ry 和 R.A. Buchanan (ASM International, Materials Park, Ohio) 的《E.E.Stansbury and R. A. Buchanan》、B.Glowacki, M. Vickers 和 E.Maher(Azo Materials, Sydney, Australia)的論文"Grain Boundaries and Electronic Material"以 及 J. Kruger (Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio)在〈〈Electrochemistry Encyclopedia》中的論文"Electrochemistry of Corrosion"，其內(nèi)容全部以引用的方式并 入。電子材料中的粒子邊界的存在可阻礙并使引起局部發(fā)熱的電流的流動(dòng)轉(zhuǎn)向。其它導(dǎo)電 通路可變得更高度重要，這是由于它們必須輸送更大電流。這能夠引起"熱失控"效應(yīng)和腐 蝕。該問(wèn)題與大金屬板高電流電極有關(guān)。多個(gè)電極可通過(guò)限制導(dǎo)線中的電流流動(dòng)例如基本 上向?qū)Ь€的方向從而限制阻礙、轉(zhuǎn)向和局部發(fā)熱的選項(xiàng)來(lái)降低問(wèn)題的嚴(yán)重性。所公開的實(shí) 施例的實(shí)際效用是，對(duì)于給定電流和質(zhì)量的電極材料，與相同質(zhì)量的單電極對(duì)相比，相同量 的氫氣和氧氣可在較低電流密度下通過(guò)多對(duì)電極制造，從而減緩電極的腐蝕速度，減小過(guò) 電位并且提高電能轉(zhuǎn)化成氫氣能的效率。
[0110] 所公開的實(shí)施例可借助電解裝置的使用解決背景部分所述的關(guān)于氫氣和氧氣制 造的實(shí)際大規(guī)模實(shí)施的問(wèn)題。具體地說(shuō)，實(shí)施例可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)施現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)以及 使制造所需的金屬量最少。此外，所公開的實(shí)施例的模塊化性質(zhì)可更容易使它們本身適用 于大規(guī)模集成系統(tǒng)工業(yè)放大。
[0111] 已經(jīng)描述的部件、步驟、特征、目的、益處和優(yōu)點(diǎn)僅是說(shuō)明性的。它們或涉及它們的 討論都不旨在以任何的方式限制保護(hù)范圍。很多其它實(shí)施例也被考慮到了。這些包括具有 更少、另外和/或不同的部件、步驟、特征、目的、益處和優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例。這些也包括其中部 件和/或步驟不同地布置和/或安排的實(shí)施例。
[0112] 除非另作說(shuō)明，在本說(shuō)明書中闡述、包含在以下權(quán)利要求書中的所有量度、數(shù)值、 速度、位置、幅度、大小和其它規(guī)格是近似的，而不是精確的。它們旨在具有與它們涉及的功 能并與它們適合的技術(shù)慣例一致的合理范圍。
[0113] 在本公開中已經(jīng)引用的所有論文、專利、專利申請(qǐng)以及其它出版物以引用的方式 并入本文。
[0114] 短語(yǔ)"用于…的裝置"當(dāng)用于權(quán)利要求中時(shí)旨在并應(yīng)解釋成包含已經(jīng)描述的相應(yīng) 結(jié)構(gòu)和材料及其等同物。類似地，短語(yǔ)"的步驟"當(dāng)用于權(quán)利要求中時(shí)旨在并應(yīng)解釋成包含 已經(jīng)描述的相應(yīng)動(dòng)作及其等同物。權(quán)利要求沒(méi)有這些短語(yǔ)意思是權(quán)利要求不旨在且不應(yīng)解 釋成局限于這些結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作或其等同物。
[0115] 保護(hù)范圍僅由現(xiàn)在遵循的權(quán)利要求書限制。該范圍意指并應(yīng)解釋成當(dāng)根據(jù)本說(shuō)明 書以及遵循的訴訟歷史解釋時(shí)，除了具體意思已經(jīng)闡述的地方外，像與用于權(quán)利要求書中 的語(yǔ)言的普遍意思一致的一樣寬，并包含所有結(jié)構(gòu)的和功能的等同物。
[0116] 諸如"第一"和"第二"等等的相關(guān)術(shù)語(yǔ)可僅用于將一個(gè)實(shí)體或動(dòng)作與另一個(gè)區(qū)別 開，而不一定規(guī)定或表明它們之間的任何實(shí)際關(guān)系或順序。術(shù)語(yǔ)"包括"、"包含"及其任何 其它變型當(dāng)在說(shuō)明書或權(quán)利要求書中連同一系列元件使用時(shí)，旨在表明該清單不是排它性 的，并且可包括其它元件。類似地，前面加"一"或"一個(gè)"的元件，如果沒(méi)有進(jìn)一步限制的 話，不排除存在另外的相同類型的元件。
[0117] 所有權(quán)利要求都不旨在包含不滿足專利法的章節(jié)101、102或103的要求的主題， 它們應(yīng)不以這樣的方式解釋。這種主題的非故意覆蓋由此不被要求權(quán)利。除了如僅在本段 規(guī)定的外，沒(méi)有已經(jīng)規(guī)定或說(shuō)明的任何事物意指或應(yīng)被解釋成引起任何部件、步驟、特征、 目的、益處、優(yōu)點(diǎn)的貢獻(xiàn)或相當(dāng)于公開，不管它是否在權(quán)利要求書中敘述。
[0118] 提供摘要來(lái)幫助讀者快速確定技術(shù)發(fā)明的性質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解，其將不用于解釋或限 制權(quán)利要求書的范圍或意思。此外，上述【具體實(shí)施方式】中的各種特征在各種實(shí)施例中組合 在一起以使本發(fā)明簡(jiǎn)單化。這種公開方法不應(yīng)被解釋為要求所聲稱的實(shí)施例要求比每個(gè)權(quán) 利要求中明確敘述的特征更多的特征。而是，如以下權(quán)利要求所反映的那樣，發(fā)明主題在于 比單個(gè)上述所公開的實(shí)施例的所有特征更少的特征。因此，以下權(quán)利要求由此包含在具體 實(shí)施方式之中，而各權(quán)利要求本身可作為單獨(dú)聲稱的主題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于將水電解分離成氫氣和氧氣的裝置，所述裝置包括： 第一半罩； 第二半罩； 隔膜電極陣列，所述隔膜電極陣列定位在所述第一半罩和所述第二半罩之間，所述隔 膜電極陣列包括： 隔膜，所述隔膜使離子通過(guò)而阻止氣體通過(guò)，所述隔膜包括第一側(cè)和相反的第二側(cè)； 第一多個(gè)電極，所述第一多個(gè)電極在所述隔膜的所述第一側(cè)的第一附近區(qū)域中； 第二多個(gè)電極，所述第二多個(gè)電極在所述隔膜的所述相反的第二側(cè)的第二附近區(qū)域 中； 緊固件，所述緊固件用于防漏地緊固所述第一半罩、所述隔膜電極陣列和所述第二半 罩，從而形成防漏罩； 觸頭，所述觸頭用于電接觸所述第一多個(gè)電極和所述第二多個(gè)電極；以及 通路，所述通路被構(gòu)造成從所述罩分開地移除氫氣和氧氣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用于向所述裝置供電的電力源。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述半罩包括離散區(qū)段部件。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述通路包括： 頂部空間屏障，通過(guò)所述頂部空間屏障所述第一半罩的第一頂部空間與所述第二半罩 的第二頂部空間分隔開； 第一流動(dòng)通路，所述第一流動(dòng)通路流體連接到所述第一半罩；和 第二流動(dòng)通路，所述第二流動(dòng)通路流體連接到所述第二半罩。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述第一流動(dòng)通路包括第一管，并且所述第二流 動(dòng)通路包括第二管。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述第一管和所述第二管在所述半罩的外部。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述第一管和所述第二管在所述半罩的外部和 內(nèi)部。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中： 所述第一管構(gòu)造成將水引離所述第一半罩；并且 所述裝置還包括構(gòu)造成將水引到所述第一半罩的管； 所述第二管構(gòu)造成將水引離所述第二半罩；并且 所述裝置還包括構(gòu)造成將水引到所述第二半罩的管；9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，還包括： 第一循環(huán)系統(tǒng)，所述第一循環(huán)系統(tǒng)連接到將水引到所述第一半罩和將水引離所述第一 半罩的所述管，所述第一循環(huán)系統(tǒng)包括第一氣體分離器；以及 第二循環(huán)系統(tǒng)，所述第二循環(huán)系統(tǒng)連接到將水引到所述第二半罩和將水引離所述第二 半罩的所述管，所述第二循環(huán)系統(tǒng)包括第二氣體分離器。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述通路包括親水表面。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括熱沉，所述熱沉構(gòu)造成在水和周圍環(huán)境之間換 熱。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，使用沉積技術(shù)將所述電極沉積在所述隔膜上。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述觸頭包括匯流條、薄墊料、金屬片、邊緣連 接器或條帶連接器或其任意組合。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述觸頭突出到被加熱的電解器的所述半罩之 外，并且所述觸頭構(gòu)造成通過(guò)與周圍溫度熱交換而被冷卻。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電極被紋理化以將實(shí)際表面面積增加到超 過(guò)表觀表面面積。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括： 所述第一半罩中的至少一對(duì)密封聯(lián)軸節(jié)以及所述第二半罩中的至少一對(duì)密封聯(lián)軸節(jié)， 所述第一半罩中的所述至少一對(duì)密封聯(lián)軸節(jié)以及所述第二半罩中的所述至少一對(duì)密封聯(lián) 軸節(jié)被構(gòu)造成將至少一個(gè)電極可滑動(dòng)地接納并定位在所述第一半罩中以及將至少一個(gè)電 極可滑動(dòng)地接納并定位在所述第二半罩中； 可滑動(dòng)地并密封地定位在所述第一半罩中的至少一個(gè)電極，其中，該至少一個(gè)電極包 括第一端和第二端； 用于將替換電極緊固到所述第一半罩中的所述至少一個(gè)電極的第一端或第二端的緊 固件，以使得所述第一半罩中的所述至少一個(gè)電極能夠以滑動(dòng)方式從所述第一半罩移除并 用所述替換電極替換； 可滑動(dòng)地并密封地定位在所述第二半罩中的至少一個(gè)電極，其中，該至少一個(gè)電極包 括第一端和第二端；和 用于將替換電極固定到所述第二半罩中的所述至少一個(gè)電極的第一端或第二端的緊 固件，以使得所述第二半罩中的所述至少一個(gè)電極能夠以滑動(dòng)方式從所述第二半罩移除并 用所述替換電極替換。17. -種用于制造在電解器裝置中使用的隔膜電極陣列的方法，所述方法包括： 將使離子通過(guò)而阻止氣體通過(guò)的隔膜安裝在導(dǎo)線施加機(jī)上； 使用所述導(dǎo)線施加機(jī)將導(dǎo)線施加在所述隔膜的第一側(cè)的第一附近區(qū)域中以及所述隔 膜的相反的第二側(cè)的第二附近區(qū)域中； 將第一半罩、所述導(dǎo)線、所述隔膜以及第二半罩緊固在一起，從而形成防漏罩；以及 修剪所述導(dǎo)線； 從而制造在電解器裝置中使用的隔膜電極陣列和所述電解器裝置。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，導(dǎo)線施加方法是漸進(jìn)式軸向旋轉(zhuǎn)繞線法。19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，導(dǎo)線施加方法是漸進(jìn)式軌旋轉(zhuǎn)繞線法。20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，導(dǎo)線施加方法是蛇形繞線法。21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，導(dǎo)線施加方法是漸進(jìn)式軸向旋轉(zhuǎn)閂鎖繞線法。22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，導(dǎo)線施加方法是多股式導(dǎo)線定位施加法。23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括間隔件，所述間隔件被構(gòu)造成在導(dǎo)線電極和 所述隔膜之間產(chǎn)生空間。24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，安裝、施加、緊固或修剪的動(dòng)作通過(guò)機(jī)械自動(dòng) 化、機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器人視覺(jué)、機(jī)器人或數(shù)字控制運(yùn)動(dòng)裝置或其任意組合來(lái)實(shí)施。25. -種用于將水電解分離成氫氣和氧氣的方法，所述方法包括： 將使離子通過(guò)而阻止氣體通過(guò)的隔膜安裝在導(dǎo)線施加機(jī)上； 使用所述導(dǎo)線施加機(jī)將導(dǎo)線施加在所述隔膜的第一側(cè)的第一附近區(qū)域中以及所述隔 膜的相反的第二側(cè)的第二附近區(qū)域中； 將第一半罩、所述導(dǎo)線、所述隔膜以及第二半罩緊固在一起，從而形成防漏罩； 修剪所述導(dǎo)線，從而第一多個(gè)導(dǎo)線電極形成在所述隔膜的所述第一側(cè)的所述第一附近 區(qū)域中，并且第二多個(gè)導(dǎo)線電極形成在所述隔膜的所述相反的第二側(cè)的所述第二附近區(qū)域 中； 將水添加到所述防漏罩；以及 將電力輸送到所述第一多個(gè)導(dǎo)線電極和所述第二多個(gè)導(dǎo)線電極；從而水被電解分離成 氫氣和氧氣。
【專利摘要】公開了一種將水電解分離成氫氣和氧氣的裝置。該裝置包括：(i)第一半罩；(ii)第二半罩；(iii)定位在第一半罩和第二半罩之間的隔膜電極陣列，該隔膜電極陣列包括：(a)隔膜，該隔膜通過(guò)離子而阻止氣體通過(guò)，該隔膜包括第一側(cè)和相反的第二側(cè)；(b)在隔膜的第一側(cè)的第一附近區(qū)域的第一多個(gè)電極；以及(c)在隔膜的相反的第二側(cè)的第二附近區(qū)域的第二多個(gè)電極；(iv)緊固件，該緊固件用于將第一半罩、隔膜電極陣列和第二半罩防漏緊固，從而形成防漏罩；(v)觸頭，該觸頭用于向第一多個(gè)電極和第二多個(gè)電極供電，以及(vi)構(gòu)造成從罩移除氫氣和氧氣的通路。
【IPC分類】C25B11/02, C25B1/10, C02F1/461
【公開號(hào)】CN104955986
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380070959
【發(fā)明人】埃利亞斯·戈林鮑姆
【申請(qǐng)人】Gta公司
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2013年11月1日
【公告號(hào)】CA2893861A1, EP2917386A1, US8808512, US8888968, US9017529, US20140202877, US20140202878, US20150026968, WO2014116318A1