本發(fā)明涉及一種電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，屬于分布式制氫尤其是電解水制氫。
背景技術(shù)：
1、pem電解槽將向越來越大功率和制氫量的方向發(fā)展，對應(yīng)的，電解槽的有效反應(yīng)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(yīng)物和產(chǎn)物流體的均勻性。電解槽內(nèi)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(shè)計(jì)提出了更大的挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，在擴(kuò)大電解槽的有效反應(yīng)面積的同時(shí)，保證流場內(nèi)流體的均勻性，同時(shí)能夠有效散熱，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，包括位于方形流場板兩側(cè)的進(jìn)口和出口，進(jìn)口通過第一導(dǎo)流區(qū)連通均流區(qū)，均流區(qū)連通平行流場區(qū)，平行流場區(qū)連通混流區(qū)，混流區(qū)連通第二導(dǎo)流區(qū)，第二導(dǎo)流區(qū)連通出口；
3、所述第一導(dǎo)流區(qū)和第二導(dǎo)流區(qū)均包括若干第一條形導(dǎo)流條，第一條形導(dǎo)流條上設(shè)有支撐板，支撐板上設(shè)有密封墊。
4、所述均流區(qū)包括若干不同長度的第二條形導(dǎo)流條，以及若干點(diǎn)狀導(dǎo)流塊，所述平行流場區(qū)包括若干平行分布的第四條形導(dǎo)流條，所述混流區(qū)包括若干點(diǎn)狀導(dǎo)流塊，第二導(dǎo)流區(qū)包括若干第三條形導(dǎo)流條。
5、流場板中的流體通過第一條形導(dǎo)流條、第二條形導(dǎo)流條、點(diǎn)狀導(dǎo)流塊、第四條形導(dǎo)流條以及第三條形導(dǎo)流條的外表面進(jìn)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(cè)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(kuò)大的流場。
8、所述第一導(dǎo)流區(qū)、均流區(qū)、平行流場區(qū)、混流區(qū)以及第二導(dǎo)流區(qū)均通過沖壓或機(jī)械雕刻或化學(xué)刻蝕或電化學(xué)刻蝕工藝加工而成。
9、所述第一導(dǎo)流區(qū)、均流區(qū)、平行流場區(qū)、混流區(qū)以及第二導(dǎo)流區(qū)表面均設(shè)有鍍層，鍍層采用cvd或pvd或電鍍或化學(xué)鍍。
10、所述鍍層為貴金屬鉑或鉑的合金。
11、所述流場板材質(zhì)為鈦材料，或不銹鋼材料，或石墨\鈦的復(fù)合材料。
12、電解槽流場接觸電阻不大于0.1mω·cm。
13、本發(fā)明的有益效果是：保證流場內(nèi)流體的均勻性，同時(shí)能夠有效散熱，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通過將若干流場板并列排布，滿足電解槽的有效反應(yīng)面積的要求，同時(shí)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(jié)構(gòu)，其特征在于，包括位于方形流場板(1)兩側(cè)的進(jìn)口(2)和進(jìn)口(3)，進(jìn)口(2)通過第一導(dǎo)流區(qū)(4)連通均流區(qū)(5)，均流區(qū)(5)連通平行流場區(qū)(6)，平行流場區(qū)(6)連通混流區(qū)(7)，混流區(qū)(7)連通第二導(dǎo)流區(qū)(8)，第二導(dǎo)流區(qū)(8)連通進(jìn)口(3)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述均流區(qū)(5)包括若干不同長度的第二條形導(dǎo)流條，以及若干點(diǎn)狀導(dǎo)流塊(10)，所述平行流場區(qū)(6)包括若干平行分布的第四條形導(dǎo)流條(11)，所述混流區(qū)(7)包括若干點(diǎn)狀導(dǎo)流塊(10)，第二導(dǎo)流區(qū)(8)包括若干第三條形導(dǎo)流條(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，流場板(1)中的流體通過第一條形導(dǎo)流條(9)、第二條形導(dǎo)流條、點(diǎn)狀導(dǎo)流塊(10)、第四條形導(dǎo)流條(11)以及第三條形導(dǎo)流條(12)的外表面進(jìn)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(jù)權(quán)利要求3所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，流場板(1)兩側(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，若干所述流場板(1)通過并列方式排布，形成擴(kuò)大的流場。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)流區(qū)(4)、均流區(qū)(5)、平行流場區(qū)(6)、混流區(qū)(7)以及第二導(dǎo)流區(qū)(8)均通過沖壓或機(jī)械雕刻或化學(xué)刻蝕或電化學(xué)刻蝕工藝加工而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)流區(qū)(4)、均流區(qū)(5)、平行流場區(qū)(6)、混流區(qū)(7)以及第二導(dǎo)流區(qū)(8)表面均設(shè)有鍍層，鍍層采用cvd或pvd或電鍍或化學(xué)鍍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鍍層為貴金屬鉑或鉑的合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述流場板(1)材質(zhì)為鈦材料，或不銹鋼材料，或石墨\鈦的復(fù)合材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電解水制氫pem電解槽流場結(jié)構(gòu)，其特征在于，電解槽流場接觸電阻不大于0.1mω·cm。