本技術(shù)涉及電解,特別是涉及一種電解槽用氣體擴(kuò)散層和電解槽。
背景技術(shù):
1、氫氣由于具有清潔無(wú)污染、能量密度高、可存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),在碳中和路徑中發(fā)揮著重要作用。電解水制氫是目前獲得高純氫氣最簡(jiǎn)單有效的方式,其可與可再生能源發(fā)電技術(shù),如光伏發(fā)電、水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電,相結(jié)合制備綠氫,實(shí)現(xiàn)制氫過(guò)程零碳排放。例如,電解水可作為大規(guī)模制氫技術(shù),具有環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì),具有良好的應(yīng)用前景。電解制氫過(guò)程中,會(huì)連續(xù)產(chǎn)生大量的氣體,需要將產(chǎn)生的氣體迅速傳輸至電解槽外,將有利于釋放更多的電解反應(yīng)活性位點(diǎn),并加快物質(zhì)傳輸過(guò)程。
2、目前,電解槽主要由和催化層緊鄰的氣體擴(kuò)散層,將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,傳輸至電解槽外。
3、然而,已有的氣體擴(kuò)散層,會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生的氣體,在催化層和氣體擴(kuò)散層中集聚,導(dǎo)致氣體排出受阻,不利于電解反應(yīng)的進(jìn)行,進(jìn)而影響電解槽性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本實(shí)用新型提供一種電解槽用氣體擴(kuò)散層和電解槽,旨在解決現(xiàn)有電解槽用氣體擴(kuò)散層導(dǎo)致氣體,在催化層和氣體擴(kuò)散層中集聚的問(wèn)題。
2、本實(shí)用新型的第一方面,提供一種電解槽用氣體擴(kuò)散層,包括:
3、支撐層;所述支撐層中具有若干第一孔;
4、至少一層微孔層,層疊在所述支撐層的一側(cè)上;
5、其中,所述微孔層中具有若干個(gè)第二孔,所述第二孔的孔徑小于所述第一孔的孔徑,且所述第二孔的孔徑為0.05μm至30μm。
6、本實(shí)用新型中,氣體擴(kuò)散層中的微孔層中的第二孔的孔徑較小,其在支撐層和催化層之間起到了孔徑過(guò)渡的作用,從催化層至微孔層再到支撐層,三者中,相鄰兩者之間的孔徑差距均較小,氣體在催化層產(chǎn)生后,基本無(wú)需長(zhǎng)大,可以較快的從催化層表面脫附,從而減少了氣體集聚,使得氣體可以快速排出。同時(shí),微孔層中的第二孔的孔徑為0.05μm至30μm,孔徑也不至于過(guò)小,保障了氣體的快速排出,提升了電解效率。
7、可選的,所述微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述微孔層中的第二孔的孔徑減小。
8、可選的,所述微孔層和所述支撐層中均包括顆粒;所述微孔層中的顆粒的粒徑小于所述支撐層中顆粒的粒徑;所述微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述微孔層中的顆粒的粒徑減小。
9、可選的,所述微孔層中包括:金屬顆粒,所述微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述微孔層中的金屬顆粒的質(zhì)量比減小。
10、可選的,所述微孔層中的金屬顆粒的質(zhì)量比為70%至98%;和/或,所述微孔層中的顆粒的粒徑為0.1μm至10μm。
11、可選的,各層所述微孔層包括:含有疏水性粘接劑的至少一層第一微孔層。
12、可選的,所述第一微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述第一微孔層的表面的接觸角增大。
13、可選的,各層所述微孔層包括:含有離子交換膜類粘接劑的至少一層第二微孔層;各層所述第二微孔層比所有所述第一微孔層遠(yuǎn)離所述支撐層;所述離子交換膜類粘接劑包括:陰離子交換膜類粘接劑,或者陽(yáng)離子交換膜類粘接劑。
14、可選的,各層所述微孔層包括:含有離子交換膜類粘接劑的至少一層第二微孔層;所述離子交換膜類粘接劑包括:陰離子交換膜類粘接劑,或者陽(yáng)離子交換膜類粘接劑。
15、可選的,所述第二微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述第二微孔層的表面的接觸角減小。
16、可選的,所述微孔層的孔隙率小于所述支撐層的孔隙率;所述微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述微孔層的孔隙率
17、減小。
18、可選的,所述微孔層的孔隙率為20%至60%。
19、可選的,所述支撐層為:金屬氈層、金屬泡沫層和燒結(jié)金屬顆粒層中的至少一種;
20、和/或,所述微孔層包括:鈦顆粒及鈦的氧化物顆粒、鎳顆粒及鎳的氧化物顆粒,和不銹鋼顆粒及不銹鋼的氧化物顆粒三者中的至少一種;
21、和/或,所述微孔層的表面的接觸角小于或等于50°。
22、本實(shí)用新型的第二方面,提供一種電解槽,包括:催化層和任一前述的電解槽用氣體擴(kuò)散層;
23、所述微孔層位于所述支撐層和所述催化層之間。
24、可選的,各層所述微孔層包括:含有離子交換膜類粘接劑的至少一層第二微孔層;
25、在所述電解槽為aem電解槽的情況下,所述離子交換膜類粘接劑為陰離子交換膜類粘接劑;
26、在所述電解槽為pem電解槽的情況下,所述離子交換膜類粘接劑為陽(yáng)離子交換膜類粘接劑。
27、上述電解槽用氣體擴(kuò)散層和電解槽具有相同或相似的有益效果,為了避免重復(fù),此處不再贅述。
1.一種電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述微孔層中的第二孔的孔徑減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述微孔層和所述支撐層中均包括顆粒;所述微孔層中的顆粒的粒徑小于所述支撐層中顆粒的粒徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述微孔層中的顆粒的粒徑減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述微孔層中的顆粒的粒徑為0.1μm至10μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述第一微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述第一微孔層的表面的接觸角增大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,各層所述微孔層包括:至少一層所述第二微孔層和至少一層所述第一微孔層;各層所述第二微孔層比所有所述第一微孔層遠(yuǎn)離所述支撐層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述第二微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述第二微孔層的表面的接觸角減小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述微孔層的孔隙率小于所述支撐層的孔隙率;所述微孔層的層數(shù)大于或等于2,沿著遠(yuǎn)離所述支撐層的方向,各層所述微孔層的孔隙率減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述微孔層的孔隙率為20%至60%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層,其特征在于,所述支撐層為:金屬氈層、金屬泡沫層和燒結(jié)金屬顆粒層中的一種;
12.一種電解槽,其特征在于,包括:催化層和權(quán)利要求1至11中任一所述的電解槽用氣體擴(kuò)散層;
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電解槽,其特征在于,各層所述微孔層包括:含有離子交換膜類粘接劑的至少一層第二微孔層;