本篇将对PEM电解堆的流场板结构进行分析解读,这里的流场板不单一指代一块板子,更确切的指流体分配结构设计。

PEM电解堆与燃料电池电堆存在极大相似性,大部分PEM电解堆研发工程师也一般具有燃料电池电堆开发经验,对于燃料电池电堆,依据其功率大小,其结构也存在一定差异,如大功率电堆,通常有氢气腔、空气腔和冷却剂腔;小功率的电堆,部分会采用两腔结构,氢气腔和空气腔,依靠空气的对流进行换热。

然而对于PEM电解堆而言,由于其堆叠结构更复杂,唯一反应物水比热容是空气的4倍,因此目前不论PEM电解堆功率大小,一般都采取两腔结构,阳极进水一方面作为反应物,另一方面提供热交换,阴极出氢(一般不进水)。因此,两腔结构使得PEM电解堆的流场排布较为多样和简单。

为方便对比,首先展示一下燃料电池电堆三腔金属流场板结构(侵删),如图1所示。
PEM电解堆设计——流场板结构设计
PEM电解堆设计——流场板结构设计
PEM电解堆设计——流场板结构设计
图1 燃料电池三腔金属流场板结构
PEM电解堆流场板设计的主要目标有:
 
(1)流场板压降与公用管路(manifold)相匹配;
(2)各流道流体分配均匀;
(3)实现换热与带走气泡功能;
(4)与相邻部件接触电阻小;
(5)活性区占比大。
下面针对国内外主要PEM厂商流场板结构进行总结归纳:
(1)如图2所示,部分老牌燃料电池研究机构采取这种布局:
PEM电解堆设计——流场板结构设计
图2 PEM电解堆流场板结构1
(2)如图3所示,代表企业有治臻、西门子等。
PEM电解堆设计——流场板结构设计
PEM电解堆设计——流场板结构设计
图3 PEM电解堆流场板结构2及治臻流场网图
(3)如图4所示,代表企业有Plug、H-TEC、Proton Onsite等。
PEM电解堆设计——流场板结构设计
图4 PEM电解堆流场板结构3
(4)如图5所示,代表企业有ITM等;
图片
图5 PEM电解堆流场板结构4
PEM电解堆流场板结构多种多样,并不局限于以上几种,如国内龙头PEM电解堆企业山东赛克赛斯即与上述结构不同,可结合实际设计进行灵活变化。
来源:PEM水电解

 

大家好,艾邦氢能源技术网(www.htech360.com)的微信公众号已经开通,主要分享氢燃料电池堆(双极板,质子膜,扩散层,密封胶,催化剂等),储氢罐(碳纤维,环氧树脂,固化剂,缠绕设备,内层塑料及其成型设备,储氢罐,车载供氢系统,阀门),制氢,加氢,氢燃料汽车动力系统等相关的设备,材料,配件,加工工艺的知识。同时分享相关企业信息。欢迎大家识别二维码,并通过公众号二维码加入微信群和通讯录。 艾邦氢能产业链通讯录,目前有2200人加入,如亿华通、清极能源、氢蓝时代、雄韬、氢牛、氢璞、爱德曼、氢晨、喜马拉雅、明天氢能、康明斯、新源动力、巴拉德、现代汽车、神力科技、中船712等等,可以按照标签筛选,请点击下方关键词试试 资料下载:
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2020)》预测,2030年中国氢气需求量达3715万吨,2050年达9690万吨。有分析认为,电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体,在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。 因此,在“双碳”背景下,电解水制氢项目成为了市场关注的热点话题。为促进行业信息流通,艾邦建有制氢产业交流群,聚焦氢气生产、碱水/PEM电解槽(隔膜、极板、催化剂、极框、密封垫片等)、PPS、质子交换膜、钛金属、镍网等产业链上下游,设备,材料,配件等配套资源,欢迎大家加入

作者 808, ab