CN116249799A - 用于管理燃料生成的系统 - Google Patents

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Abstract

电解槽具有电解电池，电解电池具有包围内部通道的膜。电解电池还具有定位在内部通道中使得膜包围第一电极的第一电极。电解电池还包括定位成使得膜位于第一电极和第二电极之间的第二电极。

Description

用于管理燃料生成的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月27日提交的序列号为63/070,956的美国临时专利申请的权益，该申请的整体并入本文。
技术领域
本公开涉及电解系统和设备，并且更具体地涉及具有不同几何形状的分隔系统和设备。
背景技术
可再生能量源(诸如风能和太阳能)是有问题的，因为它们的性能随着不可控因素(诸如天气和一天中的时间)而变化。需要可以将这些系统产生的可变能量转换成最终用户在期望时随时可用的能量形式的系统。
电解槽可以使用从可再生能量源生成的电力将前体转换成燃料。例如，示例电解槽可以使用从可再生能量源生成的电力将水转换成燃料(诸如氢气和/或氧气)。但是，运行这些电解槽的成本相对于化石燃料来说是昂贵的，并且对于家庭和/或企业的长期运行来说常常是不切实际的。因此，需要经济实用的电解槽。
发明内容
电解槽具有电解电池，该电解电池具有包围内部通道的膜。电解电池还具有定位在内部通道中的第一电极，使得膜包围第一电极。电解电池还包括定位在内部通道外部的第二电极。在一些情况下，膜位于第一电极和第二电极之间。
本公开还提供夹在阳极和阴极之间的离子膜，其中膜的面是弯曲的并且其中膜包括至少一种用于相对面的析氧和析氢的催化剂。在一个实施例中，离子膜是非陶瓷的。在另一个实施例中，膜是聚合物的。
电解槽的另一个实施例在壳体中具有多个电解电池和电子器件。电子器件与多个不同的电气能量源进行电气通信。电子器件将电气能量源连接到多个不同的电池选择，使得每个电池选择包括电解电池中的一个或多个，并且每个电池选择中的一个或多个电解电池从不同的电气能量源接收电能。
电解槽的另一个实施例具有多个电解电池。电解槽还具有将电解电池的第一部分反并联连接到电解电池的第二部分的电子器件。
本公开提供了一种电解槽，包括：具有包围内部通道的膜的电解电池，该电解电池包括定位在内部通道中的第一电极使得膜包围第一电极，并且电解电池包括不定位在内部通道中的第二电极。在一个实施例中，膜定位在第一电极和第二电极之间并且第二电极接触膜。在另一个实施例中，膜包括包围第一电极的阳离子导电隔板。在另外的实施例中，膜包括包围第一电极的氧化催化剂层，该氧化催化剂层包括一种或多种氧化反应催化剂。在还有另外的实施例中，氧化催化剂层包围隔板。在又一个实施例或另外的实施例中，膜包括还原催化剂层，该还原催化剂层包括一种或多种还原反应催化剂，隔板包围还原催化剂层并且还原催化剂层包围第一电极。在又一个实施例中，膜具有中空圆柱体的几何形状。在另一个实施例中，膜具有延伸穿过膜的质心的纵轴，并且第一电极和膜与纵轴间隔开。在另一个实施例中，电解电池是定位在壳体中的多个电解电池之一。在又一个实施例中，第一电极和第二电极具有同心表面。在另外的实施例中，第一电极和第二电极各自包括金属集流器并且来自第一电极的集流器具有与来自第二电极的集流器的表面同心的表面。
本公开提供了一种电解槽，包括：壳体中的多个电解电池；以及壳体中的电子器件，该电子器件与多个不同的电气能量源电连通，该电子器件将电气能量源连接到多个不同的电池选择，使得每个电池选择包括电解电池中的一个或多个并且包括在每个电池选择中的一个或多个电解电池从不同的电气能量源接收电能。在一个实施例中，每个电解电池具有包围内部通道的膜并且包括定位在内部通道中的第一电极。在另一个实施例中，由包括在其中至少一个电池选择中的一个或多个电解电池接收的电能是交流电的形式。在又一个实施例中，电能从电气能量源之一行进到电池选择之一的通路不包括整流器。在又一个实施例中，电池选择中的第一个包括多个电解电池，并且电子器件并联连接第一电池选择中的电解电池。在又一个实施例中，电子器件将电解电池的第一部分与电解电池的第二部分反并联连接。在又一个实施例中，电气能量源安装在壳体的表面上。在另一个实施例中，电气能量源包括太阳能面板。
本公开还提供了一种电解槽，包括：多个电解电池；以及将电解电池的第一部分反并联连接到电解电池的第二部分的电子器件。
附图说明
图1A是电解槽的透视图。
图1B是适于用在图1A的电解槽中的电解电池的横截面。
图1C是适于用在图1A的电解槽中的电解电池的横截面。
图1D是适于用在图1A的电解槽中的电解电池的横截面。
图1E是适于用在图1A的电解槽中的电解电池的横截面。
图1F是电解电池与电解槽中的闭塞结构之间的界面的横截面。
图1G是电解电池与电解槽中的闭塞结构之间的界面的横截面。
图2是图1A的电解电池的放大视图。
图3A是电解槽的透视图。
图3B是适于用在图3A的电解槽中的电解电池的横截面。
图3C是适于用在图3A的电解槽中的电解电池的横截面。
图4A图示了在电池选择中连接电解电池的电子器件，其中不同的电池选择从不同的电气能量源接收电能。
图4B图示了连接电池选择的电子器件，其中不同的电解电池以反并联布置连接。
具体实施方式
如本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。因此，例如，对“一个反应器”的引用包括多个反应器，并且对“界面”的引用包括对一个或多个界面及其本领域技术人员已知的等同物的引用，等等。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语都具有与本公开所属领域的普通技术人员普遍理解的相同含义。虽然与本文描述的那些相似或等同的任何方法和试剂都可以用在所公开的方法和组合物的实践中，但是现在描述示例性方法和材料。
为了描述和公开出版物中描述的方法学的目的，本文提及的所有出版物都通过引用全部并入本文，可与本文的描述结合使用。而且，对于在一个或多个出版物中存在的与本公开中明确定义的术语相似或相同的任何术语，本公开中明确提供的术语定义将在所有方面具有控制权。
而且，除非另有说明，否则使用“和”意味着“和/或”。类似地，“包括”和“包含”是可互换的并且不旨在限制。
还应该理解的是，在各种实施例的描述使用术语“包括”的情况下，本领域技术人员将理解的是，在一些特定情况下，实施例可以可替代地使用语言“基本上由...组成”或“由...组成”来描述的。
替代燃料和燃料源使用的增加提供了优势并远离了化石燃料。但是，太阳能或风能的使用是循环的并且有时不一致。因而，需要存储在高峰期获得的生成的能量，以供在太阳和风的非高峰期使用。从风能和太阳能生成的能量可以存储在电电池中，但在一些情况下，同时或可替代地使用由太阳能或风能产生的能量来产生替代的可存储形式的能量将是有用的。
电解水分解过程是已知的。典型的电解系统包括膜电极组件(MEA)，膜电极组件包括阳极、阴极和分隔阳极和阴极的离子膜。这些系统可以产生氢气，氢气可以被存储并用于运行各种氢基燃料设备(例如，车辆、发电机等)。当蓄电池充满时生成氢气是确保可以存储替代能量形式的一种方式。以这种方式，太阳能或风力发电机系统的运行时间被延长到超出蓄电池的充电时间，并且因此仍然可以以氢气生产的形式执行有用的能量存储。可替代地，偏置源不是蓄电池，而是太阳能或光伏电池或风力发电机系统等。在后一方面，一旦连接到能量生成源的蓄电池是充满的，所生成的能量则绕过蓄电池并被连接到本公开的氢生成系统。
本公开提供了一种氢生成系统和装置，该系统包括：第一电池，第一电池包括第一电池电极和用于第一电池水性液体和用于第一电池气体的一个或多个第一电池开口；第二电池，第二电池包括第二电池电极和用于第二电池气体的一个或多个第二电池开口；隔板，其中第一电池和第二电池被隔板隔开，其中隔板被构造为阻止O2和H2中的一种或多种从一个电池到另一个电池的运输，同时对至少一种或多种单价离子具有渗透性。用于第一电池和第二电池的合适电极可以由诸如但不限于钛或铌之类的材料制成，并且可以具有贵金属(诸如但不限于铂)的外涂层。在一些情况下，电极可以由半导体材料制成或包括半导体材料。隔板的形状取决于电化学电池的设计和流过电池的溶液流的电导率。电极可以是圆柱形、板形、螺旋形、圆盘形、褶皱形甚至圆锥形。电极包括与第一电池电极电连接的第一电连接和与第二电池电极电连接的第二电连接。该设备和系统可以可选地包括以下的一个或多个：水性液体控制系统，被配置为控制将第一电池水性液体和第二电池水性液体中的一种或多种引入设备/系统中；存储系统，被配置为存储所述设备/系统外部的第一电池气体和第二电池气体中的一种或多种；压力系统，被配置为控制以下的一个或多个：(a)第一电池电极中的第一电池气体的压力，(b)存储系统中的第一电池气体的压力，(c)第二电池电极中的第二电池气体的压力，和/或(d)存储系统中的第二电池气体的压力；充电控制单元，被配置为从外部电气/偏置电源接收电功率并且被配置为在所选择的时间或以所选择的准则向设备提供所述电功率；以及控制器，其可以监视系统的能量产生和利用，包括电极活动、气体压力和气体存储。
电解槽具有壳体，该壳体包含与一个或多个电解电池接触的燃料前体。壳体还可以包含将电能施加到每个电解电池的电子器件。在电解槽的操作期间，电子器件将电能施加到每个电解电池，以便使燃料前体参与生成可以被收集和存储的一种或多种燃料产物的氧化还原反应。
每个电解电池可以具有保持在电极集流器之间的膜，该膜包围电极集流器之一。这种构造允许膜容易地从电极之间移除并用新膜替换。
此外，电子器件可以将电解电池连接到多个不同的电气能量源。可以连接电解电池，使得不同的电解电池从不同的电气能量源接收电能。因此，电子器件可以监视各个电解电池和/或各个电池的集合的性能以识别需要维护和/或膜更换的电解电池。识别需要维护的电解电池并轻松更换相关联的膜的能力使电解槽的操作和维护变得切实可行。
图1A是电解槽的透视图。电解槽包括壳体。图1A中的壳体被视为透明的，因此从壳体的外部可以看到内部部件的一部分。壳体具有多个壳体区段。壳体区段包括帽容器10、反应器主体12、电子器件箱14、温度控制箱16、净化箱18和燃料前体容器20。用于壳体区段的合适材料包括但不限于选自金属、玻璃纤维、增强碳聚合物复合材料、Kevlar和陶瓷的一种或多种材料。
燃料前体容器20定义前体贮存器22的全部或一部分，该贮存器被构造为容纳燃料前体并且可以包括前体输入端24。前体贮存器22可以通过前体输入端24接收燃料前体。合适的燃料前体包括用于要由电解槽生成的一种或多种燃料的前体。在一些情况下，燃料前体是液体。在一个示例中，燃料前体是水。合适的前体输入24包括但不限于软管龙头、管接头、耦合器和凸缘。
电子器件箱14包括一个或多个电子器件腔体25，该电子器件腔室25保持被配置为控制电解槽的操作的电子器件26。电子器件26可以包括和/或与一个或多个电气能量源28电连通。在图1A中，电气能量源28被示为定位在壳体的外表面上。特别地，电气能量源28被示为定位在电子器件箱14的外表面上。电气能量源28可以是交流(AC)或直流(DC)的源。电气能量源28的全部或一部分可以是可再生能量(诸如太阳能、风能或水能)的源。可以安装在壳体的表面上的电源28的示例包括但不限于太阳能电池和风力涡轮机的支柱。当风力涡轮机用作电气能量源28时，驱动涡轮机的螺旋桨可以位于壳体外部。附接到螺旋桨的轴可以延伸穿过壳体到达位于壳体内的涡轮机。电气能量源28的所有或一部分也可以是常规的电气能量源28、化石燃料源和/或核燃料源，包括但不限于蓄电池和电网电力。
电气能量源28的全部或一部分不需要包括在壳体的表面上，而是可以完全位于壳体内或位于壳体外部并与壳体分开。例如，风力涡轮机可以位于壳体外部并与壳体分开，但通过延伸穿过壳体的电缆连接到电子器件26。在一些情况下，电解槽仅使用未连接到电网的电源。
在一些情况下，电子器件26包括可再充电电力存储设备30或与之电连通。电子器件26可以使用来自一个或多个电气能量源28的电能来对可再充电电力存储设备30再充电。可再充电电力存储设备30可以被用于为电子器件26的操作供电。合适的可再充电电力存储设备30包括但不限于蓄电池、电容器、超级电容器、液流电池和飞轮。
温度控制箱16定义热腔34的全部或一部分，该热腔34保持被配置为控制流过电解槽的燃料前体的温度的温度控制器。温度控制器可以由电子器件26操作。合适的温度控制器包括但不限于热交换器、电阻式加热元件和电阻器。在一些情况下，温度控制器被配置为冷却燃料前体。
温度控制器包括接触流过电解槽的燃料前体的一个或多个冷却元件和/或加热元件。冷却元件和/或加热元件的示例包括但不限于携带用于加热或冷却的液体的导管。合适的导管的示例包括但不限于热交换器的管道、管子、盘管35和/或管腔。
净化箱18定义净化器腔体36的全部或一部分，净化器腔体36保持一个或多个燃料前体净化部件38。净化部件38可以包括接触流过电解槽的燃料前体的一个或多个净化元件。合适的燃料前体净化组件包括但不限于过滤器、滤筒、颗粒床、碳和膜。合适的净化部件的示例包括一个或多个过滤元件(诸如用于生成高电阻率水的过滤元件)或由其组成。
反应器主体12包括和/或定义包括多个电解电池42的反应器贮存器40的全部或一部分。反应器主体12可以包括前体输出端44。反应器贮存器40内的燃料前体可以通过前体输出端44流出反应器贮存器40。合适的前体输出端44包括但不限于软管龙头、管接头、耦合器和凸缘。反应器主体12还可以包括第一燃料排放口46，反应器贮存器40内的第一燃料产物可以通过该第一燃料排放口46流出反应器贮存器40以供收集、存储和/或使用。在一些情况下，第一燃料产物处于气态。当燃料前体是水时，第一燃料产物可以是气态的氧。合适的燃料排放口包括但不限于通风口、喷嘴、开口。
反应器主体12还包括和/或定义互连腔体48的全部或一部分。
帽容器10包括和/或定义帽贮存器52的全部或一部分。帽容器10可以包括第二燃料排放口54，帽贮存器52内的第二燃料产物可以通过该第二燃料排放口54流出帽贮存器52以用于收集、存储和/或使用。在一些情况下，第二燃料产物处于气态。当燃料前体是水时，第二燃料产物可以是气态的氢。合适的第二燃料排放口54包括但不限于通风口、喷嘴、开口。
壳体可以保持一个或多个操作部件56，诸如减压阀和压力表。
电子器件可以包括监视和/或诊断部件(未示出)，该监视和/或诊断部件被配置为诊断和/或测量电解电池的全部或一部分的特点。例如，电子器件可以包括监视和/或诊断部件(未示出)，该监视和/或诊断部件被配置为测量电解电池的全部或一部分的电极的阻抗、电阻、接触面积、腐蚀状态。可以监视电解电池的全部或一部分的特点以用于健康状态的监视、对个别电解电池特点的动态控制，以及潜在的即将发生的电解电池故障或更换或补充电解电池中使用的催化剂的需要的评估。
电子器件26与一个或多个用户接口32电通信，用户接口32可以从壳体的外部看到。在一些情况下，一个或多个用户接口32安装在电子器件箱14的外表面上。电子器件26可以操作用户接口32以便向操作者提供信息。针对电解电池中的全部或一部分中的每个电解电池向操作者提供的信息的示例包括但不限于选自电极的电流、电压、电容、阻抗、电阻、温度、腐蚀状态的特点中的一个、多于一个、一部分或全部。可以提供给操作者的信息的其它示例包括一个或多个位置处的燃料前体的温度，以及一个或多个位置处的气体压力。可以提供给操作者的信息的其它示例包括维护、更换和/或修理一个或多个电解电池的全部或一部分和/或一个或多个电解电池的部件的需要以及需要维护、更换和/或修理的一个或多个电解电池的身份。合适的用户接口32包括但不限于灯、屏幕(诸如LED屏幕)和听觉接口(诸如铃声、蜂鸣器和语言编码消息)。
在一些实施例中，提供对电解电池的各种部件的机械通路，使得例如可以更换系统的单个电解质膜或多个膜。在其它实施例中，系统允许通过冲洗系统来移除用过的催化剂和/或添加新鲜催化剂(例如，OER或HER催化剂和膜的相应侧)以补充催化剂。
图1A中的箭头图示了燃料前体流过壳体。燃料前体通过前体输入端24进入前体贮存器22。燃料前体从前体贮存器22流入净化器腔体36，在净化器腔体36中它被净化部件净化。例如，燃料前体可以接触和/或流过合适的净化元件。在一个示例中，燃料前体流过过滤器的过滤元件。
燃料前体从净化器腔体36流入热腔34，其中温度控制器将燃料前体的温度调整到适合用于接触电解电池42的温度。在一些情况下，燃料前体的全部或一部分接触和/或流过包括在温度控制器中的一个或多个冷却元件和/或加热元件。
在一些情况下，电子器件26与一个或多个传感器(例如，温度传感器、盐度传感器、pH传感器、浊度传感器、电阻传感器、用于气体和/或水的压力传感器等)电连通。电子器件26可以使用来自一个或多个传感器的输出来操作例如反馈控制回路中的温度控制器等。因此，电子器件26可以控制燃料生成中的各种过程，包括电解槽内一个或多个位置处的电解槽的气体输出、水流、温度等。一个或多个传感器可以位于期望的地方。例如，温度传感器的位置可以位于燃料前体的温度已知和/或受控的期望位置。例如，其中一个或多个温度传感器可以定位在选自帽贮存器52、反应器贮存器40、热腔34和前体贮存器22的一个或多个位置。合适的温度传感器包括但不限于热电偶。其它传感器的位置对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
在一些情况下，电子器件26操作温度控制器，使得当燃料前体接触电解电池42中的一个或多个时燃料前体的温度大于-10℃、0℃或10℃，和/或低于80℃、100℃或120℃。附加地或可替代地，电子器件26操作温度控制器使得当燃料前体离开热腔34时燃料前体的温度大于-10℃、0℃或10℃和/或小于80℃、100℃或120℃。
燃料前体从热腔34流入反应器贮存器40。例如，前体导管58被构造为将燃料前体从热腔34运载到反应器贮存器40中，而燃料前体不进入一个或多个电子器件腔体25和/或进入互连腔体48。因此，燃料前体不与电子器件腔体25中的电子器件26和/或互连腔体48内的互连接触。作为示例，图1A图示了前体导管58，该前体导管58延伸穿过电子器件箱14的底部、穿过反应器主体12的底部并且穿过定义反应器贮存器40的底部59的第一闭塞结构60。虽然前体导管58被示为完全位于壳体内，但是前体导管58可以延伸到壳体之外。虽然前体导管58被示为具有一件式构造，但是多个不同部分可以组合以形成前体导管58。合适的前体导管58包括但不限于管道、导管、包括柔性管的管子、PVC管道材料。
燃料前体流过反应器贮存器40与电解电池42接触，在电解电池42中燃料前体的至少一部分参与电化学反应以形成一种或多种燃料产物。未反应的燃料前体可以流向前体输出端44并且可以通过前体输出端44从反应器贮存器40离开。
从反应器贮存器40离开的未反应的燃料前体可以返回到前体输入端24。因此，电解槽可以包括流体导管，该流体导管将燃料前体从前体输出端44运载到前体输入端24。返回到前体输入端24的未反应的燃料前体可以与新鲜燃料前体混合。作为将未反应的燃料前体返回到前体输入端24的替代方案，可以丢弃未反应的燃料前体的全部或一部分。在任一种情况下，未反应的燃料前体都可以被输入到热交换器或散热器(radiator)中，该热交换器或散热器可选地配备有风扇以冷却流体并将热量排放到大气中。
一个或多个流动结构可以定位在反应器贮存器40中以引导燃料前体流通过反应器贮存器40。例如，定位在反应器主体12中的一个或多个流动结构可以被构造为使燃料前体横向于电解电池42的纵轴流动。图1A图示了反应器主体12内的四种流动结构。其中一种流动结构用作定义反应器贮存器40的底部的第一闭塞结构60。第一闭塞结构60的周界边缘接触反应器主体12，使得第一闭塞结构60防止燃料前体在反应器贮存器40内第一闭塞结构60周围流动并进入互连贮存器。流动结构之一用作定义反应器贮存器40的顶部的第二闭塞结构62。第二闭塞结构62的周界边缘接触反应器主体12，使得第二闭塞结构62防止燃料前体在反应器贮存器40内第二闭塞结构62周围流动并进入帽贮存器52。流动结构可以通过诸如焊接之类的技术附接到反应器主体12或者可以与反应器主体12成为一体。可替代地，第二垫圈(未示出)可以定位在第二闭塞结构62和反应器主体12之间以密封第二闭塞结构62和反应器主体12之间的界面。在一些情况下，用于将帽容器10附接到反应器主体12的紧固机构将第二闭塞结构62夹持在帽容器和反应器主体之间，以便提供将第二闭塞结构62和反应器主体12推动到一起的压力，从而足以使第二垫圈在第二闭塞结构62和反应器主体12之间形成密封的压力。附加地或可替代地，帽贮存器中的第二燃料产物的压力可以将第二闭塞结构62推向反应器主体12并且在第二闭塞结构62和反应器主体12之间形成密封。作为另一个示例，第一垫圈(未示出)可以定位在第一闭塞结构60和反应器主体12之间。反应器中燃料前体的重量可以将第一闭塞结构60充分推向反应器主体12以使第一垫圈在第一闭塞结构60和反应器主体12之间形成密封。反应器主体可以包括一个或多个结构，第一垫圈和/或第二垫圈可以定位在该结构上。例如，第一垫圈和/或第二垫圈可以定位在反应器主体的边缘上和/或反应器主体可以包括向反应器主体的内部或外部延伸的凸缘(未示出)并且第一垫圈和/或第二垫圈可以定位在凸缘上。
流动结构中的两个用作导流器64。导流器64各自具有周界边缘。每个导流器64的边缘的一部分是接触反应器主体12的闭塞边缘，以防止燃料前体在闭塞边缘和反应器主体12之间流动。每个导流器64的边缘的一部分是与反应器主体12间隔开的间隙边缘，以允许燃料前体在闭塞边缘和反应器主体12之间流动。来自不同导流器64的间隙边缘被定位成使得它们的燃料前体在横向于电解电池42的纵轴的方向上来回流动穿过电解电池42。例如，电解电池42可以定位在沿着反应器贮存器40的长度定位的导流器64的间隙边缘之间。
第二闭塞结构62和导流器64各自包括多个开口66。第二闭塞结构62中的每个开口66与每个导流器64中的开口对准，使得每个电解电池42延伸穿过第二闭塞结构62中的开口66和导流器64中的每个导流器64。每个电解电池42和第二闭塞结构62之间的界面被配置为使得在电解电池42和第二闭塞结构62之间形成密封。因此，燃料前体和/或第一燃料产物不能在任何电解电池42和第二闭塞结构62之间流入帽贮存器52。用于在电解电池42和第二闭塞结构62之间形成密封的合适机制包括但不限于粘合剂(诸如胶水)、密封剂、压力、压缩和垫圈。
每个导流器64中的导流器64可以用于将电解电池42保持在电解槽内的适当位置并且可以稳定电解电池42以抵抗燃料前体的流动。因此，图示的导流器64可以用作支撑件并且可以被配置为使得不提供任何导流功能。例如，导流器64可以是多孔的，同时仍然具有保持和稳定电解电池42的导流器64。
图1A提供了定位在电解槽内的电解电池42的透视图。图1B是图1A中所示的电解电池42之一的横截面。电解电池42各自包括与膜68接触的多个电极集流器。膜68包括和/或定义内部通道70。电极集流器中的至少一个定位在内部通道70中。例如，膜68可以包围电极集流器中的至少一个的至少一部分。电极集流器中的至少一个定位在膜68的外部并且没有被膜68包围。
在图1A的电解电池42中，阳极集流器72和阴极集流器74接触膜68。阴极集流器74定位在由膜68定义的内部通道70的内部，使得膜68包围阴极集流器74的至少一部分。阳极电流接触膜68的外部并且不被膜68包围。
每个电解电池42的阳极集流器72和阴极集流器74沿着电解电池42的长度延伸并且平行或基本平行于膜68的纵轴(在图1B中标记为L并且位于膜68的质心)。阳极集流器72和阴极集流器74各自延伸超过膜68并穿过第一闭塞结构60。第一闭塞结构60和每个负极集流器72之间的界面被构造为使得在第一闭塞结构60和负极集电体72之间形成密封。第一闭塞结构60和阳极集流器72之间的密封可以防止燃料前体从反应器贮存器40、第一闭塞结构60和阳极集流器72之间流入互连贮存器。用于在第一闭塞结构60和每个阳极集流器72之间形成密封的合适机构包括但不限于粘合剂(诸如胶水)、密封剂、压力、压缩和垫圈。
第一闭塞结构60和每个阴极集流器74之间的界面被构造为使得在第一闭塞结构60和阴极集流器74之间形成密封。第一闭塞结构60和阴极集流器74之间的密封可以防止燃料前体从反应器贮存器40、第一闭塞结构60和阴极集流器74之间流入互连贮存器。用于在第一闭塞结构60和每个阴极集流器74之间形成密封的合适机构包括但不限于粘合剂(诸如胶水)、密封剂、压力、压缩和垫圈。
不同电解电池42上的膜68不延伸穿过第一闭塞结构60并且可以搁置在第一闭塞结构60上。每个膜68和第一闭塞结构60之间的界面被构造为使得在每个膜68和第一闭塞结构60之间形成密封。每个膜68和第一闭塞结构60之间的密封可以防止燃料前体从反应器贮存器40流入任何电解电池42的内部通道70中。用于在第一闭塞结构60和每个膜68之间形成密封的合适机构包括但不限于胶水、密封剂、压力、压缩和垫圈。附加地或可替代地，第一闭塞结构60可以包括用于密封第一闭塞结构60和每个膜68之间的密封的结构。作为示例，图1F是第一闭塞结构60和电解电池之间的界面的横截面。第一闭塞结构60具有从第一闭塞结构60的主体延伸到反应器贮存器中的突起71。突起被接纳在膜的内部通道中。突起和膜之间的密封可以通过选自压配合、粘合剂、胶水和密封剂的一种或多种机构来提供。
阳极集流器延伸穿过突起71和第一咬合结构60的主体。阴极集流器延伸穿过第一闭塞结构60的主体。从图1A可以明显看出的，阳极集流器72和阴极集流器74各自延伸穿过互连贮存器并穿过电子器件箱14的顶部，使得阳极集流器72和阴极集流器74可以各自从电子器件箱14内的一个或多个电子器件腔体25的内部访问。电子器件与互连88电气通信。每个互连88提供电子器件26与阳极集流器72之一之间或电子器件26与阴极集流器74之一之间的电连通。因此，电子器件26可以在每个电解电池42的阳极集流器72和阴极集流器74之间施加偏压。电子器件26可以并联、串联连接电解电池42，或者可以独立地操作它们，以便可以将不同的偏压水平施加到不同的电解电池42。
图1G图示了每个膜68和第一闭塞结构60之间的界面的另一种构造。接受器(receptacle)73安装在第一闭塞结构上并且被构造为接纳电解电池的端部。接受器包括电触点75，电触点75各自与第一闭塞结构底部上的第二电触点77电连通。第二电触点77各自与互连88之一电连通。因此，互连88和第二电触点77在电子器件和接受器73中的电触点75之间提供电连通。电解电池包括在电解电池的端部可触及的端子81。每个端子81与电极集流器之一(阳极集流器或阴极集流器)电连通。在一些情况下，延伸超出膜的阳极集流器的部分和阴极集流器的部分可以用作端子，或者阳极集流器和阴极集流器可以各自连接到用作端子的结构。如图1G中标记为R的箭头所示，接受器73包括开口83，该开口83被构造为接纳电解电池的端子端部。接受器73包括端口85，当电解电池被接纳在接受器73的开口中时，每个端口85接纳端子81之一。端口85被构造为使得当电解电池被接纳在接受器73的开口中并且被接合时，端子81与电触点75之一接触。因此，互连88、第二电触点77、电触点75和端子81提供电子器件与电极集流器之一之间的电连通。
将电解电池与接受器接合可以稳定接受器中的电解电池并将端子连接到电触点75。因此，端口85可以具有接合构造，诸如存在于用于灯泡的插座(诸如荧光灯泡插座、卤素灯泡插座或白炽灯泡插座)中。因此，在一些情况下，电解电池以类似于灯泡的方式与接受器接合和脱离。例如，可以通过在接受器的开口中扭转电解电池来使电解电池在容器中接合和脱离。可替代地，可以通过将电解电池推入接受器的开口来接合电解电池，并通过将电解电池拉出开口来脱离电解电池。
膜68包括在氧化催化剂层92和还原催化剂层94之间的隔板90。在图1A至图1C的电解电池42中，氧化催化剂层92包围隔板90、还原催化剂层94和内部通道70。隔板90包围还原催化剂层94和内部通道70。还原催化剂层94包围内部通道70并且还原催化剂定义内部通道70。
隔板90是离子导电的。在一些情况下，隔板90是阳离子导电的，同时对燃料前体的其它组分充分不导电，使得电解电池42的内部通道70中的燃料前体和第二燃料产物保持分离。在其它情况下，隔板90是阳离子导电的并且对非离子原子和/或非离子化合物不导电或基本上不导电。在一些情况下，隔板90对一价阳离子导电，而对非离子原子和/或非离子化合物、多价阳离子以及阴离子不导电或基本上不导电。因而，隔板90可以提供一条通路，阳离子可以沿着该通路从氧化催化剂层92行进到还原催化剂层94，而无需提供从氧化催化剂层92到还原催化剂层94到选自阴离子、非离子原子或非离子化合物的一个、两个、或三个实体的通路或实质通路。可替代地，隔板90可以提供一条通路，阴离子可以沿着该通路从还原催化剂层94行进到氧化催化剂层92，而不提供从氧化催化剂层92到还原催化剂层94到选自阳离子、非离子原子或非离子化合物的一个、两个或三个实体的通路或实质通路。
合适的隔板90可以是单层材料或多层材料。在一些情况下，一层或多层材料的全部或一部分各自是非陶瓷层和/或包括聚合物或由聚合物组成的层。用于隔板90的一层或多层的示例材料包括但不限于离聚物和离聚物的混合物。离聚物是包括电中性重复单元和电离重复单元的聚合物。合适的离聚物包括取代或未取代的亚烷基与酸如磺酸的共聚物。在一个示例中，离聚物是四氟乙烯和全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯-磺酸的共聚物。用作隔板90的一层或多层的合适材料以商标
Figure BDA0004096492770000161
出售。/>
Figure BDA0004096492770000162
是阳离子导电但不导电阴离子或非离子原子或非离子化合物的材料的示例。另一种合适的隔板90包括用选自二甲基哌嗪阳离子基团、玻璃料、石棉纤维、嵌段共聚物配制层和具有季铵基团的聚(亚芳基醚砜)的一种或多种组分功能化的/>
Figure BDA0004096492770000163
用作隔板90的一层或多层的合适材料的其它示例是Nafion的阳离子类似物，其在全氟化主链上具有固定的正电荷(如季铵基团)并且主要或仅传导单价带负电荷的氢氧根离子。
在一些情况下，隔板90是单层或材料或多层材料，其中一层或多层材料的全部或一部分各自是非陶瓷层和/或包括或由聚合物组成并对一价阳离子导电而对非离子原子和/或非离子化合物、多价阳离子和阴离子不导电或基本上不导电的层。在一些情况下，隔板90是单层材料或多层材料，其中一层或多层材料的全部或一部分各自是非陶瓷层和/或包括或由聚合物组成并对一价阳离子导电而对非离子原子和/或非离子化合物、多价阳离子和阴离子不导电或基本上不导电的层。
氧化催化剂层92包括、由或基本上由一种或多种氧化催化剂组成。氧化催化剂层92可以包括除一种或多种氧化催化剂之外的成分。例如，氧化催化剂层92可以包括一种或多种选自粘合剂、聚合物、膜、电导体、离子导体、固体电解质、多孔材料和惰性支撑材料的组分。用在氧化催化剂层92中的合适的氧化催化剂包括但不限于MnuSbvOw、IrO2、RuO2、FeNi氢氧化合物、Fe镧酸盐和无机钙钛矿。
还原催化剂层94包括、由或基本上由一种或多种还原催化剂组成。还原催化剂层94可以包括除一种或多种还原催化剂之外的组分。例如，还原催化剂层94可以包括一种或多种选自粘合剂、金属、半金属、二维材料、多孔三维材料、纳米颗粒、纳米片、泡沫和纤维的组分。合适的还原催化剂包括但不限于Pt、NiMo、NiCo、COP2、FeP2、MoS2、MoPS和分子电催化剂，诸如具有大环配体的Co(II)络合物、具有大环配体的Fe(II)络合物和类似于固氮酶或氢化酶等金属酶的Fe-S复合物。
用于阳极集流器的合适材料包括但不限于金属(诸如不锈钢、钛)和其它非腐蚀电极材料。用于阴极集流器的合适材料包括但不限于金属(诸如铜、铝、钢、钛、镍)和其它非腐蚀材料。
除了氧化催化剂层92和还原催化剂层94之外，膜68还可以包括其它层。其它层的示例包括但不限于气体扩散层。气体扩散层可以可选地位于氧化催化剂层92之上，使得气体扩散层在阳极电流收集和氧化催化剂层92之间和/或使得气体扩散层包围氧化催化剂层92。附加地或可替代地，气体扩散层可以可选地位于阴极集流器和还原催化剂层94之间和/或可以包围阴极集流器。气体扩散层可以允许气泡渗过气体扩散层，而不会阻碍电极与燃料前体和催化层之间的接触。合适的气体扩散层的示例包括但不限于钛纳米颗粒、钛或钢网、导电聚合物、半导体纳米颗粒或网、或者还允许导电的其它多孔材料。在一些情况下，气体扩散层被集成到氧化催化剂层92和/或还原催化剂层94中，使得氧化催化剂层92和/或还原催化剂层94可以用作气体扩散层。
在一些情况下，膜68的部件被布置为使得氧化催化剂层92的外表面用作和/或定义膜68的外部。因此，与电解电池42接触的燃料前体和/或阳极集流器72可以与氧化催化剂层92直接接触。在一些情况下，还原催化剂层94的内表面可以用作或定义膜68的内部。因此，内部通道70中的第二燃料产物可以与还原催化剂层94的内表面直接物理接触。
电子器件26可以在电解电池42的全部或一部分的阳极集流器72和阴极集流器74之间施加足以使燃料前体参与电解电池42的表面处电化学氧化还原反应的电压。图1B图示了当燃料前体是水时可以由电子装置26驱动的示例性氧化还原反应。电子器件26在阳极集流器72和阴极集流器74之间施加偏压，该偏压足以通过图1B中所示的析氧反应(OER)在氧化催化剂处造成水的氧化。水的氧化产生气态的质子、电子和氧气。氧气可以通过反应室中的燃料前体上升到位于燃料前体上方的第一燃料产物的袋96。袋中的氧气与第一个燃料排放口46接触。因此，氧气可以通过第一燃料排放口46离开反应器贮存器40和壳体并且可以用作第一燃料产物。在一些情况下，不收集和/或存储第一燃料产物。在这些情况下，容纳第一燃料产物的袋96的反应器主体12的部分可以具有延伸穿过反应器主体12的开口(未示出)以便为第一燃料产物提供从袋96到电解槽所在的大气的通路。因此，第一燃料产物可以排放到电解槽所在的大气中并且第一燃料出口46壳体可以排除第一燃料排放口46。在一些情况下，开口是穿过反应器主体12的孔、通道或导管。可替代地，反应器主体12可以包括具有孔的多孔膜，袋中的第一燃料产物可以通过这些孔行进以到达电解槽所在的大气。
图1B中所示的反应使用传导一价阳离子的隔板。但是，在一些情况下，隔板是阴离子导电的。因此，氢氧根离子可以在与电子流过隔板的方向相反的方向上流过隔板。
由析氧反应(OER)生成的电子可以通过阳极集流器72并朝着电气能量源28行进。
由于隔板90是阳离子导电的，因此由析氧反应(OER)生成的质子可以穿过膜68并且可以在还原催化剂层94处被接纳。此外，电子可以从电气能量源28行进到阴极集流器74。电子可以在还原催化剂层94处与质子反应以通过图1B中所示的析氢反应(HER)形成氢。氢可以以气态进入内部通道70。内部通道70中的氢气可以流入帽贮存器52并与第二燃料出口54接触。因此，氢气可以通过第二燃料排放口54离开帽贮存器52和壳体并且可以用作第二燃料产物。
在一些情况下，不同电解电池的内部通道可以各自连接到不同的导管(未示出)，使得第二燃料产物从内部通道流入导管。不同的管道可以各自连接到共用导管，使得第二燃料产物从不同的导管流入共用导管。共用导管可以将第二燃料产物运送到存储容器或收集容器。使用导管来收集第二燃料产物可以代替帽容器。因此，帽容器可以可选地从电解槽中排除。导管和共用导管可以各自由一个或多个不同的部件构成。例如，导管可以由管子和连接器构成，连接器提供管子与电解电池的内部通道之间的流体连通。用于导管和共用导管的合适部件包括但不限于管道、管子、柔性管、PVC管、软管和碳复合材料或聚合物软管。
图1B中所示的横截面是垂直于电解电池42的纵轴截取的。如从图1B中显而易见的，电解电池42可以具有圆形横截面。因此，膜可以具有圆柱形形状。膜和/或电解电池的其它构造是可能的。例如，电解电池42和/或膜可以具有椭圆形、正方形和矩形的横截面。
如从图1A可以明显看出的，阳极集流器可以具有与阴极集流器的一个或多个表面同心的一个或多个表面。
膜的纵轴的位置在图1B中标记为L(在下面的图3B中也是)。纵轴穿过膜的质心。膜与纵轴间隔开。阴极集流器可以可选地与纵轴间隔开以增加可用于第二燃料产物的流动的内部通道的部分。
内部通道的直径和/或宽度在图1B中标记为D。在一些情况下，内部通道的直径和/或宽度大于1微米、10微米、100微米、1毫米、1厘米或10厘米和/或小于1米、100cm、10cm或1cm。膜的直径和/或宽度在图1B中标记为D'。在一些情况下，膜的直径和/或宽度大于10nm、100nm、1微米、10微米或100微米和/或小于20nm、200nm、1微米、20微米、100微米、或1mm。
图1B示出了各自在标记为θ的膜68的接触角上接触膜68的阳极集流器72和阴极集流器74。合适的接触角(θ)包括但不限于大于10、20或45度和/或小于350、180或90度的接触角，其中接触角是从膜的纵轴测得的。在一些情况下，膜具有其中阴极集流器接触膜内部的大于0.1％、1％或10％和/或小于50％、70％或90％的横截面和/或膜具有其中阳极集流器接触膜外部的大于0.1％、1％或10％和/或小于50％、70％或90％的横截面。在一些情况下，阳极集流器72包围膜和/或阴极集流器74包围内部通道的一部分，如图1C中所示。因此，阳极集流器72和/或阴极集流器74可以包围膜的纵轴。集流器也可以是像窗纱一样的金属丝网，而不是连续的薄或厚材料膜。
阳极集流器可以嵌入膜中，使得阳极集流器具有与膜的外表面齐平或基本齐平的外表面。附加地或可替代地，阴极集流器可以嵌入膜中，使得阴极集流器具有与膜的内表面齐平或基本齐平的内表面。作为示例，图ID是电解电池的横截面，其中阳极集流器的外表面与膜的外表面齐平或基本齐平并且阴极集流器的内表面与膜的内表面齐平或基本齐平。
电解电池可以包括一个或多个被膜包围的阴极集流器和/或在膜外部可以有多个阳极集流器。例如，图1D是电解电池的横截面，在膜的内部通道中有多个不同的阴极集流器并且在膜的外部有多个阳极集流器。在一些情况下，阴极集流器和阳极集流器如上文所公开的沿着电解电池的长度延伸。阴极集流器可以连接到与互连88电连通的共用电导体(未示出)，以便提供电子器件与阴极集流器之间的电连通。阳极集流器可以连接到与互连88电连通的共用电导体(未示出)，以便提供电子器件与阳极集流器之间的电连通。
壳体区段可以包括门、开口和允许操作者访问其内容的其它端口。附加地或可替代地，壳体区段可以相对于彼此移动以便访问它们的内容物以进行维护、调谐、重新配置以及修理或零件更换。例如，帽容器10可以与反应器主体12分离，以允许操作者接近电解电池42。作为另一个示例，电子器件箱14可以与反应器主体12和温度控制箱体16分离以允许操作者接近电子器件26。作为另一个示例，净化箱18可以与燃料前体容器20和温度控制箱16分离，以允许操作者接近燃料前体净化部件。作为另一个示例，温度控制箱16可以与净化箱18和电子器件箱14分离，以允许操作者接近温度控制器。壳体区段的分离可以是部分或完全分离。例如，分离的壳体区段可以保持铰接在一起，因此它们就可以旋转进出位置。电解槽可以包括紧固机构以将相邻的壳体区段相对于彼此保持在适当位置。合适的紧固机构包括但不限于锁、闩锁、螺栓凸缘、诸如螺钉和螺栓之类的紧固件、螺纹、压力密封件、垫圈和弹簧。
随着时间的推移，膜68的性能降级。因此，常常期望更换电解电池42中的全部或一部分的膜68。例如，可以冲洗掉氧化催化剂和/或还原催化剂。当氧化催化剂和/或还原催化剂被冲洗掉时，可以将新的氧化催化剂和/或还原催化剂引入到燃料前体流中以吸附到膜上或与膜反应。可替代地，电解电池中的一个或多个中的膜可以用新的、更新后的或修复的膜替换。图1A和图1B的电解槽构造提供膜68的容易更换。例如，电解电池42中的膜68不需要相对于电解电池42的阳极集流器72和阴极集流器74固定，而是可以通过阳极集流器72和阴极集流器74之间的摩擦保持在适当位置。在一些情况下，阳极集流器72和阴极集流器74向膜施加足够的压力以有效地将膜夹在阳极集流器72和阴极集流器74之间。因此，电解电池42的膜68可以相对于电解电池42的阳极集流器72和阴极集流器74滑动。作为示例，图2图示了图1A中所示的电解槽的一部分。标记为M的箭头图示了电解电池42之一中的膜68相对于同一电解电池42的阳极集流器72和阴极集流器的移动。
在电解电池42之一中的膜68相对于同一电解电池42的阳极集流器72和阴极电流移动膜68移动的能力允许更换膜68。例如，操作者可以如图2中所示将帽容器10与反应器主体12分离。操作者可以通过前体输入端24从反应器贮存器40中排出燃料前体。操作者可以用手或用工具抓住膜68并将膜68从相关联的阳极集流器72和阴极集流器74之间拉出。操作者可以用新膜68、更新后的膜68或修复后的膜68更换膜68。操作者可以更换帽容器10并用燃料前体重新填充反应器贮存器40。
如图1D的上下文中所公开，当电解电池被构造为使得阳极集流器的外表面与膜的外表面齐平或基本齐平并且阴极集流器的内表面与膜的内表面齐平或基本齐平时，电解电池可以在第二闭塞结构62和/或任何导流器64中的任何开口66内扭曲或旋转。当阳极集流器72包围膜和/或阴极集流器74包围内部通道的一部分时，如图1C的上下文中所公开的，电解电池可以在第二闭塞结构62和/或任何导流器64中的任何开口66内扭曲或旋转。旋转电解电池的能力允许电解电池的端子端部在容器(诸如图1G的触点中公开的接受器)内旋转。因而，如图2中所示，操作者可以通过将帽容器10与反应器主体12分离来移除电解电池。操作者可以通过前体输入端24从反应器贮存器40中排出燃料前体。操作者可以用手或用工具抓住电解电池，并通过拉动和/或扭转电解电池使电解电池与接受器脱离。然后可以将脱离的电解电池从电解电池中拉出。操作者可以用新的电解电池、更新后的电解电池或修理过的电解电池更换电解电池。操作者可以更换帽容器10并用燃料前体重新填充反应器贮存器40。
在一些情况下，期望在更换电解电池时移除第二闭塞结构62。例如，当阳极集流器和阴极集流器不延伸到第二闭塞结构62上方并且阳极集流器高出膜的外表面时，阳极集流器可能不会拉过第二闭塞结构62中的开口66并且可以停止电解电池被移除。因此，可能有必要移除第二闭塞结构62以更换电解电池。附加地或可替代地，移除第二闭塞结构62可以简化电解电池与接受器接合和/或脱离的过程。如上所述使用第二垫圈密封第二闭塞结构62和反应器主体12之间的界面可以允许移除第二闭塞结构62。例如，当第二闭塞结构62被夹在帽容器和反应器主体之间时，松开第二闭塞结构62允许第二闭塞结构62被移除。
当电解槽被构造为更换电解槽时，一个或多个阳极集流器和一个或多个阴极集流器可以相对于膜固定，以提供具有整体筒构造的电解电池。例如，一个或多个阳极集流器和一个或多个阴极集流器可以使用诸如压力、锡焊、焊接、胶水、弹簧、销和插座之类的机构相对于膜固定。
导流器64是可选的。附加地或可替代地，电解槽可以包括单个电解电池42。附加地或可替代地，电解电池42中的阳极集流器72可以包围电解电池42中的膜68。作为示例，图3A是图1A的电解槽的透视图，其被修改为具有单个电解电池42，该电解电池42具有包围膜68的阳极集流器72。图3B是图3A中所示的电解电池42的垂直于电解电池42的纵轴截取的横截面。
电解槽不具有导流器64。因此，燃料前体从前体导管58流出，与反应器贮存器40中的阳极集流器72接触，并到达前体输出端44。
阳极前体包括允许反应器贮存器40中的燃料前体流过阳极集流器72与下面的膜68接触的多个通道100。通道100还允许未反应的燃料前体从膜68流过阳极集流器72并到达前体输出端44。通道100还可以允许第一燃料产物从膜68流出并通过阳极集流器72，在那里第一燃料产物可以上升通过燃料前体到达燃料前体上方的第一燃料产物的袋。袋中的第一燃料产物与第一燃料排放口46接触，并可以通过第一燃料排放口46离开反应器贮存器40和壳体。虽然通道100被示为穿过阳极集流器72的开口，但是通道100可以具有多种形式并且可以具有选自直的、分支的、曲折的、弯曲的、扭曲的和弯曲的一个或多个特征。例如，合适的通道100包括但不限于孔、隧道、洞、导管、纳米线网、金属丝网和筛网。
阳极集流器72包围隔板90和阴极集流器74。隔板90包围阴极集电体74。在一些情况下，阴极集流器74定位在内部通道70中并且包围内部通道70的至少一部分，如图3A和图3B中所示。例如，阴极集流器74可以包围电解槽42的纵轴。
阴极前体包括允许第二燃料产物从膜68流出并通过阴极集流器74进入电解电池42的内部通道70的多个通道102，在那里第二燃料产物可以流向第二燃料排放口54，其中第二燃料产物可以离开反应器贮存器40和壳体。虽然通道102被图示为穿过阴极集流器74的开口，但是通道102可以具有多种形式并且可以具有选自直的、分支的、曲折的、弯曲的、扭曲的和弯曲的一个或多个特征。例如，合适的通道102包括但不限于孔、隧道、洞、导管、纳米线网、金属丝网和筛网。
如图1B中所示，隔板90可以是光滑的并且与阳极集流器72和阴极集流器74连续接触。可替代地，隔板90可以折叠或弯曲成包括交替的脊和槽的布置，诸如如图3B中所示的波纹状和褶皱布置。折叠或弯曲的布置可以打褶隔板90与阳极集流器72之间的多个接触点以及隔板90与阴极集流器74之间的多个接触点。由褶皱提供的多个接触点可以优于由图1B的隔板90提供的连续接触。虽然图3B中未示出，但图3B的膜68可以具有在图1B的上下文中公开的氧化催化剂层92、还原催化剂层94和器板90构造。
图3B的阳极集流器72和阴极集流器74被示为在膜周围的多个位置处与膜间隔开。但是，如图3C中所示，阳极集流器72和/或阴极集流器74可以与膜保形。因此，阳极集流器72与膜之间的接触可以是连续的和/或阴极集流器72与膜之间的接触可以是连续的。通道100和通道102是可选的并且未在图3B的阳极集流器72和阴极集流器74上示出但可以存在。
图3B和图3C的电解电池中所示的集流器可以分解成更小的集流器，如图1E的上下文中所公开的。因此，膜可以包围彼此电连通的一个或多个阴极集流器和/或一个或多个阳极集流器可以接触膜的外表面。
如图3A至图3C的上下文中所公开构造的电解电池的膜可以如图2的上下文中所公开的那样从电解槽中移除和/或更换。附加地或可替代地，如图3A至图3C的上下文中所公开构造的电解电池可以从图2的上下文中所公开的电解槽中移除和/或替换。
以上集流器(阳极集流器和阴极集流器)的合适构造包括但不限于不具有、具有一个、两个或三个特征的构造，所述特征选自实心、连续和一片式构造，诸如条带、涂层、膜、材料片、块和板。但是，阳极集流器和/或阴极集流器可以具有多孔和/或开放构造，包括但不限于编织电导体、编织导电织物、电导体的垫和网、网、筛、多孔材料、纳米线网、丝网印刷网和多孔纳米粒子薄膜。因此，图1A至图3C中所示的阳极集流器72和/或阴极集流器74可以表示编织电导体、编织导电织物、电导体的垫和网、网、筛、多孔材料、纳米线网、丝网印刷网格和多孔纳米粒子薄膜。
内部通道的直径和/或宽度在图3B中标记为D。在一些情况下，内部通道的直径和/或宽度大于1微米、10微米、100微米、1mm、1cm或10cm和/或小于1米、100cm、10cm或1cm。膜的直径和/或宽度在图3B中标记为D'。在一些情况下，膜的直径和/或宽度大于10nm、100nm、1微米、10微米或100微米和/或小于20nm、200nm、1微米、20微米、100微米或1mm。
当电解槽包括多个电解电池42时，电解电池42可以被划分为电池选择108，其中每个电池选择108包括一个或多个电解电池42。电子器件26可以将每个电池选择108连接到不同的电气能量源28。例如，图4A是包括在电解槽中的六个电解电池42之间的电连接的示意图。电解电池42被划分为三个电池选择108。电子器件26将每个不同的电池选择108与不同的电气能量源28连接。例如，每个电池选择108与连接部件114电连通，连接部件114被构造为在电气能量源28和连接到该连接部件114的电池选择108中的电解电池42之间提供电连通。电子器件26包括被配置为操作连接组件114的控制器112。例如，图示的连接部件114各自包括控制器112可以打开或关闭的开关116。当电子器件26闭合开关116时，电气能量源28和相关联的电池选择108被连接，使得从电气能量源28输出的电能被施加到电池选择108中的每个电解电池42。当电子器件26打开开关116时，电气能量源28和相关联的电池选择108被电断开。
在一些情况下，连接部件114包括一个或多个电气部件作为开关116的替代或补充。附加的电气部件可以对从电气能量源28输出的电能进行操作，使得电能被施加到具有期望特点的电解电池42。例如，连接部件114可以包括变压器(未示出)，该变压器提供施加到具有期望电压的每个电解电池的电能。附加地或可替代地，连接部件114可以包括用于相关联的电气能量源输出交流电的情况的整流器。整流器可以被配置为对来自电气能量源的电能进行操作，使得在电池选择中提供给电解电池的电能是直流(DC)功率。附加的电气部件可以对从电气能量源28输出的电能进行操作以保护电气能量源28。可以包括在连接部件114中的其它部件的示例包括但不限于电流和电压稳定器以及阻抗匹配电子器件(诸如最大功率点跟踪器)以最优地利用太阳能电池板电输出。
图4A中所示的每个电池选择108具有并联连接的电解电池42。但是，电池选择108可以以其它布置连接电解电池42。例如，电子器件26可以连接电池选择108中的电解电池42，使得来自电池选择108的一个或多个电解电池42反并联连接到来自电池选择108的一个或多个其它电解电池42。作为示例，图4B图示了包括六个电解电池42的电池选择108，其中三个第一电解电池42与三个第二电解电池42反平行布置。第一电解电池42并联连接并且第二电解电池42并联连接。当施加到电解电池42的电能是交流电(AC)时，由于电解过程的阻抗的固有响应，每个电解电池42充当整流器。因此，第一电池从交流电的第一个半周期传导电流而不是从交流电的第二个半周期传导电流。由于第一电池看到来自一半交流电周期的电流，因此直流电(DC)被有效地施加到第一电池。相反，第二电池从交流电半周期的后半周期开始传导电流而不是从交流电半周期的前半周期开始传导电流。由于第二电池看到来自一半交流电周期的电流，因此直流电(DC)被有效地施加到第二电池。由于直流电被有效地施加到电池选择108的电解电池42，尽管交流电被施加到电解电池42，电气能量源28可以是交流电气能量源28而不需要相关联的连接部件114和/或从电气能量源行进到电解电池的通路中别处的整流器。合适的交流电气能量源28的示例包括但不限于风力涡轮机、电网连接、核电站输出和旋转机械。
用在电子器件26中的合适控制器112包括适于执行上述操作、监视和控制功能的模拟电路、数字电路、处理器、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、计算机、微型计算机或其组合或由其组成。在一些情况下，控制器112可以访问存储器，该存储器包括将在执行操作、控制和监视功能期间由控制器112执行的指令。虽然电子器件被示为单个位置中的单个部件，但是电子器件可以包括彼此独立和/或放置在不同位置的多个不同组件。
一个或多个壳体区段是可选的。例如，电解槽不需要包括选自帽容器10、电子器件箱14、温度控制箱16、净化箱18和燃料前体容器20的一种或多种壳体选择。此外，壳体内的部件件可以重新布置。例如，电子器件26可以位于帽容器10中并且电解槽可以不包括电子器件箱14。
虽然在水用作燃料前体的情况下公开了电解槽，但是电解槽可以与其它燃料前体一起使用。因此，电解槽可以被用于生成除氧气和/或氢气之外的燃料产物。例如，电解槽可以被配置为生成CO、甲醇、氨、醇和/或碳氢化合物。因此，电解槽可以仅生成燃料产物之一和/或由电解槽生成的燃料产物可能不期望并且可以被丢弃。因而，第二燃料产物或第一燃料产物可以是由电解槽生成的唯一燃料产物。
虽然电解电池42被公开为在膜68的外部具有阳极并且在阴极膜68的内部具有阴极，但是电解电池42的极性可以颠倒。例如，阴极集流器74可以与阴极集流器74交换并且氧化催化剂层92可以与还原催化剂层94交换。附加地或可替代地，电解槽可以被配置为使得燃料前体流过电解电池42的内部通道79并且第二燃料产物在电解电池42的外部周围流动。
鉴于这些教导，本领域的普通技术人员将容易想到本发明的其它实施例、组合和修改。因此，本发明仅受以下权利要求书的限制，当结合上述说明书和附图查看时，其包括所有此类实施例和修改。

Claims (20)

1.一种电解槽，包括：
电解电池，具有包围内部通道的膜，
所述电解电池包括定位在内部通道中的第一电极，使得所述膜包围所述第一电极，以及
所述电解电池包括不定位在所述内部通道中的第二电极。
2.如权利要求1所述的电解槽，其中所述膜定位在第一电极和第二电极之间并且第二电极接触膜。
3.如权利要求1所述的电解槽，其中膜包括包围第一电极的阳离子导电隔板。
4.如权利要求3所述的电解槽，其中膜包括包围第一电极的氧化催化剂层，该氧化催化剂层包括一种或多种氧化反应催化剂。
5.如权利要求4所述的电解槽，其中氧化催化剂层包围隔板。
6.如权利要求3所述的电解槽，其中膜包括还原催化剂层，所述还原催化剂层包括一种或多种还原反应催化剂，所述隔板包围还原催化剂层并且还原催化剂层包围第一电极。
7.如权利要求1所述的电解槽，其中膜具有中空圆柱体的几何形状。
8.如权利要求1所述的电解槽，其中膜具有延伸穿过膜的质心的纵轴并且第一电极和膜与纵轴间隔开。
9.如权利要求1所述的电解槽，其中电解电池是定位在壳体中的多个电解电池中的一个电解电池。
10.如权利要求1所述的电解槽，其中第一电极和第二电极具有同心表面。
11.如权利要求9所述的电解槽，其中第一电极和第二电极各自包括金属集流器并且来自第一电极的集流器具有与来自第二电极的集流器的表面同心的表面。
12.一种电解槽，包括：
壳体中的多个电解槽；以及
壳体中的电子器件，该电子器件与多个不同的电气能量源电连通，该电子器件将电气能量源连接到多个不同的电池选择，使得每个电池选择包括电解电池中的一个或多个并且包括在每个电池选择中的所述一个或多个电解电池从不同的电气能量源接收电能。
13.如权利要求12所述的电解槽，其中每个电解电池具有包围内部通道的膜并且包括定位在内部通道中的第一电极。
14.如权利要求12所述的电解槽，其中由包括在电池选择的至少一个电池选择中的所述一个或多个电解电池接收的电能是交流电的形式。
15.如权利要求12所述的电解槽，其中电能从电气能量源之一行进到电池选择之一的通路不包括整流器。
16.如权利要求12所述的电解槽，其中电池选择中的第一个电池选择包括多个电解电池并且电子器件并联连接第一电池选择中的电解电池。
17.如权利要求12所述的电解槽，其中电子器件将电解电池的第一部分与电解电池的第二部分反并联连接。
18.如权利要求12所述的电解槽，其中电气能量源安装在壳体的表面上。
19.如权利要求12所述的电解槽，其中电气能量源包括太阳能面板。
20.一种电解槽，包括：
多个电解槽；以及
电子器件，将电解电池的第一部分反并联连接到电解电池的第二部分。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4204607A1 (en) * 2020-08-27 2023-07-05 H2U Technologies, Inc. System for managing fuel generation
CN114959752B (zh) * 2022-04-29 2024-02-13 浙江工业大学 电化学反应器、系统及在电解合成2,6-二氯苯甲腈中的应用
WO2023222813A2 (en) * 2022-05-17 2023-11-23 Katholieke Universiteit Leuven Hydrogen producing device
WO2023238026A1 (en) * 2022-06-07 2023-12-14 Consiglio Nazionale Delle Ricerche + Istituto Nazionale Di Astrofisica Electrochemical device suitable to work both as electrolyser and fuel cell
EP4299794A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-03 Daes Sa Electrolysis device

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1477629A (en) * 1923-12-18 Majst
US1982224A (en) * 1932-07-25 1934-11-27 William G Michel Electrolytic cell
US2361974A (en) * 1940-02-07 1944-11-07 John A Rietmann Electrolytic cell
FR2126928B1 (zh) * 1971-01-26 1973-11-30 Commissariat Energie Atomique
US3933614A (en) * 1975-07-07 1976-01-20 Trienco, Inc. Pressure vessel for hydrogen generator
US4177116A (en) * 1977-06-30 1979-12-04 Oronzio DeNora Implanti Elettrochimici S.p.A. Electrolytic cell with membrane and method of operation
US4204922A (en) * 1977-12-06 1980-05-27 The Broken Hill Propietary Company Limited Simultaneous electrodissolution and electrowinning of metals from simple sulphides
US4329435A (en) 1979-05-31 1982-05-11 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Novel fluorinated copolymer with tridihydro fluorosulfonyl fluoride pendant groups and preparation thereof
US4315805A (en) 1979-11-08 1982-02-16 Ppg Industries, Inc. Solid polymer electrolyte chlor-alkali process
US4374014A (en) * 1981-03-20 1983-02-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy High pressure electrolytic oxygen generator
US4402809A (en) 1981-09-03 1983-09-06 Ppg Industries, Inc. Bipolar electrolyzer
US4784735A (en) 1986-11-25 1988-11-15 The Dow Chemical Company Concentric tube membrane electrolytic cell with an internal recycle device
US20010050234A1 (en) * 1999-12-22 2001-12-13 Shiepe Jason K. Electrochemical cell system
EP1597414B1 (en) * 2003-02-21 2011-04-06 Avalence Llc Electrolyzer apparatus and method for hydrogen production
US20070051633A1 (en) * 2005-08-30 2007-03-08 Meyer Michael S System and Method of Hydrogen and Oxygen Production
US20070205097A1 (en) 2006-03-03 2007-09-06 Hydrogain Technologies, Inc. Hydrogen and oxygen generator with polarity switching in electrolytic cells
JP2010533986A (ja) 2007-07-19 2010-10-28 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー 垂直配向のＳｉワイヤアレイを形成するための構造及び方法
KR20100044854A (ko) 2007-07-19 2010-04-30 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 반도체의 정렬된 어레이의 구조
US20090078568A1 (en) 2007-07-24 2009-03-26 Rovcal, Inc. On-demand hydrogen gas generation device having gas management system
EP2183789A1 (en) 2007-08-28 2010-05-12 California Institute of Technology Method for reuse of wafers for growth of vertically-aligned wire arrays
US20090127128A1 (en) * 2007-11-15 2009-05-21 Permelec Electrode Ltd. Membrane-electrode assembly, electrolytic cell employing the same, electrolytic-water sprayer, and method of sterilization
US9126175B2 (en) 2008-08-13 2015-09-08 California Institute Of Technology High-throughput screening and device for photocatalysts
US20100086824A1 (en) * 2008-09-03 2010-04-08 Michael Homel Assemblies of hollow electrode electrochemical devices
US8075750B2 (en) * 2009-02-17 2011-12-13 Mcalister Technologies, Llc Electrolytic cell and method of use thereof
US8540856B1 (en) * 2009-09-09 2013-09-24 Fred T. Mayers, Sr. Hydrogen generator and method for the production of hydrogen
US7837842B1 (en) * 2009-09-09 2010-11-23 Mayers Sr Fred T Hydrogen generator and method for the production of hydrogen
WO2011066570A2 (en) 2009-11-30 2011-06-03 California Institute Of Technology Semiconductor wire array structures, and solar cells and photodetectors based on such structures
EP2377971A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-19 EPFL Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Amorphous transition metal sulphide films or solids as efficient electrocatalysts for hydrogen production from water or aqueous solutions
WO2012135862A1 (en) 2011-04-01 2012-10-04 California Institute Of Technology Proton exchange membrane electrolysis using water vapor as a feedstock
US9551076B2 (en) * 2011-05-31 2017-01-24 Clean Chemistry, Inc. Electrochemical reactor and process
US8809843B2 (en) 2011-06-07 2014-08-19 California Institute Of Technology Nickel-based electrocatalytic photoelectrodes
US20130008775A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Osman Ahmed Photocatalytic Panel and System for Recovering Output Products Thereof
US9545612B2 (en) 2012-01-13 2017-01-17 California Institute Of Technology Solar fuel generator
US9476129B2 (en) 2012-04-02 2016-10-25 California Institute Of Technology Solar fuels generator
US10026560B2 (en) 2012-01-13 2018-07-17 The California Institute Of Technology Solar fuels generator
WO2013126432A1 (en) 2012-02-21 2013-08-29 California Institute Of Technology Axially-integrated epitaxially-grown tandem wire arrays
EP2823442A4 (en) 2012-03-06 2016-04-20 Koodbee Llc PREDICTIVE PROCESSING SYSTEM AND METHOD OF USE AND METHOD FOR PERFORMING BUSINESS
US9947816B2 (en) 2012-04-03 2018-04-17 California Institute Of Technology Semiconductor structures for fuel generation
US9645109B2 (en) 2012-06-01 2017-05-09 California Institute Of Technology Scanning drop sensor
US9645108B2 (en) 2012-06-01 2017-05-09 California Institute Of Technology Scanning drop sensor
WO2014015325A1 (en) 2012-07-20 2014-01-23 California Institute Of Technology Solar fuels generator
US9048097B2 (en) 2012-08-22 2015-06-02 California Institute Of Technology Semiconductive micro- and nano-wire array manufacturing
WO2014039798A1 (en) 2012-09-06 2014-03-13 California Institute Of Technology Light-driven hydroiodic acid splitting from semiconductive fuel generator
US9540741B2 (en) 2012-09-06 2017-01-10 The California Institute Of Technology Light-driven hydroiodic acid splitting from semiconductive fuel generator
CA2900853C (en) * 2013-03-19 2021-06-15 Brian Daniel Gilman Portable hydrogen and oxygen supply system
DE102013213982A1 (de) * 2013-07-17 2015-03-12 Bayer Materialscience Ag Verfahren und System zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Elektrolysezellen
US9778234B2 (en) 2013-07-19 2017-10-03 California Institute Of Technology Generation and analysis of chemical compound libraries
WO2015054656A1 (en) 2013-10-10 2015-04-16 California Institute Of Technology Protecting the surface of a light absorber in a photoanode
US9435043B2 (en) 2014-04-14 2016-09-06 California Institute Of Technology Oxygen evolution reaction catalysis
AU2015303818B2 (en) 2014-08-11 2020-08-13 Newsouth Innovations Pty Limited Catalytic assembly
US9340885B1 (en) * 2014-12-15 2016-05-17 JOI Scientific, Inc. Negative reactive circuit for a hydrogen generation system
US10787749B2 (en) 2017-03-01 2020-09-29 California Institute Of Technology Solar fuels generator with pH separation
WO2018195349A1 (en) 2017-04-19 2018-10-25 California Institute Of Technology Oxygen evolution reaction catalysis
US20190264338A1 (en) 2018-02-27 2019-08-29 California Institute Of Technology Use of intermediates in solar fuels generation
WO2020131957A1 (en) 2018-12-17 2020-06-25 California Institute Of Technology Antimonate electrocatalyst for an electrochemical reaction
US20220145479A1 (en) * 2019-02-01 2022-05-12 Aquahydrex, Inc. Electrochemical system with confined electrolyte
EP4204607A1 (en) 2020-08-27 2023-07-05 H2U Technologies, Inc. System for managing fuel generation

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