[发明专利]异型集电器、PEM电解水制氢装置及电解水制氢的方法

权利要求书

1.一种异型集电器，其特征在于，所述异型集电器包括：

第一通道，由多孔基体构成；

第二通道，平行于多孔基体顶面形成的流道或垂直于多孔基体顶面形成的直穿孔；

所述第一通道和第二通道共同形成气液传输通道。

2.根据权利要求1所述的异型集电器，其特征在于，所述多孔基体由不同粒度的不锈钢、钛或钛合金类复合材料颗粒烧结形成，烧结后的多孔材料具备不同的孔隙度。

3.根据权利要求1所述的异型集电器，其特征在于，所述流道由平行流道、蛇形流道、点状流道、交指型流道和仿生学流道一种或多种组成。

4.根据权利要求1所述的异型集电器，其特征在于，所述直穿孔的孔口形式包括圆形、三角形和正方形。

5.根据权利要求1所述的异型集电器，其特征在于，所述异型集电器顶面还设有耐腐蚀导电涂层，所述耐腐蚀导电涂层包括包埋渗氮形成的氮化物涂层、溅射金和钽。

6.根据权利要求1所述的异型集电器，其特征在于，所述第二通道的加工方式包括蚀刻，机械加工和冲压。

7.一种PEM电解水制氢装置，包括上述权利要求1-6之一所述的异型集电器，其特征在于，所述装置包括依次连接的底座、阳极异型集电器、质子交换膜组件、阴极异型集电器和顶盖，所述阳极异型集电器和质子交换膜组件之间以及阴极异型集电器和质子交换膜组件之间均设有PTFE垫片。

8.根据权利要求7所述的PEM电解水制氢装置，其特征在于，所述装置还包括设置在底座一端的紧固螺栓和设置在压片一端的紧固螺母，所述紧固螺栓穿过底座、阳极异型集电器、质子交换膜组件、阴极异型集电器和顶盖，与紧固螺母连接，所述阴极异型集电器靠近质子交换膜组件一端还设有金属垫片。

9.根据权利要求7所述的PEM电解水制氢装置，其特征在于，所述PEM电解水制氢装置应用于PEM水电解池或PEM燃料电池。

10.一种电解水制氢的方法，基于上述权利要求7-9之一所述的PEM电解水制氢装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)：纯水经阳极异型集电器直接到达阳极催化剂层接触生成氧气；

步骤(2)：氧气返回到阳极异型集电器中，与未电解的纯水共同从水氧的出口流出；

步骤(3)：质子穿过质子交换膜，在阴极催化层的作用下还原为氢气，经过阴极异型集电器在氢气出口进行收集。