设有氢气出口，下端设有排水口。氢气出口通过氢配管41与水罐2上设有的气体入口相连，排水口通过阴极水回流管46与水罐2上部的水入口相连。于水罐2上设有气体出口，于气体出口处设有阀门3。所述阴极板14能够长时间耐受高压(0.1-0.5MPa)氢。所述水罐2能够长时间存储高压(0.1-0.5MPa)水。
[0039]所述具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置在工作时，水罐2中的水在预施压力的作用下通过水供给配管42进入水腔11，水腔11中的部分水通过阳极水回流管43返回水罐2，部分水通过透水板12到达膜电极组件13阳极侧，经过阳极扩散层到达阳极催化层，并在阳极催化层中被电解生成氧气、质子和电子，氧气通过氧排出管44排出，质子透过固体聚合物电解质膜到达阴极催化层，并在阴极催化层中被还原为氢气，氢气通过氢配管41被输送至水罐2中，增加水罐2内部水压，当水罐2内部压力达到预设值时，阀门3开启，通过氢排出管45排出氢气直至压力恢复至预设值。
[0040]图3为本实施例的电解池性能与水腔压力关系图，可以看出，提高水罐内部压力可降低电解电压，当水罐内部压力为0.3MPa时，在300mA cm 2的电流密度下，电解电压只有1.54Vo
[0041]实施例2:如图2所示，一种具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，包括固体聚合物电解质水电解池I和水罐2，其中固体聚合物电解质水电解池I由顺次相连的水腔11、透水板12、膜电极组件13和阳极板15组成。所述水腔11能够长时间存储高压(0.1-0.5MPa)水，底端具有进水口，顶端具有出水口，出水口通过阴极水回流管43与水罐2上部的水入口相连。所述透水板12为亲水性石墨水传输板，孔径为8 μπι，孔隙率为50%。所述透水板12远离水腔11 一侧的表面上设有流场；于透水板流场一侧的上端设有氢气出口 ；流场流道内部的压强为常压，即0.1MPa0所述膜电极组件13包括紧压在一起的阳极扩散层、阳极催化层、固体聚合物电解质膜、阴极催化层和阴极扩散层。所述阳极板15靠近膜电极组件一侧设有流场，于流场一侧的上端设有氧气出口，下端设有排水口。氧气出口通过氧配管51与水罐2上设有的气体入口相连，排水口通过阳极水回流管54与水罐2上部的水入口相连。于水罐2上设有气体出口，于气体出口处设有阀门3。所述阳极板能够长时间耐受高压(0.1-0.5MPa)氧。所述水罐2能够长时间存储高压(0.1-0.5MPa)水。
[0042]所述具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置在工作时，水罐2中的水在预施压力的作用下通过进入水供给配管42进入水腔11，水腔11中的部分水通过阳极水回流管43返回水罐2，部分水通过透水板12到达膜电极组件13阴极侧，透过阴极扩散层、阴极催化层和固体聚合物电解质膜到达阳极催化层，并在阳极催化层中被电解生成氧气、质子和电子，质子透过固体聚合物电解质膜到达阴极催化层，并在阴极催化层中被还原为氢气，氢气通过氢排出管52排出，氧气通过氧配管51被输送至水罐2中，增加水罐2内部水压，当水罐2内部压力达到预设值时，背压阀3开启，通过氧排出管53排出氧气直至压力恢复至预设值。
[0043]图4为本实施例的电解池性能与水腔压力关系图，可以看出，提高水罐内部压力可降低电解电压，当水罐内部压力为0.4MPa时，在150mA cm 2的电流密度下，电解电压只有
1.52Vo
【主权项】
1.一种具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，包括固体聚合物电解质水电解池和水罐，其特征在于:固体聚合物电解质水电解池由顺次相连的水腔、透水板、膜电极组件和阴极板组成，水腔下部设有进水口，上部设有出水口，进水口与水罐下部的水出口相连，出水口与水罐上部的水入口相连；所述透水板远离水腔一侧的表面上设有流场；于透水板流场一侧的上端设有氧气出口 ；于阴极板靠近膜电极组件一侧设有流场，于阴极板流场一侧的上端设有氢气出口，下端设有排水口，氢气出口与水罐上设有的气体入口相连，排水口与水罐上部的水入口相连；于水罐上设有气体出口，于气体出口处设有阀门；水罐中的水依靠水罐与水腔之间的压差进入水腔，水腔中的水与透水板的一侧表面直接接触，水腔中的水通过透水板到达膜电极组件阳极侧。2.根据权利要求1所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述透水板为竖向设置的亲水性水传输板。3.根据权利要求2所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述亲水性水传输板为多孔金属板或多孔非金属板； 所述亲水性水传输板的孔径为0.1-10 μ m，孔隙率为10% -70%。4.根据权利要求1所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述水腔与透水板表面流场流道内部的压差为0-0.5MPa。5.根据权利要求1所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述水罐与水腔的压差ΔΡ等于或大于pgh，其中，P为水的密度，g为重力系数，h为水腔内水的表面距离水罐中水的表面的高度。6.一种具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，包括固体聚合物电解质水电解池和水罐，其特征在于:固体聚合物电解质水电解池由顺次相连的阳极板、膜电极组件、透水板和水腔组成，水腔下部设有进水口，上部设有出水口，进水口与水罐下部的水出口相连，出水口与水罐上部的水入口相连；所述透水板远离水腔一侧的表面上设有水流场；于透水板水流场一侧的上端设有氢气出口 ；于阳极板靠近膜电极组件一侧设有流场，于阳极板流场一侧的上端设有氧气出口，下端设有排水口，氧气出口与水罐上设有的气体入口相连，排水口与与水罐上部的水入口相连，于水罐上设有气体出口，于气体出口处设有阀门；水罐中的水依靠水罐与水腔之间的压差进入水腔，水腔中的水与透水板的一侧表面直接接触，水腔中的水通过透水板到达膜电极组件阴极侧。7.根据权利要求6所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述透水板为竖向设置的亲水性水传输板。8.根据权利要求6所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述亲水性水传输板为多孔金属板或多孔非金属板； 所述亲水性水传输板的孔径为0.1-10 μ m，孔隙率为10% -70%。9.根据权利要求6所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述水腔与透水板表面流场流道内部的压差为0-0.5MPa。10.根据权利要求6所述的具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，其特征在于:所述水罐与水腔的压差ΔΡ等于或大于Pgh，其中，P为水的密度，g为重力系数，h为水腔内水的表面距离水罐中水的表面的高度。
【专利摘要】本发明公开了一种具有透水板的静态供水固体聚合物电解质水电解装置，该装置包括固体聚合物电解质水电解池和水罐，其中电解池由水腔、透水板、膜电极组件和极板组成。水罐中的水依靠水罐与水腔之间的压差进入水腔，水罐与水腔之间的压差通过将反应生成气(氢气或氧气)引入水罐中实现，水腔中的水通过透水板到达膜电极组件。本发明采用透水板作为固体聚合物电解质水电解池极板，可以直接利用电解池冷却水实现静态供水，有效降低电解池系统能耗。
【IPC分类】C25B1/10
【公开号】CN105714325
【申请号】CN201410719894
【发明人】邵志刚, 王浚英, 郭晓倩, 王志强, 迟军, 衣宝廉
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2014年12月1日