[发明专利]质子交换膜水电解槽、系统及方法

权利要求书

1.一种质子交换膜水电解槽，其特征在于，包括膜电极、端板、正极流场组件及负极流场组件，所述正极流场组件和负极流场组件位于所述膜电极的相对两侧，所述端板分别位于所述正极流场组件和负极流场组件背离所述膜电极的一端，至少一个端板上设置有用于排出气体和进出水的开孔，所述正极流场组件和负极流场组件上均设置有与所述开孔相连通的导流孔，且正极流场组件和负极流场组件沿远离所述膜电极的方向设置有扩散结构层、双极板、流道密封垫和流道板，其中，所述双极板上设置有贯通槽，所述流道板上设置有贯通槽、非贯通的浅槽、以及用于将所述流道板的贯通槽及浅槽与导流孔相连通的连通窄槽，所述双极板和流道板之间设置有间隙，双极板的贯通槽、流道板的贯通槽、浅槽、连通窄槽、流道板及双极板之间的间隙互相连通而构成储水排气腔。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，所述流道板的贯通槽和浅槽交叉设置且相互连通。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，所述双极板的多个贯通槽构成梳齿结构，位于同一梳齿结构上的贯通槽相互连通。

4.根据权利要求3所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，位于同一梳齿结构上的贯通槽的齿宽为0.1-3mm，贯通槽的槽宽为0.5-5mm。

5.根据权利要求1所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，所述双极板的多个贯通槽相互连通且呈蛇形状分布。

6.根据权利要求1所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，所述扩散结构层包括集电器和集电器密封垫，所述膜电极和负极流场组件之间还设置有膜电极补偿垫。

7.根据权利要求1所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，所述流道密封垫和流道板的材质为非钛材质，且所述流道板由刚性材料制成。

8.根据权利要求1-7任一项所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，所述质子交换膜水电解槽包括多个正极流场组件、负极流场组件和单元分隔板，正极流场组件和负极流场组件交替设置，构成多个相互串联的电解水单元，所述单元分隔板上设置有导流孔，单元分隔板不参与导电，相邻的电解水单元通过单元分隔板进行气体分隔。

9.根据权利要求8所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，所述质子交换膜水电解槽还包括导电片，各电解水单元的双极板向外延伸至与所述导电片实现电连接。

10.根据权利要求8所述的质子交换膜水电解槽，其特征在于，各电解水单元的双极板向外延伸并两两焊接在一起实现电传导。

11.一种质子交换膜水电解系统，其特征在于，所述质子交换膜水电解系统包括水箱及如权利要求1-10任一项所述的质子交换膜水电解槽，所述质子交换膜水电解槽以正极析氧面朝上的方式水平放置于所述水箱下方，且与所述水箱相连通。

12.一种质子交换膜水电解方法，其特征在于，所述质子交换膜水电解方法包括，将如权利要求1-10任一项所述的质子交换膜水电解槽以正极析氧面朝上的方式水平放置于水箱下方，将质子交换膜水电解槽的水气进出口和水箱相连通，在无泵条件下实现连续的电解水操作。