專利名稱：電解池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解池，更特別地涉及一種用于從水中生產(chǎn)氫氣的電解池。
背景技術(shù)：
從一般地電解質(zhì)溶液形式的水中生產(chǎn)氫氣的電解池是已知的。這種電解池對(duì)于在車輛中生產(chǎn)氫氣和氧氣特別地有用，這些氣體用來補(bǔ)充和增強(qiáng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給。
先前的供船上車輛使用的電解池具有許多缺點(diǎn)。這種電解池古老、體大且沉重，利用已經(jīng)原樣許多年的技術(shù)，例如不銹鋼板和敞口容器。另外，電解質(zhì)經(jīng)常被離開板極的金屬離子污染從而經(jīng)常減少。這些問題具有安全后果并導(dǎo)致裝置中缺少效率和可靠性。
許多先前的單元同時(shí)產(chǎn)生氫氣和氧氣，而不分隔這些氣體。這樣，因?yàn)檫@些氣體在一起是非常易爆炸的，許多安全部件必須包含進(jìn)任一個(gè)電解池系統(tǒng)中。這增加了許多先前系統(tǒng)的復(fù)雜性從而它們的成本和故障的幾率。

發(fā)明內(nèi)容
一種電解單元已被發(fā)明，其允許勝過先前電解池單元的功率密度的增加，以及尺寸及重量的減小。氫氣和氧氣，雖然都在單元中產(chǎn)生，但保持分隔，使得對(duì)爆炸的擔(dān)憂減小或消除。一種電解池裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)電解單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于從濃縮液態(tài)電解質(zhì)中生產(chǎn)氫氣和氧氣的電解單元，該單元包括外殼，多個(gè)多孔陰極板，放置于陰極板之間的多個(gè)多孔陽極板，在陰極板與外殼上的氫氣出口端口之間以流體流連系的氫氣導(dǎo)管；在陽極板與外殼上的氧氣出口端口之間以流體流連系的氧氣導(dǎo)管，電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口，電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口被布置，使得電解質(zhì)流過陽極板和陰極板以及放置在每個(gè)相鄰陽極板和陰極板之間的隔板，與電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口的每個(gè)相鄰放置的隔板，隔板被選擇使得能透過電解質(zhì)但不能透過氫氣和氧氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于從濃縮液態(tài)電解質(zhì)中生產(chǎn)氫和氧的電解池裝置，該裝置包括外殼；外殼內(nèi)的兩個(gè)電解單元，每個(gè)電解單元包括內(nèi)室并且其中放置多個(gè)多孔陰極板、多個(gè)多孔陽極板，多孔陰極板在陽極板之間交替，以及放置于每個(gè)相鄰陽極板和陰極板之間的隔板，隔板被選擇使得能透過電解質(zhì)但不能透過氫氣和氧氣泡；與陰極板和在外殼上的氫氣出口端口以流體流連系的氫氣導(dǎo)管；與陽極板和在外殼上的氧氣出口端口以流體流連系的氧氣導(dǎo)管，次電解質(zhì)入口和次電解質(zhì)出口，次電解質(zhì)入口和次電解質(zhì)出口被布置使得電解質(zhì)流過陽極板及陰極板，與次電解質(zhì)入口和次電解質(zhì)出口的每個(gè)相鄰放置的隔板；向單元供給電解質(zhì)并在兩個(gè)電解單元的次電解質(zhì)入口之間延伸的主電解質(zhì)入口導(dǎo)管；以及電解質(zhì)通過它從單元中排出的主電解質(zhì)出口導(dǎo)管，主電解質(zhì)出口導(dǎo)管在兩個(gè)單元的次電解質(zhì)出口之間延伸；主電解質(zhì)入口導(dǎo)管和次電解質(zhì)入口一起形成以保持兩個(gè)單元之間至少95％的電流隔離；并且主電解質(zhì)出口導(dǎo)管和次電解質(zhì)出口一起形成以保持兩個(gè)單元之間至少95％的電流隔離。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)廣泛方面，提供了一種用于從濃縮液態(tài)電解質(zhì)中生產(chǎn)氫氣和氧氣的電解池裝置，該裝置包括外殼；外殼內(nèi)的第一電解單元和外殼內(nèi)的第二電解單元，每個(gè)電解單元包括多個(gè)多孔陰極板，放置在陰極板之間的多個(gè)多孔陽極板，與陰極板和外殼上的氫氣出口端口以流體流連系的氫氣導(dǎo)管；與陽極板和外殼上的氧氣出口端口以流體流連系的氧氣導(dǎo)管，第一及第二電解質(zhì)入口和第一及第二電解質(zhì)出口，電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口被布置使得電解質(zhì)流過陽極板和陰極板以及放置在每個(gè)相鄰陽極板和陰極板之間的隔板，與電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口的每個(gè)相鄰放置的隔板，隔板被選擇使得能透過電解質(zhì)但不能透過氫氣和氧氣泡；向單元供給電解質(zhì)并在第一和第二電解單元的電解質(zhì)入口之間延伸的電解質(zhì)入口導(dǎo)管；電解質(zhì)通過它從單元中排出的電解質(zhì)出口導(dǎo)管，電解質(zhì)出口導(dǎo)管在第一和第二電解質(zhì)單元的電解質(zhì)出口之間延伸；以及放置在第一和第二單元之間并在兩者之間形成隔壁的電解質(zhì)擴(kuò)散組件，電解質(zhì)擴(kuò)散組件定義第一電解單元的第一電解質(zhì)入口和第一電解質(zhì)出口，以及第二電解單元的第二電解質(zhì)入口和第二電解質(zhì)出口。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)廣泛方面，提供了一種供電解單元中使用的電極，該電極包括具有外表面的多孔導(dǎo)體，在多孔導(dǎo)體的外表面上的活性層材料，散布在活性層材料內(nèi)的催化劑，以及用于電源的電連接的觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)澆鑄成與多孔導(dǎo)體接觸。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的電解單元的端視圖。
圖2是沿著圖1的線II-II的示意剖面。
圖3是沿著圖1的線III-III的示意剖面。
圖4是通過根據(jù)本發(fā)明的電解池裝置的示意剖面，該剖面沿著電解質(zhì)入口導(dǎo)管。
圖5a是根據(jù)本發(fā)明的陽極的平面圖。
圖5b是沿著圖5的線VI-VI的截面圖。
圖6a是用于本發(fā)明的折疊電極的透視圖。
圖6b是用于本發(fā)明的折疊電極的側(cè)視圖。
圖7是顯示電解質(zhì)流的通過單元的示意截面圖。
圖8是通過電解池的剖面圖，其中單元內(nèi)的部件被移走。
圖9是用于本發(fā)明的電解質(zhì)分布組件的分解圖。
圖10是顯示電連接的電解池裝置的示意圖。
圖11是車輛中的電解裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1～3，根據(jù)本發(fā)明的電解單元被顯示。單元包含多個(gè)陽極4和陰極6，并且使用濃縮液態(tài)電解質(zhì)例如3～7摩爾的氫氧化鉀來工作。高濃縮電解質(zhì)的使用使單元可以在低溫下工作而不凍結(jié)。每個(gè)相鄰陽極和陰極之間具有能透過電解質(zhì)但不能透過氣體的隔板8。電極和隔板形成為薄板并排列成堆。隔板8也放置在堆的每端。電解單元在圖2和3中示意地說明，因?yàn)槊總€(gè)電極和每個(gè)隔板的厚度是過分強(qiáng)調(diào)的從而不成比例。一般地，電極和隔板每個(gè)都小于1mm厚，雖然在平面上大得多(即例如10～20cm寬和20～40cm長)。因此，單元實(shí)際上比圖中所示更薄和更緊密。
外殼10放置在陽極4、陰極6和隔板8的堆的周圍。外殼定義其中放置陽極、陰極和隔板的內(nèi)室11。外殼緊密地布置在電極和隔板周圍。特別地，在所示例的實(shí)施方案中，單元被形成使得電極和隔板嵌入外殼的材料中。這通過將電極和隔板布置在模子中，在所布置部分的周圍注入液態(tài)形式的外殼材料，并且使外殼固定來實(shí)現(xiàn)，這將在下文更全面地描述。
外殼10具有貫穿它的多個(gè)入口和出口端口。特別地，外殼包括電解質(zhì)的入口端口12、電解質(zhì)的出口端口14、所產(chǎn)生氫氣的出口端口16，以及所產(chǎn)生氧氣的出口端口18。端口12～18可以帶分接頭，或者制備成接受連接器19以連接到流體線。
端口12、14、16和18與貫穿單元的導(dǎo)管以液體流連系。特別地，端口16和18分別與氫氣導(dǎo)管20和氧氣導(dǎo)管22以液體流連系，并且端口12和14分別與電解質(zhì)入口和出口導(dǎo)管24，26連系。電解質(zhì)導(dǎo)管24，26的每個(gè)具有對(duì)著放置有電極和隔板的內(nèi)室11的開口24a，26a。電解質(zhì)分布組件27放置在導(dǎo)管開口24a，26a與端隔板8之間的堆的每端。電解質(zhì)分布裝置27包括板片27a，其形成導(dǎo)管24，26的末端并定義開口24a，26和擴(kuò)散元件70。
電觸點(diǎn)28，30分別連接到每個(gè)陽極和陰極。它們通過外殼伸出，以易于連接到電源。優(yōu)選地，所有陽極觸點(diǎn)28在外殼上排列成直線，并且所有陰極觸點(diǎn)30在外殼上排列成直線但與陽極觸點(diǎn)28不成直線。這使容易連接到電源。為了進(jìn)一步使容易連接到電源，所有相同類型的觸點(diǎn)可以一起澆鑄，以形成單元的所有陰極的一個(gè)整體觸點(diǎn)31和所有陽極的另一個(gè)整體觸點(diǎn)。這樣，每個(gè)單元將僅具有兩個(gè)接線端子把電源電流連接到八個(gè)板片。
在單元的工作過程中，電解質(zhì)流過導(dǎo)管24，直到內(nèi)室11、出口導(dǎo)管26然后流出單元。電解質(zhì)流參數(shù)，特別地入口流體的壓力和出口流體的壓力以及單元的入口和出口的相對(duì)定位被選擇，使得至少一些電解質(zhì)在流進(jìn)出口導(dǎo)管26之前流過電極和隔板的平面。雖然在單元中顯示每個(gè)電解質(zhì)導(dǎo)管24，26的兩個(gè)電解質(zhì)入口和出口，但任何個(gè)數(shù)的電解質(zhì)入口和出口可以使用。如果每個(gè)入口和出口導(dǎo)管的一個(gè)電解質(zhì)入口和出口被使用，它們應(yīng)當(dāng)放置在單元的相對(duì)端，使得當(dāng)從入口流到出口時(shí)電解質(zhì)必須流過電極。
電源施加到觸點(diǎn)28，而觸點(diǎn)30接地。經(jīng)過單元的電能傳遞在陽極4制造氧氣并在陰極6制造氫氣。因?yàn)樵诿總€(gè)相鄰陽極和陰極之間的不能透過氣體的隔板8的存在，所產(chǎn)生氣體不會(huì)混合。導(dǎo)管20僅與陰極6以流體流連系，并且導(dǎo)管22僅與陽極4以流體流連系。這樣，在電極上析出的任何氣體流過導(dǎo)管20，22的一個(gè)而不混合。
單元可以用各種方法制造。但是，在一種優(yōu)選制造方法中，電極和隔板以通常相似的寬度和長度形成，并且電極和隔板以它們的平面基本平行的選中的對(duì)準(zhǔn)排列來堆疊。然后堆放置在模子中，并且當(dāng)在模子中保持該堆疊結(jié)構(gòu)時(shí)，液體形式的外殼材料注入到堆的周圍，使得當(dāng)液體凝固時(shí)，堆被澆鑄于外殼材料中。特別地，任何多孔元件，例如電極和擴(kuò)散器的邊緣用外殼材料浸漬，但是這些元件的中央保持開敞而沒有被外殼材料接觸。
外殼材料包圍堆并浸漬任何多孔元件例如陽極和陰極的邊緣。這樣，內(nèi)室實(shí)際上將在各個(gè)板元件的邊緣向內(nèi)部形成，如所示。為了防止外殼材料浸漬超過所希望的界限，密封劑可以涂敷在多孔元件的邊緣的周圍，或者邊緣可以被形成以阻止在其上的浸漬。這將參考圖5a和5b進(jìn)一步討論。另外，電解池的元件被一起壓制并提供使液體可以進(jìn)入并僅填充所希望體積的相容材料的機(jī)械阻擋。
導(dǎo)管20～26可以用各種方法形成。在一種實(shí)施方案中，導(dǎo)管20和22通過在電極、隔板和電極分布板上形成孔徑并當(dāng)布置堆時(shí)使這些孔徑對(duì)準(zhǔn)來制造。然后，液態(tài)外殼材料注入堆的周圍并被選擇以浸漬所形成孔徑的周圍。當(dāng)外殼材料凝固時(shí)，其形成固體阻擋來隔離選定孔徑與單元的內(nèi)室。這將在下文更詳細(xì)地描述。
為了安全，不使氣體在氣體不會(huì)流到氣體導(dǎo)管的區(qū)域中產(chǎn)生是有益的。當(dāng)然，如果氣體在一對(duì)隔板之間產(chǎn)生，氣體將被強(qiáng)迫流進(jìn)氣體導(dǎo)管中，因?yàn)闅馀莶荒芡高^隔板。為了避免使氣體在隔板的外面例如在電解質(zhì)導(dǎo)管中產(chǎn)生，在隔板外面的電解質(zhì)通路中的任何暴露的導(dǎo)電部分例如泵部件、電極或配件之間的電勢(shì)差應(yīng)當(dāng)不大于1.2伏特，優(yōu)選地不大于1.4伏特。大于1.2伏特的電勢(shì)差一般地當(dāng)陽極或陽極和陰極兩者暴露于導(dǎo)管中時(shí)出現(xiàn)。因此，導(dǎo)管24，26應(yīng)當(dāng)沒有暴露于其中的反應(yīng)性電極表面。因此，優(yōu)選地制造方法保證反應(yīng)性電極表面從在隔板外面的導(dǎo)管24，26的暴露表面處凹進(jìn)。
模子被選擇，使得觸點(diǎn)28，30的一部分從外殼伸出從而易于連接到電源。
外殼材料被選擇，以在-45～+100℃的條件下熱穩(wěn)定并能忍耐單元中存在的化學(xué)和電條件。外殼材料也必須可用于以液體形式澆鑄。一種有益的外殼材料是環(huán)氧樹脂。
圖1～3中所示的電解單元為單獨(dú)使用而構(gòu)建。但是，參考圖4，具有少許修改的單元2可以與其他單元2a，2b串聯(lián)組裝，以構(gòu)成為特定應(yīng)用提供足夠的產(chǎn)生氣體的電解池裝置32。在多個(gè)單元安裝在一個(gè)裝置中的情況下，電解質(zhì)入口導(dǎo)管24、電解質(zhì)出口導(dǎo)管(在該截面圖中未能看到)以及氣體導(dǎo)管20，22可以與整個(gè)裝置中的每個(gè)單元連系。外殼10在整個(gè)裝置周圍延伸并包括使每個(gè)單元與其相鄰單元隔離的內(nèi)壁10b。電解池裝置可以通過將每個(gè)單元的電極、陰極、隔板以及電解質(zhì)分布組件的堆排列成其間具有內(nèi)壁10b的首尾連接結(jié)構(gòu)然后在堆的周圍澆鑄外殼而用與單獨(dú)單元相同的方法形成。為了使整個(gè)裝置穩(wěn)定，優(yōu)選地在每端具有端板34。
參考圖5a和5b，根據(jù)本發(fā)明的陽極被顯示。所示例的陽極已準(zhǔn)備好裝配形成單元。有用的陽極可以從Gaskatel GmbH，Germany獲得，商標(biāo)NiH33TM。如先前所提到的，在本單元中氧氣在陽極處生產(chǎn)。陽極是包括多孔導(dǎo)體40的氣體擴(kuò)散電極，多孔導(dǎo)體40其上粘附有活性層42，活性層42包括含有催化劑的支撐物。催化劑未能在圖中看到，因?yàn)樗患?xì)微地劃分并分布在整個(gè)活性層42中。導(dǎo)體40電連接到觸點(diǎn)28。
活性層42包括由聚四氟乙烯(PTFE)混合物制成的包含憎水和親水區(qū)的支撐物。支撐物為活性層提供貫穿它的憎水區(qū)和親水孔。因此，活性層42允許氣體通過憎水區(qū)而與流過親水孔的電解質(zhì)分隔地流通。活性層42壓制成與導(dǎo)體緊密接合。
催化劑是電子轉(zhuǎn)移在電解反應(yīng)中發(fā)生的表面。催化劑例如鎳、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(LaO.6CaO.4CoO3)、碳或氧化鈦適合于用于氧氣的生成。在一種實(shí)施方案中，基于成本優(yōu)選地催化劑是Raney鎳。在另一種實(shí)施方案中，基于成本和性能優(yōu)選地使用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
導(dǎo)體40傳導(dǎo)來自電觸點(diǎn)28的電子，并且是多孔的以允許液體從中流過。與電解質(zhì)接觸時(shí)不會(huì)分解的任何導(dǎo)電材料可以使用。鎳或不銹鋼是優(yōu)選的，其中鎳是最優(yōu)選的材料，因?yàn)樗哪透g性。為了提供多孔性，導(dǎo)體40優(yōu)選地形成絲網(wǎng)、篩網(wǎng)或海綿體。
活性層42僅需要涂敷到導(dǎo)體40的一側(cè)。在電極的兩側(cè)都加上活性層不會(huì)增進(jìn)任何好處。活性層可以用各種方法固定到導(dǎo)體上。在所示例的實(shí)施方案中，活性層通過壓制成與導(dǎo)體接合來固定，如由交叉線所示的。
觸點(diǎn)28可以由任何導(dǎo)電材料例如錫、鎳或銅來制成。電連接可以通過焊接或優(yōu)選地將觸點(diǎn)澆鑄到多孔導(dǎo)體的邊緣上而形成。澆鑄通過將導(dǎo)體浸漬到熔化的觸點(diǎn)材料中來完成。澆鑄優(yōu)于焊接，因?yàn)樗鼫p小導(dǎo)體40與觸點(diǎn)28之間的電荷集中效應(yīng)。錫是在觸點(diǎn)澆鑄到導(dǎo)體上的情況下使用的優(yōu)選觸點(diǎn)材料。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)陽極澆鑄到外殼中時(shí)，將有一個(gè)對(duì)氣體生成開敞的中央反應(yīng)區(qū)53，并且邊緣53a將嵌入到外殼的材料中而不對(duì)氣體生成開敞?；钚詫?2可以僅涂敷到區(qū)域53上，或者它可以涂敷到整個(gè)導(dǎo)體表面上，即使其表面的一部分將嵌入外殼的材料中而因此不起作用。
因?yàn)殛枠O是多孔的，在使用優(yōu)選方法構(gòu)建單元時(shí)，液態(tài)外殼材料，例如環(huán)氧樹脂，能夠遷移到陽極的中央，例如進(jìn)入?yún)^(qū)域53。但是，澆鑄參數(shù)溫度、時(shí)間以及壓力考慮活性層42而選擇，以阻止液態(tài)外殼材料遷移到超過區(qū)域53的周界進(jìn)入到不希望材料遷移的其他電極區(qū)域。
陽極4使孔徑46穿過它而形成，當(dāng)與其他電極、隔板等上的類似孔徑對(duì)準(zhǔn)時(shí)，其定義氧氣導(dǎo)管22。類似地，孔徑48定義氫氣導(dǎo)管22，并且孔徑52定義電解質(zhì)出口導(dǎo)管26的一個(gè)。雖然在最終的單元中，孔徑46將對(duì)陽極的中央反應(yīng)區(qū)53開敞，但不能透過氣體及液體的阻塞，例如外殼材料，將提供在陽極上的孔徑48，52周圍，使得導(dǎo)管20，26將與在陽極上析出的氣體隔離。為了使在反應(yīng)區(qū)53與孔徑48，52之間的外殼材料的遷移容易，活性層42從導(dǎo)體上移走以形成通道55，使得外殼材料可以容易地注入到那里。密封劑，例如活性層材料可以應(yīng)用，以控制在孔徑周圍的外殼材料的注入。雖然不需要為電解質(zhì)導(dǎo)管的正確形成提供孔徑52，但是對(duì)于通過導(dǎo)管的有效電流轉(zhuǎn)移，導(dǎo)體具有與觸點(diǎn)28的最大接觸是必要的。因此，使導(dǎo)體向上貫穿導(dǎo)管26之一的位置并為電解質(zhì)導(dǎo)管切割出孔徑52是希望的。如果希望的話，導(dǎo)體可以延伸得更寬以減小電荷集中。但是，如先前所提到的，優(yōu)選地沒有電極反應(yīng)表面暴露于最終的電解質(zhì)導(dǎo)管中，使得將沒有氣體在其中形成。因此，雖然導(dǎo)體需要在孔徑周圍提供，但是優(yōu)選地在孔徑52周圍沒有活性層42。優(yōu)選地，也沒有導(dǎo)體在導(dǎo)管中開敞。因此，孔徑具有比所希望的導(dǎo)管的最終直徑大的直徑，并且孔徑沿著外殼材料排列，例如通過在澆鑄過程中允許外殼材料遷移到孔徑中，然后沿著孔徑的中軸鉆出而不穿過導(dǎo)體。
在陽極的區(qū)域53上析出的氧氣將穿過由PTFE活性層42的憎水區(qū)創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)并將通過所產(chǎn)生氣體的壓力遷移到氧氣孔徑46。為了使析出氣體的排出容易，一個(gè)或多個(gè)氣體通路56通過活性層42在陽極上形成以創(chuàng)建到孔徑46的開路。氣體通路是活性層中孔道并通過從該區(qū)域的導(dǎo)體上移走包含催化劑的活性層或通過在涂敷活性層過程中避開該區(qū)域而形成。
氣體通路56減小氧氣到孔徑46的流動(dòng)阻力，因此應(yīng)當(dāng)被定位，以減小從氣體生成表面上的任一點(diǎn)到通路56的流通路的長度。在一種實(shí)施方案中，氣體通路沿著區(qū)域53的邊緣延伸，并且在另一種實(shí)施方案中，它們更靠近中央地貫穿氣體生成區(qū)，例如從孔徑46向內(nèi)部對(duì)角地延伸。
氫氣在陰極6處析出。優(yōu)選的陰極一般地類似于如參考圖5a和5b而描述的陽極。雖然相似的導(dǎo)體、催化劑和支撐物可以使用；但是材料可以被選擇，而不用過多地?fù)?dān)憂氧化問題。因此，優(yōu)選地更好的導(dǎo)體，例如銅絲網(wǎng)可以使用。另外，應(yīng)當(dāng)容易認(rèn)識(shí)到，陰極反應(yīng)區(qū)與氫氣孔徑48和導(dǎo)管20以流體連系，并且到氧氣孔徑46的通路被封堵，例如通過在周圍注入外殼材料。
參考圖6a和6b，為了使電極的制造和裝配容易，相同類型的兩個(gè)相鄰電極的觸點(diǎn)可以形成為一個(gè)整體元件。該整體觸點(diǎn)連接在兩個(gè)電極之間并被折疊以允許電極放置成觸點(diǎn)在每個(gè)電極的邊緣的并排關(guān)系。在一種實(shí)施方案中，相鄰電極從一片導(dǎo)體40形成，該導(dǎo)體40已被折疊以形成折疊邊43和在其兩側(cè)的兩個(gè)電極板?；钚詫?2涂敷到每個(gè)電極板的反應(yīng)面上。觸點(diǎn)28a沿著折疊邊43形成。觸點(diǎn)28a可以通過將導(dǎo)體材料的折疊邊浸漬到熔化的觸點(diǎn)材料中而形成。
隔板8在每個(gè)相鄰陽極和陰極之間以及在每個(gè)電極堆的端部提供。隔板是非導(dǎo)電性的，并保持所產(chǎn)生的氫氣和氧氣分隔同時(shí)允許電解質(zhì)從其中流過。隔板使通路形成并調(diào)整大小，以使電解質(zhì)離子和水分子可以通過但拒絕氧氣或氫氣泡的通過。一般地，通路傾向于具有小于1微米優(yōu)選地大約0.03～0.05微米的直徑。隔板必須足夠厚以避免在電解之間的捷徑的產(chǎn)生。但是，增加隔板的厚度增加電極之間的有效距離，從而導(dǎo)致較低效率。優(yōu)選地，隔板大約是0.4mm厚。
隔板8優(yōu)選地由多微孔的親水塑料例如聚丙稀或聚乙烯制成，它們?cè)陔娊赓|(zhì)中化學(xué)穩(wěn)定并在-45～100℃的溫度下熱穩(wěn)定。石棉也可以使用，但不是優(yōu)選的，因?yàn)殛P(guān)于其工藝的健康和環(huán)境考慮。
所先前所提到的，使電解質(zhì)流過單元，并且至少一些流過電極4，6和隔板8的平面。這種電解質(zhì)流通過增強(qiáng)氣泡向氣體出口的移動(dòng)而減小氣體堵塞、刷新電極周圍的電解質(zhì)，以及增強(qiáng)冷卻。
電解質(zhì)從入口孔口24a流到出口孔口26a。為了正確工作，至少一些電解質(zhì)必須流過整個(gè)單元。雖然單元能夠以一個(gè)或多個(gè)入口以及一個(gè)或多個(gè)出口工作，但優(yōu)選地有兩個(gè)分隔的入口和兩個(gè)分隔的出口。因?yàn)榭赡苡邢喈?dāng)大的熱量在系統(tǒng)中產(chǎn)生，優(yōu)選地出口被定位以疏散受熱的電解質(zhì)而不在整個(gè)單元傳遞熱量。因此，優(yōu)選地出口端口關(guān)于重力與單元的上端相鄰地放置。另外，為了使容易用電解質(zhì)填充單元，使得不存在氣囊，出口優(yōu)選地與內(nèi)室的上界盡可能接近地放置。入口和出口在內(nèi)室的側(cè)面敞開，使得流體直通電極的平面而不是與平面平行。
為了實(shí)現(xiàn)通過單元的電解質(zhì)流，壓力差可以在入口和出口之間建立。另外，為了使單元內(nèi)的流動(dòng)達(dá)到最優(yōu)，可以有在兩個(gè)入口24a之間建立的壓力差，使得有橫過單元的電解質(zhì)流。雖然小于入口處壓力差，壓力差也將在出口處發(fā)生。這參考圖7來說明，其中單元2的兩個(gè)入口標(biāo)識(shí)為24a’和24a”并且兩個(gè)出口標(biāo)識(shí)為26a’和26a”。通過入口24a’進(jìn)入的每個(gè)電解質(zhì)流由實(shí)線箭頭指示，而通過入口24a”進(jìn)入的流由輪廓箭頭指示。
因?yàn)橛呻姌O和隔板產(chǎn)生的對(duì)電解質(zhì)流的阻力，通過入口24a”進(jìn)入的電解質(zhì)的主要部分將靠近第一隔板流動(dòng)并通過出口26a”流出，并且通過入口24a’進(jìn)入的電解質(zhì)的主要部分將通過出口26a’流出。在電極堆兩側(cè)上的這種電解質(zhì)流將提供冷卻。但是，通過擴(kuò)散以及通過以比經(jīng)過入口24a’更大的壓力提供經(jīng)過入口24a”的電解質(zhì)流，相當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)從入口24a”流到出口26a’。因此，電解質(zhì)有效地流過單元內(nèi)室的所有區(qū)域，以對(duì)抗氣體堵塞并刷新在電極周圍的電解質(zhì)。入口處的壓力差可以用任何希望的方法建立，例如通過壓力調(diào)節(jié)器或通過沿著電解質(zhì)入口導(dǎo)管隔開入口以及入口和出口導(dǎo)管的差別調(diào)整。優(yōu)選地，最高壓力入口(圖7中的24a”)和最低壓力出口(圖7中的26a”)之間的差應(yīng)當(dāng)保持在大約200～300mBar。
為了使容易提供多個(gè)單元2、2a等的入口之間的壓力差和出口之間的壓力差，優(yōu)選地，有用于供給電解質(zhì)的兩個(gè)導(dǎo)管24L，24H，以及電解質(zhì)通過它們從單元中排出的兩個(gè)導(dǎo)管26L，26H。通過導(dǎo)管24L供給的電解質(zhì)的壓力處于比通過導(dǎo)管24H供給的電解質(zhì)低的壓力，類似地在導(dǎo)管26L的開口處產(chǎn)生的壓力低于在導(dǎo)管26H的開口處的電解質(zhì)中產(chǎn)生的壓力。
電解質(zhì)導(dǎo)管的開口24a，26a優(yōu)選地以這樣一種方式形成，使得從其中經(jīng)過的流在大的表面區(qū)域上擴(kuò)散和散布。特別地，優(yōu)選地，開口24a，26a拉長延伸至少內(nèi)室11的2/3寬度，并且分別與內(nèi)室的底部和頂部相鄰地放置。
電解質(zhì)分布組件27放置在每個(gè)單元2的端部。每個(gè)組件27可以取決于所希望的單元結(jié)構(gòu)以及共同安裝在一個(gè)電解池裝置中的單元的數(shù)量而以各種方法和用各種部件形成。在任何一種情況下，每個(gè)電解質(zhì)分布組件包括與開口24a’相鄰地放置的擴(kuò)散元件70，用于使進(jìn)入單元的電解質(zhì)有效地?cái)U(kuò)散并均勻化。
在一種實(shí)施方案中，擴(kuò)散元件包括多個(gè)曲折的流通路。擴(kuò)散元件由在單元的環(huán)境中抗退化的材料例如不銹鋼、鎳或聚合材料制成。在優(yōu)選實(shí)施方案中，擴(kuò)散元件是不銹鋼的壓制海綿體。海綿體在軋制之前大約2.5mm厚，并且在軋制之后大約0.8mm。合適的擴(kuò)散元件例如可從Gaskatel GmbH，Germany獲得。
擴(kuò)散元件可以固定在框架中或單獨(dú)使用。在一種實(shí)施方案中，擴(kuò)散元件通過在注入外殼材料之前排列在電極和隔板的堆的端部而直接澆鑄到外殼中。當(dāng)擴(kuò)散元件通過澆鑄到外殼中而固定在單元中時(shí)，密封材料例如聚丙烯線必須涂敷到擴(kuò)散元件的周邊周圍，以防止環(huán)氧樹脂滲透。聚丙烯線密封通過擴(kuò)散元件的通路，并且作用就像o型環(huán)，其中它壓緊相鄰的固體表面以在其間形成密封。
在圖8中所說明的實(shí)施方案中，兩個(gè)單元以首尾連接的結(jié)構(gòu)排列在電解池裝置中。在所示例的裝置中，電極、隔板以及擴(kuò)散元件已經(jīng)移走以容易理解。
在該實(shí)施方案中，電解質(zhì)分布組件包容電解質(zhì)入口導(dǎo)管24’和電解質(zhì)出口導(dǎo)管26’。這些導(dǎo)管24’，26’分別連接到貫穿單元的主導(dǎo)管24，26。在多于一個(gè)單元安裝在電解池裝置中的情況下，電解質(zhì)導(dǎo)管可以如所示地形成，以提供單元之間所需的例如大約95％的電流隔離。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，為了在一個(gè)電解池裝置中的相鄰單元的正確工作，一個(gè)單元中的陽極和陰極之間的歐姆損耗必須小于電解池裝置中的任何兩個(gè)單元之間的歐姆損耗。單元之間的足夠的電流隔離可以通過在相鄰單元之間形成整個(gè)導(dǎo)管來提供，包括例如其間的導(dǎo)管24’、導(dǎo)管24”和導(dǎo)管24的長度比一個(gè)單元中的相鄰電極之間的距離大至少20倍并且優(yōu)選地100倍。在本優(yōu)選單元中，電極之間的距離達(dá)到大約1mm，因此單元之間導(dǎo)管的流程長度是20mm或更長。在一種實(shí)施方案中，該所希望長度通過將出口和/或入口導(dǎo)管24’和26’形成為迷宮(在剖視圖中顯示)，其中具有至少一個(gè)彎曲以產(chǎn)生延長的流通路。導(dǎo)管應(yīng)當(dāng)被形成，以提供電流隔離而不會(huì)過度地限制流動(dòng)或?qū)е乱簤簱p失。特別地，它們的橫截面積、急轉(zhuǎn)彎的個(gè)數(shù)以及表面平滑度應(yīng)當(dāng)被選擇，以減小循環(huán)電解質(zhì)所需的泵的大小并保持電解質(zhì)的壓強(qiáng)處于最小值同時(shí)保持電流隔離。
為了制造的容易，兩個(gè)相鄰單元2，2a的電解質(zhì)入口和出口可以在一個(gè)組件中形成，同時(shí)保持單元隔離。參考圖9，電解質(zhì)分布組件27a可以通過以迭片排列將多個(gè)層粘連在一起而形成。電解質(zhì)分布組件27a包括構(gòu)成相鄰單元之間的擋板的中央板10b，以及用于支撐擴(kuò)散元件70的框架72。三個(gè)板74，76，78放置在中央板10b和框架72之間。板10b，74，76，78每個(gè)都具有穿過它們的開槽，例如80a，80b，80c，24a，81a，81b，81c和26a，并且被構(gòu)建使得開槽對(duì)準(zhǔn)以形成迷宮導(dǎo)管24’和26’。板74，76，78和框架72粘連在一起并粘連著中央板10b的第一側(cè)面84以形成一個(gè)組件。指示為組85的類似于74，76，78的另一組板片以及類似于框架72的框架粘連到中央板的對(duì)面?zhèn)?6，以形成相鄰單元的導(dǎo)管。
每個(gè)板片10a～78和框架72包括孔徑46，48，50和52，當(dāng)板片與框架粘連在一起時(shí)，它們對(duì)準(zhǔn)以分別形成氧氣導(dǎo)管、氫氣導(dǎo)管、兩個(gè)電解質(zhì)入口導(dǎo)管(即參考圖7，一個(gè)提供高壓入口24a”，而一個(gè)提供低壓入口24a’)以及兩個(gè)電解質(zhì)出口導(dǎo)管(即一個(gè)通過高壓出口26a”排出流，而一個(gè)從低壓出口26a’排出流)的一部分。取決于開槽形成電解質(zhì)入口還是電解質(zhì)出口，孔徑50，52對(duì)板10b上的開槽80a，81a的選定一些開敞。
整體上，在圖9的電解質(zhì)分布組件27a上有四個(gè)分開的導(dǎo)管。這些導(dǎo)管是一個(gè)單元的一個(gè)入口和一個(gè)出口以及相鄰單元的一個(gè)入口和一個(gè)出口。板上的開槽被排列，使得在組件上的任何導(dǎo)管24’和26’之間沒有流，并且使得通過每個(gè)導(dǎo)管的所有流通過迷宮而不是直接從電解質(zhì)孔徑流到入口24a，26a。通過兩組開槽的示范性電解質(zhì)流由箭頭指示。
凹口87，88在板和框架中形成，以在電解池裝置的制造過程中有助于外殼材料注入，使得在氣體通道周圍形成阻擋。
板和框架72由非導(dǎo)電材料制成，該材料在單元環(huán)境中是熱和化學(xué)穩(wěn)定的。特別有用的聚合材料是聚砜。
參考圖10，當(dāng)多個(gè)單元2，2a，2b，2c連接在一起，以形成電解池裝置32時(shí)，優(yōu)選地單元串聯(lián)地連接到電源89。當(dāng)單元或電解池裝置在車輛中使用時(shí)，電源89是車輛電池或交流發(fā)動(dòng)機(jī)，并且由電源調(diào)節(jié)器(沒有顯示)來調(diào)節(jié)。
串聯(lián)連接允許使用方便的電源。例如，具有串聯(lián)連接的兩個(gè)至五個(gè)單元的電解池裝置可以方便地以汽車電池或交流發(fā)動(dòng)機(jī)來工作。為了使串聯(lián)連接簡(jiǎn)化，優(yōu)選地電極被排列，使得一個(gè)單元的所有陽極觸點(diǎn)28在外殼上排成一列或整體形成，并且這些觸點(diǎn)與裝置中下一個(gè)相鄰單元的陰極觸點(diǎn)30對(duì)準(zhǔn)。
在某個(gè)單元中可以有任意數(shù)量陽極和陰極。但是，為了使用9伏特電源的車輛系統(tǒng)中的最佳運(yùn)行，優(yōu)選地，每個(gè)單元包含串連排列的8個(gè)電極，如下一個(gè)端陰極，一對(duì)陽極，一對(duì)陰極，一對(duì)陽極以及一個(gè)端陰極。
參考圖11，由電解單元或電解池裝置32產(chǎn)生的氣體通過氣體輸送系統(tǒng)90流動(dòng)到車輛發(fā)動(dòng)機(jī)(沒有顯示)以注入到發(fā)動(dòng)機(jī)油管、進(jìn)氣口中或者作為排氣裝置中的后處理。優(yōu)選地，所產(chǎn)生的氫氣和氧氣在分開的線路91，92中輸送并保持分開直到注入發(fā)動(dòng)機(jī)。氣體輸送系統(tǒng)包括氫氣和氧氣線路的每個(gè)的壓力調(diào)節(jié)器94。壓力調(diào)節(jié)器94保證裝置32中的氣體壓力保持在選定的壓力之上，該壓力大于裝置中電解質(zhì)的壓力。這防止電解質(zhì)通過氣體端口流出。
氣體輸送系統(tǒng)也包括每個(gè)線路91，92的濕氣移去器96。濕氣移去器96可以是基于化學(xué)的使用例如硅膠、機(jī)械的使用Gore-TexTM隔膜，或者電氣的使用珀?duì)柼?yīng)冷凝器。線路98從每個(gè)濕氣移去器延伸到電解質(zhì)儲(chǔ)存器100。
電解質(zhì)流過裝置32和電解質(zhì)儲(chǔ)存器100之間的線路101。儲(chǔ)存器100包括控制102以保證電解質(zhì)的溫度低于大約80℃的選定值，以及液位檢測(cè)器以保證合適體積的電解質(zhì)可用于供給裝置?；旌掀?06也被提供以保證電解質(zhì)均勻性被保持。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)說明性實(shí)施方案做出許多其他改變，同時(shí)這些改變落入本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且打算所有這些改變被這里所附加的權(quán)利要求書所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種用于從濃縮液態(tài)電解質(zhì)中產(chǎn)生氫和氧的電解單元，該單元包括外殼，多個(gè)多孔陰極板，放置在陰極板之間的多個(gè)多孔陽極板，在陰極板和外殼上的氫氣出口端口之間以流體流連系的氫氣導(dǎo)管；在陽極板和外殼上的氧氣出口端口之間以流體流連系的氧氣導(dǎo)管，電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口，電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口被布置成使得電解質(zhì)流過陽極板和陰極板以及放置在每個(gè)相鄰陽極板和陰極板之間的隔板，與電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口的每個(gè)相鄰放置的端隔板，端隔板被選擇成能透過電解質(zhì)但不能透過氫氣和氧氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中有四個(gè)陽極板和四個(gè)陰極板并且它們從端部到端部排列為陰極，陽極，陽極，陰極，陰極，陽極，陽極，陰極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中在電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口之間有壓差，使得在其間產(chǎn)生流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電解單元還包括第二電解質(zhì)入口，并且其中在入口之間有壓差。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的電解單元還包括第二電解質(zhì)出口，并且其中在出口之間有壓差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口構(gòu)成電解質(zhì)流通路的一部分，并且任意電極與端隔板外的電解質(zhì)流通路中的任意暴露導(dǎo)電表面之間的勢(shì)差保持低于1.2V。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中入口或出口的至少一個(gè)形成為其中具有至少一個(gè)彎曲以有效地增加其長度的迷宮。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中有高壓電解質(zhì)入口、低壓電解質(zhì)入口、高壓電解質(zhì)出口以及低壓電解質(zhì)出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，還包括與電解質(zhì)入口相鄰地放置以擴(kuò)散流過入口的電解質(zhì)流的電解質(zhì)擴(kuò)散元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電解單元，其中電解質(zhì)入口被定位成在通過擴(kuò)散元件的平面的流通路中供給電解質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中隔板包括通過它的通路，該通路被調(diào)整大小以允許電解質(zhì)的通行但拒絕氫氣和氧氣泡的通行。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電解單元，其中隔板是多微孔的親水塑料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中陽極板和陰極板是氣體擴(kuò)散電極，包括氣體從其中輸送的憎水通路和電解質(zhì)從其中輸送的親水通路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的電解單元，其中陽極板包括至少一些相鄰的陽極，它們通過折疊陽極來形成折疊邊以準(zhǔn)備裝配它們以及在折疊邊處形成陽極觸點(diǎn)表面而作為一個(gè)單位整體形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電解單元，其中陽極觸點(diǎn)通過將折疊邊浸漬到熔化的觸點(diǎn)材料中而形成。
16.一種用于從濃縮液態(tài)電解質(zhì)中產(chǎn)生氫和氧的電解池裝置，該裝置包括外殼；外殼中的兩個(gè)電解單元，每個(gè)電解單元包括內(nèi)室并且其中放置多個(gè)多孔陰極板，放置于其中的多個(gè)多孔陽極板，多孔陰極板在陽極板之間交替，以及放置在每個(gè)相鄰陽極板和陰極板之間的隔板，隔板被選擇以能透過電解質(zhì)但不能透過氫氣和氧氣泡；與陰極板和在外殼上的氫氣出口端口以流體流連系的氫氣導(dǎo)管；與陽極板和在外殼上的氧氣出口端口以流體流連系的氧氣導(dǎo)管，次電解質(zhì)入口和次電解質(zhì)出口，次電解質(zhì)入口和次電解質(zhì)出口被布置使得電解質(zhì)流過陽極板及陰極板，與次電解質(zhì)入口和次電解質(zhì)出口的每個(gè)相鄰放置的隔板；向所述各單元供給電解質(zhì)并在兩個(gè)電解單元的次電解質(zhì)入口之間延伸的主電解質(zhì)入口導(dǎo)管；以及主電解質(zhì)出口導(dǎo)管，電解質(zhì)通過它從單元中排出，主電解質(zhì)出口導(dǎo)管在兩個(gè)單元的次電解質(zhì)出口之間延伸；主電解質(zhì)入口導(dǎo)管和次電解質(zhì)入口一起形成為保持兩個(gè)單元之間至少95％的電流隔離；并且主電解質(zhì)出口導(dǎo)管和次電解質(zhì)出口一起形成為保持兩個(gè)單元之間至少95％的電流隔離。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中該至少95％的電流隔離通過形成主電解質(zhì)入口導(dǎo)管和次電解質(zhì)入口以具有比單元中相鄰陽極板和陰極板之間的有效距離大至少20倍的組合長度來實(shí)現(xiàn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中次電解質(zhì)入口的至少一個(gè)形成為其中具有至少一個(gè)彎曲以有效地增加它們的長度的迷宮。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中次電解質(zhì)出口形成為其中具有至少一個(gè)彎曲以有效地增加它們的長度的迷宮。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中次電解質(zhì)入口包括通向電解單元內(nèi)室的端口，并且端口的至少一個(gè)延伸電解單元內(nèi)室的寬度的至少2/3。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的電解池裝置，其中次電解質(zhì)出口包括通向電解單元內(nèi)室的端口，并且端口的至少一個(gè)延伸電解單元內(nèi)室的寬度的至少2/3。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的電解池裝置，其中次電解質(zhì)出口端口由重力決定而定位在次電解質(zhì)入口端口之上。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中在每個(gè)單元中在次電解質(zhì)入口和次電解質(zhì)出口之間有壓差，使得在其間產(chǎn)生流。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中在每個(gè)單元中的次電解質(zhì)出口之間有壓差，使得有低壓出口和高壓出口，并且與高壓出口相比更多的流通過低壓出口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的電解池裝置，其中有第一和第二主電解質(zhì)出口導(dǎo)管，該第一主電解質(zhì)出口導(dǎo)管在兩個(gè)單元的高壓出口之間延伸，并且該第二主電解質(zhì)出口導(dǎo)管在兩個(gè)單元的低壓出口之間延伸。
26.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置還包括在該至少兩個(gè)單元中的第二次電解質(zhì)入口，并且其中在每個(gè)單元中的兩個(gè)次入口之間有壓差。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的電解池裝置，其中有第一和第二主電解質(zhì)入口導(dǎo)管，該第一主電解質(zhì)入口導(dǎo)管在兩個(gè)單元的第一次電解質(zhì)入口之間延伸，并且該第二主電解質(zhì)入口導(dǎo)管在兩個(gè)單元的第二次電解質(zhì)入口之間延伸。
28.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，任意電極與端隔板外的電解質(zhì)流通路中的任意暴露導(dǎo)電表面之間的勢(shì)差保持低于1.2V。
29.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中任何陽極板或陰極板的反應(yīng)面都不暴露于電解質(zhì)導(dǎo)管、入口或出口中。
30.根據(jù)權(quán)利要求16的電解池裝置，其中各單元通過將陽極板、陰極板以及隔板排列成堆并在其周圍注入外殼材料來形成，并且貫穿單元的主電解質(zhì)入口導(dǎo)管和主電解質(zhì)出口導(dǎo)管被選擇，使得沒有陽極或陰極氣體生成表面暴露于主導(dǎo)管中。
31.一種用于從濃縮液態(tài)電解質(zhì)中產(chǎn)生氫和氧的電解池裝置，該裝置包括外殼；外殼內(nèi)的第一電解單元和外殼內(nèi)的第二電解單元，每個(gè)電解單元包括多個(gè)多孔陰極板，放置在陰極板之間的多個(gè)多孔陽極板，與陰極板和外殼上的氫氣出口端口以流體流連系的氫氣導(dǎo)管；與陽極板和外殼上的氧氣出口端口以流體流連系的氧氣導(dǎo)管，第一及第二電解質(zhì)入口和第一及第二電解質(zhì)出口，電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口被布置使得電解質(zhì)流過陽極板和陰極板以及放置在每個(gè)相鄰陽極板和陰極板之間的隔板，與電解質(zhì)入口和電解質(zhì)出口的每個(gè)相鄰放置的隔板，隔板被選擇使得能透過電解質(zhì)但不能透過氫氣和氧氣泡；向各單元供給電解質(zhì)并在第一和第二電解單元的電解質(zhì)入口之間延伸的電解質(zhì)入口導(dǎo)管；以及電解質(zhì)出口導(dǎo)管，電解質(zhì)通過它從單元中排出，電解質(zhì)出口導(dǎo)管在第一和第二電解質(zhì)單元的電解質(zhì)出口之間延伸；放置在第一和第二單元之間并在兩者之間形成隔壁的電解質(zhì)擴(kuò)散組件，電解質(zhì)擴(kuò)散組件限定第一電解單元的第一電解質(zhì)入口和第一電解質(zhì)出口，以及第二電解單元的第二電解質(zhì)入口和第二電解質(zhì)出口。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的電解池裝置，其中電解質(zhì)入口導(dǎo)管和電解質(zhì)出口導(dǎo)管每個(gè)被形成為保持各單元之間的至少95％的電流隔離。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的電解池裝置，其中該至少95％的電流隔離通過形成電解質(zhì)入口導(dǎo)管和電解質(zhì)出口導(dǎo)管，使得在第一單元中的電極與第二單元中的電極之間的最短電解質(zhì)通路長度比一個(gè)單元中相鄰陽極板和陰極板之間的有效距離大至少20倍來實(shí)現(xiàn)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的電解池裝置，其中電解質(zhì)入口導(dǎo)管包括這樣的一部分，其通過電解質(zhì)擴(kuò)散組件并形成為其中具有至少一個(gè)彎曲以有效地增加其長度的迷宮。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的電解池裝置，其中電解質(zhì)入口導(dǎo)管包括這樣的一部分，其通過電解質(zhì)擴(kuò)散組件并形成為每個(gè)都其中具有至少一個(gè)彎曲以有效地增加它們的長度的迷宮。
36.一種供在電解單元中使用的電極，該電極包括具有外表面的多孔導(dǎo)體，在多孔導(dǎo)體的外表面上的活性層材料，散布于活性層材料中的催化劑，以及用于電連接到電源的觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)被模制成與多孔導(dǎo)體接觸。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的電極，其中觸點(diǎn)由錫制成。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的電極，其中觸點(diǎn)通過模制連接到電解單元中相同類型的其它電極的觸點(diǎn)。
39.根據(jù)權(quán)利要求36的電極，其中導(dǎo)體與第二電極集成，該第二電極被折疊以與該電極處于并排關(guān)系。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的電極，其中導(dǎo)體在該電極與第二電極之間形成折疊邊，并且觸點(diǎn)連接在折疊邊處。
全文摘要
一種電解單元包括內(nèi)室，內(nèi)室包含其間具有隔板的多孔陽極和陰極板的堆。電解質(zhì)通過內(nèi)室中的多孔陽極和陰極而循環(huán)以產(chǎn)生氫氣和氧氣。多個(gè)電解單元可以安裝在一起以形成電解池裝置。
文檔編號(hào)C25B1/12GK1685084SQ03822799
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者約阿基姆·赫姆基, 汗斯－約阿基姆·克恩克, 加比·巴蘭 申請(qǐng)人:Hy-驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司