專利名稱：一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫氣制備裝置，具體地涉及一種用于為移動(dòng)工具發(fā)動(dòng)機(jī)提供氫氣 作為燃料的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器。
背景技術(shù)：
出于對(duì)可再生清潔能源的利用，現(xiàn)代工業(yè)正積極尋求各種技術(shù)方案以實(shí)現(xiàn)對(duì)包括 氫氣在內(nèi)的清潔能源作為替代能源，進(jìn)而應(yīng)用于諸如汽車、輪船等需要消耗大量不可再生 能源的領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中，利用膜電極進(jìn)行水電解的制氫裝置雖然已有相關(guān)探索和研發(fā)，諸 如專利CN200510110421. 0以及專利CN200910078823. 5所提出的技術(shù)方案，現(xiàn)有的上述技 術(shù)雖然提出了相關(guān)制氫解決方案，但存在以下需要改進(jìn)的技術(shù)問題1、現(xiàn)有該類制氫裝置普遍采用單組電解池，制氫效率不能夠滿足移動(dòng)工具的需 要；2、制氫裝置在電解過程中產(chǎn)生的大量熱量不能盡快散去，使得電解池內(nèi)部溫度增 高，一方面影響電解效率，另一方面降低了產(chǎn)品的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，包括設(shè) 置在制氫器兩端用于定位和緊固電解池的前端板和后端板，在所述前端板和后端板之間設(shè) 置有前端電極板和后端電極板，前端電極板和后端電極板之間設(shè)置有薄膜電極，前端電極 板的外側(cè)面緊貼所述前端板的內(nèi)側(cè)面，后端電極板的外側(cè)面緊貼所述后端板的內(nèi)側(cè)面，前 端電極板和后端電極板分別電連接電源的正負(fù)極，所述后端電極板的一端設(shè)置有進(jìn)水孔， 所述后端電極板的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有與進(jìn)水孔連通的呈直條形分布的凹槽，所述前端電極板設(shè) 置有出氣孔，所述前端電極板的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有與后端電極板對(duì)稱并與出氣孔連通的呈直條 形分布的凹槽，所述前端電極板和后端電極板之間還設(shè)置有一中間電極板，所述中間電極 板對(duì)應(yīng)進(jìn)水孔的位置設(shè)置有進(jìn)水孔，對(duì)應(yīng)出氣孔的位置設(shè)置有出氣孔，所述中間電極板的 兩側(cè)面均設(shè)置有與前端電極板和后端電極板對(duì)稱的呈直條形分布的凹槽，所述中間電極板 與前端電極板之間以及中間電極板與后端電極板之間設(shè)置有薄膜電極，薄膜電極上對(duì)應(yīng)設(shè) 置有進(jìn)水孔和出氣孔，薄膜電極與前端電極板以及后端電極板的內(nèi)側(cè)面之間密封連接，所 述薄膜電極與中間電極板的側(cè)面密封連接。更好地，為提供制氫效率，所述薄膜電極與所述中間電極板的側(cè)面之間設(shè)置有一 擴(kuò)散網(wǎng)，所述擴(kuò)散網(wǎng)可采用鈦網(wǎng)、鎳網(wǎng)或鈦鎳合金材質(zhì)，所述前端電極板、后端電極板和中 間電極板為鈦電極板。更好地，為提供制氫效率，所述中間電極板可設(shè)置多個(gè)，組成多組固體電解質(zhì)電解 池。更好地，為提高散熱性能，所述中間電極板設(shè)置有散熱通道。
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更好地，為了增加各電極板和擴(kuò)散網(wǎng)的抗氧化能力，所述前端電極板、后端電極 板、中間電極板和擴(kuò)散網(wǎng)的表面鍍有一層厚度為10-100微米的鉬、金或鉬金合金。更好地，所述前端電極板和后端電極板的內(nèi)側(cè)面、中間電極板的兩側(cè)面均設(shè)置有 密封槽，所述密封槽設(shè)置有密封圈，所述薄膜電極通過密封圈與前端電極板和后端電極板 的內(nèi)側(cè)面以及中間電極板的側(cè)面之間密封連接。更好地，所述前端電極板的外側(cè)面設(shè)置有散熱凹槽，所述后端電極板的外側(cè)面設(shè) 置有散熱凹槽。更好地，所述薄膜電極采用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)，在質(zhì)子交換膜的兩面均 沉積有純鉬或含鉬催化劑或鉬-銥合金或鉬黑-鉬銥黑作為陽極和陰極。本發(fā)明的有益效果是1、提供一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，通過中間電極板的設(shè)置，可形成多 組電解池，提高制氫的效率，也可根據(jù)制氫量的需要，對(duì)電解池的數(shù)量進(jìn)行自由增減；2、通過在中間電極板上設(shè)置散熱通道，提高了固體電解質(zhì)電解池的散熱性能，延 長了產(chǎn)品使用壽命。


圖1，固體電解質(zhì)電解池的制氫器組裝圖。圖2，固體電解質(zhì)電解池的制氫器分解3，前端板的外側(cè)面視圖。圖4，后端板的外側(cè)面視圖。圖5，后端電極板內(nèi)側(cè)面視圖。圖6，前端電極板內(nèi)側(cè)面視圖。圖7，薄膜電極側(cè)面視圖。圖8，中間電極板側(cè)面視圖。圖9，密封圈的結(jié)構(gòu)圖。圖中1前端板、11前端板接線柱孔位、12螺栓孔位、IB前端板出氣孔、2后端板、21后端板接線柱孔位、22螺栓孔位、2C后端板進(jìn)水孔、3前端電極板、31前端電極板接線柱孔位、;3B前端電極板出氣孔、3C前端電極板凹 槽、4后端電極板、41后端電極板接線柱孔位、4A后端電極板進(jìn)水孔、4C后端電極板凹 槽、5薄膜電極、5A薄膜電極進(jìn)水孔、5B薄膜電極出氣孔、6中間電極板、6A中間電極板進(jìn)水孔、6B中間電極板出氣孔、6C中間電極板凹槽、7擴(kuò)散網(wǎng)、8散熱通道、9密封槽、10密封圈。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器的組裝圖參看附圖1，分解圖參看附圖2(省略了部分重復(fù)部件)，包括設(shè)置在制氫器兩端用于定位和緊固電解池的前端板1和后端板 2，前端板1和后端板2可采用絕緣塑膠材料，在前端板1和后端板2之間設(shè)置前端電極板3 和后端電極板4，前端電極板3和后端電極板4設(shè)置有3個(gè)中間電極板6，中間電極板6與 前端電極板3之間以及中間電極板6與后端電極板4之間均設(shè)置有薄膜電極5，前端電極板 3的外側(cè)面緊貼前端板1的內(nèi)側(cè)面，后端電極板4的外側(cè)面緊貼后端板2的內(nèi)側(cè)面，前端電 極板3和后端電極板4分別電連接電源的正負(fù)極，正負(fù)極前后任意設(shè)置均可，薄膜電極5與 中間電極板6之間均設(shè)置有一擴(kuò)散網(wǎng)7，擴(kuò)散網(wǎng)7可采用鈦網(wǎng)、鎳網(wǎng)或鈦鎳合金材質(zhì)。前端板1的外側(cè)面視圖參看附圖3，包括用于連接電源電極的接線柱孔位11、用于 緊固的螺栓孔位12和出氣孔1B，為便于制得的氫氣和氧氣快速出氣，出氣孔IB可設(shè)置3 個(gè)；后端板2的外側(cè)面視圖參看附圖4，包括用于連接電源電極的接線柱孔位21、用于緊固 的螺栓孔位22和進(jìn)水孔2A。后端電極板4的外側(cè)面視圖參看附圖5，包括進(jìn)水孔4A和接線柱孔位41，進(jìn)水孔 4A和接線柱孔位41分別設(shè)置在后端電極板4的兩端，進(jìn)水孔4A與后端板2上的進(jìn)水孔2A 的位置對(duì)應(yīng)，后端電極板4的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有與進(jìn)水孔4A連通的呈直條形分布的凹槽4C。前端電極板3的內(nèi)側(cè)面視圖參看附圖6，包括出氣孔;3B和接線柱孔位31，接線柱 孔位31對(duì)應(yīng)接線柱孔位41設(shè)置，前端電極板3的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有與出氣孔:3B連通的呈直條 形分布的凹槽3C。中間電極板6的側(cè)面視圖參看附圖7，包括進(jìn)水孔6A、出氣孔6B和設(shè)置在兩側(cè)面 的呈直條形分布的凹槽6C，中間電極板6還設(shè)置有散熱通道8，出于加工和裝配的方便，中 間電極板6可由兩塊板組合而成，每塊板的內(nèi)側(cè)設(shè)置散熱凹槽和密封槽，組合后散熱凹槽 即形成散熱通道8，而密封槽內(nèi)通過設(shè)置密封圈使兩塊板之間形成密封，以防止進(jìn)水孔6A 內(nèi)的水進(jìn)入該兩塊板之間。薄膜電極5的側(cè)面視圖參看附圖8，包括進(jìn)水孔5A和出氣孔5B。其中，進(jìn)水孔2A依次連通4A、5A、6A，直至連通到前端電極板3的內(nèi)側(cè)面；出氣孔 5B依次連通6B、5B，直至連通到前端電極板3上的出氣孔!3B，最后通過前端板1上的出氣孔 IB輸出氧氣和氫氣的混合氣體。前端電極板3、后端電極板4和中間電極板6可采用鈦電 極板，同時(shí)，為了增加各電極板和擴(kuò)散網(wǎng)的抗氧化能力，可在各電極板和擴(kuò)散網(wǎng)的表面鍍上 一層厚度為10-100微米的鉬、金或鉬金合金。為防止發(fā)生水泄漏，前端電極板3和后端電極板4的內(nèi)側(cè)面、中間電極板6的兩側(cè) 面均設(shè)置有密封槽9，密封槽9設(shè)置有密封圈10，密封圈的結(jié)構(gòu)參看附圖9，薄膜電極5通過 密封圈10與前端電極板3和后端電極板4的內(nèi)側(cè)面以及中間電極板6的側(cè)面之間密封連接。更好地，可在前端電極板3的外側(cè)面設(shè)置散熱凹槽，在后端電極板4的外側(cè)面設(shè)置 有散熱凹槽，所述薄膜電極采用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)，在質(zhì)子交換膜的兩面均沉積 有純鉬或含鉬催化劑或鉬-銥合金或鉬黑-鉬銥黑作為陽極和陰極。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù) 方案；因此盡管本說明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是本領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的 精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，包括設(shè)置在制氫器兩端用于定位和緊固電解 池的前端板(1)和后端板O)，其特征在于在所述前端板(1)和后端板( 之間設(shè)置有前 端電極板⑶和后端電極板G)，前端電極板⑶和后端電極板⑷之間設(shè)置有薄膜電極(5)，前端電極板(3)的外側(cè)面緊貼所述前端板(1)的內(nèi)側(cè)面，后端電極板的外側(cè)面緊 貼所述后端板⑵的內(nèi)側(cè)面，前端電極板⑶和后端電極板⑷分別電連接電源的正負(fù)極， 所述后端電極板的一端設(shè)置有進(jìn)水孔(4A)，所述后端電極板(4)的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有與進(jìn) 水孔(4A)連通的呈直條形分布的凹槽(4C)，所述前端電極板C3)設(shè)置有出氣孔C3B)，所述 前端電極板(3)的內(nèi)側(cè)面設(shè)置有與后端電極板(4)對(duì)稱并與出氣孔(3B)連通的呈直條形 分布的凹槽(3C)，所述前端電極板C3)和后端電極板(4)之間還設(shè)置有一中間電極板(6)， 所述中間電極板(6)對(duì)應(yīng)進(jìn)水孔(4A)的位置設(shè)置有進(jìn)水孔(6A)，對(duì)應(yīng)出氣孔GB)的位置 設(shè)置有出氣孔(6B)，所述中間電極板(6)的兩側(cè)面均設(shè)置有與前端電極板C3)和后端電極 板⑷對(duì)稱的呈直條形分布的凹槽(6C)，所述中間電極板(6)與前端電極板(3)之間以及 中間電極板(6)與后端電極板(4)之間設(shè)置有薄膜電極(5)，薄膜電極( 上對(duì)應(yīng)設(shè)置有進(jìn) 水孔(5A)和出氣孔(5B)，薄膜電極(5)與前端電極板(3)以及后端電極板⑷的內(nèi)側(cè)面之 間密封連接，所述薄膜電極(5)與中間電極板(6)的側(cè)面密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所述薄 膜電極(5)與所述中間電極板(6)的側(cè)面之間設(shè)置有一擴(kuò)散網(wǎng)(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所 述中間電極板(6)可設(shè)置多個(gè)，組成多組固體電解質(zhì)電解池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所述擴(kuò) 散網(wǎng)(7)為鈦網(wǎng)、鎳網(wǎng)或鈦鎳合金材質(zhì)，所述前端電極板(3)、后端電極板(4)和中間電極板(6)為鈦電極板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所述中 間電極板(6)設(shè)置有散熱通道(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所述 前端電極板(3)、后端電極板G)、中間電極板(6)和擴(kuò)散網(wǎng)(7)的表面鍍有一層厚度為 10-100微米的鉬、金或鉬金合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所述前 端電極板C3)和后端電極板的內(nèi)側(cè)面、中間電極板(6)的兩側(cè)面均設(shè)置有密封槽(9)， 所述密封槽⑶)設(shè)置有密封圈(10)，所述薄膜電極( 通過密封圈(10)與前端電極板(3) 和后端電極板的內(nèi)側(cè)面以及中間電極板(6)的側(cè)面之間密封連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所述前 端電極板(3)的外側(cè)面設(shè)置有散熱凹槽(3C)，所述后端電極板的外側(cè)面設(shè)置有散熱凹 槽 GC)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，其特征在于所述薄 膜電極( 采用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)，在質(zhì)子交換膜的兩面均沉積有純鉬或含鉬催 化劑或鉬-銥合金或鉬黑-鉬銥黑作為陽極和陰極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于固體電解質(zhì)電解池的制氫器，包括設(shè)置在制氫器兩端用于定位和緊固電解池的前端板和后端板，在所述前端板和后端板之間設(shè)置有前端電極板、后端電極板和中間電極板，所述中間電極板與前端電極板之間以及中間電極板與后端電極板之間設(shè)置有薄膜電極，通過中間電極板的設(shè)置，可形成多組電解池，提高制氫的效率，也可根據(jù)制氫量的需要，對(duì)電解池的數(shù)量進(jìn)行自由增減；并通過在中間板上設(shè)置散熱孔，提高了固體電解質(zhì)電解池的散熱性能，延長了產(chǎn)品使用壽命。
文檔編號(hào)C25B1/04GK102122721SQ201110003998
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者何凱燕, 何金成, 宋慧宇, 廖世軍, 梁華根, 洪平, 羅凡, 鐘軼良 申請(qǐng)人:中山市環(huán)能電子科技有限公司, 華南理工大學(xué)