电解水制氢装置的制作方法

本申请涉及电解制氢，具体涉及一种电解水制氢装置。

背景技术：

1、在相关技术中，电解槽所能承受的操作压力较低，制得的氢气需要通过机械压缩等方式进行增压、以便进一步储运，由此造成制氢生产流程较长、设备和能耗成本较高等问题，对于电解水制氢的推广应用形成制约。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种电解水制氢装置，可以显著提高电堆结构阴极的氢气压力，进而直接制得高压氢气，从而压缩生产流程和降低制氢成本。

2、本申请实施例提供的电解水制氢装置，包括电堆结构，所述电堆结构包括依次层叠设置的阳极端板、多个双极板和阴极端板，相邻的两个双极板之间密封围合形成反应腔室；所述电堆结构具有氢气汇流干道，所述氢气汇流干道依次贯穿所述多个双极板和所述阴极端板；所述多个双极板的内部分别设有氢气汇流歧管，所述双极板内的氢气汇流歧管连通所述氢气汇流干道在该双极板上的流道段和位于该双极板一侧表面的反应腔室。

3、在一些实施例中，所述阴极端板和与其相邻的双极板之间亦围合形成反应腔室，所述阴极端板的内部亦设有氢气汇流歧管，所述阴极端板内的氢气汇流歧管连通所述氢气汇流干道在所述阴极端板上的流道段和位于所述阴极端板一侧表面的反应腔室。

4、在一些实施例中，所述氢气汇流歧管设有多个进气端，所述多个进气端分别开设于同一反应腔室的侧壁上；至少两个进气端具有相同或不同的开口尺寸。

5、在一些实施例中，所述氢气汇流歧管具有垂直连接的第一氢气歧管段和至少一个第二氢气歧管段，所述第一氢气歧管段和所述氢气汇流干道垂直连接，所述第二氢气歧管段和所述反应腔室连接。

6、在一些实施例中，所述多个双极板和所述阴极端板上被所述氢气汇流干道贯穿形成的开口处分别设有排氢密封圈安装槽，所述氢气汇流干道沿所述电堆结构的厚度方向延伸设置。

7、在一些实施例中，所述电堆结构具有供水分流干道，所述供水分流干道依次贯穿所述阳极端板和所述多个双极板；所述多个双极板和所述阳极端板上被所述供水分流干道贯穿形成的开口处分别设有供水密封圈安装槽；所述多个双极板的内部分别设有供水分流歧管，所述双极板内的供水分流歧管连通所述供水分流干道在该双极板上的流道段和位于该双极板一侧表面的反应腔室。

8、在一些实施例中，所述阳极端板和与其相邻的双极板之间亦围合形成反应腔室，所述阳极端板的内部亦设有供水分流歧管，所述阳极端板内的供水分流歧管连通所述供水分流干道在所述阳极端板上的流道段和位于所述阳极端板一侧表面的反应腔室；所述供水分流干道沿所述电堆结构的厚度方向延伸设置。

9、在一些实施例中，所述电堆结构具有排水汇流干道，所述排水汇流干道依次贯穿所述阳极端板、所述多个双极板和所述阴极端板；所述阳极端板、所述多个双极板和所述阴极端板上被所述排水汇流干道贯穿形成的开口处分别设有排水密封圈安装槽；所述多个双极板内部分别设有排水汇流歧管，所述双极板内的排水汇流歧管连通所述排水汇流干道在该双极板上的流道段和位于该双极板一侧表面的反应腔室。

10、在一些实施例中，所述阳极端板和与其相邻的双极板之间亦围合形成反应腔室，所述阳极端板的内部亦设有排水分流歧管，所述阳极端板内的排水分流歧管连通所述排水汇流干道在所述阳极端板上的流道段和位于所述阳极端板一侧表面的反应腔室；所述排水汇流干道沿所述电堆结构的厚度方向延伸设置。

11、在一些实施例中，所述双极板的相对两侧表面分别设有极板密封圈安装槽，所述极板密封圈安装槽围绕与其相邻的反应腔室设置。

12、本申请实施例通过设置由氢气汇流干道和氢气汇流歧管组成的高压氢气汇流通道，氢气汇流歧管整体位于双极板的内部、而氢气汇流干道贯穿设置于多个双极板和阴极端板内，使氢气汇流歧管和氢气汇流干道分别具有内置式腔道结构、二者分别具有较好的密封性和较高的承压极限，使得高压氢气汇流通道具有较高的承压极限而可以承受较高的操作压力，可以显著提高电堆结构阴极的氢气压力，进而可以通过对电堆结构阴极施以高压而直接制得满足储运要求的高压氢气，免去后续增压流程和相应配置的增压设备，从而压缩生产流程和降低制氢成本。

技术特征：

1.一种电解水制氢装置，其特征在于，包括电堆结构，所述电堆结构包括依次层叠设置的阳极端板、多个双极板和阴极端板，相邻的两个双极板之间密封围合形成反应腔室；

2.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述阴极端板和与其相邻的双极板之间亦围合形成反应腔室，所述阴极端板的内部亦设有氢气汇流歧管，所述阴极端板内的氢气汇流歧管连通所述氢气汇流干道在所述阴极端板上的流道段和位于所述阴极端板一侧表面的反应腔室。

3.根据权利要求1或2所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述氢气汇流歧管设有多个进气端，所述多个进气端分别开设于同一反应腔室的侧壁上；至少两个进气端具有相同或不同的开口尺寸。

4.根据权利要求1或2所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述氢气汇流歧管具有垂直连接的第一氢气歧管段和至少一个第二氢气歧管段，所述第一氢气歧管段和所述氢气汇流干道垂直连接，所述第二氢气歧管段和所述反应腔室连接。

5.根据权利要求2所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述多个双极板和所述阴极端板上被所述氢气汇流干道贯穿形成的开口处分别设有排氢密封圈安装槽，所述氢气汇流干道沿所述电堆结构的厚度方向延伸设置。

6.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述电堆结构具有供水分流干道，所述供水分流干道依次贯穿所述阳极端板和所述多个双极板；所述多个双极板和所述阳极端板上被所述供水分流干道贯穿形成的开口处分别设有供水密封圈安装槽；所述多个双极板的内部分别设有供水分流歧管，所述双极板内的供水分流歧管连通所述供水分流干道在该双极板上的流道段和位于该双极板一侧表面的反应腔室。

7.根据权利要求6所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述阳极端板和与其相邻的双极板之间亦围合形成反应腔室，所述阳极端板的内部亦设有供水分流歧管，所述阳极端板内的供水分流歧管连通所述供水分流干道在所述阳极端板上的流道段和位于所述阳极端板一侧表面的反应腔室；所述供水分流干道沿所述电堆结构的厚度方向延伸设置。

8.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述电堆结构具有排水汇流干道，所述排水汇流干道依次贯穿所述阳极端板、所述多个双极板和所述阴极端板；所述阳极端板、所述多个双极板和所述阴极端板上被所述排水汇流干道贯穿形成的开口处分别设有排水密封圈安装槽；所述多个双极板内部分别设有排水汇流歧管，所述双极板内的排水汇流歧管连通所述排水汇流干道在该双极板上的流道段和位于该双极板一侧表面的反应腔室。

9.根据权利要求8所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述阳极端板和与其相邻的双极板之间亦围合形成反应腔室，所述阳极端板的内部亦设有排水分流歧管，所述阳极端板内的排水分流歧管连通所述排水汇流干道在所述阳极端板上的流道段和位于所述阳极端板一侧表面的反应腔室；所述排水汇流干道沿所述电堆结构的厚度方向延伸设置。

10.根据权利要求1所述的电解水制氢装置，其特征在于，所述双极板的相对两侧表面分别设有极板密封圈安装槽，所述极板密封圈安装槽围绕与其相邻的反应腔室设置。

技术总结
本申请实施例提供一种电解水制氢装置，包括电堆结构，所述电堆结构包括依次层叠设置的阳极端板、多个双极板和阴极端板，相邻的两个双极板之间密封围合形成反应腔室；所述电堆结构具有氢气汇流干道，所述氢气汇流干道依次贯穿所述多个双极板和所述阴极端板；所述多个双极板的内部分别设有氢气汇流歧管，所述双极板内的氢气汇流歧管连通所述氢气汇流干道在该双极板上的流道段和位于该双极板一侧表面的反应腔室。

技术研发人员：王华昆,陶华冰,杨盛,陶勇冰,郑南峰
受保护的技术使用者：嘉庚创新实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15