本發(fā)明涉及電池，尤其是涉及一種電解槽、電解槽組和電解槽系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光伏制氫技術(shù)是一種利用太陽(yáng)能通過(guò)光伏電池板轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而通過(guò)電解水制取氫氣的技術(shù)。這種技術(shù)具有清潔、可再生、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)能源轉(zhuǎn)型和能源安全的重要方向。當(dāng)前，光伏制氫技術(shù)的研究重點(diǎn)包括提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率、降低電解水制氫的成本、優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面,其中最受關(guān)注的即為電解槽的降本增效和安全性。

2、目前，堿性電解槽使用的隔膜多為pps（聚苯硫醚）編織膜，其對(duì)于氫氣的隔絕性較差。當(dāng)光伏發(fā)電量突然減少時(shí)，堿性電解槽無(wú)法快速響應(yīng)這種波動(dòng)，導(dǎo)致制氧端的氫氣濃度上升，存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。另外，隔膜的存在也會(huì)增加電解水反應(yīng)的阻抗，進(jìn)而增加能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種電解槽，無(wú)需使用隔膜，減少了隔膜電阻帶來(lái)的能耗，也提高了電解槽的使用安全性。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種采用上述電解槽的電解槽組。

3、本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提出一種采用上述電解槽或電解槽組的電解槽系統(tǒng)。

4、根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的電解槽，包括：槽體，所述槽體內(nèi)設(shè)有析氧電極和析氫電極，所述析氧電極和所述析氫電極電連接；鎳氫電池，所述鎳氫電池設(shè)在所述槽體內(nèi)，所述鎳氫電池包括正極電極和負(fù)極電極，所述正極電極和所述負(fù)極電極之間可通斷地電連接。

5、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解槽，通過(guò)將鎳氫電池的充電反應(yīng)與電解水反應(yīng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電解水反應(yīng)的析氧過(guò)程和析氫過(guò)程的解耦，減少了隔膜的使用，降低了隔膜的使用成本。而且，也減少了隔膜電阻帶來(lái)的能耗，大大降低了電解槽使用過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，將鎳氫電池與電解槽融為一體，可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能的雙功能。

6、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，當(dāng)所述正極電極和所述負(fù)極電極之間電連接時(shí)，所述鎳氫電池為充電狀態(tài)，當(dāng)所述正極電極和所述負(fù)極電極之間的電連接斷開(kāi)時(shí)，所述鎳氫電池為放電狀態(tài)。

7、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電解槽進(jìn)一步包括：第一繼電器，所述第一繼電器連接在所述正極電極和所述負(fù)極電極之間；當(dāng)所述第一繼電器通電時(shí)，所述鎳氫電池為所述充電狀態(tài)，當(dāng)所述第一繼電器斷電時(shí)，所述鎳氫電池為所述放電狀態(tài)。

8、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述槽體包括：制氧室，所述析氧電極和所述負(fù)極電極設(shè)在所述制氧室內(nèi)；制氫室，所述制氫室和所述制氧室相互獨(dú)立，所述析氫電極和所述正極電極設(shè)在所述制氫室內(nèi)。

9、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述制氧室包括析氧極板、負(fù)極板和第一連接件，所述析氧極板和所述負(fù)極板分別與所述第一連接件的兩側(cè)相連，所述析氧極板、所述負(fù)極板和所述第一連接件共同限定出第一儲(chǔ)液空間，所述析氧電極設(shè)在所述第一連接件的一側(cè)與所述析氧極板的側(cè)壁之間，所述負(fù)極電極設(shè)在所述第一連接件的另一側(cè)與所述負(fù)極板的側(cè)壁之間；所述制氫室包括析氫極板、正極板和第二連接件，所述析氫極板和所述正極板分別與所述第二連接件的兩側(cè)相連，所述析氫極板、所述正極板和所述第二連接件共同限定出第二儲(chǔ)液空間，所述析氫電極設(shè)在所述第二連接件的一側(cè)與所述析氫極板的側(cè)壁之間，所述正極電極設(shè)在所述第二連接件的另一側(cè)與所述正極板的側(cè)壁之間，所述正極電極和所述負(fù)極電極通過(guò)所述正極板和所述負(fù)極板可通斷地電連接。

10、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述電解槽進(jìn)一步包括：第二繼電器，所述第二繼電器連接在所述析氧極板和所述負(fù)極板之間；第三繼電器，所述第三繼電器連接在所述析氫極板和所述正極板之間；當(dāng)所述鎳氫電池為充電狀態(tài)時(shí)，所述第二繼電器和所述第三繼電器均斷電，當(dāng)所述鎳氫電池為放電狀態(tài)時(shí)，所述第二繼電器和所述第三繼電器均通電。

11、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述制氧室上形成有第一進(jìn)口和第一出口，所述第一進(jìn)口和所述第一出口分別與所述第一儲(chǔ)液空間連通；所述制氫室上形成有第二進(jìn)口和第二出口，所述第二進(jìn)口和所述第二出口分別與所述第二儲(chǔ)液空間連通。

12、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述第一連接件和/或所述第二連接件包括改性聚四氟乙烯件。

13、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述析氫電極和/或所述析氧電極為泡沫狀材料、網(wǎng)狀材料、氈狀材料或板狀材料；和/或，所述正極電極和/或所述負(fù)極電極為泡沫狀材料、網(wǎng)狀材料、氈狀材料或板狀材料。

14、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述析氫電極和/或所述析氧電極為碳、鐵、鈷、鎳、鉬、鎢、鉑、釕和銥中的至少一種，或鐵、鈷、鎳、鉬、鎢、鉑、釕和銥中的至少一種與鋁、磷、硫、氧和氮中的至少一種形成的合金材料。

15、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述正極電極為氧化鎳或氫氧化鎳；所述負(fù)極電極為儲(chǔ)氫合金。

16、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述儲(chǔ)氫合金包括鈦基合金、鎂基合金、鋯基合金、鑭系稀土合金和鐵鎳基合金中的至少一種。

17、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述儲(chǔ)氫合金包括金屬有機(jī)框架物、合金有機(jī)框架物或碳基材料。

18、根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的電解槽組，包括多個(gè)根據(jù)上述第一方面實(shí)施例所述的電解槽，多個(gè)所述電解槽串聯(lián)或并聯(lián)。

19、根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，當(dāng)多個(gè)所述電解槽串聯(lián)時(shí)，多個(gè)所述電解槽的制氧室的內(nèi)部相互連通，多個(gè)所述電解槽的制氫室的內(nèi)部相互連通，靠近所述電解槽組中心的所述制氧室的負(fù)極電極和靠近所述電解槽組中心的所述制氫室的正極電極可通斷地電連接，遠(yuǎn)離所述電解槽組中心的所述制氧室的析氧電極和遠(yuǎn)離所述電解槽組中心的所述制氫室的析氫電極電連接。

20、根據(jù)本發(fā)明第三方面實(shí)施例的電解槽系統(tǒng)，包括根據(jù)上述第一方面實(shí)施例所述的電解槽，或根據(jù)上述第二方面實(shí)施例所述的電解槽組。

21、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種電解槽，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，當(dāng)所述正極電極和所述負(fù)極電極之間電連接時(shí)，所述鎳氫電池為充電狀態(tài)，當(dāng)所述正極電極和所述負(fù)極電極之間的電連接斷開(kāi)時(shí)，所述鎳氫電池為放電狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解槽，其特征在于，進(jìn)一步包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述槽體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解槽，其特征在于，所述制氧室包括析氧極板、負(fù)極板和第一連接件，所述析氧極板和所述負(fù)極板分別與所述第一連接件的兩側(cè)相連，所述析氧極板、所述負(fù)極板和所述第一連接件共同限定出第一儲(chǔ)液空間，所述析氧電極設(shè)在所述第一連接件的一側(cè)與所述析氧極板的側(cè)壁之間，所述負(fù)極電極設(shè)在所述第一連接件的另一側(cè)與所述負(fù)極板的側(cè)壁之間；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解槽，其特征在于，進(jìn)一步包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解槽，其特征在于，所述制氧室上形成有第一進(jìn)口和第一出口，所述第一進(jìn)口和所述第一出口分別與所述第一儲(chǔ)液空間連通；

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解槽，其特征在于，所述第一連接件和/或所述第二連接件包括改性聚四氟乙烯件。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述析氫電極和/或所述析氧電極為泡沫狀材料、網(wǎng)狀材料、氈狀材料或板狀材料；和/或，

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述析氫電極和/或所述析氧電極為碳、鐵、鈷、鎳、鉬、鎢、鉑、釕和銥中的至少一種，或鐵、鈷、鎳、鉬、鎢、鉑、釕和銥中的至少一種與鋁、磷、硫、氧和氮中的至少一種形成的合金材料。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的電解槽，其特征在于，所述正極電極為氧化鎳或氫氧化鎳；

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電解槽，其特征在于，所述儲(chǔ)氫合金包括鈦基合金、鎂基合金、鋯基合金、鑭系稀土合金和鐵鎳基合金中的至少一種。

13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電解槽，其特征在于，所述儲(chǔ)氫合金包括金屬有機(jī)框架物、合金有機(jī)框架物或碳基材料。

14.一種電解槽組，其特征在于，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的電解槽，多個(gè)所述電解槽串聯(lián)或并聯(lián)。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電解槽組，其特征在于，當(dāng)多個(gè)所述電解槽串聯(lián)時(shí)，多個(gè)所述電解槽的制氧室的內(nèi)部相互連通，多個(gè)所述電解槽的制氫室的內(nèi)部相互連通，靠近所述電解槽組中心的所述制氧室的負(fù)極電極和靠近所述電解槽組中心的所述制氫室的正極電極可通斷地電連接，遠(yuǎn)離所述電解槽組中心的所述制氧室的析氧電極和遠(yuǎn)離所述電解槽組中心的所述制氫室的析氫電極電連接。

16.一種電解槽系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的電解槽，或根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的電解槽組。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種電解槽、電解槽組和電解槽系統(tǒng)，所述電解槽包括槽體，所述槽體內(nèi)設(shè)有析氧電極和析氫電極，所述析氧電極和所述析氫電極電連接；鎳氫電池，所述鎳氫電池設(shè)在所述槽體內(nèi)，所述鎳氫電池包括正極電極和負(fù)極電極，所述正極電極和所述負(fù)極電極之間可通斷地電連接。根據(jù)本發(fā)明的電解槽，無(wú)需使用隔膜，減少了隔膜電阻帶來(lái)的能耗，也提高了電解槽的使用安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：李鵬飛,易明明,熊穎,龍展圖,胡立勤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：比亞迪股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9