權(quán)利要求書： 1.一種電解水制氫電解槽極框，其特征在于，包括極框底部的堿液入口和頂部的均勻且對稱分布的氣液出口，所述氣液出口包括用于排出氫氣和堿液的陰極氣液出口以及用于排出氧氣和堿液的陽極氣液出口，所述陰極氣液出口和所述陽極氣液出口在所述極框頂部交替相間。

2.如權(quán)利要求1所述的極框，其特征在于，所述氣液出口包括氣液出口流道孔和氣液出口流道。

3.如權(quán)利要求1或2所述的極框，其特征在于，所述陽極氣液出口和所述陰極氣液出口分別連通所述極框的正面和背面。

4.如權(quán)利要求3所述的極框，其特征在于，所述陽極氣液出口包括貫通所述極框正面和背面的陽極氣液出口流道孔，并在所述極框的正面開設(shè)有陽極氣液出口流道，所述陽極氣液出口流道孔通過所述陽極氣液出口流道與所述電解槽的陽極小室相連通。

5.如權(quán)利要求3所述的極框，其特征在于，所述陰極氣液出口包括貫通所述極框正面和背面的陰極氣液出口流道孔，并在所述極框的背面開設(shè)有陰極氣液出口流道，所述陰極氣液出口流道孔通過所述陰極氣液出口流道與所述電解槽的陰極小室相連通。

6.如權(quán)利要求4或5所述的極框，其特征在于，所述陽極氣液出口流道包括喇叭形的流道導(dǎo)流口，和/或所述陰極氣液出口流道包括喇叭形的流道導(dǎo)流口。

7.如權(quán)利要求1或2所述的極框，其特征在于，所述堿液入口包括貫通所述極框正面和背面的堿液入口流道孔，并在所述極框的正面和背面均開設(shè)有堿液入口流道，所述堿液入口流道孔在所述極框的正面和背面分別通過所述堿液入口流道與所述電解槽的陽極小室和陰極小室連通。

8.如權(quán)利要求7所述的極框，其特征在于，所述堿液入口流道包括喇叭形的流道導(dǎo)流口。

9.一種電解槽，其特征在于，包括權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的極框。

說明書： 一種電解水制氫電解槽極框及電解槽技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本實(shí)用新型涉及電化學(xué)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種電解水制氫電解槽極框及使用該極框的電解槽。背景技術(shù)[0002] 氫能是一種新型的清潔能源，氫能利用過程最終僅產(chǎn)生水，不會產(chǎn)生污染物及二氧化碳排放。因此，目前在清潔能源大發(fā)展以及“碳達(dá)峰”、“碳中和”的歷史大背景下，氫能技術(shù)的發(fā)展勢在必行。目前，電解水制氫是最常用也是唯一大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)行的制氫方法。[0003] 電解水制氫的關(guān)鍵設(shè)備為電解槽，電解槽一般由端壓板、集電板、多個電解小室和緊固件等組成，電解小室一般包括雙極板、陽極極框、陽極密封墊、陽極擴(kuò)散層、陽極、隔膜、陰極、陰極擴(kuò)散層、陰極密封墊和陰極極框等部件。其中，極框位于雙極板的外周，它們之間通過諸如焊接的方式進(jìn)行連接，組成極框組件，多個極框組件經(jīng)由密封墊等部位依次緊密排列，相鄰極框組件之間的空腔成為電解小室，每兩個極框組件之間用隔膜分隔，將電解小室分為陽極小室和陰極小室兩個空間。極框是電解槽的核心組成部件，對制氫的效率有著重大影響。[0004] 通常，極框?yàn)閳A環(huán)結(jié)構(gòu)，沿極框的底部環(huán)狀方向開有一組貫穿極框正面和背面的堿液入口流道孔，在極框的正面和背面，堿液入口流道孔在徑向方向均開有分別與極框內(nèi)部的雙極板的正面和背面的流道入口相連通的堿液入口流道；沿極框的頂部環(huán)狀方向開有兩組貫穿極框正面和背面的氣液出口流道孔，其中一組氣液出口流道孔在徑向方向開有與極框內(nèi)部的雙極板的正面的流道相連通的氣液出口流道，另一組氣液出口流道孔在徑向方向開有與極框內(nèi)部的雙極板的背面的道相連通的氣液出口流道。[0005] 如圖1所示，在極框的底部分布著一組堿液入口流道孔1，而在極框的頂部分布著兩組氣液出口流道孔，在極框中心線的兩邊分開分布，圖中左側(cè)為作為極框正面陽極(或陰極)小室氧氣(或氫氣)和堿液出口的氣液出口流道孔2，全部用來排出氧氣(或氫氣)和堿液，右側(cè)為作為極框背面陰極(或陽極)小室氫氣(或氧氣)和堿液出口的氣液出口流道孔3，全部用來排出氫氣(或氧氣)和堿液。在極框的正面，堿液從堿液入口流道孔1進(jìn)入極框內(nèi)部的雙極板正面流道，經(jīng)反應(yīng)生成氧氣(或氫氣)后從氣液出口流道孔2排出，而在極框的背面，堿液從堿液入口流道孔1進(jìn)入極框內(nèi)部的雙極板背面流道，經(jīng)反應(yīng)生成氫氣(或氧氣)后從氣液出口流道孔3排出。[0006] 然而，現(xiàn)有技術(shù)的上述極框氣液出口流道孔分布不均勻，造成電解小室內(nèi)流場分布較為混亂，電解小室中無論是陰極小室還是陽極小室的排氣效率和氣液分布不均勻，越靠近頂部，則以氣體為主，而越靠近底部，氣體越少，堿液越多，從而進(jìn)一步造成氣體容易在電解小室內(nèi)的頂部造成堆積，電解效率明顯降低。[0007] 因此，尚需要電解水制氫的極框的氣液出口流道孔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以改善電解小室的流體分布，提高電解效率。實(shí)用新型內(nèi)容

[0008] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種電解水制氫電解槽極框及使用該極框的電解槽，該優(yōu)化結(jié)構(gòu)可以使電解小室的流場分布更加均勻，有利于提高電解小室內(nèi)的電解效率，并且，通過該優(yōu)化結(jié)構(gòu)使氣液出口的氣液比例更加接近，有利于氣液的順利排同，減少壓降產(chǎn)生。[0009] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種電解水制氫電解槽極框，包括極框底部的堿液入口和頂部的均勻且對稱分布的氣液出口，所述氣液出口包括用于排出氫氣和堿液的陰極氣液出口以及用于排出氧氣和堿液的陽極氣液出口，所述陰極氣液出口和所述陽極氣液出口在所述極框頂部交替相間。[0010] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述氣液出口包括氣液出口流道孔和氣液出口流道。[0011] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述陽極氣液出口和所述陰極氣液出口分別連通所述極框的正面和背面。[0012] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述陽極氣液出口包括貫通所述極框正面和背面的陽極氣液出口流道孔，并在所述極框的正面開設(shè)有陽極氣液出口流道，所述陽極氣液出口流道孔通過所述陽極氣液出口流道與所述電解槽的陽極小室相連通。[0013] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述陰極氣液出口包括貫通所述極框正面和背面的陰極氣液出口流道孔，并在所述極框的背面開設(shè)有陰極氣液出口流道，所述陰極氣液出口流道孔通過所述陰極氣液出口流道與所述電解槽的陰極小室相連通。[0014] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述陽極氣液出口流道包括喇叭形的流道導(dǎo)流口，和/或所述陰極氣液出口流道包括喇叭形的流道導(dǎo)流口。[0015] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述堿液入口包括貫通所述極框正面和背面的堿液入口流道孔，并在所述極框的正面和背面均開設(shè)有堿液入口流道，所述堿液入口流道孔在所述極框的正面和背面分別通過所述堿液入口流道與所述電解槽的陽極小室和陰極小室連通。[0016] 根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述堿液入口流道包括喇叭形的流道導(dǎo)流口。[0017] 根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，提供了一種電解槽，包括本實(shí)用新型所述的極框。[0018] 本實(shí)用新型具有如下技術(shù)效果：[0019] 1、本實(shí)用新型均勻且對稱分布的氣液出口，分別與極框正面的陽極小室和背面的陰極小室連通的陽極氣液出口和陰極氣液出口在極框頂部交替相間，使得極框正面的陽極小室和背面的陰極小室內(nèi)的氣、液流動均勻，流場基本一致，提高水電解效率；[0020] 2、本實(shí)用新型陰極氣液出口和陽極氣液出口包括喇叭形的流道導(dǎo)流口，使得氣液更容易導(dǎo)入氣液出口中，避免氣液的堆積；[0021] 3、本實(shí)用新型的氣液出口，分布角度盡量擴(kuò)散，這樣有利于使產(chǎn)生的氣體順利排出，減小壓降的產(chǎn)生。附圖說明[0022] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的極框結(jié)構(gòu)圖，其中1為堿液入口流道孔，2為極框正面陽極小室(或陰極小室)的氣液出口流道孔，3為極框背面陰極小室(或陽極小室)的氣液出口流道孔，帶箭頭的實(shí)線為極框正面的氣液流場曲線，帶箭頭的虛線為極框背面的氣液流場曲線。[0023] 圖2為本實(shí)用新型的極框結(jié)構(gòu)圖，其中右側(cè)為左側(cè)N位置的放大圖，1’為由堿液入口流道孔和堿液入口流道構(gòu)成的堿液入口，N為用于排出氧氣(氫氣)和堿液混合物的氣液出口，2’為極框正面陽極小室氧氣和堿液的陽極氣液出口流道孔，3’為極框背面陰極小室氫氣和堿液的陰極氣液出口流道孔，4’為極框正面氧氣和堿液的陽極氣液出口流道(實(shí)線表示)，5’為極框背面氫氣和堿液的陰極氣液出口流道(虛線表示)，6’為喇叭形的流道導(dǎo)流口。[0024] 圖3為本實(shí)用新型的極框正面和背面的流場示意圖，其中，底部為堿液入口1’，與極框正面和背面的陽極小室和陰極小室均連通，頂部為用于排出氧氣(氫氣)和堿液混合物的氣液出口N，由與極框正面陽極小室連通的陽極氣液出口和與極框背面陰極小室連通的陰極氣液出口交錯相間構(gòu)成，帶箭頭的實(shí)線為正面流場方向示意，背面流場方向與正面基本相同，因而在圖中未示出。具體實(shí)施方式[0025] 下面通過附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。通過這些說明，本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更為清楚明確。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不限制本實(shí)用新型。[0026] 在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。[0027] 此外，下面所描述的本實(shí)用新型不同實(shí)施方式中涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。[0028] 本實(shí)用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有電解水制氫電解槽極框設(shè)計(jì)的不足，提供一種更優(yōu)化的極框設(shè)計(jì)，以改進(jìn)電解小室(包括陽極小室和陰極小室)的流場分布問題，間接提高電解效率，并可提高氣體和堿液的排放效率，減小壓降的產(chǎn)生。[0029] 下面結(jié)合附圖來描述本實(shí)用新型實(shí)施例的電解水制氫電解槽極框。[0030] 本實(shí)用新型的電解水制氫電解槽極框，包括極框底部的堿液入口和頂部的均勻且對稱分布的氣液出口，所述氣液出口包括用于排出氫氣和堿液的陰極氣液出口以及用于排出氧氣和堿液的陽極氣液出口，所述陰極氣液出口和所述陽極氣液出口在所述極框頂部交替相間。[0031] 如圖2所示，圖示了一種基本上為環(huán)形的極框結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中具體采用圓環(huán)形。雙極板通過諸如焊接的方式與該圓環(huán)形極框的內(nèi)環(huán)連接，從而形成極框組件。可選地，極框也可以與雙極板一體成型。在極框組件的一側(cè)，例如極框正面?zhèn)龋纬呻娊庑∈业年枠O小室或陰極小室，而在極框組件的另一側(cè)，例如極框背面?zhèn)?，形成電解小室的陰極小室或陽極小室。在本實(shí)施例中，極框組件的正面為陽極小室，堿液進(jìn)入陽極小室發(fā)生反應(yīng)生成氧氣，氧氣和堿液的混合物通過陽極氣液出口離開陽極小室；而在極框組件的背面則為陰極小室，堿液進(jìn)行陰極小室發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，氫氣和堿液的混合物通過陰極氣液出口離開陰極小室。[0032] 在本實(shí)施例中，圓環(huán)形極框的底部分布著堿液入口1’，而在頂部分布著用于排出氧氣(氫氣)和堿液混合物的氣液出口N。[0033] 堿液入口1’在極框底部優(yōu)選均勻且對稱分布，包括堿液入口流道孔和堿液入口流道，堿液入口流道孔貫通所述極框正面和背面，而在所述極框的正面和背面均開設(shè)有堿液入口流道，所述堿液入口流道孔在極框的正面和背面分別通過所述堿液入口流道與電解槽的陽極小室和陰極小室連通。堿液從外部用泵打入電解槽極框的堿液入口流道孔中，經(jīng)由極框正面和背面的堿液入口流道分別進(jìn)入電解小室的陽極小室和陰極小室內(nèi)。優(yōu)選地，堿液入口1’的分布應(yīng)當(dāng)盡量擴(kuò)散，堿液入口流道的出口使用喇叭形的流道導(dǎo)流口，這樣會使得溶液分布均勻地進(jìn)入陽極小室和陰極小室內(nèi)，大大減小堿液從堿液入口1’進(jìn)入陽極小室和陰極小室內(nèi)的流場擾動。[0034] 氣液出口N在極框頂部優(yōu)選均勻且對稱分布，包括用于排出氫氣和堿液的陰極氣液出口和用于排出氧氣和堿液的陽極氣液出口，所述陰極氣液出口和陽極氣液出口在極框頂部交替相間。在本實(shí)施例中，陽極氣液出口包括陽極氣液出口流道孔2’以及陽極氣液出口流道4’，供極框正面陽極小室氧氣和堿液的排出。同樣，陰極氣液出口包括陰極氣液出口流道孔3’以及陰極氣液出口流道5’，供極框背面陰極小室氫氣和堿液的排出。陽極氣液出口流道孔2’和陰極氣液出口流道孔3’均貫通所述極框正面和背面，并且在極框頂部交替相間。在極框的正面，開設(shè)有連通陽極氣液出口流道孔2’與陽極小室的陽極氣液出口流道4’，用于供陽極小室的氧氣和堿液混合物流出陽極小室。在極框的背面，開設(shè)有連通陰極氣液出口流道孔3’與陰極小室的陰極氣液出口流道5’，用于供陰極小室的氫氣和堿液混合物流出陰極小室。優(yōu)選地，氣液出口N的分布角度也同樣應(yīng)當(dāng)盡量擴(kuò)散，這樣有利于使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體(氫氣或氧氣)順利排出。由于陽極氣液出口流道孔2’和陰極氣液出口流道孔3’均勻、交替相間且對稱分布，這樣會使極框一面的流道孔比另一面多一個或N個。在本實(shí)施例中，與極框背面陰極小室連通的陰極氣液出口流道孔3’較與極框正面陽極小室連通的陽極氣液出口流道孔2’更多。根據(jù)電解水制氫的原理，極框背面陰極小室產(chǎn)生的氫氣量是極框正面陽極小室氧氣量的2倍，所以，孔數(shù)更多的陰極氣液出口流道孔3’用于排出極框背面陰極小室產(chǎn)生的氫氣和堿液混合物，孔數(shù)較小的陽極氣液出口流道孔2’用于排出極框正面陽極小室產(chǎn)生的氧氣和堿液混合物，使布局更科學(xué)。[0035] 優(yōu)選地，如圖2所示，極框正面的陽極氣液出口流道4’包括喇叭形的流道導(dǎo)流口6’，同樣，極框背面的陰極氣液出口流道5’也包括喇叭形的流道導(dǎo)流口6’。通過喇叭形的流道導(dǎo)流口6’，使氣體(氫氣或氧氣)和堿液的混合物更容易導(dǎo)入氣液出口N，避免氣液的堆積。

[0036] 通過本實(shí)用新型改進(jìn)后的極框設(shè)計(jì)，在極框頂部采用均勻、交替相間且對稱分布的陰極氣液出口和陽極氣液出口，可以使電解小室的流場分布更加均勻。如圖3所示，堿液通過極框底部的堿液入口1’分別進(jìn)入極框正面和背面的陽極小室和陰極小室，發(fā)生反應(yīng)后分別產(chǎn)生氧氣和氫氣，分別通過位于極框頂部的氣液出口N排出。由于極框頂部的氣液出口N由均勻、交替相間且對稱分布的陰極氣液出口和陽極氣液出口構(gòu)成，這樣就使得極框正面和背面的陽極小室和陰極小室內(nèi)的氣液流動均勻，流場基本一致，有利于提高電解水的效率，具有顯著的創(chuàng)新性。[0037] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型還提供了一種電解槽，其包括本實(shí)用新型所述的極框。[0038] 在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于本實(shí)用新型工作狀態(tài)下的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。[0039] 以上結(jié)合了優(yōu)選的實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行了說明，不過這些實(shí)施方式僅是范例性的，僅起到說明性的作用。在此基礎(chǔ)上，可以對本實(shí)用新型進(jìn)行多種替換和改進(jìn)，這些均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。