CN104769160B - 电解设备 - Google Patents

Abstract

用于进行电解并且产生热的设备，设备包括电解池，所述电解池包括：池壳体，其界定电解质空腔，电解质空腔在使用中容纳电解质；多个大体上平行的被间隔开的电极板，其被设置在电解质空腔内，电极板界定在使用中被至少部分地浸没在电解质内的至少一个阳极和至少一个阴极；至少两个连接器，其在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至电解质以从而进行电解质的电解和加热；至少一个池出口，其与电解质空腔流体连通，至少一个池出口在使用中被耦合于热回收模块；以及至少一个池入口，其允许电解质被供应至电解质空腔。

Description

电解设备

发明背景

本发明涉及用于进行电解并且在一个实施例中用于进行水的电解以产生氢气和热的设备。

现有技术的描述

在本说明书中提到的任何现有的出版物(或来源于其的信息)或提到的已知的内容不被视为并且应当不被视为对现有的出版物(或来源于其的信息)或已知的内容形成本说明书涉及的尝试的领域中的公知常识的一部分的承认或允许或任何形式的表明。

已知进行水的电解，例如以产生氢气和/或氧气。这已经被提出用于多种不同的情形，例如用于从可变的电源例如可再生的来源产生可使用的能量。

例如，US-7,188,478描述包括可操作以从水产生氢气的供应的被液体冷却的电解器的发电系统。发电系统还可以包括蒸气涡轮机和可操作以产生向蒸气涡轮机的蒸气的供应的蒸气产生装置。发电系统还可以包括可操作以向被液体冷却的电解器提供冷却液体并且可操作以将来自被液体冷却的电解器的加热的冷却液体耦合于蒸气产生装置的系统。

在EP-2,138,678中公开能量储存系统，其包括电解器、氢气储存部和发电站，电解器被连接于氢气储存部并且氢气储存部被连接于发电站。此外，描述用于储存和供应能量的方法。方法包括以下的步骤：将电能递送至电解器；借助于电解器将水分解为氧气和氢气；储存氢气；将被储存的氢气供应至发电站；以及借助于发电站产生电能。

US2009/224546描述利用电解加热子系统的发电系统。电解加热子系统是脉冲电解系统，所述脉冲电解系统加热被容纳在与电解加热子系统和至少一个热交换器热连通的第一导管内的热传递介质。被耦合于至少一个热交换器的第二导管容纳工作流体。当工作流体被循环经过第二导管并且经过热交换器时，其被加热至超过其沸点的温度，使工作流体的至少一部分被转化为蒸气(vapour)(例如蒸气(steam))。蒸气被循环经过蒸气涡轮机，引起其旋转并且进而将发电机耦合于蒸气涡轮机。

US-5,273,635描述加热器，其使用液体的电解以从电产生热并且借助于热交换器将热从电解质传递。一个实施方案包括镍和铂的电极和碳酸钾的电解质，且热交换器被浸没在电解质中并且从电解质传递热。

US-5,628,887描述用于过度加热在溶液中含有导电性盐的水的电解系统和电解池。电解池包括界定大体上封闭的内部容积的非导电性壳体和位于壳体内的被间隔开的第一和第二导电性构件。各自具有容易与氢或氢的同位素可结合以形成金属氢化物的导电性金属的多种导电性颗粒位于壳体内与第一导电性构件电接触并且与所述第二导电性构件电力地隔开。导电性颗粒可以具有任何方便的规则的或不规则的形状。系统中的电源跨越第一和第二导电性构件可操作地连接，借此电流在其之间流动并且流动经过在液体电解质内的导电性颗粒。

然而，上文提到的装置未描述用于氢和热产生的被优化的电解设备，同时热回收机构被限制。

US-5,632,870描述用于从多种能源产生有用的能量产品的电解池设备和方法。在优选的实施方案中，氢气通过将电子传输经过电子流动的低电压势垒在阴极产生，所述低电压势垒通过小心控制电解质成分浓度和阴极上的表面材料实现。被捕获在氢气中的能量的一部分通过在阳极从水离解的离子的热传输活动提供，所述阳极催化地离解水并且从而将热能从阳极传递至离子和池电解质的其他的成分。热能通过从周围环境吸收热在阳极中替换。然而，再次地，热回收机构被限制。

发明概述

本发明寻求改良与现有技术相关的问题中的一个或更多个。

在一个宽泛的形式中，本发明寻求提供用于进行电解并且产生热的设备，设备包括电解池，所述电解池包括：

a)池壳体，其界定电解质空腔，电解质空腔在使用中容纳电解质；

b)多个大体上平行的被间隔开的电极板，其被设置在电解质空腔内，电极板界定在使用中被至少部分地浸没在电解质内的至少一个阳极和至少一个阴极；

c)至少两个连接器，其在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至电解质以从而进行电解质的电解和加热；

d)至少一个池出口，其与电解质空腔流体连通，至少一个池出口在使用中被耦合于热回收模块；以及，

e)至少一个池入口，其允许电解质被供应至电解质空腔。

典型地，入口被耦合于热回收模块使得电解质再循环经过电解质空腔和热回收模块。

典型地，入口和出口被布置为使得被供应至空腔的电解质在电极板之间流动。

典型地，入口和出口被布置在电解质空腔的面向电极板的边缘的相对侧面上。

典型地，入口和出口被分别地布置在池壳体的下端和上端中，其中电极板在使用中在电解质空腔内被大体上竖直地对齐并且被大体上水平地隔开。

典型地，电极板是以下中的至少一种：

a)层状的；

b)弯曲的；以及，

c)波状的。

典型地，电极板被分隔开以下中的至少一项的距离：

a)在0.1mm和10mm之间；

b)在1mm和2mm之间；以及，

c)在2mm和5mm之间。

典型地，电极板具有以下中的至少一项的厚度：

a)在0.1mm和10mm之间；

b)在1mm和2mm之间；以及，

c)在2mm和5mm之间。

典型地，阳极比阴极厚。

典型地，至少两个连接器被电力地连接于电极板使得在使用中邻近的板充当阳极和阴极。

典型地，每个阴极位于两个阳极之间。

典型地，池壳体包括开口和被可移除地安装在开口中的覆盖物以允许从电解质空腔移除电极板中的至少一些。

典型地，设备包括电极支撑体，电极被耦合于电极支撑体使得电极在使用中被至少部分地浸没在电解质中。

典型地，电极支撑体被耦合于允许电极从电解质空腔移除的覆盖物。

典型地，池壳体界定压力容器并且其中在电解质空腔内的压力大于大气压力。

典型地，在使用中，设备在为以下中的至少一项的温度下操作：

a)至少40℃；

b)至少60℃；

c)至少80℃；以及，

d)至少100℃。

典型地，设备包括热回收模块。

典型地，热回收模块充当用于使蒸发的电解质冷凝的冷凝器。

典型地，热回收模块充当用于分离蒸发的电解质与气体电解产物的分离器。

典型地，热回收模块包括允许气体电解产物在使用中被抽出的出口。

典型地，热回收模块包括用于从电解质回收热以进行以下中的至少一项的热交换器：

a)冷凝蒸发的电解质；以及，

b)使用回收的热做功(perform work)。

典型地，热回收模块使用从电解质回收的热来加热热传递介质。

典型地，回收的热被包括以下的热机使用：

a)锅炉，其在使用中使用回收的热产生加压的蒸气；以及，

b)热机，其被耦合于在使用中使用来自锅炉的加压的蒸气产生电的发电机。

典型地，热回收模块包括热机。

典型地，设备包括用于供应电流的电源。

典型地，电源包括热机。

典型地，电流是具有以下中的至少一项的电势的直流电：

a)至少2V；

b)至少5V；

c)至少10V；

d)在15V和25V之间；

e)多达30V；

f)多达40V；以及，

g)多达60V。

典型地，电流被施加以产生具有以下中的至少一项的场强的电场：

a)至少3000伏特每米；

b)至少12000伏特每米；以及

c)至少24000伏特每米。

典型地，电流是具有以下中的至少一项的电流的直流电：

a)至少0.5A；

b)至少1A；

c)至少2A；

d)在2A和10A之间；

e)约5A；

f)多达10A；

g)多达20A；以及，

h)多达50A。

典型地，电流被施加以产生具有以下中的至少一项的电流密度的电场：

a)至少500安培每平方米；

b)至少1000安培每平方米；以及

c)约3000安培每平方米或更高。

典型地，设备包括：

a)触发电路，其被耦合于至少两个连接器；

b)开关；以及，

c)负载，其经由开关耦合于至少两个连接器，其中在使用中，触发电路选择性地激活开关以从而将至少两个连接器耦合于负载。

典型地，触发电路包括：

a)传感器，其用于感测以下中的至少一种：

i)连接器中的电流流动；以及

ii)跨越连接器的电势；以及

b)电子控制器，其用于根据感测到的以下中的至少一种控制开关：

i)感测到的电流；以及

ii)感测到的电势。

典型地，在使用中，电子控制器：

a)将至少一种感测到的电流和感测到的电势与阈值相比；并且

b)在阈值被超过的情况下操作开关以将至少一些电流转移经过负载。

典型地，负载是以下中的至少一种：

a)电解池；

b)电阻性负载；

c)电池，以及

d)电机(electrical machine)。

典型地，在使用中，电解池适应于在至少60℃的温度、至少大气压力的压力下以及在具有至少3000V/m的被施加的电场和至少500A/m²的电流密度的直流电下操作。

典型地，设备包括在使用中响应设备内的温度改变产生电能的热释电材料。

典型地，热释电材料被设置在电解质空腔中并且被电力地连接于至少两个连接器。

典型地，热释电材料是以下中的至少一种：被电力地绝缘和被电力地连接于电解质。

典型地，至少一个电极由热释电材料制造。

典型地，电极被不均匀地隔开以增强热释电效应。

典型地，设备包括在使用中响应设备内的温度改变产生电能的与设备电接触和热接触的两种异种金属。

在另外的宽泛的形式中，本发明寻求提供用于在电解中使用的设备，设备包括：

a)电解池，其包括：

i)池壳体，其界定电解质空腔，电解质空腔在使用中容纳电解质并且被加压；

ii)至少一个池出口，其与电解质空腔流体连通使得在使用中电解产物能够从其收集；

iii)多个电极，其被设置在电解质空腔内，多个电极界定至少一个

阳极和至少一个阴极；以及

iv)至少两个连接器，其在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至电解质；以及，

b)热回收模块，其包括：

i)模块壳体，其界定：

(1)池空腔，电解池被可移除地安装在空腔内；以及，

(2)介质空腔，其与池空腔热连通，介质空腔在使用中容纳热回收介质；以及，

c)入口和出口，其与介质空腔流体连通，使得在使用中热回收介质能够经过介质空腔以从而从电解池回收热。

典型地，设备电解池包括池入口，所述池入口与电解质空腔流体连通使得在使用中电解质能够被供应至所述电解质空腔。

典型地，设备包括用于将加热的电解质供应至池入口的电解质供应器。

典型地，池壳体包括基部和覆盖物，覆盖物被可移除地安装于基部，并且覆盖物和基部在使用中被密封啮合。

典型地，池壳体界定压力容器。

典型地，电极包括多个大体上层状的电极板。

典型地，电极板被横向地隔开。

典型地，电极板是以下中的至少一种：

a)被等距地隔开；以及，

b)被不均匀地隔开。

典型地，电极板在第一和第二正交方向上延伸，电极板在第三正交方向上被隔开。

典型地，电极板被分隔开在0.1mm和10mm之间的距离。

典型地，电极板在使用中被布置为使得电解产物在电极板之间行进至池出口。

典型地，至少两个连接器被电力地连接于电极板使得在使用中邻近的板充当阳极和阴极。

典型地，设备包括电极支撑体，电极被耦合于电极支撑体使得电极在使用中被至少部分地浸没在电解质中。

典型地，电极支撑体被耦合于允许从电解质空腔移除电极的覆盖物。

典型地，热回收模块位于电解池之外。

典型地，介质空腔具有管状的形状并且池壳体具有大体上圆柱形的形状。

典型地，模块壳体具有伸长的大体上环形的形状，界定了圆柱形的池空腔和围绕池空腔大体上圆周地延伸的环形的介质空腔。

典型地，设备包括隔热夹套，热回收模块在使用中被设置在隔热夹套内。

典型地，隔热夹套包括夹套壳体，夹套壳体和模块壳体配合以界定在使用中容纳隔热材料的隔热空腔。

典型地，入口和出口在使用中被耦合于热机或热负载。

典型地，热机包括：

a)锅炉，其在使用中使用来自热传递介质的热产生蒸气；以及，

b)蒸气涡轮机，其被耦合于在使用中使用来自锅炉的蒸气产生电的发电机。

典型地，至少两个连接器在使用中被耦合于电源。

典型地，设备包括：

a)触发电路，其被耦合于至少两个连接器；

b)开关；以及，

c)负载，其经由开关耦合于至少两个连接器，其中在使用中，触发电路选择性地激活开关以从而将至少两个连接器耦合于负载。

典型地，触发电路包括：

a)传感器，其用于感测以下中的至少一种：

i)连接器中的电流流动；以及

ii)跨越连接器的电势；以及

b)电子控制器，其用于根据感测到的以下中的至少一种控制开关：

i)感测到的电流；以及

ii)感测到的电势。

典型地，在使用中，电子控制器：

a)将至少一种感测到的电流和感测到的电势与阈值相比；并且

b)在阈值被超过的情况下操作开关以将至少一些电流转移经过负载。

典型地，负载是以下中的至少一种：

a)电解池；

b)电阻性负载；

c)电池；以及，

d)电机。

典型地，设备包括在使用中响应设备内的温度改变产生电能的热释电材料。

典型地，热释电材料被设置在电解质空腔中并且被电力地连接于至少两个连接器。

典型地，设备包括在使用中响应设备内的温度改变产生电能的与设备电接触和热接触的两种异种金属。

典型地，热释电材料是以下中的至少一种：被电力地绝缘和被电力地连接于电解质。

典型地，至少一个电极由热释电材料制造。

典型地，电极被不均匀地隔开以增强热释电效应。

典型地，设备包括被可移除地安装在热回收模块中的分别的池空腔中的多个电解池。

在第二宽泛的形式中，本发明寻求提供用于在电解中使用的设备，其中设备包括：

a)电解池，其包括至少两个连接器，所述至少两个连接器在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至电解质；

b)触发电路，其被耦合于至少两个连接器；

c)开关；以及，

d)负载，其经由开关耦合于至少两个连接器，其中在使用中，触发电路选择性地激活开关以从而将至少两个连接器耦合于负载。

典型地，触发电路包括：

a)传感器，其用于感测连接器中的电流流动；以及

b)电子控制器，其用于根据感测到的电流控制开关。

典型地，在使用中，电子控制器：

a)将感测到的电流与阈值相比；并且

b)在阈值被超过的情况下操作开关以将至少一些电流转移经过负载。

通常，负载是以下中的至少一种：

a)电解池；

b)电阻性负载；

c)电池；以及，

d)电机。

将理解的是，如果需要，本发明的不同的宽泛的形式以及它们的从属特征可以被可互换地或共同地使用。

附图简述

现在，将参照附图描述本发明的实施例，在附图中：-

图1A是具有被安装的电解池的用于进行电解并且产生热的设备的第一实施例的示意性侧视图；

图1B是使电解池被移除的图1A中的设备的示意性侧视图；

图2A是当被用于产生氢气和热时图1A的设备的连接件的示意图；

图2B是用于如在图2A中描述的流体工作循环的可选择的图解；

图3A是使电解池从热回收模块被移除的用于产生氢气和热的设备的实施例的示意性的外部透视图；

图3B是图3A的设备的示意性的第一侧视图；

图3C是图3A中的设备的第二侧视图；

图3D是使电解池被安装在热回收模块中的图3A的设备的示意性平面视图；

图3E是图3D的设备的示意性透视图；

图3F是图3D的设备的第一示意性侧视图；

图3G是图3D的设备的第二示意性侧视图；

图4A是沿着图3B的线A-A'的示意性的横截面视图；

图4B是沿着图3C的线B-B'的示意性的横截面视图；

图4C是沿着图3G的线C-C'的示意性的横截面视图；

图4D是沿着图4C的线D-D'的示意性的横截面视图；并且，

图4E是图4D的区域A的示意性展开图；

图5A是包括多个电解池的设备的实施例的示意性侧视图；

图5B是图5A的设备的示意性平面视图；

图5C是图5A的设备的第二示意性侧视图；

图5D是图5A的设备的示意性透视图；

图5E是沿着图5A的线A-A'的示意性横截面视图；

图6是用于进行电解的设备的另外的实施例的示意性横截面视图；

图7是与热回收模块和储存容器共同地使用的图6的设备的示意图；

图8A是电解池的特定的实施例的示意性透视图；

图8B是图8A的电解池的示意性侧视图；

图8C是图8A的电解池的示意性平面视图；

图8D是图8A的电解池的示意性端视图；

图8E是图8A的电解池的第二示意性端视图；

图8F是沿着线A-A'的图8E的电解池的示意性横截面视图；

图8G是沿着线B-B'的图8E的电解池的示意性横截面视图；

图8H是图8A的电解池的电极支撑体的示意性侧视图；

图8I是图8H的电极支撑体的示意性端视图；

图8J是图8H的电极支撑体的示意性平面视图；

图8K是图8H的电极支撑体的示意性透视图；

图8L是使阴极被移除的图8H的电极支撑体的第一示意性透视图；

图8M是使阴极被移除的图8H的电极支撑体的第二示意性透视图；

图8N是图8A的电解池的池壳体的示意性侧视图；

图8O是图8N的池壳体的第一示意性端视图；

图8P是沿着线C-C'的图8N的池壳体的示意性的平面视图；

图8Q是沿着线D-D'的图8N的池壳体的第二示意性端视图；

图8R是图8N的池壳体的示意性透视图；

图8S是图8H的电极支撑体的阳极端部支撑体块的示意性端视图；

图8T是沿着线E-E'的图8S的阳极支撑体块的示意性侧视图；

图8U是图8S的阳极支撑体块的示意性平面视图；

图8V是图8S的阳极支撑体块的示意性透视图；

图8W是图8S的阳极支撑体块的示意性后视图；

图8X是图8H的电极支撑体的阳极保持架托架的示意性侧视图；

图8Y是图8X的阳极保持架托架的示意性端视图；

图8Z是图8X的阳极保持架托架的示意性平面视图；

图8ZA是图8X的阳极保持架托架的示意性透视图；

图9A是包括图8A的电解池的热产生设备的第一特定的实施例的透视图；

图9B是图9A的设备的示意性侧视图；

图9C是图9A的设备的示意性端视图；

图9D是图9A的设备的示意性平面视图；

图9E是沿着图9D的线A-A'的示意性横截面视图；

图9F是图9A的冷凝器/分离器的内部部件的示意性透视图；

图9G是图9F的冷凝板的示意性平面视图；

图10A是包括图8A的电解池的热产生设备的第二实施例的示意性透视图；

图10B是图10A的设备的示意性端视图；

图10C是图10A的设备的示意性侧视图；

图10D是图10A的设备的第二示意性端视图；

图10E是图10A的设备的示意性平面视图；

图10F是经过图10D的线A-A'的示意性横截面视图；

图10G是图10F的冷凝板的示意性平面视图；

优选的实施方案的详述

现在，将参照图1A和1B描述用于产生氢气和热的设备的实施例。

在此实施例中，设备100包括电解池110和热回收模块120。电解池110包括界定在使用中容纳电解质113的电解质空腔112的池壳体111。电解质空腔112通常在使用中被加压使得电解在大于正常的大气压力的压力下进行。

电解池110还包括至少一个池出口114，所述至少一个池出口114与电解质空腔112流体连通，使得在使用中通过电解产生的电解产物能够从其收集。多个电极115被设置在电解质空腔112内，多个电极115界定至少一个阳极和至少一个阴极。电极115被连接于分别的连接器116，所述分别的连接器116进而在使用中被连接于电源(未示出)，从而允许电流被供应至电解质，如将在下文更详细地描述。

模块120还包括模块壳体121，所述模块壳体121界定池壳体111可以被可移除地安装到其中的池空腔122。模块壳体121还界定在使用中容纳热回收介质的介质空腔123。介质空腔123与池空腔122热连通，使得当电解池110位于池空腔122中时，在电解池110内产生的热被传递至热回收介质。

热回收模块120还包括入口124和出口125，所述入口124和出口125与介质空腔123流体连通，使得热回收介质能够经过介质空腔123，允许从电解池110回收热。热回收介质可以包括能够储存热能的任何流体，并且典型的实例包括热油、水或类似物。热传递介质可以在取决于热回收模块120的操作温度和热传递介质的性质的压力下提供。

在一个实施例中，电解质包含水，且被产生的电解产物包括至少氢气，并且更通常包括氢气和氧气的组合。然而，这不是必要的并且将理解的是，被产生的电解产物将取决于使用的电解质。

氢气的产生提供用于储存能量、允许根据需求使用能量(如与在产生时相反)的机理。这在可再生能源例如光伏或风能的情况下是特别重要的，这依赖于环境条件以产生能量并且因此可以仅在周期的基础上产生功率。然而，通过将产生的电转化为氢气，这允许能量如需要地被储存和使用，例如以使用用于在热机或类似物中燃烧的燃料电池产生电，同时形成的热可以被立即地用于诸如加热用于工业或家庭用途的流体的过程，例如提供热水或如果被足够地加热，被转化为蒸气并且在过程中被使用以将热能转化为机械和/或电功率。

上文描述的装置提供超过传统的电解装置的大量优点。首先，电解池110从热回收模块120是可移除的，允许电解池110从其移除用于维护。这是重要的，因为电极115通常随时间劣化，这意味着电极115需要周期性的修复。因此，通过允许电解池110从热回收模块120容易地移除，这允许电极被容易地替换或修复。作为这个过程的一部分，备用的电解池110可以被设置到热回收模块中，允许在原始的电解池被修复的同时继续电解。

上文描述的装置的另外的益处是池壳体界定在使用中被加压的电解质空腔。在电解质空腔内使用压力允许在超过电解质在大气压力下的沸点的温度下进行电解。这例如允许在超过100℃的温度(包括多达200℃以及以上)下进行水的电解，这极大地增加电解过程的效率并且允许更高地加热经过热回收模块的流体。

尽管被加压，装置包括出口114以允许氢气和其他的电解产物例如氧气被容易地收集，并且被转移至合适的被加压的储存容器，这允许氢气被随后使用或被直接地抽出和使用。还将理解的是，因为电解池被加压，所以这允许氢气在压力下被收集，减少对另外压缩氢气以用于储存的需求。

使用热回收模块120还允许过量的热从电解池110被回收，并且被转化为有用功，例如通过使用热机例如锅炉和蒸气涡轮机或类似物以产生电，从而另外增加过程的效率或在另外的过程中作为热被应用。

现在，将参照图2A更详细地描述设备100在使用来自电源的电产生氢气中的用途的实施例。

在此实施例中，设备100被耦合于电源200。电源200可以是电源的任何形式，但在一个特定的实施例中是产生可变的量的电的电源，例如波、风或太阳能驱动的电源或被连接于输电网络的电源或被连接于被经过热回收模块220的流体驱动的将热转化为电功率的热机的电源。

电源200经过分别的连接件201、202例如电缆或类似物被电力地连接于连接器116。触发电路210被设置成被耦合于连接件201、202以及因此连接器116。此触发电路210被耦合于开关211，所述开关211进而被用于将连接件201、202选择性地连接于负载212。触发电路210通常包括用于感测在连接件201、202中流动或跨越连接件201、202存在的电流流动和/或电势的传感器210.1，以及用于根据感测到的电流和/或电势控制开关211的电子控制器210.2例如微控制器。

在使用中，此装置允许触发电路210探测经过电解池110的电流流动和/或跨越连接件116的电势并且选择性地操作开关211以视需要将电流转移经过负载212。这可以被用于防止对电解池的损坏，例如在超电势情形被探测到的情况下。为了实现此，控制器210.2将感测到的电势和/或电流与代表安全的电势和/或电流流动的阈值相比，并且在阈值被超过的情况下操作开关211以将至少某些电流转移经过负载212。这可以由于多个原因中的任何一个被需要，以便适应电源200的功率输出的变化、或类似的。

然而，在另一个实施例中，另外的电能可以通过热释电效应或塞贝克效应被产生。在这点上，温度的改变在热释电材料内产生电势，例如热释电晶体、热释电金属、或类似物。在这样的材料被电力地连接于连接器116的情况下，这将增加跨越连接件201、202的可用的势能，导致另外的可用的电流。

在一个实施例中，如果电极由热释电材料例如奥氏体不锈钢制造，这可以发生。在这种情况下，电流流动将逆转或增加，这取决于池加温或冷却或热流动经过任何一个电极的方向，这意味着被施加于电解质的实际的电势将大于或小于电源的电势或逆向电荷的电势。

然而，另外的热释电材料可以有目的地被包括到电解池中，例如通过在壳体内提供热释电晶体并且将这些经由二极管耦合于连接器116以确保电流被添加到被施加的电流中(与电解质加温或冷却无关)。这可以被用于有意地产生另外的电势，导致电流。在一个实施例中，热释电材料可以位于电解质空腔内的任何地点，例如在围绕电极的环形的区域中。然而，可选择地，这些可以替换选择的电极，允许这些被容易地整合到设备中，同时使在电极的邻近处内发生的温度改变的用途最大化以产生另外的电势和/或电流。将理解的是，热释电材料可以与电解质电力地绝缘，但这不是必要的，并且热释电材料可以被电力地连接于电解质(例如如果材料被用于电极)。

作为使用热释电材料的替代选择，两种异种金属可以被设置为热接触和电接触，使得经过金属之间的接合部的热梯度导致通过塞贝克效应产生电流。在一个实施例中，这通过使电极的电连接件包含两种异种金属实现，并且当热从池传导到连接件中时被施加于电解质的实际的电势将大于或小于电源的电势或逆向电荷的电势。

温度改变可以由于多个原因出现。例如，使池激活和去活将引起加温和冷却循环，同时改变热传递介质经过热回收模块的流动速率还将影响电解池操作温度。温度变化还可以在电解池的正常操作期间(例如由于在池内的不相等的热产生或流动)以及在池的活化和灭活期间非故意地出现。在任一个情况下，负载212可以在过量的电势和/或电流被产生的情况下充当缓冲器，同时低于过量阈值的产生的任何另外的电流将简单地有助于电解过程。

负载212的本质可以取决于优选的实施方式变化。在一个实施例中，负载212呈电阻性负载的形式，所述电阻性负载将起因于由于热释电效应或塞贝克效应的升高的或逆向的电势的过量的电流转化为热(其然后被消散)。然而，可选择地，过量的电流可以被用于做有用功。例如，负载212可以呈用于储存能量的化学电池、电机、用于加热电解质的加热元件、或在锅炉中的水、或类似物的形式。

在另外的实施例中，负载212代表类似于设备100的另外的电解设备。在此实施例中，两组设备100被并行地提供，且第二设备仅在足够的电流流动由于跨越201、202形成的超电势或逆向电势可用时被利用。这种特别的布置提供多个另外的益处。例如，这允许在超电势事件期间进行另外的电解，这另外增强设备产生氢气和热的能力。此外，通过合适的配置，两组设备100可以被可互换地使用。这允许每组设备100的相对使用被控制，以从而延长系统的操作寿命，增加操作效率和/或系统输出。

还将从上文描述的实施例理解的是，触发电路和负载的使用可以与其他的电解系统一起使用，并且其关于设备100的解释仅用于例证性的目的并且不被意图是限制性的。

在任何情况下，现在将描述当设备100被用作电解系统时的另外的特征。

特别地，在此实施例中，入口124和出口125通常被耦合于热机。热机包括经由连接管子221和泵222耦合于入口124和出口125的过热器220(其可以是锅炉或其他类型的热交换器)。这允许使用泵222将热回收介质循环经过管子221，从而使热能够从热回收模块120传递到过热器220中。

过热器220被用于使工作介质例如水沸腾，并且在压力下产生蒸气例如蒸气。蒸气经由管子231转移至热机例如蒸气涡轮机和发电机230，所述蒸气涡轮机和发电机230被用于经过输出端234供应电。经过涡轮机和发电机230的蒸气在冷凝器232中冷凝，并且使用泵233返回至锅炉，这允许水被再使用并且形成的热的一部分被再循环。虽然实施例集中于使用水和蒸气作为工作介质，但将理解的是，其他的流体可以被使用。代替单独的工作流体，电解质可以被用作工作介质。

在如在图2B中示出的另外的实施例中，来自设备100的加热的热传递介质经由出口125被供应至过热器220，其中另外的热由热源235添加，从而增加热传递介质的温度和压力。然后，热传递介质流动经过管子231至涡轮机和发电机230，这允许能量在234处被供应，且热传递介质在冷凝器232中被另外冷凝并且通过泵236被返回至设备100。因此，在此实施例中，将理解的是，热传递介质还可以充当用于驱动涡轮机230的工作介质或加热的电解质可以被使用，或二者的组合。

返回至图2A，设备通常包括用于将电解质经由连接管子241供应至池入口的储液器240，所述池入口与电解质空腔流体连通，如将在下文中更详细地描述。

池出口114可以经由连接管子251和任选的压缩机252被耦合于被加压的储存容器250，这允许氢气和由电解过程产生的其他的气体产物被储存在其中。在这点上，将注意到的是，上文描述的布置不分隔阳极和阴极，这意味着电解产物将被混合。因此，在一个实施例中，电解产物包含氢气和氧气的组合，所述组合以氢氧混合气的形式一起储存，所述氢氧混合气随后可以视需要例如在燃烧发动机、燃料电池或类似物中使用。可选择地，氧气和氢气可以使用已知的分离机理被分离，这允许氧气和氢气视需要被独立地使用和/或储存。将理解的是，避免对例如使用电解膜分隔阳极和阴极的需求大大地简化布置，并且显著地减少制造成本。

在一个实施例中，氧气和氢气可以被用于根据需求产生电，例如通过燃烧氧气和氢气以加热过热器220或可选择地储液器240。将理解的是，在这种配置中，设备提供用于储存以氢氧混合气的形式的由电源产生的能量并且然后将此转化为电用于根据需求的用途的自含式系统。

这种布置特别地适合于与可再生能源一起使用，例如仅周期性地产生电的光伏太阳能系统。例如，在白昼小时期间，不需要用于立即使用的过量的电可以被转化为氧气和氢气，且当需求上升超过供应时，例如在晚上，这些被重新转化为电。

现在，将参照图3A至3G和4A至4E描述电解设备的第二实施例，且图3A至3G示出外部特征并且图4A至4E示出内部特征。

在此实施例中，设备300包括具有由分别充当覆盖物和基部的第一和第二部分311.1、311.2制造的池壳体的电解池310。覆盖物和基部311.1、311.2被密封地啮合以便允许池壳体充当压力容器，并且可以以任何合适的方式耦合在一起，例如通过配合的螺丝螺纹、或使用另外的连接螺栓、或类似物。

覆盖物和基部311.1、311.2通常由足够强以抵抗典型的操作压力的热传导性材料制造。在一个实施例中，覆盖物和基部311.1、311.2由不锈钢制造，但是将理解的是，其他的合适的材料可以被使用。

基部311.2界定在使用中容纳电解质(未示出)的电解质空腔312。覆盖物311.1包括出口314，所述出口314被耦合于在凸缘314.2中结束的出口管子314.1，允许出口314被连接于类似于上文关于图2A描述的被加压的储存容器装置的外部装备，例如被加压的收集系统。出口314被设置为经由延伸经过覆盖物311.1的通路314.3与电解质空腔312流体连通。

电解池310还包括通过电极支撑体415支撑的以多个被横向地隔开的大体上层状的电极板的形式的多个电极315。电极板315可以由能够传导电并且任选地用以提供催化剂效果以利于电解过程的任何合适的材料制造。因此，电极可以由不锈钢、钯、铂、金、或类似物、或镀有诸如铂、钯、金或类似物的元素的材料制造。

在此实施例中，电极315通过从其横向地向外延伸的分别的螺栓415.1、415.2耦合于电极支撑体415，且使用保持螺母415.3、415.4将电极保持在适当的位置，允许视需要将这些从支撑体移除。支撑体415呈支撑体板的形式，所述支撑体板进而被耦合于覆盖物311.1并且与覆盖物电力地绝缘。这种布置允许电极315被悬挂在电解质空腔312内，使得在使用中电极被至少部分地悬挂在电解质中。此外，通过将支撑体415耦合于覆盖物311.1，这允许当覆盖物被移除时将电极从电解池移除，从而利于电极的替换或修复。然而，将理解的是，其他的合适的安装布置可以被使用。

在目前的实施例中，电极板在第一和第二正交方向上延伸并且在第三正交方向上被分隔以形成夹层类型布置。在此实施例中，交替的板被连接于延伸经过覆盖物311.1的分别的连接器316.1、316.2，这允许电极被连接于电源。在这点上，每个连接器316.1、316.2经由连接构件316.3、316.4耦合于每个其他的电极315，使得邻近的电极315分别地充当阳极315.1和阴极315.2，如在图4E中所示。因此，将理解的是，这种板电极布置提供彼此邻近的多个阳极和阴极，这允许电解在其之间发生。

在一个实施例中，电极具有大约10cm³的表面积，并且被分隔大约0.1-10mm并且更通常1.2mm的距离，这对于使电解质被暴露于其的表面积的量最大化是理想的，同时确保在电极之间的经过电解质的最优的电流流动，从而使电解过程的效率最大化。电极通常是在0.2mm至20mm之间厚的并且更通常是1.2mm厚的。然而，将理解的是，其他的配置可以被使用。

例如，将理解的是，将在电解过程期间流动的电流部分地由电解质的导电性和性质决定。因此，电极之间的最优的距离将部分地取决于使用的电解质的导电性和性质、被施加的电流的量级、或类似的。此外，电解池可以根据需要的输出和应用缩放，这可以导致电极被小型化或增加以具有大的单独的表面积。在将电解池缩小或使其小型化中，电极之间的间距将因此潜在地减小并且可以潜在地小至毫米的分数。相同的内容解释电极厚度。在其中更大的电解池被建造的情况下，电极之间的间距和单独的电极的厚度可以因此被潜在地增加。因此，间距可以低至0.1mm或更小并且可以增加至多达若干厘米，这取决于情况。

在另一个实施例中，在有或没有被包括在某些电极之间或被施加于某些电极的表面覆盖部分或整体的膜或绝缘材料的情况下，电极可以被不均匀地间隔以最大化或调整热释电产生性质。某些电极还可以被容纳在单独的容纳主体之内，导致这些电极不与周围的电解质直接接触而与其热耦合，这导致这些充当热释电接收器。热释电接收器主体可以被电中性气体或抑制向容纳材料的放电的材料填充或被排空任何气体或空气。

还将理解的是，一个或更多个热释电材料(热释电接收器)的主体可以位于池空腔之内或之外以及热传递介质空腔之内或之外，或位于过热器220中或类似的。在包括多个热释电接收器的情况下，这些可以被布置成被均匀地隔开的主体或可以被分布或被随机地隔开。利用非均匀的间距可以帮助增强热释电效应。将理解的是，热释电接收器可以被设置成邻近或围绕电极，使得它们与电解质热连通，或可以被设置在热传递介质空腔中或围绕热传递介质空腔，所以它们与热传递介质热连通。

热释电接收器可以被连接于与电极相同的电路或被连接于以并联或串联的电配置或任何并联/串联的电配置的单独的电路，其中单独的电路的目的是从它们缓和和/或抽出电势和/或电流以做电功或作为电能被储存。

此外，在目前的实施例中，电极板315在使用中被布置为使得电解产物在电极板之间行进至出口314。在一个实施例中这通过将电极板布置成大体上竖直的取向被实现，但将理解的是，其他的布置可以被使用。

在此实施例中，覆盖物311.1还可以界定热安装空腔411，所述热安装空腔411容纳隔热材料以从而减少经由覆盖物311.1的热损失。电解质水平可以通过其被监控和/或控制的水平控制端口318可以被设置在电解质空腔312内，然而感测端口416被提供以允许恒温器或其他的温度传感器位于电解池之内，这允许其中的温度被监控。这可以被用于控制设备的操作，以及用于监控效率或类似的。

电解池还包括入口317，所述入口317包括在入口管子凸缘317.1中结束的入口管子，这允许入口317被设置成与电解质储液器流体连通，使得电解质可以视需要被供应至电解质空腔312，或经由对流流动回路或泵循环。在此实施例中，入口317被设置在池壳体311的下侧中，允许电解质在压力下被供应到空腔312的底部中，从而保持电解质空腔312内的压力。然而，将理解的是，其他的合适的布置可以被使用。

在一个实施例中，电解质储液器被设计为供应加热的电解质以从而帮助保持电解池的温度，并且任选地以诱导电解质空腔内的热变化以从而通过上文概括的热释电效应产生电能。在一个实施例中，电解质可以从太阳能热加热系统供应，例如太阳能驱动的热水系统、或类似物。

电解池310被安装在热回收模块320中，所述热回收模块320具有界定用于接纳电解池310的池空腔322的模块壳体321。热回收模块还界定容纳热回收介质的介质空腔323。壳体321通常由足够强以抵抗典型的操作压力的热传导性材料制造。在一个实施例中，壳体321由不锈钢制造，但将理解的是，其他的合适的材料可以被使用。

介质空腔323通常位于池空腔322之外。在此实施例中，介质空腔323具有管状的形状，然而池壳体311具有大体上圆柱形的形状。因此，模块壳体321具有伸长的大体上环形的形状，界定圆柱形的池空腔322和围绕池空腔322大体上圆周地延伸的环形的介质空腔323。这种布置帮助使从电解池到热传递介质的热传递最大化，同时允许电解池保持期望的操作温度，然而将理解的是，其他的布置可以被使用。

在此实施例中，设备还包括围绕热回收模块320延伸的隔热夹套340。在此实施例布置中，隔热夹套包括界定在夹套壳体341和模块壳体321之间的隔热空腔343的夹套壳体341，隔热空腔343容纳隔热材料以从而减少从热回收模块320的热损失。盖子342经由连接螺栓或类似物被耦合于夹套壳体341，这允许热回收模块被保留在其中。

为了允许热从热传递介质回收，热回收模块320包括经由延伸经过隔热夹套的分别的入口和出口连接管子324.3、324.4；325.5、325.6、325.7、325.8与介质空腔323流体连通的两个入口324.1、324.2和四个出口325.1、325.2、325.3、325.4。入口324.1、324.2被设置在介质空腔323的底部中，然而出口325.1、325.2、325.3、325.4被设置在介质空腔的顶部中。这确保较冷的介质被供应至空腔323的底部并且从顶部323(由于对流过程通常将是较热的)移除、或经由被施加的泵推动。

使用多个入口和出口允许多个和/或任选的传感设备被连接以便感测、测量和/或控制过程或可以被用于连接以便确保热传递介质经过空腔的足够的流动以防止电解池310的过度加热或允许最大热抽出。将理解的是，其他的布置可以被使用。在这点上，将理解的是，热传递介质经过介质空腔323的流动速率可以被用于控制热从电解池抽出的速率，从而允许电解池310的温度被控制。

现在，将参照图5A至5E描述电解设备的另外的实施例。为了此实施例的目的，与之前的实施例相似的特征通过被增加200的相似的参考数字表示。

在此实施例中，设备包括被布置在单个热回收模块中的多个电解池510。每个电解池510大体上具有与上文描述的电解池310相似的形式，并且因此将不被详细地描述。然而，将理解的是，每个池包括界定容纳电解质的电解质空腔512的壳体511、用于移除电解产物的出口514和出口管子514.1、以及用于供应替换电解质的入口517。每个电解池510容纳被支撑在电解质空腔中并且被耦合于连接器516的多个被横向地隔开的大体上层状的电极板515。提供另外的特征，例如隔热材料、热采井、感测端口和类似物，但为了清楚性不标记。

每个电解池510被安装在热回收模块520中，所述热回收模块520具有模块壳体521，所述模块壳体521界定用于接收电解池510的多个池空腔522。热回收模块还界定包括入口524和出口525的介质空腔523以允许热回收介质被在其中循环。介质空腔523大体上环绕电解池510以使从电解池到热传递介质的热传递最大化。隔热夹套可以被设置成围绕热回收模块延伸，然而这仅为了清楚性的目的未被示出。

在此实施例中，七个电解池510被示出，但将理解的是，这仅仅用于实施例的目的，并且不被意图是限制性的。因此，被设置在共同的热回收模块520中的电解池510的任何组合可以被使用。

使用包括多个电解池的这样的模块化的布置可以提供多个优点。例如，电解池中的某些可以被用于产生电解产物，然而池中的其他的那些视需要充当负载以缓冲超电势事件，从而确保所有的可使用的电被用于进行电解。

此外，电解池可以被选择性地使用，这取决于从电源可用的电流的量级。这允许另外的电解池随可用的电流增加被激活，使得每个池能够在最优的电流下操作，同时允许供应电流的不同的量级被使用。

另外的益处是在电解池需要维护的情况下，例如如果电极需要修复，这允许单独的池被移除和修理，然而其他的池继续操作。

此外，不同的电解池可以被依次地激活以从而诱导跨越其他的电解池的温度变化，使得可以通过使用热释电效应产生另外的电。

因此，将理解的是，上文描述的模块化的布置可以提供多个另外的益处。

现在将参照图6描述用于进行电解并且产生热的设备的实施例。

在此实施例中，设备包括电解池610，所述电解池610包括界定在使用中容纳电解质613的电解质空腔612的池壳体611。多个大体上平行的被间隔开的电极板615.1、615.2被设置在电解质空腔612内，电极板615界定在使用中被至少部分地浸没在电解质613内的至少一个阳极615.1和至少一个阴极615.2。至少两个连接器616.1、616.2被提供，所述至少两个连接器616.1、616.2在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至电解质613以从而进行电解质613的电解和加热。

电解池还包括：至少一个池出口614，其与电解质空腔612流体连通，至少一个池出口在使用中被耦合于热回收模块；以及至少一个池入口617，其与电解质空腔612流体连通，至少一个池入口允许电解质613被供应至电解质空腔。

如果足够强的电场被施加或类似的，上文描述的电解池操作以电解电解质，例如水、或含水的盐或氢氧化物的溶液，例如氯化钠、氯化钾、氢氧化钠或不含有盐或氢氧化物的正常的水，从而产生电解产物。将理解的是，产生的电解产物将取决于使用的电解质，所以例如，如果电解质是水，电解产物包括氢气和氧气。

此外，电解模块产生用以加热电解质的热。电解质被转移至热回收模块，允许产生的热被回收并且被用于做功。使用平行的被间隔开的板产生经历电解的大体积的电解质，导致产生大量的热，这可以进而操作以增加电解过程的效率或可以被抽出以做功的热的量。

特别地，电解设备可以产生足以产生电的热，例如使用蒸气涡轮机或类似物以及产生氢气和氧气，所述氢气和氧气可以视需要被用于例如燃料电池或类似物中以产生另外的能量或可以在没有转化的情况下在过程中被使用的热。因此，这允许来自多种来源例如太阳能电池或类似物的能量被转化为电解产物，然后，所述电解产物可以视需要被使用例如以根据需求产生电以及产生用于更立即的使用的热。

还已经发现，由被均匀地隔开的被交替地连接的电极建造的电解池呈现取决于多个因素的特定的特性，这意味着选择合适的操作参数可以具有对系统的效率的影响。

例如，这样的池将从电源引出的电流是电解质比电导率、电解质温度和组合的总的电极表面积的函数。因此：

●I_c-池电流；

●A-电极表面积；

●T_E-电解质温度；

●C_E-电解质电导率；

●H-电极高度；

●W-电极宽度；

●n-电极的数目。

因此池电流通过以下给出：

I_c＝f(A,T_E,C_E)

其中：A是电极高度、宽度和电极的数目的函数(A＝f(H,W,n))。

如果足够大的电场在电解期间在阳极和阴极之间存在，正离子，例如从水分子中释放的氢离子借助于在阳极和阴极之间产生的电场朝向阴极运输。此外，增加电势可以增加离子被释放和运输两者的速率。

如果这些氢离子的释放速率高于它们将与来自阴极的电子或邻近的氢离子再结合以在阴极处形成氢气的速率，百分数将开始负载到阴极晶体结构中和/或开始在阴极处形成正的皮肤状的屏障。因此，在阴极的邻近处存在的氢离子将呈现强的库仑势垒，这意味着接近的正离子将经历弹性碰撞并且被排斥，这进而引起这些与另外的迎面而来的离子碰撞。这些碰撞导致在电解质内的能量释放，这进而引起电解质的加热。

为了这些条件发生，电流密度以及电场强度二者都需要是足够高的。因此，在低电流密度下，正离子结合以形成氢分子的速率将超过或与氢离子从电解质中释放并且从邻近阴极的电解质中移除的速率平衡，因此防止库仑势垒形成。此外，在小的被施加的电场下，接近的氢离子的速度将是太低的以致于不能经历弹性碰撞。代替地，迎面而来的质子随着它们接近阴极将简单地减慢，在所述阴极它们将达到足够低的速度以结合并且形成氢气分子。

因此，如果被施加的电场是足够高的，每个被加速的离子(其在氢离子的情况下实质上是质子)的动量将高于可以被吸收以与邻近的电子和其他的离子结合以形成分子的动量，并且实际上确切地将经历如描述的弹性碰撞，且每次碰撞引起动能中的某些被转化为热。

氢离子(质子)碰撞在某些条件下可以是足够高的以导致质子以足以克服在阳极处的正电荷势垒并且实际上与在阳极的表面上的原子碰撞的动量朝向阳极加速。在某些情况下氢离子穿透阳极的晶格结构并且与阳极的内部结构的原子碰撞或甚至恰好穿过阳极，在相反的侧面上离开，这导致大量的动能被转化为热。当这发生时，高的局部化的热的区域将在表面上和/或在阳极的晶格之内形成，导致对阳极的物理损坏。这种损坏导致阳极的分解，这进而导致在电解质内形成沉淀物。

邻近阳极-阴极平行阵列中的外阳极的外表面的形成的温度的被进行的高速温度测量证实在某些高的电流密度和高的被施加的电场条件下、并且通常在操作的时期之后并且在池达到足够高的温度后在外阳极附近发生的高频率温度波动。

还明显的是，碰撞和离子传输可以导致另外的相互作用，例如低能量核反应，从而另外增强电解池的加热功能性。

在这点上，操作如上文描述配置的电解池导致通过在电极中和/或附近的热尖峰以及因此电解质温度例示的热事件。还已经确定，这些热事件中的某些引起产生以在电解池中起源的反EMF的形式的电势。在一个实施例中，为了缓解此反EMF的影响，低阻抗浪涌捕捉器可以跨越电解池终端被连接，所述电解池终端进而将形成的电涌再导向至高容量低阻抗负载，所述高容量低阻抗负载可以呈类似于在图2的实施例中上文描述的那种的负载和触发电路的形式。这可以被用于防止对电子测量和控制装备以及电源的损坏和/或被用于抽出形成的电能以做功或被储存以用于之后的使用。

基于上文，明显的是，用在合适的条件下操作的池，电解池的输出性能被因为以下发生的过量的热和气体产生增强：

●质子与其他的质子、分子和电极原子的碰撞；

●由于足够高的被施加的电场的质子加速；

●当碰撞发生时动能被转化为热。

分析证实由每个池产生的功率与电极的表面积、被施加的电流、电压成比例并且与电极之间的距离成反比例，使得池的输出功率通过以下给出：

其中：P是池的输出功率；

A是电极表面积；

I是经过池的电流；

V是跨越池的电势；并且，

d是电极之间的间距。

还将理解的是，每种物理池构造具有取决于池和系统的热传递效率和构造、稳态操作温度的特定的性能系数，稳态操作温度进而取决于池内部和传递流体操作压力和特定的热传递系数、电极材料、电极厚度和池和系统隔热效率。对于每种构造，可以基于对照实验和相对于实验被验证的输出经验主义地确定性能系数，其中某些操作参数，例如池电流、被施加的池电势和电极间距被变化。

在任何情况下，从这明显的是，被施加的电流的电势对由电解池形成的输出功率具有大的影响，并且增加被施加的电势可以导致操作效率的显著的增加。在这点上，这与传统的技术对比，在所述传统的技术中，已经理解的是，被施加的电势应当被最小化以避免欧姆损失，同时确保这足以允许电解被进行。

因此，虽然传统地水的电解在高于1.45V或较低的被施加的电压下进行，但上文的设备通常被适应于在较高的电压下操作，例如至少5V、至少10V以及更通常在10-25V的区域中以及甚至更高的。这可以引起增强的热效应，例如由于被加速的离子与其他的原子或离子的碰撞，从而导致增加的加热以及因此操作效率。

在某些情况下，优选的是，电势不超过电解质的电击穿电势，所述电击穿电势可以导致电极之间的电弧放电以及因此电极的短路。这种最大的操作电势将通常取决于诸如电解质的本质和电极的尺寸和间距的因素。因此，电势小于100V，小于80V并且更通常小于60V。然而，这不是基本的，并且将取决于优选的实施方式，所以例如电弧放电在某些布置中可以是有益的。

是被施加的电势和邻近的阳极和阴极之间的间距的函数的被施加的电场强度应当是足够高的以导致有效的离子加速。通常，上文的设备在至少3000伏特每米、至少12000伏特每米以及更通常至少24000伏特每米以及甚至更高的被施加的电场下操作。

电解池的操作电流密度将取决于电解池的电阻率，所述电阻率将进而取决于电解质的电导率以及因此本质，并且取决于电极的表面积和间距以及操作温度。因此，池的物理配置和使用的电解质被选择以匹配电源的能力，并且以确保期望的操作电势被实现或反之亦然，电源与池匹配或被设计用于特定的输出。然而，通常，电解池在至少500安培每平方米、至少1000安培每平方米、以及更通常约3000安培每平方米或更高的电流密度下操作。

在一个实施例中，电极板615被分隔在0.1毫米至10毫米之间、在1.8毫米至2毫米之间和在2毫米至5毫米之间中的至少一个的距离。电极板通常还具有在0.1毫米至10毫米之间、在1毫米至2毫米之间和在2毫米至5毫米之间的厚度，然而任何合适的厚度可以被使用，且阳极电极厚度与阴极电极厚度是相同或不同的。

通常，对于某些阳极材料，阳极在电解过程期间经受腐蚀和/或降解，这可以导致阳极体积的减少。因此，在一个实施例中，阳极比阴极更厚并且还可以被设计为是容易地可替换的，如将在下文中更详细地描述。

电极可以由任何合适的材料形成，这取决于优选的实施方式。在一个实施例中，电极包括过渡金属，并且更特别地包括具有26-28、44-46或76-78的原子序数的过渡金属(例如：铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱或铂)。金属可以是纯的，或可选择地以合金例如不锈钢或类似物的形式与其他的元素组合。

此外，电解池可以包含热释电材料以及异种金属，以从而允许另外的电流通过热电效应例如热释电效应、塞贝克效应或类似的产生。

此外，在一个实施例中，电解池的操作温度越高，其操作越有效率，并且特别地可以用回收的热做的功越多。操作温度通常将被电解质在池操作压力下的沸点限制，所以虽然池可以在大气压力下操作，但这趋向于限制操作温度。因此，电解池通常作为压力容器操作，这允许电解质的沸点以及因此操作温度被增加。因此，在一个实施例中，操作温度是至少60℃、至少80℃以及更通常至少100℃、以及优选地至少120℃或更高的。

然而，将理解的是，上文描述的值是仅为了实施例的目的并且不被意图是限制性的。在这点上，如上文已经讨论的，从这样的电解池的功率输出与电极物理尺寸、电极的数目、跨越电极的被施加的电场和产生的电极之间的电流密度成比例。被施加的电场进而取决于电极之间的距离和被施加的电势，然而产生的电流密度取决于电解质组成和电导率、以及被施加的电流和电极的总表面积。因此，这些参数的比率将允许这样的池的有效的缩放，范围从微型版本至非常大的以及极其强大的池。

将理解的是，池的缩放将经受某些物理构造限制，例如对于某种物理尺寸的池(当被放大或缩小时)可以实现的电极的数目、电极的表面积、电极的厚度和电极之间的间距。

作为实施例，池可以被建造成能够递送以数百兆瓦的功率输出并且在这样做时，可以需要具有大的表面积的非常厚的电极，所述电极将被电极材料的机械强度支配以是自支撑的。此外，这样的大电极可以必须被更远地间隔开并且因此将需要远远更高的被施加的电势以便实现最小的期望的电场强度。类似地，足够地高的池电流将被需要以实现足够高的电流密度。这些适用于恰好下至纳米尺度的小型化，其中所有的参数可以被合理地缩放以实现用于期望的尺寸的池的期望的输出功率。

因此，将理解的是，上文提供的实施例值被意图反映适合用于台式测试的1kW装置。然而，当生产更大或更小尺度的装置时这些值可以被要求被显著地缩放，并且因此这些不应当被认为是限制性的。

在一个实施例中，入口617被耦合于热回收模块，使得电解质被再循环经过电解质空腔和热回收模块。然而这不是基本的并且可以使用其他的布置，例如将新的电解质从储液器供应至电解质空腔、或类似的。

入口617和出口614还可以被布置为使得被供应至电解质空腔612的电解质在电极板615之间流动。在一个实施例中，这通过提供被布置在电解质空腔612的面向电极板615的边缘的相对的侧面上使得流动到空腔中的电解质在电极板之间直接地流动的入口和出口617、614进行。这保持电解质在电极板之间的流动，这帮助防止污染物例如腐蚀产物和其他的产物在电极表面上的累积，另外帮助改进电解过程的效率。

在一个特定的实施例中，入口617和出口614被分别布置在池壳体的上端和下端中，且电极板615在电解质空腔612内大体上竖直地对齐并且被大体上水平地间隔开。在这种情况下，当电解质被加热时，这将趋于朝向电解质空腔升高，使得在电极系统内的对流可以另外增强在电极板615之间的电解质流动。

电极板615通常是层状的，但可选择地可以是弯曲的、圆柱形的、波状的或类似的并且通常任何形状可以被使用，只要这提供允许电解被进行的大体上平行的被间隔开的表面。

通常，至少两个连接器在使用中被电力地连接于电极板，使得邻近的板充当阳极和阴极。在一个特定的实施例中，奇数的电极被提供，使得每个阴极位于两个阳极之间，这可以另外增强池在电解产物和热两者上的总的效率和输出。

在一个实施例中，池壳体包括开口和被可移除地安装在开口内的覆盖物以允许从电解质空腔612移除电极板中的至少某些。在一个实施例中，设备包括电极支撑体，且电极被耦合于电极支撑体使得电极在使用中被至少部分地浸没在电解质中，且支撑体被耦合于覆盖物，这允许从电解质空腔移除电极中的至少某些例如阳极。

电解池通常与热回收模块、冷凝器、气体储存容器和控制系统共同地操作，如现在将参照图7更详细地描述。

在此实施例中，电解池610经由出口导管721连接于热回收模块720。热回收模块720包括热交换器，所述热交换器包括热交换器出口管子731，所述热交换器出口管子731通常以类似于上文关于图2描述的方式的方式连接于热机。

热回收模块出口管子723延伸至电解池入口，这允许电解质被再循环经过热回收模块720。热回收模块出口管子723可以包括用于强制再循环的泵722，然而可选择地这可以通过对流过程发生，例如由于热回收模块720和电解池610的合适的相对定位。在泵722被使用的情况下，泵可以经由电子控制器(未示出)控制，这允许电解质的流速例如基于电解质的温度被控制。从这将理解的是，控制器可以被耦合于泵并且温度传感器被设置为例如在电解质空腔612中与电解质热连通，从而允许基于电解质温度或通过在限制经过电解池610的流动的泵之前或之后的控制阀门控制流速。

使用泵722还可以被用于保持最小的流速，这可以另外增强电解质在电极615之间的流动，从而确保电极615的表面被保持不含污染物例如腐蚀产物。

热回收模块720还经由气体出口管子751和任选的压缩机752连接于至少一个储存容器750，所述至少一个储存容器750可以用来储存电解产物例如作为混合的或预分离的产物的氢气和氧气。

电解池610也被耦合于电源700，所述电源700可以是可再生的或以其他方式可变的能源例如太阳能板、风力涡轮机或类似物或另外的形式的常规电源例如输电网络或热机和发电机组合的电出口。触发电路710被设置成被电力地耦合于连接器716和电源700，触发电路710被耦合于开关711，所述开关711进而被用于选择性地将电源连接于负载712。触发电路710通常包括用于感测电流流动和/或跨越阳极-阴极连接件的电势的传感器、以及用于根据感测到的电流和/或电势控制开关711的电子控制器例如微控制器。如在图2的实施例中，布置允许触发电路710探测经过电解池610的电流流动或跨越电解池610的电势并且选择性地操作开关711以视需要将电流转移经过负载712。

在此实施例中，通过电解过程产生的热足以使电解质沸腾，产生蒸发的电解质，例如蒸气。蒸气被转移至热回收模块720，所述热回收模块720充当冷凝器以冷凝蒸发的电解质，允许将其泵送返回到电解池610中。热回收模块720还可以充当用于分离蒸发的电解质与气体电解产物例如氢气和氧气的分离器。

在一个实施例中，热回收模块720包括热交换器，热传递介质例如水流动经过所述热交换器，从而允许从电解质回收热。这进而允许冷凝蒸发的电解质，并且允许使用回收的热做功。因此，然后，热传递介质可以经由热交换出口管子731被提供至热机或其他相似的系统，这允许产生电或做其他的功，同时将分离的气体电解产物从回收模块720中移除以用于完全的或部分的储存或立即地经由燃烧过程使用以增强热传递介质中的热。

在热传递介质被使用的情况下，那么电解质空腔中的压力应当高于热交换器中的压力以增强热的回收。可选择地，可以选择在相等的压力下具有比电解质更低的沸点的热传递介质。

可选择地，热回收模块720呈热机的形式以在冷凝电解质或从电解质抽出热的同时形成功率，使得当热被转化为功时蒸发的电解质的冷却对于发生蒸发的电解质的冷凝大体上是足够的。热机还可以位于热回收单元之前，以不仅辅助热抽出/冷凝，而且在这样做的同时辅助做功。

现在，将参照图8A-8ZA描述电解池的特定的实施例。

在此实施例中，电解池800包括具有通常的正方形的横截面的中空电解池主体811，包括在池主体811的相对的敞开的端部处的池凸缘812、813。入口817和出口814分别被设置在主体811的下面和上面中。环形的覆盖物安装板816被耦合于端部凸缘812并且经由间隔物815与端部凸缘812间隔开，且覆盖物安装板816经由被安装在孔816.1中的保留螺丝816.2被保持在适当的位置中。安装螺母813.1被耦合于端部凸缘813或可以借助于对816、815和812的外边缘的焊接被机械地附接。

电解池800还包括以平行的间隔开的布置的用于分别支撑阳极821.1、821.2、821.3和阴极831.1、831.2的阳极和阴极组件安装部820、830。

阳极组件安装部820包括支撑大体上U形的阳极保持架托架822和覆盖物827的阳极安装主体826。在使用中，阳极安装主体826经过凸缘812插入到空腔主体810的敞开的端部中，且安装主体经由密封件840与凸缘812或主体810密封地啮合。覆盖物827经由延伸穿过覆盖物827中的伸长的孔827.5、827.6、827.7的螺栓827.9、827.10耦合于安装主体，这允许覆盖物827的相对的旋转移动。覆盖物827通过弹簧829从阳极安装主体826向外另外偏移。

覆盖物827包括把手828和围绕覆盖物827的外周长圆周地隔开的多个安装突缘827.1。间隔物815和覆盖物安装板816包括相应的凹部815.1、816.1，所述凹部815.1、816.1在使用中接纳覆盖物827的突缘827.1，允许覆盖物827被旋转，使得突缘827.1啮合覆盖物安装板816的内表面，从而将覆盖物827保留在适当的位置中，并且将阳极安装主体826偏移到空腔开口中，以从而产生经由密封件840的密封。在此过程期间，在阳极安装主体826中的凹部826.1与在池主体811中的锁紧销818.1对齐，从而在插入到主体中的期间将阳极安装主体826保持在期望的开始中。

第一和第二阳极端部间隔物823、824被安装在阳极保持架托架822的相反的端部处，且端部间隔物823包括面向彼此的大体上平行的被间隔开的凹部823.1、823.2、823.3、824.1、824.2、824.3，从而允许阳极821.1、821.2、821.3被安装在其中。第二端部间隔物824包括允许阴极831.1、831.2被可滑动地接纳在其中的孔824.11和824.31，然而阳极保持架托架822被耦合于阳极安装主体826，使得当阳极保持架主体826从池主体811中移除时，阳极可以被容易地抽出和替换，然而阴极831.1、831.2可以被保留在池空腔中。

阳极保持架托架822包括切口822.21、822.22、822.23，所述切口822.21、822.22、822.23从U形部分延伸并且延伸穿过第一端部间隔物823中的孔823.4，以从而啮合阳极821.1、821.2、821.3并且将这些电力地耦合于阳极保持架托架822。从U形部分延伸的安装唇缘822.1在使用中另外操作以支撑阳极821.1、821.2、821.3。

阳极保持架托架822包括阳极连接器825.1，所述阳极连接器825.1当被插入到池主体811中时与被安装在阴极安装主体834中的相应的阳极连接器835.1啮合并且电力地耦合，从而提供对阳极的外部电连接。

阴极安装组件830包括阴极安装主体834，所述阴极安装主体834在使用中经过池凸缘813被插入到池主体811的敞开的端部中，并且被固定为使用安装螺母813.1、使用密封件850与凸缘813或池主体811密封啮合。阴极安装主体834包括用于将锁紧销818.2啮合在池主体811中、从而将阴极安装主体834相对于池主体811对齐的凹部834.1。阴极安装主体834支撑以平行的被间隔开的方式的从阴极安装主体834突出的阴极831.1、831.2。阴极831.1、831.2被电力地耦合于连接器螺栓832.1、832.2以提供对阴极的电连接。

在使用中，阴极组件安装部830被固定于池主体811，然而阳极组件安装部820通过覆盖物827和覆盖物安装板816的选择性的啮合和脱啮合插入到池主体811中和从池主体811中移除，从而允许阳极被替换。

现在，将参照图9A至9G描述包括图8A的电解池的热产生设备的实施例。

在此实施例中，设备900包括在使用中容纳电解池800的电解池夹套910。组合的冷凝器/分离器920被提供用于冷凝蒸发的电解质并且将此与电解产物例如氢气和氧气分离。电解质容纳罐930被提供用于在电解质被供应至电解池800之前容纳电解质。

更详细地，电解池夹套910包括圆柱形的主体911，所述圆柱形的主体911界定电解池800位于其内的夹套空腔912。夹套空腔912被用于容纳热传递介质，允许在热传递介质被供应至冷凝器/分离器920之前热传递介质被预加热。

冷凝器/分离器920包括外冷凝器/分离器主体921和内冷凝器/分离器主体922。在此实施例中，外和内冷凝器/分离器主体921、922是通常圆柱形的并且被同轴地定位，以从而界定圆柱形的内冷凝器/分离器空腔924和围绕其延伸的环形的外冷凝器/分离器空腔923。内冷凝器/分离器空腔924包括用于支撑多个冷凝板926的冷凝板支撑体925，且冷凝板支撑体925被支撑足部927保持在适当的位置中。每个冷凝板926包括用于接纳支撑体925的中央开口926.1、以及在外圆周边缘中的下和上凹口926.2、926.3，如将在下文中更详细地描述。冷凝器/分离器主体921包括端部板921.1、921.2，所述端部板921.1、921.2包括用于电解产物和电解质管子的开口921.3、921.4、921.5、912.6，如将在下文中更详细地描述。

容纳罐930包括外容纳罐主体931和内容纳罐主体932。内和外容纳罐主体931、932是通常圆柱形的并且同轴的以界定内和外空腔934、933。在使用中，热传递介质被提供至内容纳罐空腔934以用于预加热，且内容纳罐空腔包括分割内空腔934的分隔板935，所以热传递介质经由孔935.1流动经过内容纳罐空腔。电解质被容纳在外容纳罐空腔933中，确保足够的电解质可用于供应至电解池。

设备900还包括电解质回路，电解质回路包括第一、第二、第三、第四和第五电解质管子941、942、943、944、945、电解质入口和出口阀门946、947以及电解质水平传感器948。第一电解质管子941从电解池出口延伸至在冷凝器/分离器端部板921.1中的开口921.3。第二电解质管子942从在冷凝器/分离器端部板921.2中的开口921.5延伸至外容纳罐空腔933。第三电解质管子943从外容纳罐空腔933延伸至电解池入口，然而第四和第五电解质管子944、945延伸至外容纳罐空腔933。泵可以被设置在电解质回路中、通常在第三电解质管子943中，以推进电解质围绕电解回路，然而可选择地，流动可以仅通过对流实现。

第一电解产物管子951从在冷凝器/分离器端部板921.1中的开口921.4经由泄压阀953延伸至第二电解产物管子952。

热传递介质经由热传递介质回路循环，所述热传递介质回路包括第一、第二、第三、第四和第五热传递介质管子961、962、963、964、965和泄压阀966。第一热传递介质管子进入内容纳罐空腔934的下部，然而第二热传递介质管子962从内容纳罐空腔934的上部延伸至夹套主体911的下部。第三热传递介质管子963从夹套主体911的上部延伸至921.1中的任选地使入口管子963被安装至其的开口，然而第四热传递介质管子964从在冷凝器/分离器端部板921.1中的开口921.4经由压力释放阀966延伸至第五热传递介质管子965。

在使用中，电解池800大体上如上文描述的操作以加热电解质并且因此使电解质沸腾，以从而产生蒸发的电解质和气体电解产物，所述蒸发的电解质和气体电解产物经由第一电解质管子941被供应至内冷凝器/分离器空腔924。蒸发的电解质在冷凝板926上冷凝，并且经过由在冷凝板926的下部中的凹口926.2界定的通道至第二电解质管子942，所述第二电解质管子942将冷凝的电解质转移至容纳罐930。

同时，电解产物经由开口921.6经过凹口926.3至第一电解产物管子951。这允许电解产物经由压力释放阀953和第二电解产物管子952被供应至压力容器或类似物以允许用于储存，或可选择地被耦合于立即使用电解产物的系统，例如燃烧器、燃料电池或类似物。

电解质被容纳在外容纳罐空腔933中并且然后视需要经由第三电解质管子943被供应至电解池800的入口。外容纳罐空腔933允许电解质被容纳，使得沉淀物能够从电解质中沉降出来。在这点上，将注意到，将电解质转移至电解池入口的电解质管子943从外容纳罐空腔933的上部区域抽出电解质，确保这不被沉淀物污染。

在该过程期间，电解质水平传感器948被用于感测外容纳罐空腔933中的电解质水平，且如果需要，另外的电解质经由第四电解质管子944和入口阀门946供应。将理解的是，虽然电解质水平传感器948被示出为被耦合于第四电解质管子944，但这不是基本的并且在实践中水平传感器可以被设置在电解质回路的任何合适的部分。

电解质还可以经由第五电解质管子945和出口阀门947从电解质回路释放，例如当电解质池800内的阳极待被替换时、或在沉淀物待从电解质回路移除的情况下。在这点上，将理解的是，容纳罐930确保电解质可用于电解池800，同时还允许从系统收集和抽出沉淀物。

在上文的过程期间，热传递介质经由第一热传递介质管子961被供应至内容纳罐空腔934，在内容纳罐空腔934中其经过孔935.1至第二热传递介质管子962。这用来预加热热传递介质，所述热传递介质然后经由第二热传递介质管子962被供应至环绕电解池800的夹套空腔912，其中热传递介质被另外预加热。然后，预加热的热传递介质经由第三热传递介质管子963被供应至外冷凝器/分离器空腔924，其中从电解质抽出热。然后，加热的热传递介质经由第四和第五热传递介质管子964、965和压力释放阀966供应，这允许做功，如先前所描述。

参照图10A至10G描述包括电解池800的热产生设备的第二实施例。

在此实施例中，电解池800被物理地耦合于容纳罐1030和冷凝器/分离器1020。容纳罐1030包括界定容纳罐空腔1032的容纳罐主体1031，且容纳罐排空部1033被提供以允许容纳罐1030被排空。

冷凝器/分离器1020包括界定内和外冷凝器/分离器空腔1024、1023的冷凝器/分离器罐主体1021和内主体1022。内冷凝器/分离器空腔1024包括被定位成界定经由冷凝板孔1026.1与内冷凝器/分离器空腔1024流体连通的电解产物空腔1027的冷凝板1026。

在此实施例中，电解质回路被第一、第二、第三和第四电解质管子1041、1042、1043、1044界定。第一电解质管子1041从电解池出口延伸至内冷凝器/分离器空腔1024并且第二电解质管子1042从内冷凝器/分离器空腔1024延伸至容纳罐空腔1032。第三电解质管子1043与容纳罐空腔1032和泵(未示出)流体连通，所述泵进而经由第四电解质管子1044耦合于电解池入口。将注意到，通过将第三电解质管子1043直接地耦合于电解池入口，或通过省略第三和第四电解质管子1043、1044，允许电解质在对流下再循环，泵可以被省略。

冷凝器/分离器1020还包括与内冷凝器/分离器空腔1024流体连通的电解质水平感测端口1045和排水端口1046、与电解产物空腔1027流体连通的电解产物端口1051。第一和第二热传递介质端口1061、1062被设置成分别与外冷凝器/分离器空腔1024的下部和上部流体连通。

在使用中，从电解池出口供应的电解质经由第一电解质管子1041被供应到内空腔1024中，在内空腔1024中蒸发的电解质在冷凝板1026上冷凝。然后，冷凝的电解质经由第二导管1042返回至容纳罐空腔1032，这允许冷凝的电解质经由泵被再循环至电解池。热传递介质可以经由热传递介质端口1061、1062被再循环，允许从电解质回收热，同时可以经由开口1051抽出电解产物。

将理解的是，此外，布置以与图9A至9G的实施例通常类似的方式起作用，并且因此这将不被另外详细地描述。

因此，上文的实施例描述适合用于产生氢气、允许储存能量、同时还允许进行热回收、从而增强系统的效率的电解设备。在前面的图6的实施例中，这通过使用电解质从电解池抽出热来实现，然而在图1至5的实施例中，热回收模块被用于从电解池抽出热。此外，然而，操作的原理是宽泛地类似的并且将理解的是，在不同的布置中使用的特征可以被可互换地使用。

在整个本说明书和跟随的权利要求中，除非上下文另有要求，否则措辞“包括”以及变型例如“包括”或“包含”，将被理解为暗示包括陈述的整数或整数的组或步骤但不排除任何其他的整数或整数的组。

本领域的技术人员将理解，多种变型和修改将变得明显。对本领域的技术人员变得明显的所有的这样的变型和修改应当被认为落在描述之前本发明宽泛地表现的精神和范围内。

Claims (69)

1.用于进行电解并且产生热的设备，所述设备包括电解池，所述电解池包括：

a)池壳体，其界定电解质空腔，所述电解质空腔在使用中容纳电解质；

b)多个大体上平行的被间隔开的电极板，其被设置在所述电解质空腔内，所述电极板界定在使用中被至少部分地浸没在所述电解质内的至少一个阳极和至少一个阴极；

c)至少两个连接器，其在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至所述电解质，从而进行所述电解质的电解和加热；

d)至少一个池出口，其与所述电解质空腔流体连通，所述至少一个池出口在使用中被耦合于热回收模块；以及，

e)至少一个池入口，其允许电解质被供应至所述电解质空腔；

f)开关；

g)负载，其经由所述开关耦合于所述至少两个连接器；以及

h)触发电路，其被耦合于所述至少两个连接器，其中所述触发电路包括：

i)传感器，其用于感测以下中的至少一种：

(1)所述连接器中的电流流动；以及

(2)跨越所述连接器的电势；以及

ii)电子控制器，其用于根据感测到的电流和感测到的电势中的至少一种来控制所述开关，并且其中，在使用中，所述电子控制器：

(1)将所述感测到的电流和感测到的电势中的至少一种与阈值相比；并且

(2)在所述阈值被超过的情况下操作所述开关以将所述至少两个连接器耦合于所述负载，从而将至少一些电流转移经过所述负载。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个池入口被耦合于所述热回收模块使得电解质再循环经过所述电解质空腔和所述热回收模块。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个池入口和所述至少一个池出口被布置为使得被供应至所述电解质空腔的电解质在所述电极板之间流动。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个池入口和所述至少一个池出口被布置在所述电解质空腔的面向所述电极板的边缘的相对侧面上。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述至少一个池入口和所述至少一个池出口被分别地布置在所述池壳体的下端和上端中，其中所述电极板在使用中在所述电解质空腔内被大体上竖直地对齐并且被大体上水平地隔开。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极板是以下中的至少一种：

a)层状的；

b)弯曲的；以及，

c)波状的。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述阳极比所述阴极厚。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少两个连接器被电力地连接于电极板使得在使用中邻近的板充当阳极和阴极。

9.根据权利要求8所述的设备，其中每个阴极位于两个阳极之间。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述池壳体包括开口和被可移除地安装在所述开口中的覆盖物以允许从所述电解质空腔移除所述电极板中的至少一些。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括电极支撑体，电极被耦合于所述电极支撑体使得所述电极在使用中被至少部分地浸没在电解质中。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述电极支撑体被耦合于允许从所述电解质空腔移除所述电极的覆盖物。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述池壳体界定压力容器并且其中在所述电解质空腔内的压力大于大气压力。

14.根据权利要求1所述的设备，其中，在使用中，所述设备在为以下中的任一项的温度操作：

a)至少40℃；

b)至少60℃；

c)至少80℃；以及，

d)至少100℃。

15.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括热回收模块。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述热回收模块充当用于使蒸发的电解质冷凝的冷凝器。

17.根据权利要求15所述的设备，其中所述热回收模块充当用于分离蒸发的电解质与气体电解产物的分离器。

18.根据权利要求15所述的设备，其中所述热回收模块包括允许气体电解产物在使用中被抽出的出口。

19.根据权利要求15所述的设备，其中所述热回收模块包括用于从所述电解质回收热以进行以下中的至少一项的热交换器：

a)冷凝蒸发的电解质；以及，

b)使用回收的热做功。

20.根据权利要求15所述的设备，其中所述热回收模块使用从所述电解质回收的热来加热热传递介质。

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述回收的热被包括以下的热机使用：

a)锅炉，其在使用中使用所述回收的热产生加压的蒸气；以及，

b)热机，其被耦合于在使用中使用来自所述锅炉的加压的蒸气产生电的发电机。

22.根据权利要求15所述的设备，其中所述热回收模块包括热机。

23.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括用于供应所述电流的电源。

24.根据权利要求23所述的设备，其中所述电源包括热机。

25.根据权利要求1所述的设备，其中所述负载是以下中的至少一种：

a)电解池；

b)电阻性负载；

c)电池；以及

d)电机。

26.根据权利要求1所述的设备，其中，在使用中，所述电解池适应于在至少60℃的温度、至少大气压力的压力以及在具有至少3000V/m的被施加的电场和至少500A/m²的电流密度的直流电下操作。

27.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括在使用中响应所述设备内的温度改变产生电能的热释电材料。

28.根据权利要求27所述的设备，其中所述热释电材料被设置在所述电解质空腔中并且被电力地连接于所述至少两个连接器。

29.根据权利要求28所述的设备，其中所述热释电材料是以下中的至少一种：被电力地绝缘和被电力地连接于所述电解质。

30.根据权利要求27所述的设备，其中至少一个电极由热释电材料制造。

31.根据权利要求30所述的设备，其中电极被不均匀地隔开以增强热释电效应。

32.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括与所述设备电接触和热接触的两种异种金属，所述两种异种金属在使用中响应所述设备内的温度改变产生电能。

33.用于在电解中使用的设备，所述设备包括：

a)电解池，其包括：

i)池壳体，其界定电解质空腔，所述电解质空腔在使用中容纳电解质并且被加压；

ii)至少一个池出口，其与所述电解质空腔流体连通使得在使用中电解产物能够从其收集；

iii)多个电极，其被设置在所述电解质空腔内，所述多个电极界定至少一个阳极和至少一个阴极；以及

iv)至少两个连接器，其在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至所述电解质；以及，

b)热回收模块，其包括：

i)模块壳体，其界定：

(1)池空腔，所述电解池被可移除地安装在所述池空腔内；以及，

(2)介质空腔，其与所述池空腔热连通，所述介质空腔在使用中容纳热回收介质；以及，

c)入口和出口，其与所述介质空腔流体连通，使得在使用中热回收介质能够经过所述介质空腔从而从所述电解池回收热。

34.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备的电解池包括池入口，所述池入口与所述电解质空腔流体连通使得在使用中电解质能够被供应至所述电解质空腔。

35.根据权利要求34所述的设备，其中所述设备包括用于将加热的电解质供应至所述池入口的电解质供应器。

36.根据权利要求33所述的设备，其中所述池壳体包括基部和覆盖物，所述覆盖物被可移除地安装于所述基部，并且所述覆盖物和所述基部在使用中被密封啮合。

37.根据权利要求33所述的设备，其中所述池壳体界定压力容器。

38.根据权利要求33所述的设备，其中所述多个电极包括多个大体上层状的电极板。

39.根据权利要求38所述的设备，其中所述电极板被横向地隔开。

40.根据权利要求39所述的设备，其中所述电极板是以下中的至少一种：

a)被等距地隔开；以及，

b)被不均匀地隔开。

41.根据权利要求38所述的设备，其中所述电极板在第一正交方向和第二正交方向上延伸，所述电极板在第三正交方向上被隔开。

42.根据权利要求38所述的设备，其中所述电极板以在0.1mm和10mm之间的距离被分隔开。

43.根据权利要求38所述的设备，其中所述电极板在使用中被布置为使得电解产物在所述电极板之间行进至所述至少一个池出口。

44.根据权利要求38所述的设备，其中所述至少两个连接器被电力地连接于电极板使得在使用中邻近的板充当阳极和阴极。

45.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备包括电极支撑体，所述电极被耦合于所述电极支撑体使得所述电极在使用中被至少部分地浸没在电解质中。

46.根据权利要求45所述的设备，其中所述电极支撑体被耦合于允许所述电极从所述电解质空腔移除的覆盖物。

47.根据权利要求33所述的设备，其中所述热回收模块位于所述电解池之外。

48.根据权利要求33所述的设备，其中所述介质空腔具有管状的形状并且所述池壳体具有大体上圆柱形的形状。

49.根据权利要求33所述的设备，其中所述模块壳体具有伸长的大体上环形的形状，界定了圆柱形的池空腔和围绕所述池空腔大体上圆周地延伸的环形的介质空腔。

50.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备包括隔热夹套，所述热回收模块在使用中被设置在所述隔热夹套内。

51.根据权利要求50所述的设备，其中所述隔热夹套包括夹套壳体，所述夹套壳体和所述模块壳体配合以界定在使用中容纳隔热材料的隔热空腔。

52.根据权利要求33所述的设备，其中所述入口和所述出口在使用中被耦合于热机。

53.根据权利要求52所述的设备，其中所述热机包括：

a)锅炉，其在使用中使用来自热传递介质的热产生蒸气；以及，

b)蒸气涡轮机，其被耦合于在使用中使用来自所述锅炉的蒸气发电的发电机。

54.根据权利要求33所述的设备，其中所述至少两个连接器在使用中被耦合于电源。

55.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备包括：

a)触发电路，其被耦合于所述至少两个连接器；

b)开关；以及，

c)负载，其经由所述开关耦合于所述至少两个连接器，其中在使用中，所述触发电路选择性地激活所述开关以从而将所述至少两个连接器耦合于所述负载。

56.根据权利要求55所述的设备，其中所述触发电路包括：

a)传感器，其用于感测以下中的至少一种：

i)所述连接器中的电流流动；以及

ii)跨越所述连接器的电势；以及

b)电子控制器，其用于根据感测到的以下中的至少一种控制所述开关：

i)感测到的电流；以及

ii)感测到的电势。

57.根据权利要求56所述的设备，其中，在使用中，所述电子控制器：

a)将所述感测到的电流和感测到的电势中的至少一种与阈值相比；并且

b)在所述阈值被超过的情况下操作所述开关以将至少一部分电流转移经过所述负载。

58.根据权利要求55所述的设备，其中所述负载是以下中的至少一种：

a)电解池；

b)电阻性负载；

c)电池，以及

d)电机。

59.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备包括在使用中响应所述设备内的温度改变产生电能的热释电材料。

60.根据权利要求59所述的设备，其中所述热释电材料被设置在所述电解质空腔中并且被电力地连接于所述至少两个连接器。

61.根据权利要求60所述的设备，其中所述热释电材料是以下中的至少一种：被电力地绝缘和被电力地连接于所述电解质。

62.根据权利要求59所述的设备，其中至少一个电极由热释电材料制造。

63.根据权利要求62所述的设备，其中电极被不均匀地隔开以增强热释电效应。

64.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备包括被可移除地安装在所述热回收模块中的各自的池空腔中的多个电解池。

65.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备包括与所述设备电接触和热接触的两种异种金属，所述两种异种金属在使用中响应所述设备内的温度改变产生电能。

66.用于在电解中使用的设备，其中所述设备包括：

a)电解池，其包括至少两个连接器，所述至少两个连接器在使用中被连接于电源，从而允许电流被供应至电解质；

b)触发电路，其被耦合于所述至少两个连接器；

c)开关；以及，

d)负载，其经由所述开关耦合于所述至少两个连接器，其中在使用中，所述触发电路选择性地激活所述开关以从而将所述至少两个连接器耦合于所述负载。

67.根据权利要求66所述的设备，其中所述触发电路包括：

a)传感器，其用于感测所述连接器中的电流流动和/或电势；以及

b)电子控制器，其用于根据所感测到的电流控制所述开关。

68.根据权利要求67所述的设备，其中，在使用中，所述电子控制器：

a)将所感测到的电流和/或电势与阈值相比；并且

b)在所述阈值被超过的情况下操作所述开关以将至少一部分电流转移经过所述负载。

69.根据权利要求66所述的设备，其中所述负载是以下中的至少一种：

a)电解池；

b)电阻性负载；

c)电池；以及

d)电机。