膜电极组件与水电解装置

摘要

本发明涉及一种膜电极组件与水电解装置。膜电极组件包括：第一质子交换膜；第二质子交换膜；夹层，所述夹层位于所述第一质子交换膜与所述第二质子交换膜之间，所述夹层用于使从阴极侧渗透到阳极侧的氢气反应生成氢离子。水电解装置包括上述的膜电极组件，还包括分别位于所述膜电极组件两侧的阳极组件与阴极组件。该膜电极组件能够适用于产生高压氢气的环境下，从而能够调高包括其的水电解装置的氢气输出压力，直接输出高压氢气。

权利要求

1.水电解装置，其特征在于，包括：膜电极组件，还包括分别位于所述膜电极组件两侧的阳极组件与阴极组件；所述膜电极组件包括：第一质子交换膜；

第二质子交换膜；

夹层，所述夹层位于所述第一质子交换膜与所述第二质子交换膜之间，所述夹层用于使在压力差作用下从所述膜电极组件的阴极侧渗透到阳极侧的氢气反应生成氢离子。

2.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于，所述第一质子交换膜的材质为N115，所述第二质子交换膜的材质为XL100。

3.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于，所述夹层的材质为铂或铱。

4.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于，所述膜电极组件的边缘处包裹有边框薄膜，所述边框薄膜的硬度大于所述膜电极组件的硬度。

5.根据权利要求4所述的水电解装置，其特征在于，所述膜电极组件的阳极侧表面与阴极侧表面均设置有膜材，两处所述膜材沿径向向外伸出并粘结以形成包裹于所述膜电极组件的侧面与周面的所述边框薄膜。

6.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于，所述阴极组件上设有氢气出口，所述氢气出口位于所述阴极组件的中心位置。

7.根据权利要求6所述的水电解装置，其特征在于，所述阴极组件包括阴极流场板，所述阴极流场板的中心设有第一通孔，所述阴极流场板上还设有若干环形流道与直线流道，所述直线流道沿径向延伸且与所述环形流道连通，至少部分所述直线流道的端部与所述第一通孔连通。

8.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于，所述阴极组件包括阴极板与阴极流场板，所述阴极板与所述阴极流场板之间设有弹性导电元件。

9.根据权利要求8所述的水电解装置，其特征在于，所述阴极板上设有朝所述阴极流场板凸出的凸出部，所述弹性导电元件套设于所述凸出部上。

10.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于，所述阳极组件包括阳极扩散层、阳极板与阳极流场板,所述阳极流场板上设有入水口与氧气出口，所述阳极板上设有沿径向朝内伸出的伸出部，所述膜电极组件与所述阳极流场板之间被所述阳极扩散层与所述阳极板分隔，且所述入水口与所述氧气出口均位于所述伸出部所在区域。

11.根据权利要求10所述的水电解装置，其特征在于，所述阳极流场板包括主体部与支撑部，所述主体部位于所述伸出部与所述阳极扩散层的一侧，所述主体部上设有多个镂空槽，所述入水口与所述氧气出口设于所述支撑部上，所述入水口与所述氧气出口均与所述镂空槽连通。

说明书

膜电极组件与水电解装置

技术领域

[0001] 本发明涉及水电解技术领域，特别是涉及膜电极组件与水电解装置。

背景技术

[0002] 氢能源作为一种新型能源，不易对环境造成污染且较为高效，因此受到了越来越广泛的关注。相关技术中，主要通过质子交换膜电解水的方式来获得氢气。目前的许多质子
交换膜与包括其的电解装置仅适用于产生常压氢气的环境，电解出氢气后，通过压缩机对
产生的氢气进行压缩，再将其装入氢气瓶中进行存储与运输。然而，氢气压缩机较为昂贵，
维护保养成本较高。因此，有必要对质子交换膜与电解装置的结构进行改进，使其能够适用
于高压环境，以便于直接输出高压氢气。

发明内容

[0003] 基于此，本发明提出一种膜电极组件，该膜电极组件能够适用于产生高压氢气的环境下，从而能够调高包括其的水电解装置的氢气输出压力，直接输出高压氢气。

[0004] 膜电极组件，包括：

[0005] 第一质子交换膜；

[0006] 第二质子交换膜；

[0007] 夹层，所述夹层位于所述第一质子交换膜与所述第二质子交换膜之间，所述夹层用于使从阴极侧渗透到阳极侧的氢气反应生成氢离子。

[0008] 在其中一个实施例中，所述第一质子交换膜的材质为N115，所述第二质子交换膜的材质为XL100。

[0009] 在其中一个实施例中，所述夹层的材质为铂或铱。

[0010] 上述膜电极组件，当其应用于输出氢气的压力较高的环境中时，阴极侧的压力远大于阳极侧的压力，阴极生成的部分氢气会经膜电极组件渗透到阳极侧，这部分氢气在经
过夹层后，能够在夹层的作用下重新生成氢离子，进而再次经膜电极组件从阳极侧到达阴
极侧。通过设置夹层，可以抑制氢气渗透量，降低氢氧混合的风险，使该膜电极组件能够适
用于产生高压氢气的环境下。

[0011] 本发明提出一种水电解装置，能够适用于高压氢气的环境，从而能够调高氢气输出压力，直接输出高压氢气，无需使用压缩机进行压缩，能够节省成本。

[0012] 水电解装置，包括上述的膜电极组件，还包括分别位于所述膜电极组件两侧的阳极组件与阴极组件。

[0013] 在其中一个实施例中，所述膜电极组件的边缘处包裹有边框薄膜，所述边框薄膜的硬度大于所述膜电极组件的硬度。

[0014] 在其中一个实施例中，所述阴极组件上设有氢气出口，所述氢气出口位于所述阴极组件的中心位置。

[0015] 在其中一个实施例中，所述阴极组件包括阴极流场板，所述阴极流场板的中心设有第一通孔，所述阴极流场板上还设有若干环形流道与直线流道，所述直线流道沿径向延
伸且与所述环形流道连通，至少部分所述直线流道的端部与所述第一通孔连通。

[0016] 在其中一个实施例中，所述阴极组件包括阴极板与阴极流场板，所述阴极板与所述阴极流场板之间设有弹性导电元件。

[0017] 在其中一个实施例中，所述阴极板上设有朝所述阴极流场板凸出的凸出部，所述弹性导电元件套设于所述凸出部上。

[0018] 在其中一个实施例中，所述阳极组件包括阳极扩散层、阳极板与阳极流场板,所述阳极流场板上设有入水口与氧气出口，所述阳极板上设有沿径向朝内伸出的伸出部，所述
膜电极组件与所述阳极流场板之间被所述阳极扩散层与所述阳极板分隔，且所述入水口与
所述氧气出口均位于所述伸出部所在区域。

[0019] 在其中一个实施例中，所述阳极流场板包括主体部与支撑部，所述主体部位于所述伸出部与所述阳极扩散层的一侧，所述主体部上设有多个镂空槽，所述入水口与所述氧
气出口设于所述支撑部上，所述入水口与所述氧气出口均与所述镂空槽连通。

[0020] 上述水电解装置，当其应用于输出氢气的压力较高的环境中时，阴极侧的压力远大于阳极侧的压力，阴极生成的部分氢气会经膜电极组件渗透到阳极侧，这部分氢气在经
过膜电极组件的夹层后，能够在夹层的作用下重新生成氢离子，进而再次经膜电极组件从
阳极侧到达阴极侧。通过在膜电极组件中设置夹层，可以抑制氢气渗透量，降低氢氧混合的
风险，使该水电解装置能够适用于产生高压氢气的环境下，从而能够调高氢气输出压力，直
接输出高压氢气，无需使用压缩机进行压缩，能够节省成本。

附图说明

[0021] 图1为本发明一实施例中的水电解装置的整体结构示意图；

[0022] 图2为图1中水电解装置的剖视图；

[0023] 图3为图2中A处的局部放大图；

[0024] 图4为图1中水电解装置的阴极侧的爆炸图；

[0025] 图5为图1中水电解装置的阳极侧的爆炸图；

[0026] 图6为图1中水电解装置的阳极板的结构示意图；

[0027] 图7为图1中水电解装置的膜电极组件的结构示意图；

[0028] 图8为图1中水电解装置的膜电极组件与边框薄膜的结构示意图；

[0029] 图9为本发明一实施例中的密封圈的结构示意图；

[0030] 图10为图9中密封圈的局部剖视图；

[0031] 图11为本发明一实施例中的边框薄膜的俯视图；

[0032] 图12为本发明一实施例中的排气孔位置示意图。

[0033] 附图标记：

[0034] 膜电极组件100、第一质子交换膜110、第二质子交换膜120、夹层130、第一催化剂层140、第二催化剂层150；

[0035] 阴极组件200、阴极扩散层210、阴极流场板220、第一通孔221、环形流道222、直线流道223、弹性导电元件230、安装孔231、阴极板240、阴极容纳槽241、第一密封槽242、凸出
部243、排出槽244、第二通孔245、第二凸耳246、阴极电极250、第三通孔251、阴极电缆连接
部252、阴极端板260、第四通孔261、氢气出口270、排气孔280；

[0036] 阳极组件300、阳极扩散层310、阳极流场板320、主体部321、镂空槽3211、第一凸台3212、支撑部322、第一连通槽3221、第二连通槽3222、第二凸台3223第五通孔3224、第六通
孔3225、阳极板330、伸出部331、阳极容纳槽332、第七通孔333、凹槽334、第二密封槽335、第
三密封槽336、第三凸耳337、阳极电极340、第八通孔341、第九通孔342、阳极电缆连接部
343、阳极端板350、第十通孔351、第十一通孔352、入水口360、氧气出口370；

[0037] 边框薄膜400、第一凸耳410；

[0038] 密封圈500、凸块510、第一面520、第二面530。

具体实施方式

[0039] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发
明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0040] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0041] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0042] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0043] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0044] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以
是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平
的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施
方式。

[0045] 参阅图1至图3，本发明一实施例提供的水电解装置包括膜电极组件100、阴极组件200与阳极组件300。阴极组件200与阳极组件300分别位于膜电极组件100的两侧。通过该水
电解装置能够对水进行电解，以生成氢气与氧气。具体的，水从阳极处的入水口360进入该
水电解装置，在阳极生成氧气与氢离子，氧气从阳极处的氧气出口370排出，氢离子通过膜
电极组件100到达阴极侧，在阴极生成氢气并从氢气出口270排出。该水电解装置在使用时，
可以通过改变与氢气出口270连接的调压阀或流量阀，改变氢气输出的压力。若将氢气输出
压力增大，阴极侧的氢气压力也随之增大。通过对该水电解装置中的多处结构进行了改进，
使该水电解装置能够适应阴极侧的高压状态。

[0046] 当水电解装置输出高压氢气时，阴极侧处于高压状态，压力远大于阳极侧，水电解装置差压运行，在阴极生成的氢气会在压力差作用下朝阳极侧渗透，导致阳极侧氢氧混合
浓度较高，存在较大的风险。参阅图7，在一些实施例中，膜电极组件100包括第一质子交换
膜110、第二质子交换膜120与夹层130。夹层130位于第一质子交换膜110与第二质子交换膜
120之间。当阴极侧的氢气通过夹层130到达阳极时，能够在夹层130的催化下发生电化学反
应，重新生成氢离子，进而再次从阳极侧通过膜电极组件100到达阴极，并在阴极重新生成
氢气排出。上述实施例中，通过设置夹层130进行催化，可以降低阳极侧的氢气浓度，降低氢
气与氧气混合的风险，提高该水电解装置使用时的安全性。

[0047] 具体的，在一些实施例中，上述的夹层130的材质为铂。通过铂夹层对氢气进行催化，使其形成氢离子。或者，夹层130的材质也可以是铱等其他贵金属。

[0048] 或者，在一些实施例中，也可以通过增大膜电极组件100的厚度来减少氢气向阳极侧的渗透。或者，在一些实施例中，也可以通过选用渗透率降低的膜电极组件100来减少氢
气向阳极侧的渗透。或者，也可以将上述两种方式相结合来实现。

[0049] 在一些实施例中，第一质子交换膜110与第二质子交换膜120选用带有增强层的全氟磺酸膜或其他改性膜，以保证具有足够的强度，不易因差压而发生变形破裂。具体的，第
一质子交换膜110的材质为N115，第二质子交换膜120的材质为XL100。通常，质子交换膜的
厚度越大强度越高，上述的N115厚度较大，XL100的厚度较小，选用N115与XL100相结合可以
兼顾膜的厚度与强度，使其在保证强度的前提下尽量减小厚度。在一个具体的实施例中，
N115的厚度为127μm，XL100的厚度为27.5μm。当然，若第一质子交换膜110与第二质子交换
膜120均选用N115亦可。

[0050] 进一步的，膜电极组件100还包括涂布于膜材外表面的催化剂。具体的，包括位于阴极侧的第一催化剂层140，以及位于阳极侧的第二催化剂层150。第一催化剂层140的材质
可以选用铂黑(Pt)或碳载铂(Pt/C)。第二催化剂层150的材质可以选用铱(Ir)或与其氧化
物IrO2(氧化铱)的混合物。在一个具体的实施例中，第一催化剂层140的厚度为10μm，第二
催化剂层150的厚度为20μm。

[0051] 参阅图8，为了增强密封性，在膜电极组件100与阳极组件300之间，膜电极组件100与阴极组件200之间均设置有密封圈。优选的，在一些实施例中，膜电极组件100的边缘处包
裹有边框薄膜400，边框薄膜400的硬度大于膜电极组件100的硬度。通过设置边框薄膜400，
可以防止膜电极组件100因为压差过大被挤压进入阴极组件200和/或阳极组件300处设置
的密封槽内，造成膜电极组件100变形损失或密封失效。由于边框薄膜400的硬度较大，该膜
材能够在膜电极组件100的边缘处形成一个保护边框，密封圈压在其表面时密封效果较好。

[0052] 进一步的，边框薄膜400将膜电极组件100的侧面与周面均包裹住。可以在膜电极组件100的阳极侧表面与阴极侧表面均设置上述膜材，两处膜材沿径向向外伸出并粘结。如
此，可以防止膜电极组件100在处于吸水状态时受到较大压力而造成水从边缘渗出，从而降
低短路的风险，提高安全性。

[0053] 优选的，在一些实施例中，边框薄膜的材质为PI或PEN。可以使用热敏胶将PI或PEN薄膜粘接于膜电极组件100的表面。

[0054] 参阅图11，优选的，边框400的边缘处朝外伸出有第一凸耳410，第一凸耳410上设置有定位孔，第一凸耳410与阴极组件200中阴极板240上，以及阳极组件300中阳极板330上
的凸耳的位置对应。通过定位销穿过对应位置的各定位孔可以实现膜组件的良好定位，凸
耳的存在还可以避免阴/阳极板的凸耳间接触而造成短路。优选的，边框400尺寸略大于阴/
阳极板，以保证具有良好的绝缘性。

[0055] 参阅图2至图4，阴极组件200包括阴极扩散层210、阴极流场板220、阴极板240、阴极电极250与阴极端板260等部件。沿膜电极组件100到远离阳极组件300的方向上，阴极扩
散层210、阴极流场板220、阴极板240、阴极电极250与阴极端板260依次排列。阴极扩散层
210与膜电极组件100的一侧表面贴紧。阴极扩散层210为多孔材料，在电解过程中起导电、
传输水和气体的作用。阴极扩散层210可以选择多孔钛、碳布、碳纸等材料。阴极流场板220
使用钛或不锈钢材料，用于输送产物。阴极板240用于固定安装阴极扩散层210与阴极流场
板220等部件，阴极板240可以选用耐受氢气的316L不锈钢材料加工。阴极电极250的材质为
铜，阴极电极250上设有朝外伸出的阴极电缆连接部252，其上设置的三个大孔为螺栓孔，两
个小孔通过小号螺栓与电缆连接，用于与外电源连接通电。阴极端板260可以对上述各部件
进行保护，将其与外界隔开。在阴极端板260与阴极电极250之间涂有绝缘漆，以实现绝缘。
阴极板240、阴极电极250与阴极端板260上对应位置处均设有定位孔，通过定位销穿过定位
孔实现定位。

[0056] 优选的，在一些实施例中，氢气出口270位于阴极组件200的中心位置。即阴极生成的氢气从阴极组件200的四周朝中心区域流动并排出。如此，可以较好的平衡内部压力，使
径向上各个区域的压力较为均衡，不易因氢气高压而造成压力偏心，从而增强密封效果。具
体的，阴极流场板220的中心设有第一通孔221，阴极板240的中心设有第二通孔245，阴极电
极250的中心设有第三通孔251，阴极端板260的中心设有第四通孔261。第一通孔221、第二
通孔245、第三通孔251与第四通孔261形成氢气出口270，四个通孔的位置对应且相互连通，
均位于各个部件的中心位置处。阴极侧产生的氢气依次流经第一通孔221、第二通孔245、第
三通孔251与第四通孔261后排出。

[0057] 在一些实施例中，阴极流场板220上朝向阴极扩散层210的表面设有若干环形流道222与直线流道223。环形流道222呈环形延伸，直线流道223沿径向延伸，直线流道223经过
多个环形流道222所在位置，并与环形流道222连通，至少部分直线流道223的端部与第一通
孔221连通。阴极侧产生的氢气从阴极扩散层210到达上述的各直线流道223与环形流道
222，环形流道222内的氢气沿环形路径流动，进入直线流道223，并沿径向朝内侧流动，最终
进入第一通孔221，进而排出阴极组件200。

[0058] 在图4所示的实施例中，部分直线流道223的端部与第一通孔221连通，部分直线流道223的端部并未沿径向朝内延伸至第一通孔221。或者，也可以将所有的直线流道223的端
部均沿径向延伸至第一通孔221，并与第一通孔221连通。

[0059] 参阅图2至图4，在一些实施例中，阴极板240上朝向膜电极组件100的一侧的表面上设有阴极容纳槽241，阴极容纳槽241位于中心区域，上述的阴极扩散层210与阴极流场板
220均设置于阴极容纳槽241内，阴极板240与阳极组件300固定连接，从而使阴极板240朝膜
电极组件100压紧，阴极扩散层210与阴极流场板220朝膜电极组件100贴紧。阴极容纳槽241
的外圈位置设有环形的第一密封槽242，第一密封槽242内设置有密封圈，用于增强阴极板
240与膜电极组件100间的密封性。阴极板240的边缘处还朝外伸出有第二凸耳246，与前述
的边框400上的第一凸耳410，以及阳极板上的凸耳位置对应。

[0060] 优选的，在阴极容纳槽241内还设有弹性导电元件230，弹性导电元件230位于阴极板240与阴极流场板220之间。弹性导电元件230的两端分别与阴极板240、阴极流场板220接
触抵持，可以弥补高压状态工作时因为氢气的挤压而在阴极板240与阴极流场板220之间产
生较大的缝隙，造成接触不良或者电阻过大。弹性导电元件230可以为金属材质，具体的，可
以选用铜片或者碟形弹簧。

[0061] 进一步的，在阴极容纳槽241的槽底壁上设有凸出部243，弹性导电元件230上设有安装孔231，弹性导电元件230通过安装孔231套设于凸出部243上，以实现定位。优选的，可
以设置多个弹性导电元件230，以进一步缓解接触不良或电阻过大的问题。优选的，多个弹
性导电元件230呈环形均匀分布。

[0062] 参阅图12，优选的，在阴极组件200上还可以设置排气孔280，具体设置方式可以参考前述的氢气出口270，在各个部件上设置对应且连通的孔位即可。在使用前，可以将氮气
从氢气出口270通入，从排气孔280排出，通过氮气进行吹扫，排除内部的氧气，提高安全性。
吹扫完成后，关闭相应的阀门，使用时氢气仍从氢气出口270排出。

[0063] 参阅图4，优选的，阴极容纳槽241的槽底壁上还设有排出槽244，排出槽244穿过凸出部243，排气孔与排出槽244连通。首次或长时间未开启后使用时，需要进行氮气吹扫，或
者装配完成后进行水压实验时，若弹性导电元件230选用碟形弹簧，碟形弹簧内部可能会有
残余空气，排出槽244可以将碟形弹簧内部空间与外部连通，有利于气体完全排出。参阅图
2、图3、图5与图6，阳极组件300包括阳极扩散层310、阳极流场板320、阳极板330、阳极电极
340与阳极端板350等部件。阳极扩散层310与阳极流场板320均安装于阳极板330的内部，沿
膜电极组件100到远离阴极组件200的方向上，阳极板330、阳极电极340与阳极端板350依次
排列。阳极板330用于固定安装阳极扩散层310与阳极流场板320等部件，阳极板330可以选
用不锈钢等耐腐蚀材料加工。阳极电极340的材质为铜，阳极电极340上设有朝外伸出的阳
极电缆连接部343，其上设置的三个大孔为螺栓孔，两个小孔通过小号螺栓与电缆连接，用
于与外电源连接通电。阳极端板350可以对上述各部件进行保护，将其与外界隔开。在阳极
端板350与阳极电极340之间涂有绝缘漆，以实现绝缘。阳极板330、阳极电极340与阳极端板
350上对应位置处均设有定位孔，通过定位销穿过定位孔实现定位。若阳极侧电压较高，阳
极扩散层310、阳极流场板320、阳极板330处可能会超出所选金属材料的腐蚀电位，因此，优
选的，可以在这些部件的表面镀金等贵金属，以提高其耐腐蚀性。

[0064] 阳极板330上设有第七通孔333，阳极扩散层310卡入第七通孔333内，且阳极扩散层310与膜电极组件100的一侧表面贴紧。阳极扩散层310为多孔材料，在电解过程中起导
电、传输水和气体的作用。阳极扩散层310可以选择粉末烧结钛，该材料硬度更高，差压运行
时变形较小，孔隙率可以为30％。

[0065] 阳极流场板320使用钛或不锈钢材料，并表面镀金，防止高电压时的腐蚀，用于输送产物和反应物。阳极流场板320包括主体部321与支撑部322，主体部321位于靠近阳极扩
散层310的一侧。阳极板330上设有沿径向朝内侧伸出的伸出部331，伸出部331的内侧限定
出上述的第七通孔333。如图2与图3所示，阳极流场板320上设有第五通孔3224与第六通孔
3225，阳极电极340上设有第八通孔341与第九通孔342，阳极端板350上设有第十通孔351与
第十一通孔352。其中，第五通孔3224、第八通孔341与第十通孔351位置对应且相互连通，以
形成入水口360。第六通孔3225、第九通孔342与第十一通孔352位置对应且相互连通，以形
成氧气出口370。膜电极组件100与阳极流场板320之间被阳极扩散层310与伸出部331分隔，
入水口360与氧气出口370均位于伸出部331所在区域。

[0066] 现有的一些水电解装置中，伸出部331所在区域为扩散层，入水口360与氧气出口370二者与膜电极组件100之间通过扩散层分隔，但在高压状况下，扩散层的强度与硬度可
能不足，膜电极组件100上位于入水口360与氧气出口370区域的部分容易因过度挤压发生
变形破裂。本实施例中通过设置强度与硬度更高的伸出部331，入水口360与氧气出口370二
者与膜电极组件100之间通过伸出部331分隔，增强对膜电极组件100的支撑，减小膜电极组
件100上位于入水口360与氧气出口370区域的部分发生变形破裂的可能。

[0067] 参阅图2、图3、图5与图6，进一步的，阳极流场板320包括主体部321与支撑部322，主体部321位于靠近伸出部331与阳极扩散层310的一侧，主体部321上设有多个镂空槽
3211，第五通孔3224与第六通孔3225设于支撑部322上，第五通孔3224与第六通孔3225均与
镂空槽3211连通。从入水口360进入的水从第五通孔3224流经镂空槽3211，到达阳极扩散层
310处。本实施例中，将第五通孔3224、第六通孔3225二者和镂空槽3211分别设置于两个部
分上，使入水口360与氧气出口370二者与膜电极组件100之间通过伸出部331与主体部321
分隔，伸出部331与主体部321共同增强对膜电极组件100的支撑，进一步减小膜电极组件
100上位于入水口360与氧气出口370区域的部分发生变形破裂的可能。

[0068] 具体的，主体部321上的镂空槽3211为平形状，支撑部322上设有弧形的第一连通槽3221与第二连通槽3222，第一连通槽3221与第五通孔3224连通，第二连通槽3222与第六
通孔3225连通，且第一连通槽3221、第二连通槽3222均与镂空槽3211的边缘连通。水从第五
通孔3224流经第一连通槽3221，进而流动至镂空槽3211，氧气从镂空槽3211流经第二连通
槽3222，进而流动至第六通孔3225。

[0069] 参阅图5与图6，伸出部331上远离膜电极组件100的一侧形成阳极容纳槽332，主体部321与支撑部322设置于阳极容纳槽332内，且主体部321与位于第七通孔333内的阳极扩
散层310贴紧。具体的，阳极容纳槽332内设有凹槽334，主体部321上设有第一凸台3212，支
撑部322上设有第二凸台3223，第一凸台3212与第二凸台3223卡入凹槽334内进行定位。阳
极板330上靠近膜电极组件100的一侧表面上还设有呈环形的第三密封槽336，第三密封槽
336内设置有密封圈，用于增强阳极板330与膜电极组件100间的密封性。阳极板330上远离
膜电极组件100的一侧表面上还设有呈环形的第二密封槽335，用于增强阳极板330与阳极
电极340间的密封性。阳极板330的边缘处还朝外伸出有第三凸耳337，与前述的边框400上
的第一凸耳410，以及阴极板240上的第二凸耳246位置对应。第一凸耳410位于第三凸耳337
与第二凸耳246之间。

[0070] 参阅图1与图2，阴极端板260与阳极端板350固定连接，从而将位于阴极端板260与阳极端板350之间的各个部件固定连接并压紧。阴极板240与阴极端板260之间，阴极板240
与阳极板330之间，阳极板330与阳极端板350之间均通过定位销进行定位。

[0071] 如前所述，在阴极板240与阳极板330等部件上设置有多处密封槽，密封槽内设置有密封圈。参阅图9与图10，密封圈500呈环形，密封圈500的第一面520与密封槽的形状匹
配，以增强贴合度。例如，图示实施例中，第一面520为平面，前述各密封槽的槽底壁为平面。
密封圈500上位于第一面520对侧的第二面530呈半圆形凸起状，当水电解装置装配完成后，
第二面530被压缩，以实现密封。密封圈500的侧壁上还设有凸块510，凸块510将会抵持于密
封槽的槽侧壁，用于固定位置。另外，当密封圈500受到高压时，可能会受到横向(沿密封槽
的宽度方向)的剪切力，因此，应该避免将密封圈500的分型线设置于侧边，以免在受到剪切
力时被撕裂，如可以将分型线设置在上下位置。

[0072] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0073] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。