【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电解槽，具体涉及一种pem水电解槽双极板及其电解小室。
技术介绍
1、氢气作为21世纪最为清洁高效的能源，其制备技术的发展也是整个氢能行业发展的关键。pem水电解槽顺应了制氢技术的高压、高电流密度的发展趋势，成为当下最热门的制氢技术。
2、电解槽根据其电解小室的组成结构不同可以分为板网式和流道式，其中板网式电解槽采用多孔金属网作为流体的通道，双极板只起到导电与支撑的作用；流道式电解槽则是在双极板上加工流场，兼顾了分配流体的作用。相较之下，流道式电解槽由于可以针对性设计流场，其流体分配通常更加均匀；同时其组成部件更少，电阻更低，导电效果更好。但常规流道式电解槽也存在一定的问题，最大的一点就是流场的复杂结构使得双极板的制造成本高昂，在电解槽成本费用中占比较高，除此之外还有例如：
3、常规流道式双极板的流道口到流场之间通常会设置梳齿结构用于均衡板面的受力，同时梳齿结构也能为流体提供流动通道，在梳齿结构之上通常还会附上一层盖片，用于填补梳齿结构表面的间隙，从而提高支撑效果。但梳齿结构复杂的加工特征以及盖片本身的制造费用，都会增加流道式双极板的制造成本。同时盖片的安装(通常为胶粘)也让电解槽的装配流程更加复杂。
4、常规流道式电解槽的电解小室按照双极板、阴极扩散层、膜电极、阳极扩散层、双极板的顺序上下堆叠，阴阳极扩散层大小一致。在装配过程中扩散层会发生压缩变形，如果阴阳极变形量不同，就会导致膜电极和扩散层重叠区域的高度发生偏移，在重叠的边界位置产生较大的剪切应力，增大了膜电极破损的风险。此外，
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种pem水电解槽双极板及其电解小室，解决现有技术中在装配过程中扩散层会发生压缩变形，如果阴阳极变形量不同，就会导致膜电极和扩散层重叠区域的高度发生偏移，在重叠的边界位置产生较大的剪切应力，增大了膜电极破损的风险的技术问题。
2、本技术公开了一种pem水电解槽双极板，包括极板本体，极板本体的上下两面分别为阴极面和阳极面，所述阳极面上开设有阳极配合槽，所述阳极配合槽的外缘将阳极流场包围，所述阳极配合槽内设置有阳极扩散层，所述阴极面上开设有阴极配合槽，所述阴极配合槽的外缘将阴极流场包围，所述阴极配合槽内设置有阴极扩散层，且所述阳极配合槽大小与所述阴极配合槽大小不同。
3、工作原理：使用时将阳极扩散层放置于阳极配合槽内，将阴极扩散层放置于阴极配合槽内。通过设置阴极配合槽和阳极配合槽，且所述阳极配合槽大小与所述阴极配合槽大小不同，改变了阴阳极扩散层在装配时的受力状态，使其最大变形量得到限制，电解小室内的受力状态变为可控，膜电极也因此能够维持在同一平面上，损坏概率降低。
4、进一步的，所述阳极配合槽小于与所述阴极配合槽。
5、进一步的，所述极板本体上设置有上下贯通的水氧流道口、氢气流道口，其中水氧流道口分为入水端和出水端。
6、水氧流道口至少设置2个，且入水端和出水端必须分别包含至少1个。由入水端和出水端形成的水流路径应尽可能覆盖整个阳极流场，以保证水流均布、反应充分。(本实施例中，水氧流道口入水端和出水端分别为1个，并以极板本体的中心呈中心对称布置于阳极流场的两侧)。
7、进一步的，所述阴极流场，通过阴极过渡区与氢气流道口连通；所述阳极流场，通过阳极过渡区与水氧流道口连通。
8、进一步的，所述阴极过渡区和阴极流场底面平齐；所述阳极过渡区底面与阳极流场底面平齐；
9、进一步的，所述阴极过渡区和所述阳极过渡区内部设置有数个支撑部。所述支撑部用于支撑其上方的扩散层防止塌陷。
10、进一步的，所述支撑部为多孔钛网，通过限位部配合安装，起到导流和支撑作用。
11、进一步的，所述极板本体上设置有多个用于装配定位的定位孔，所述定位孔处设置有接线部。接线部相较于极板本体厚度更薄，可用于连接巡检设备。
12、进一步的，所述定位孔至少设置2个，且以极板本体的中心呈中心对称布置。
13、进一步的，为提高板面的利用率，定位孔优选设置在四个角落处，接线部可以设置一个或多个。
14、进一步的，所述阴极配合槽与阴极流场的非重叠区域为阴极粘接区。
15、进一步的，所述阴极过渡区内的支撑部位于阴极粘接区。
16、进一步的，所述阳极配合槽与阳极流场的非重叠区域为阳极粘接区。
17、进一步的，所述阳极过渡区内的支撑部位于阳极粘接区。
18、一种电解小室，包括双极板、阴极扩散层、膜电极和阳极扩散层，按照极板本体、阴极扩散层、膜电极、阳极扩散层、极板本体的顺序上下堆叠，其中极板本体的阴极面朝下。
19、进一步的，所述膜电极由质子交换膜在上下两侧分别涂敷有阴极催化剂和阳极催化剂，所述质子交换膜的外缘大小与双极板一致。
20、进一步的，所述阳极扩散层的外缘小于阳极配合槽的外缘并置于槽内，双极板与阳极扩散层在阳极粘接区处通过胶粘的方式形成一体；阴极扩散层的外缘略小于阴极配合槽的外缘并置于槽内，双极板与阳极扩散层在阳极粘接区处通过胶粘的方式形成一体。
21、扩散层与配合槽在粘接区通过胶水进行粘接，所采用的胶水应在工作条件下(50℃-80℃，酸性环境)具备化学稳定性，不会为系统引入新的杂质，优选为uv固化胶或热熔胶。
22、阴阳极配合槽深度应小于阴阳极扩散层的厚度，一方面有利于扩散层完全压缩进配合槽内，另一方面有利于部件之间接触更紧密从而降低电阻，提高电解效率。
23、与现有技术相比，本技术具有的有益效果是：
24、1.本技术需要输入和输出的流体都需要通过过渡区，多孔结构能够提供充足的流动通道，同时钛网本身具有较高的强度，在过渡区能够起到支撑作用，使双极板受力均匀。相较于常规的梳齿+盖片结构，简化了过渡区梳齿结构的加工特征，省略了盖片的安装工序(通常为胶粘)，且网格结构相较于梳齿结构的支撑效果也会更好。
25、2.电解槽在测试运行时通常需要连接巡检设备，将接线部与定位孔合并后，无需额外设置凸出的接线端，能够节省双极板的材料成本。
26、3.将需要堆叠的部件由5个变为3个，且3个部件都可以通过定位孔进行定位装配，无需其他人为对齐操作，提高了装配效率。在装配过程中，电解小室受到装配力产生压缩，当阳极扩散层被压缩至上表面与阳极配合槽上表面平齐时，由于阴极扩散层外缘大于阳极配合槽，二者的非重叠区域将落在阳极双极板上，即阴极扩散层受到阳极双极板的支撑，不会进一步向阳极扩散层压缩。在这种状态下，即使装配力进一步加大，膜电极始终维持在同一平面，所受剪切应力将大幅降低。
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1.一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：包括极板本体(1)，极板本体(1)的上下两面分别为阴极面(2)和阳极面(3)，所述阳极面(3)上开设有阳极配合槽(4)，所述阳极配合槽(4)的外缘将阳极流场(14)包围，所述阳极配合槽(4)内设置有阳极扩散层(5)，所述阴极面(2)上开设有阴极配合槽(6)，所述阴极配合槽(6)的外缘将阴极流场(12)包围，所述阴极配合槽(6)内设置有阴极扩散层(7)，且所述阳极配合槽(4)大小与所述阴极配合槽(6)大小不同。
2.根据权利要求1所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述阳极配合槽(4)小于与所述阴极配合槽(6)。
3.根据权利要求1所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述极板本体(1)上设置有上下贯通的水氧流道口(8)、氢气流道口(9)，其中水氧流道口(8)分为入水端(10)和出水端(11)。
4.根据权利要求3所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述阴极流场(12)，通过阴极过渡区(13)与氢气流道口(9)连通；所述阳极流场(14)，通过阳极过渡区(15)与水氧流道口(8)连通。
5.根据权利要求4所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述阴极过渡区(13)和所述阳极过渡区(15)内部设置有数个支撑部(16)。
6.根据权利要求5所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述支撑部(16)为多孔钛网。
7.根据权利要求1所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述极板本体(1)上设置有多个用于装配定位的定位孔(17)，所述定位孔(17)处设置有接线部(24)。
8.根据权利要求1所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述阴极配合槽(6)与阴极流场(12)的非重叠区域为阴极粘接区(18)。
9.根据权利要求1所述的一种PEM水电解槽双极板，其特征在于：所述阳极配合槽(4)与阳极流场(14)的非重叠区域为阳极粘接区(19)。
10.一种具有权利要求1-9任一项所述的一种PEM水电解槽双极板的电解小室，其特征在于：包括极板本体(1)、阴极扩散层(7)、膜电极和阳极扩散层(5)，按照极板本体(1)、阴极扩散层(7)、膜电极(23)、阳极扩散层(5)、极板本体(1)的顺序上下堆叠，其中极板本体(1)的阴极面(2)朝下。
...【技术特征摘要】
1.一种pem水电解槽双极板，其特征在于：包括极板本体(1)，极板本体(1)的上下两面分别为阴极面(2)和阳极面(3)，所述阳极面(3)上开设有阳极配合槽(4)，所述阳极配合槽(4)的外缘将阳极流场(14)包围，所述阳极配合槽(4)内设置有阳极扩散层(5)，所述阴极面(2)上开设有阴极配合槽(6)，所述阴极配合槽(6)的外缘将阴极流场(12)包围，所述阴极配合槽(6)内设置有阴极扩散层(7)，且所述阳极配合槽(4)大小与所述阴极配合槽(6)大小不同。
2.根据权利要求1所述的一种pem水电解槽双极板，其特征在于：所述阳极配合槽(4)小于与所述阴极配合槽(6)。
3.根据权利要求1所述的一种pem水电解槽双极板，其特征在于：所述极板本体(1)上设置有上下贯通的水氧流道口(8)、氢气流道口(9)，其中水氧流道口(8)分为入水端(10)和出水端(11)。
4.根据权利要求3所述的一种pem水电解槽双极板，其特征在于：所述阴极流场(12)，通过阴极过渡区(13)与氢气流道口(9)连通；所述阳极流场(14)，通过阳极过渡区(15)与水氧流道口(8)连通。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐一鑫，赵上马，蔡金光，黄吉，曾甯，
申请(专利权)人：厚普清洁能源集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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