CN102666930A - 电解设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电解设备，该设备包括：基本组件(10)，由在任一侧由电极(11，13)围绕的膜元件(12)组成；刚性传导板(30)；至少一个电导体(21，31)，插入于所述基本组件(10)与所述刚性传导板(30)之间，所述电导体(21，31)由适合变形并且保证在所述基本组件(10)与所述刚性传导板(30)之间电接触的波纹板组成。该设备(100)还包括至少部分包围所述电导体(21，31)的外围元件(28，38)，所述外围元件(28，38，48，58)由具有比所述电导体(21，31)的材料的热膨胀系数更低的热膨胀系数的材料组成。

Description

电解设备
技术领域
本发明涉及一种包括阴离子或者质子交换膜的电解设备(比如高温电解器)。
本发明更具体地涉及包括基本组件堆叠的高温电解器，该堆叠由也称为互连器的双极板分离的阴极、电解质和阳极组成，这些双极板具体保证在各种基本组件之间的电连接。
本发明还可以涉及燃料电池，高温电解器的技术发展直接适用于这些燃料电池。
背景技术
例如固体氧化物电解器电池(SOEC)类型或者燃料电池的高温电解器的当前技术基于使用两个电传导和有孔电极，这些电极由电绝缘和离子(阴离子或者质子)传导的电解质膜分离，从而形成称为基本组件的结构。
为了提高这样的组件的效率，已知堆叠若干基本组件并且电串联连接它们，不同基本组件借助其功能为传导电的双极板来分离。
每个双极板具有与基本组件的阳极表面接触的一个表面和与基本组件的阴极表面接触的一个表面。电解设备由基本组件堆叠组成，每个基本组件夹在两个双极板之间，其中第一双极板必须具有与基本组件的阴极表面的良好电接触，并且第二双极板必须具有与相同基本组件的阳极表面的良好电接触。
除了它们的保证在电解设备以内的各种基本组件之间电连接的功能之外，双极板还必须执行附加功能，比如保证连续供应反应物并且连续提取有孔电极(阳极和阴极)上的产物。
也应当注意双极板也可以包括用于抵消堆叠中的任何过热出现的冷却元件。
电解器的双极板和燃料电池在最近几年已经经历显著发展，这已经产生诸多不同配置。
为了保证电解设备在令人满意的条件下起作用并且具体保证它的内阻尽可能低，在双极板与基本组件之间的电接触必须尽可能良好。
然而，在制造双极板时涉及到的几何容差、用于分布反应物并且传送走产物的通道的深度离散、平坦度缺陷并且更一般为这些板的几何缺陷给定时，难以确保在双极板与基本组件之间的恒定接触压力，并且具体确保在双极板与基本组件之间在整个接触表面上的均匀压力。
为了改进在双极板与组件之间的电接触，文献FR2899386提出一种在插入于两个双极板之间的燃料电池的基本组件，该组件包括位于双极板与基本组件之间的弹性电传导元件(具体为波纹金属带)以便保证电接触而又同时补偿双极板的几何或者尺度不规则并且由此保证接触压力均匀分布于基本组件的整个反应表面上。
然而该提出的类型的电解设备在面临热膨胀效应带来的几何波动时不能保证最优电接触。
另外，设置于每个双极板与基本组件之间的波纹金属带充当一类弹簧，该弹簧在电解设备未操作时，即使在基本组件冷却时，仍然对基本组件施加恒定压力和大量应力，因此缩短它的使用寿命。
发明内容
在这一背景中，本发明的目的是解决前文概括的问题并且改进在这样的设备在高温操作时在双极板与基本组件之间的电接触，而且同时在设备未操作时减少对基本组件施加的应力。
为此，本发明提出一种电解设备，该设备包括：
-基本组件，包括在任一侧由电极为边界的膜元件，
-刚性导体板，以及
-至少一个电导体，插入于基本组件与刚性导体板之间，电导体由能够经受变形并且保证在基本组件与刚性导体板之间电接触的波纹板组成；
电解质设备的特征在于它包括至少部分包围电导体的外围元件，该外围元件由具有比电导体材料的热膨胀系数更低的热膨胀系数的材料组成。
术语波纹板理解为意味着由片金属组成的板，该板的一段以周期振荡方式(也就是波动)成形，例如正弦形、三角形、截顶三角形乃至锯齿状倾斜形状。
电导体的周期形状因此实现在设备的厚度方向上提供弹性功能，以便尽管存在组成电解设备的元件的几何或者尺度不规则仍然保证在双极板与基本组件之间的电接触。
由于本发明，有可能保证在高温(也就是说，在500℃以上)在双极板与基本组件之间的电接触，并且限制电导体具体沿着与波动方向平行的轴的热膨胀(沿着与能够引起电接触损失的电导体的波动的方向平行的轴的明显热膨胀)引起的变形。
为此，外围元件至少部分包围电导体并且具有比电导体的热膨胀系数更低的热膨胀系数使得有可能容纳电导体在与双极板和基本组件的平面表面平行的平面中由于热膨胀所致的变形。
另外，外围元件具体定位于电导体周围实现电导体由于热膨胀所致的变形根据电导体的厚度被指引，其方式为使得它补偿设备部件由于热膨胀和/或堆叠的缺陷以及其他几何不规则所致的任何变形，并且保证在双极板与基本组件之间的电接触。
根据本发明的电解设备也可以个别或者在任何技术上可能的组合中包括在下文中列举的特征中的一个或者多个特征：
-外围元件由陶瓷材料制成；
-陶瓷材料是具有与膜元件相同的经验式的陶瓷；
-外围元件包括位于电导体的任一侧的第一开口和第二开口，所述开口允许流体经过电导体循环；
-外围元件由彼此相对定位的两个环段组成；
-外围元件是包括彼此相对定位的两个更细段的完整圆形环；
-至少一个电导体至少部分持久接合到外围元件；
-外围元件附着至少一个电导体的至少十个波；
-外围元件在至少一个电导体的波纹的每端附着至少最后两个波；
-至少一个电导体包括段，该段限定正弦形状的周期振荡运动；
-至少一个电导体包括段，该段限定三角形或者截顶三角形形状的周期振荡运动；
-电导体由包含镍合金和/或不锈钢的材料组成；
-电解设备包括由以下各项形成的连串堆叠：
-刚性传导板；
-第一阳极电导体，与传导板接触，至少部分由第一外围元件包围；
-基本组件，由在任一侧由阳极和阴极为边界的膜元件组成，阳极与阳极电导体接触；
-第二阴极电导体，与基本组件的阴极接触，至少部分由第二外围元件包围。
-第一外围元件具有布置于第一阳极电导体的相对侧的第一开口和第二开口；第二外围元件具有布置于第一阴极电导体的相对侧的第一开口和第二开口；布置第一外围元件和第二外围元件使得第一外围元件中的开口与第二外围元件中的开口垂直。
附图说明
本发明的其他特征和优点将在参照附图阅读仅出于示例和非限制目的而提供的在下文中提供的对本发明的描述时更清楚，附图中：
-图1是根据本发明的电解设备的截面的俯视图，该俯视图示出了为了下图目的的截面线；
-图2是图1的电解设备的第一前截面的示意表示，该表示示出了基本组件堆叠；
-图3是电解设备的第二前截面的示意表示，该表示示出了基本组件堆叠；
-图4是图2中所示设备的两个相继基本组件的堆叠的更具体视图；
-图5示出了根据本发明的电解设备的阳极电导体部件的第一实施例；
-图6示出了根据本发明的电解设备的阴极电导体部件的第一实施例；
-图7示出了根据本发明的电解设备的阳极电导体部件的第二实施例；
-图8示出了根据本发明的电解设备的阴极电导体部件的第二实施例；
-图9是图6的阳极电导体的示意半个分布图；
-图10是图7的阴极电导体的示意半个分布图；
-图11是根据图7和图8的实施例的电导体的示意半个分布图。
在所有附图中，除非另有明示，用相同参考标号标识共同要素。
具体实施方式
图1是根据本发明的电解设备100的俯视图，该电解设备包括在形成闭合容纳管的壳1中堆叠的多个基本组件。与壳1接近的底盖6和顶盖5将组件保持在一起。
在图1中示出了各种截面线，沿着这些截面线图示了以下图2、图3和图4的视图。
图2示出了沿着图1中所示根据本发明的电解设备100的平面A-A的第一前截面。
图3示出了沿着图1中所示根据本发明的电解设备100的平面B-B的第二前截面。
图4是根据第一截面平面A-A的图2中所示设备100的两个相继基本组件10的堆叠的更具体视图。
电解设备100包括由双极板30分离的多个基本组件10的堆叠。在该堆叠中已经图示九个基本组件10，但是基本组件数目不固定，这样的电解设备可以包括任何数目的基本组件。
每个基本组件10包括称为电解电池并且由从上至下依次定位的阴极13、电解质12和阳极11形成的至少一个组件，电解质12夹在阳极11与阴极13之间。阴极13和阳极11是电传导有孔电极，而电解质12是通常由陶瓷材料制成的电绝缘并且传导离子(阴离子或者质子)的膜。
根据本发明的第一有利实施例，除了电解电池之外，基本组件10还包括两个扩散层18、19，这些扩散层围绕电解电池的阴极13和阳极11并且具体促进反应物的扩散以及与电极(阳极和阴极)接触的产物的提取。扩散层18、19是有孔金属层，这些层也增强电势在阴极和/或阳极上的分布，并且加固电解电池，从而它能够耐受电解电池内的任何压力差。
双极板(或者互连器)30插入于这些各种基本组件10之间。阴极闭合连接器15以与阳极支撑连接器16在底部闭合堆叠相同的方式在顶部闭合堆叠。
堆叠由容纳壳1保持就位，该容纳壳1针对堆叠的完全长度包围所有组件10，并且包括对容纳壳1的极端进行界定的上盖5和下盖6。整个组件由竖直穿过设备100的多个杆7(在图1、图2和图3中所示例子中为十六个)并且由能够对盖5和6施加夹持压力的多个螺母8保持在一起。
电解设备100还包括竖直穿过电解设备100的至少一个反应物分布通道22和至少一个产物提取通道23。通道22和23分别与入口管道24和出口管道25连通，这些管道基本上水平并且能够分布反应物或者提取由电解反应在堆叠的每个基本组件10的每个电极11、13形成的产物。
图1、图2、图3和图4中所示设备100是包括质子交换膜的高温电解器。然而，所示设备和堆叠的架构可以同样好地应用于包括阴离子交换膜的电解器或者燃料电池型电解设备；然后将根据待分布的反应物以及将在每个基本组件10的阴极和阳极提取的产物来适配用于分布反应物和提取产物的通道。
在图1、图2、图3和图4中所示包括质子交换膜的电解器的例子中，反应物是经由馈送通道22向阳极11供应的水蒸汽气体(H2O)，并且产物是在阴极13收集而且经由提取通道23提取的氢气(H2)。电解反应还在阳极产生与尚未反应并且需要提取的水蒸汽(H2O)混合的氧气(O2)。为此，设备100包括用于提取水蒸汽-氧气混合物(H2O+O2)的第二提取通道23’，该第二提取通道在基本组件10的阳极11与第二提取管道25’配合。为了在与阴极13接触时产生用于提取氢产物(H2)的循环气流，经由第二分布通道22’向设备100中引入并且经过第二馈送管道24’向阴极13馈送氢气。
布置通道22、22’、23和23’以及管道24、25、24’和25’使得传入气流(H2O)和传出气流(H2和O2)保持分离，并且由电解反应生成的氢气流(H2)和氧气流(O2)保持分离，以便防止这两种气体混合，这可能使设备着火或者爆炸。不同气体的分离具体由不透气的双极板30实现。
根据本发明的一个优选实施例，双极板30是若干毫米厚的板(对于SOEC型电解器而言通常从4mm到6mm厚)，从而它能够耐受在基本组件10的阳极部分与阴极部分之间的可能流动压力差。通过铜焊材料或者绝缘密封装置(未示出)将双极板30与壳1电绝缘。根据本发明的一个优选实施例，双极板30由例如类型Inconel625、Inconel 718、Nimonic 80A或者Haynes 230的镍合金制成。
为了保证在基本组件10与双极板30之间的良好电接触，设备100包括电传导部件21和31，这些部件保证在每个双极板30与每个基本组件10之间的电接触，电导体21、31在厚度方向上(沿着轴ZZ)具有一定弹性。
根据本发明的第一实施例，电解设备100包括与基本组件10的阴极表面和双极板30的阴极表面接触的阴极电导体21，并且包括与基本组件10的阳极表面和双极板30的阳极表面接触的、比阴极电导体21更薄的阳极电导体31。根据图2、图3和图4中所示具体实施例，阳极电导体31比阴极电导体21更薄；然而，电导体21和31可以具有相同厚度或者不同厚度，电导体的厚度由电解设备的设计确定。
根据图2、图3和图4中所示具体实施例，阳极电导体31的上表面与有孔阳极扩散层19接触，而其下表面与双极板30的阳极面接触。
根据相同实施例，阴极电导体21的下表面与有孔阴极扩散层18接触，而其上表面与双极板30的阴极表面接触。
在图5和图6中分别更具体示出了阳极电导体31和阴极电导体21的第一实施例。
阳极电导体31由圆形波纹板(该波纹板沿着平面XX-ZZ的截面遵循图9中所示正弦图案)和至少部分包围波纹板的金属环39组成。
图5示出了至少部分由陶瓷环38包围的阳极电导体31；陶瓷环38同心包围阳极电导体31的金属环39。金属环39是在阳极导体31与陶瓷环38之间的紧固装置，金属环39被铜焊到陶瓷环38上。可设想榫眼和凸榫型系统乃至通过按压装置的用于紧固陶瓷环38的其他装置。
阳极电导体31的圆形形状是电解设备的整个形状所必需的，电解设备是具有圆形截面的设备。
阳极电导体31是薄波纹板，该波纹板具有数个十分之一毫米数量级(通常为0.2mm)的厚度，并且该波纹板的波纹幅度在4mm与20mm之间。术语波动是指沿着与图5中所示轴XX平行的轴由高波VH和低波VB交替形成的振荡形状。波纹幅度理解为沿着轴ZZ在高波VH的顶端和在低波的顶端的突起之间的距离。
图5中所示阳极电导体31的第一实施例示出了连串十个波动或者交替连串十个高波VH和十个低波VB。图9是阳极电导体31的截面和各种波的位置的示意表示，波V1是阳极电导体31的中心低波而波V10代表导体的终结波。
将注意在双极板30的阳极表面与阳极扩散层19之间的接触由每个波动的每个高波VH和每个低波VB的顶端提供。
阳极电导体31的正弦形状实现在厚度的方向上(也就是说，沿着竖直轴ZZ)获得弹性，这对于在配合各种堆叠时建立并且维持在双极板30与基本组件10之间的电接触而言是实质性的。
事实上，当组装电解设备100时，通过压迫沿着轴ZZ使阳极电导体31略微变形以便确保电接触。
陶瓷环38和金属环39位于阳极电导体31的周界上。
根据图5中所示第一非限制实施例，陶瓷环38划分成沿直径彼此相对布置的两个不同圆环段以便在阳极电导体31的任一侧创建横向开口，该开口允许水蒸汽在与阳极电导体31的波动平行的方向XX上流动以及由电解反应产生的水蒸汽(H2O)和氧气(O2)的混合物组成的气流通过，水蒸汽(H2O)和水蒸汽/氧气混合物的流动的循环方向由图5中的箭头代表。
一般而言，阳极电导体31由如下材料组成，该材料在高温(也就是说，在500℃以上)具有良好电导率而在与基本组件10的阳极和阴极元件接触上具有低阻。阳极电导体31也必须高度耐腐蚀，具有良好蠕变性质，在高温具有高屈服强度，以及具有良好延性和焊接性质。
因而，阳极电导体31和金属环39由类型Inconel 625的镍合金制成，并且陶瓷环38由与电解质12的陶瓷材料相同的陶瓷材料制成，该陶瓷材料具有比阳极电导体31的热膨胀系数更低的热膨胀系数。
因此，举例而言，由Inconel 625制成的电导体的热膨胀系数α为14.5×10-6K-1，而陶瓷环的热膨胀系数α为11.8×10-6K-1。
由于在阳极电导体31的外侧周围的陶瓷环38更少受到热膨胀，所以它用于在电解设备在操作时限制阳极电导体31主要沿着轴YY的热膨胀。
持久附着到阳极电导体31的至少部分的陶瓷环38在更少程度上也限制阳极电导体31沿着轴XX的热膨胀。
除了限制阳极电导体31沿着轴XX和YY的热膨胀之外，陶瓷环38也用于放大阳极电导体31沿着轴ZZ的竖直变形，因此保证在高温(也就是说，在500℃以上)在基本组件10与双极板30之间的持久电接触。
因此，沿着轴ZZ在厚度上的变形用于确保在基本组件与双极板之间的电接触，而不管存在这种组件由容差、平坦度缺陷等引起的几何瑕疵。
此外，随着温度上升在热膨胀效应之下开始沿着轴ZZ变形的电导体31适于在电解设备未操作时减少当在双极板与基本组件之间冷却时的压力应力。
图9是阳极电导体31的半个分布图(在该分布图上引用形成波纹的各种波)的截面的示意表示。引用为V1的波对应于阳极电导体31的中心波，而引用的波V10对应于终结波；因此，阳极电导体31在引用为V1的中心波的任一侧包括至少九个波。
陶瓷环38有利地在形状上为圆形并且在中心波V1的任一侧经由至少五个连续波接合到阳极电导体31。
与前文描述相似，图6中所示阴极电导体21包括波纹圆形板(该板沿着平面XX-ZZ的截面具有图10中所示正弦函数)和至少部分包围波纹板的金属环29。
图6示出了至少部分由陶瓷环28包围的阳极电导体21；陶瓷环28同心围绕阳极电导体21的金属环29。金属环29是用于将阳极导体21紧固到陶瓷环28的装置，金属环29被铜焊到陶瓷环28上。可设想榫眼和凸榫型系统类型或者使用按压方法的用于紧固陶瓷环38的其他装置。
阴极电导体21的圆形形状是电解设备的整个形状所必需的，电解设备是具有圆形截面的设备。
阴极电导体21是薄波纹板，该波纹板具有数个十分之一毫米数量级(通常为0.2mm)的厚度，并且阴极电导体21的波纹幅度在4mm与20mm之间。
图6中所示阴极电导体21的第一实施例示出了连串七个波动或者交替连串七个高波VH和七个低波VB。图10是阴极电导体21的截面和各种波的位置的示意表示，波V1是阴极电导体21的中心高波。
将注意在双极板30的阴极表面与阴极扩散层18之间的接触由每个波动的每个高波VH和每个低波VB的顶端提供。
阴极电导体21的正弦形状实现在厚度的方向上(也就是说，沿着竖直轴ZZ)获得弹性，这对于在配合各种堆叠时建立并且维持在双极板30与基本组件10之间的电接触而言是实质性的。
事实上，当组装电解设备100时，通过压迫沿着轴ZZ使阴极电导体21略微弯曲以便确保电接触。
根据图6中所示第一非限制实施例，陶瓷环28划分成沿直径彼此相对布置的两个不同圆环段以便在阴极电导体21的任一侧创建横向开口，该开口允许氢气(H2)在与阴极电导体21的波动的方向垂直的方向YY上流动，氢气(H2)流动的循环方向由图6中的箭头代表。
因此，布置阴极电导体21和阳极电导体31使得它们的开口彼此垂直定位以便有助于气体流入和流出设备100。然而，根据电解设备的设计，有可能对电导体21和31定位使得它们的相应开口相对于彼此以除了90°之外的角度定位。
阴极电导体21一般由与在前文中描述的阳极电导体31相同的材料组成。应当注意阴极电导体21也必须抵抗氢气(H2)引起的脆化。
陶瓷环28在阴极电导体21的外侧周围并且也经受比导体更少的热膨胀，因此在电解设备100在操作时限制阴极电导体21具体沿着轴XX的热膨胀。
持久附着到阴极电导体21的至少部分的陶瓷环28在更少程度上也限制阴极电导体21沿着轴YY的热膨胀。
除了限制阴极电导体21沿着轴XX和YY的热膨胀之外，陶瓷环28还用于放大阴极电导体21沿着轴ZZ的竖直变形，因此保证在高温(也就是说，在500℃以上)在基本组件10与双极板30之间的持久电接触。此外，随着温度上升在热膨胀效应之下开始沿着轴ZZ变形的电导体适于在电解设备未操作时减少当在双极板与基本组件之间冷却时的压力应力。
图10是阴极电导体21的半个分布图(在该分布图上引用形成波纹的各种波)的截面的示意表示。引用为V1的波对应于阴极电导体21的高波，并且引用的波V7对应于终结波；因此，阴极电导体21在引用为V1的中心波的任一侧包括至少六个波。
陶瓷环28有利地在形状上为圆形并且经由阴极电导体21的从V5到V7的至少两个终结波接合到阴极电导体21。
图7和图8图示了阳极电导体51的第二实施例和阴极电导体41的第二实施例。
图7和图8中所示阳极导体51和阴极导体41遵循与先前参照图5和图6描述的阳极导体31和阴极导体21相同的特征原理。在下文中，将仅具体描述该第二实施例特有的不同要素。
在该第二实施例中，电导体51、41没有具有正弦形状的截面而代之以基本上折叠形状或者三角形的截面，其极端被截短以形成能够保证在双极板与基本组件之间电接触的平坦区段。在图11的图示中示意地代表电导体51、41沿着线XX-ZZ的截面。
在该第二实施例中，陶瓷环58和48是位于电导体51、41的外侧周围的完整圆环。
圆形陶瓷环58、48包括两个更细段58b、48b，从而它们在电导体51、41的任一侧创建用于气流穿过的横向开口。
布置更细段58b以便允许水蒸汽气流(H2O)穿过和与氧气混合的水蒸汽(H2O+O2)气流在与阳极电导体51的波纹平行的方向XX上流动。
布置更细段48b以便允许氢气(H2)流在与阴极电导体41的波纹垂直的方向YY上穿过。
陶瓷环58、48的该第二实施例因此有助于改进电导体在电解设备中的安装并且确保它将在堆叠中安全地保持就位。
另外，这一实施例使得有可能简化制造电导体的过程。
通常通过弯曲、成形或者按压来产生根据本发明的电导体。
根据本发明的陶瓷环通过使用具有不同热膨胀系数的材料来使柔性电导体能够在设备在操作中时收缩。陶瓷环的位置及其尺度因此使沿着轴ZZ的竖直变形能够在电导体的热膨胀效应之下放大，而又同时限制沿着轴XX和YY的热膨胀。
电导体位于传入和传出气流的通路中，它们的具体形状因此使它们能够不阻碍气体在管道中循环而又使压力损耗最小。
阳极电导体借助它的形状和尺度来迫使水蒸汽流进入阳极扩散层或者阳极。以相同方式，阴极电导体的形状和尺度允许氢气流穿过并且使压力损耗最小。
根据本发明的设备还用于保证接触压力均匀分布于基本组件的整个反应表面上而又同时减少在冷却时对基本组件并且具体对电解膜的接触压力。
另外，应当注意，随着接触压力增加，因而设备的电阻变得更弱。因此，根据本发明的设备不仅有助于防止在冷却时堆叠受到过应力，由此使得更容易安装这样的设备，并且吸收堆叠在高温的几何不规则而又减少电损耗。已经主要针对包括质子陶瓷电解器电池(PECE)型质子传导膜的高温电解器描述本发明；然而本发明同样适用于PCEC和固体氧化物电解器电池(SOEC)电解器。事实上，两个电解器类型均为在高温操作并且其中可能出现与在膜与电极之间的热膨胀差异关联的问题的电解器。
已经主要针对包括质子传导膜的高温电解器描述本发明；然而，本发明同样适用于通常为SOFC类型的燃料电池，高温电解器的技术发展可以直接应用于这些燃料电池。

Claims (14)

1.一种电解设备(100)，包括：
-基本组件(10)，由在任一侧由电极(11，13)为边界的膜元件(12)组成，
-刚性导体板(30)，
-至少一个电导体(21，31，41，51)，插入于所述基本组件(10)与所述刚性导体板(30)之间，所述电导体(21，31，41，51)由能够经受变形并且保证在所述基本组件(10)与所述刚性导体板(30)之间电接触的波纹板组成；
所述电解质设备(100)的特征在于它包括至少部分包围所述电导体(21，31，41，51)的外围元件(28，38，48，58)，所述外围元件(28，38，48，58)由具有比所述电导体材料(21，31，41，51)的热膨胀系数更低的热膨胀系数的材料组成。
2.如前述权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述外围元件由陶瓷材料制成。
3.如权利要求2所述的电解设备(100)，其特征在于所述陶瓷材料是具有与所述膜元件(12)相同的经验式的陶瓷。
4.如权利要求1至3中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述外围元件(28，38，48，58)包括位于所述电导体(21，31，41，51)的任一侧的第一开口和第二开口，所述开口允许流体经过所述电导体(21，31，41，51)的循环。
5.如权利要求1至4中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述外围元件(28，38)由彼此相对定位的两个环段组成。
6.如权利要求1至4中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述外围元件(48，58)是包括彼此相对定位的两个更细段的完整圆形环。
7.如权利要求1至6中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述至少一个电导体(21，31，41，51)至少部分持久接合到所述外围元件(28，38，48，58)。
8.如权利要求1至7中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述外围元件(38，58)附着所述至少一个电导体(31，51)的至少十个波。
9.如权利要求1至7中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述外围元件(28，48)在所述至少一个电导体(21，41)的波纹的每端附着至少最后两个波。
10.如权利要求1至9中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述至少一个电导体(21，31)包括段，所述段限定正弦形状的周期振荡运动。
11.如权利要求1至9中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述至少一个电导体(41，51)包括段，所述段限定三角形或者截顶三角形形状的周期振荡运动。
12.如权利要求1至11中的任一权利要求所述的电解设备(100)，其特征在于所述电导体(21，31，41，51)由包含镍合金和/或不锈钢的材料组成。
13.如权利要求1至12中的任一权利要求所述的电解设备，其特征在于它包括由以下各项形成的连串堆叠：
-刚性传导板(30)；
-第一阳极电导体(31，51)，与所述传导板(30)接触，至少部分由第一外围元件(38，58)包围；
-基本组件(10)，由在任一侧由阳极(11)和阴极(13)为边界的膜元件(12)组成，所述阳极与所述阳极电导体(31，51)接触；
-第二阴极电导体(21，41)，与所述基本组件(10)的所述阴极(13)接触，至少部分由第二外围元件(28，48)包围。
14.如权利要求13所述的电解设备，其特征在于：
-所述第一外围元件(38，58)具有布置于所述第一阳极电导体(31，51)的相对侧的第一开口和第二开口；
-第二外围元件(28，48)具有布置于所述第二阴极电导体(21，41)的相对侧的第一开口和第二开口；
布置所述第一外围元件(38，58)和所述第二外围元件(28，48)使得所述第一外围元件(38，58)中的所述开口与所述第二外围元件(28，48)中的所述开口垂直。
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