[发明专利]膜电极组件与水电解装置

说明书

本发明涉及一种膜电极组件与水电解装置。膜电极组件包括：第一质子交换膜；第二质子交换膜；夹层，所述夹层位于所述第一质子交换膜与所述第二质子交换膜之间，所述夹层用于使从阴极侧渗透到阳极侧的氢气反应生成氢离子。水电解装置包括上述的膜电极组件，还包括分别位于所述膜电极组件两侧的阳极组件与阴极组件。该膜电极组件能够适用于产生高压氢气的环境下，从而能够调高包括其的水电解装置的氢气输出压力，直接输出高压氢气。

技术领域

本发明涉及水电解技术领域，特别是涉及膜电极组件与水电解装置。

背景技术

氢能源作为一种新型能源，不易对环境造成污染且较为高效，因此受到了越来越广泛的关注。相关技术中，主要通过质子交换膜电解水的方式来获得氢气。目前的许多质子交换膜与包括其的电解装置仅适用于产生常压氢气的环境，电解出氢气后，通过压缩机对产生的氢气进行压缩，再将其装入氢气瓶中进行存储与运输。然而，氢气压缩机较为昂贵，维护保养成本较高。因此，有必要对质子交换膜与电解装置的结构进行改进，使其能够适用于高压环境，以便于直接输出高压氢气。

发明内容

基于此，本发明提出一种膜电极组件，该膜电极组件能够适用于产生高压氢气的环境下，从而能够调高包括其的水电解装置的氢气输出压力，直接输出高压氢气。

膜电极组件，包括：

第一质子交换膜；

第二质子交换膜；

夹层，所述夹层位于所述第一质子交换膜与所述第二质子交换膜之间，所述夹层用于使从阴极侧渗透到阳极侧的氢气反应生成氢离子。

在其中一个实施例中，所述第一质子交换膜的材质为N115，所述第二质子交换膜的材质为XL100。

在其中一个实施例中，所述夹层的材质为铂或铱。

上述膜电极组件，当其应用于输出氢气的压力较高的环境中时，阴极侧的压力远大于阳极侧的压力，阴极生成的部分氢气会经膜电极组件渗透到阳极侧，这部分氢气在经过夹层后，能够在夹层的作用下重新生成氢离子，进而再次经膜电极组件从阳极侧到达阴极侧。通过设置夹层，可以抑制氢气渗透量，降低氢氧混合的风险，使该膜电极组件能够适用于产生高压氢气的环境下。

本发明提出一种水电解装置，能够适用于高压氢气的环境，从而能够调高氢气输出压力，直接输出高压氢气，无需使用压缩机进行压缩，能够节省成本。

水电解装置，包括上述的膜电极组件，还包括分别位于所述膜电极组件两侧的阳极组件与阴极组件。

在其中一个实施例中，所述膜电极组件的边缘处包裹有边框薄膜，所述边框薄膜的硬度大于所述膜电极组件的硬度。

在其中一个实施例中，所述阴极组件上设有氢气出口，所述氢气出口位于所述阴极组件的中心位置。

在其中一个实施例中，所述阴极组件包括阴极流场板，所述阴极流场板的中心设有第一通孔，所述阴极流场板上还设有若干环形流道与直线流道，所述直线流道沿径向延伸且与所述环形流道连通，至少部分所述直线流道的端部与所述第一通孔连通。

在其中一个实施例中，所述阴极组件包括阴极板与阴极流场板，所述阴极板与所述阴极流场板之间设有弹性导电元件。

在其中一个实施例中，所述阴极板上设有朝所述阴极流场板凸出的凸出部，所述弹性导电元件套设于所述凸出部上。

在其中一个实施例中，所述阳极组件包括阳极扩散层、阳极板与阳极流场板,所述阳极流场板上设有入水口与氧气出口，所述阳极板上设有沿径向朝内伸出的伸出部，所述膜电极组件与所述阳极流场板之间被所述阳极扩散层与所述阳极板分隔，且所述入水口与所述氧气出口均位于所述伸出部所在区域。