本發明涉及一種電解水制氫pem電解槽流場結構,屬于分布式制氫尤其是電解水制氫。
背景技術:
1、pem電解槽將向越來越大功率和制氫量的方向發展,對應的,電解槽的有效反應面積,也越來越大。大面積pem電解槽的電流均勻性,取決于反應物和產物流體的均勻性。電解槽內的流體涉及氣液兩相流,兩相流的分布均勻性對流場的依賴性較大,這對于雙極板的流場設計提出了更大的挑戰。
技術實現思路
1、為解決現有技術存在的缺陷,本發明提供一種電解水制氫pem電解槽流場結構,在擴大電解槽的有效反應面積的同時,保證流場內流體的均勻性,同時能夠有效散熱,保證系統的穩定運行。
2、本發明的技術方案是:一種電解水制氫pem電解槽流場結構,包括位于方形流場板兩側的進口和出口,進口通過第一導流區連通均流區,均流區連通平行流場區,平行流場區連通混流區,混流區連通第二導流區,第二導流區連通出口;
3、所述第一導流區和第二導流區均包括若干第一條形導流條,第一條形導流條上設有支撐板,支撐板上設有密封墊。
4、所述均流區包括若干不同長度的第二條形導流條,以及若干點狀導流塊,所述平行流場區包括若干平行分布的第四條形導流條,所述混流區包括若干點狀導流塊,第二導流區包括若干第三條形導流條。
5、流場板中的流體通過第一條形導流條、第二條形導流條、點狀導流塊、第四條形導流條以及第三條形導流條的外表面進行散熱,流場板每平方米投影面積的散熱面積不小于1.5m2。
6、流場板兩側流場和膜電極之間,每平方米的投影面積上,與膜電極的接觸面積不小于0.1m2。
7、若干所述流場板通過并列方式排布,形成擴大的流場。
8、所述第一導流區、均流區、平行流場區、混流區以及第二導流區均通過沖壓或機械雕刻或化學刻蝕或電化學刻蝕工藝加工而成。
9、所述第一導流區、均流區、平行流場區、混流區以及第二導流區表面均設有鍍層,鍍層采用cvd或pvd或電鍍或化學鍍。
10、所述鍍層為貴金屬鉑或鉑的合金。
11、所述流場板材質為鈦材料,或不銹鋼材料,或石墨\鈦的復合材料。
12、電解槽流場接觸電阻不大于0.1mω·cm。
13、本發明的有益效果是:保證流場內流體的均勻性,同時能夠有效散熱,保證系統的穩定運行,通過將若干流場板并列排布,滿足電解槽的有效反應面積的要求,同時保證流場板在分布式制氫過程中的使用性能。
1.一種電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,包括位于方形流場板(1)兩側的進口(2)和進口(3),進口(2)通過第一導流區(4)連通均流區(5),均流區(5)連通平行流場區(6),平行流場區(6)連通混流區(7),混流區(7)連通第二導流區(8),第二導流區(8)連通進口(3);
2.根據權利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,所述均流區(5)包括若干不同長度的第二條形導流條,以及若干點狀導流塊(10),所述平行流場區(6)包括若干平行分布的第四條形導流條(11),所述混流區(7)包括若干點狀導流塊(10),第二導流區(8)包括若干第三條形導流條(12)。
3.根據權利要求2所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,流場板(1)中的流體通過第一條形導流條(9)、第二條形導流條、點狀導流塊(10)、第四條形導流條(11)以及第三條形導流條(12)的外表面進行散熱,流場板(1)每平方米投影面積的散熱面積不小于1.5m2。
4.根據權利要求3所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,流場板(1)兩側流場和膜電極之間,每平方米的投影面積上,接觸面積不小于0.1m2。
5.根據權利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,若干所述流場板(1)通過并列方式排布,形成擴大的流場。
6.根據權利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,所述第一導流區(4)、均流區(5)、平行流場區(6)、混流區(7)以及第二導流區(8)均通過沖壓或機械雕刻或化學刻蝕或電化學刻蝕工藝加工而成。
7.根據權利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,所述第一導流區(4)、均流區(5)、平行流場區(6)、混流區(7)以及第二導流區(8)表面均設有鍍層,鍍層采用cvd或pvd或電鍍或化學鍍。
8.根據權利要求7所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,所述鍍層為貴金屬鉑或鉑的合金。
9.根據權利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,所述流場板(1)材質為鈦材料,或不銹鋼材料,或石墨\鈦的復合材料。
10.根據權利要求9所述的電解水制氫pem電解槽流場結構,其特征在于,電解槽流場接觸電阻不大于0.1mω·cm。