DE102008001087A1

DE102008001087A1 - Wasserstoff erzeugende Vorrichtung und Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102008001087A1
Application number: DE102008001087A
Authority: DE
Inventors: Chang-Ryul Jung; Jae-Hyunk Seongnam Jang; Hong-Ryul Suwon Lee; Jae-Hyoung Gil; Bo-Sung Suwon Ku
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2008-11-20
Also published as: KR100863728B1; US20080268306A1; JP2008273827A

Abstract

Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff und ein Energieerzeugungungssystem einer Brennstoffzelle werden offenbart. Die Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff kann umfassen: ein Elektrolytbad, das eine Elektrolytlösung beinhaltet; eine erste Elektrode, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und die eingerichtet ist, Elektronen zu erzeugen; und eine zweite Elektrode, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist und die eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen. Die Vorrichtung kann mit Elektroden und leitenden Überzugsschichten aufgebaut sein, die innerhalb des Elektrolytbads befestigt sind, um den Widerstand zwischen den Elektroden und einer externen Schaltung zu verringern und die Bewegung von Elektronen zu erleichtern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung verweist auf die koreanische Patentanmeldung No. 10-2007-0040556 , eingereicht am 25. April 2007 beim Korean Intellectual Property Office, deren Offenbarung durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin enthalten ist.
HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung und ein Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Brennstoffzelle ist eine Vorrichtung, die die chemischen Energien von Kraftstoff (Wasserstoff, LNG, LPG, Methanol, etc.) und Luft direkt in Elektrizität und Wärme durch elektrochemische Reaktionen umwandeln. Im Gegensatz zu herkömmlichen Energieerzeugungstechniken, die die Prozesse der Kraftstoffverbrennung, der Dampferzeugung, des Turbinenantriebs, und des Antriebs von Stromgeneratoren verwenden, bringt die Verwendung von Brennstoffzellen keine Verbrennungsprozesse oder Antriebsvorrichtungen mit sich. Als solches ist die Brennstoffzelle das Ergebnis einer neuen Technologie zum Erzeugen von Energie, die eine hohe Effizienz und geringe Umweltprobleme aufweist.
1 ist ein Diagramm, das das Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle darstellt.
Bezug nehmend auf 1 kann eine Brennstoffzelle 100 eine Brennstoffelektrode 110 als eine Anode und eine Luftelektrode 130 als eine Kathode enthalten. Die Brennstoffelektrode 110 empfängt molekularen Wasserstoff (H₂), der in Wasserstoffionen (H⁺) und Elektronen (e^–) getrennt wird. Die Wasserstoffionen bewegen sich durch eine Feuchtigkeitsabsorptionsschicht 120 zu der Luftelektrode 130. Diese Feuchtigkeitsabsorptionsschicht 120 entspricht einer Elektrolytschicht. Die Elektronen bewegen sich durch eine externe Schaltung 140, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Die Wasserstoffionen und die Elektronen verbinden sich mit dem Sauerstoff in der Luft an der Luftelektrode 130, um Wasser zu erzeugen. Die folgende Reaktionsgleichung 1 stellt die oberhalb beschriebenen Reaktionen dar. [Reaktionsgleichung 1]

Brennstoffelektrode 110: H₂ → 2H⁺ + 2e^–

Luftelektrode 130: 1/2 O₂ + 2H⁺ + 2e^– → H₂O

Gesamtreaktion: H₂ + 1/2 O₂ → H₂O
Kurz gesagt kann die Brennstoffzelle wie eine Batterie arbeiten, da die von der Brennstoffelektrode 110 getrennten Elektronen einen Strom erzeugen, der durch die externe Schaltung fließt. Solch eine Brennstoffzelle 100 ist eine relativ emissionsfreie Energiequelle, weil sie keinerlei verunreinigende Emissionen wie z. B. SOx, NOx, etc. erzeugt und nur wenige Mengen von Kohlendioxid erzeugt. Die Brennstoffzelle kann ebenfalls weitere andere Vorteile bieten, wie beispielsweise geringen Lärm und wenig Vibration, etc.
Um Elektronen an der Brennstoffelektrode 110 zu erzeugen, kann für die Brennstoffzelle 100 eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung benötigt werden, die einen normalen Brennstoff, der Wasserstoffatome enthält, in ein Gas umwandelt, das einen hohen Wasserstoffanteil aufweist, wie es durch die Brennstoffzelle 100 benötigt wird.
Ein Wasserstoffvorratsbehälter kann für die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung als ein allgemein bekannter Ersatz, jedoch benötigt die Behältervorrichtung ein großes Volumen und muss mit größter Vorsicht behandelt werden.
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine herkömmliche Wasserstoff erzeugende Vorrichtung schematisch darstellt. Wie dargestellt, kann eine aus Magnesium hergestellte Anode 220 und eine aus rostfreiem Edelstahl hergestellte Kathode 230 in eine wässrige Elektrolytlösung 215 innerhalb eines Elektrolytbades 210 eingetaucht werden.
Das Grundprinzip der Wasserstoff erzeugenden Vorrichtung 200 ist, dass Elektronen an der Magnesiumelektrode 220 erzeugt werden, die eine größere Neigung aufweist zu Ionisieren als die rostfreie Edelstahlelektrode 230, und die erzeugten Elektronen wandern zu der rostfreien Edelstahlelektrode 230. Die Elektronen können dann mit der wässrigen Elektrolytlösung 215 reagieren, um Wasserstoff zu erzeugen.
Hier kann die abwechselnde Anordnung der Magnesium- und rostfreien Edelstahlelektroden die Menge an erzeugten Wasserstoff erhöhen. Jedoch kann in solch einer aufgebauten Wasserstoff erzeugenden Vorrichtung eine Erhöhung der Anzahl von Elektroden zu einer Erhöhung des durch die Elektroden beanspruchten Volumens führen, und somit nicht anwendbar sein in kompakten und dünnschichtigen elektronischen Vorrichtungen.
Um für die Brennstoffzelle die Anforderungen in derzeitigen, tragbaren elektronischen Vorrichtungen (beispielsweise Mobiltelefone, Laptops, etc.) für hochkapazitive Energieversorgungsvorrichtungen entsprechend zu erfüllen, muss die Brennstoffzelle ein kleines Volumen aufweisen, während sie eine hohe Leistung bietet.
Die Brennstoffzelle kann ein Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff nach dem Umwandeln von Brennstoff verwenden, beispielsweise Methanol oder Ameisensäure, etc., zugelassen durch die ICAO (International Civil Aviation Organization) zum Betreten von Flugzeugen, oder kann ein Verfahren einsetzen, das Methanol, Ethanol, oder Ameisensäure, etc. direkt als Brennstoff verwendet.
Jedoch kann der erstere Fall eine hohe Umwandlungstemperatur, ein kompliziertes System, und eine hohe Antriebsenergie benötigen, und weist neben reinem Wasserstoff wahrscheinlich hohe Verunreinigungen (z. B. CO₂, CO, etc.) auf. Andererseits kann der letztere das Problem von sehr niedriger Energiedichte aufgrund der niedrigen Rate einer chemischen Reaktion an der Anode und dem Durchtritt von Kohlenwasserstoff durch die Feuchtigkeitsabsorptionsschicht mit sich bringen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt der Erfindung sieht eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung und ein Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle vor, das reinen Wasserstoff bei Zimmertemperatur durch Verwenden von elektrochemischen Reaktionen erzeugen kann, und die einen einfachen Aufbau aufweist, der zum Steuern der Menge von erzeugen Wasserstoff fähig ist ohne eine separate BOP (Balance of Plant) Einrichtung zu benötigen. Die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung und ein Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle können den Widerstand zwischen den Schaltungen und den Elektroden verringern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung vor, die aufweist: Ein Elektrolytbad, das eine Elektrolytlösung beinhaltet; eine erste Elektrode, die an einer Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist, und die eingerichtet ist, Elektronen zu erzeugen; und eine zweite Elektrode, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist, und die eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der elektrolytischen Lösung zu erzeugen.
Eine erste Vertiefung kann auf der einen Seite innerhalb des Elektrolytbads ausgebildet werden, und ein Ende der ersten Elektrode kann in der ersten Vertiefung eingefügt und befestigt werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung ferner eine Steuerungsvorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, die Menge von Elektronen zu steuern, welche von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode fließen.
Eine erste durch die erste Vertiefung gebildete, leitende Überzugsschicht kann ferner zwischen dem einen Ende der ersten Elektrode und einer inneren Wand des Elektrolytbads vorgesehen ein, wobei die erste leitende Überzugsschicht aus Gold hergestellt werden kann. Die erste leitende Überzugsschicht kann durch wenigstens einem von einen Tintenstrahlüberzugsverfahren, einem Sprayüberzugsverfahren, einem Zerstäubungsverfahren, und einem Dünnfilmabscheidungsverfahren ausgebildet werden.
Die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung kann ferner eine dritte Elektrode umfassen, welche an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet werden kann, und welche eingerichtet werden kann, um Elektronen zu erzeugen; und eine vierte Elektrode, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der dritten Elektrode angeordnet werden kann, und die eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen.
Ebenfalls kann eine fünfte Elektrode umfasst sein, die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet wird, und die eingerichtet ist, Elektronen zu erzeugen, genauso wie eine sechste Elektrode, die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der fünften Elektrode angeordnet werden kann, und eingerichtet werden kann, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der elektrolytischen Lösung zu erzeugen.
In der anderen Seite kann innerhalb des Elektrolytbads eine zweite Vertiefung gebildet werden, in der ein Ende der fünften Elektrode eingefügt und befestigt werden kann.
Die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung kann auch eine Steuerungsvorrichtung umfassen, die eingerichtet ist, die Menge von Elektronen zu steuern, die von der fünften Elektrode zu der sechsten Elektrode fließen.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine zweite leitende Überzugsschicht zwischen dem einen Ende der fünften Elektrode und einer inneren Wand des Elektrolytbads, ausgebildet durch die zweite Vertiefung, umfasst sein, wobei die zweite leitende Überzugsschicht aus Gold hergestellt werden kann.
Die fünfte Elektrode und die sechste Elektrode können in einer vertikalen Struktur angeordnet werden, und die erste Elektrode und die fünfte Elektrode können als ein integrierter Körper ausgebildet werden.
Das Elektrolytbad kann ferner einen Wasserstoffauslass umfassen, durch den der Wasserstoff abgelassen werden kann.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle vor, das umfasst: Eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung, die ein Elektrolytbad umfasst, das eine Elektrolytlösung beinhaltet, eine erste Elektrode die an eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und eingerichtet ist, Elektronen zu erzeugen, und eine zweite Elektrode die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist und eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der elektrolytischen Lösung zu erzeugen; und eine Brennstoffzelle, die eingerichtet ist, den Wasserstoff aufzunehmen, der durch die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung erzeugt wird und die chemische Energie des Wasserstoffs in elektrische Energie umwandelt, um dadurch direkt einen elektrischen Strom zu erzeugen.
Eine erste Vertiefung kann auf der einen Seite innerhalb des Elektrolytbads ausgebildet werden, und ein Ende der ersten Elektrode kann in der ersten Vertiefung eingefügt und befestigt werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann ferner eine Steuerungsvorrichtung umfasst sein, die eingerichtet werden kann, die Menge von Elektronen zu steuern, welche von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode fließen.
Eine durch die erste Vertiefung gebildete, erste leitende Überzugsschicht kann ferner zwischen dem einen Ende der ersten Elektrode und einer inneren Wand des Elektrolytbads umfasst sein, wobei die erste leitende Überzugsschicht aus Gold hergestellt werden kann. Die erste leitende Überzugsschicht kann durch wenigstens einen von einem Tintenstrahlüberzugsverfahren, einem Sprayüberzugsverfahren, einem Zerstäubungsverfahren, und einem Dünnfilmabscheidungsverfahren ausgebildet werden.
Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können in einer vertikalen Struktur angeordnet werden.
Das Energieerzeugungssystem Brennstoffzelle kann ferner eine dritte Elektrode umfassen, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet werden kann, und die eingerichtet werden kann, Elektronen zu erzeugen; und eine vierte Elektrode, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der dritten Elektrode angeordnet werden kann, und die eingerichtet werden kann, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der elektrolytischen Lösung zu erzeugen.
Es kann auch eine fünfte Elektrode umfasst sein, die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet werden kann, und die eingerichtet ist, Elektronen zu erzeugen, ebenfalls wie eine sechste Elektrode, die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der fünften Elektrode angeordnet werden kann, und die eingerichtet werden kann, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen.
In der anderen Seite innerhalb des Elektrolytbads kann eine zweite Vertiefung gebildet werden, in der ein Ende der fünften Elektrode eingefügt und befestigt werden kann.
Eine Steuereinheit kann ebenfalls umfasst sein, die eingerichtet werden kann, die Menge von Elektronen zu steuern, die von der fünften Elektrode zu der sechsten Elektrode fließen.
Eine zweite leitende Überzugsschicht kann zwischen dem einen Ende der fünften Elektrode und einer durch die zweite Vertiefung gebildete innere Wand des Elektrolytbads umfasst sein, wobei die zweite leitende Überzugsschicht aus Gold hergestellt werden kann.
Die fünfte Elektrode und die sechste Elektrode können in einer vertikalen Anordnung angeordnet werden, und die erste Elektrode und die fünfte Elektrode können als ein integrierter Körper ausgebildet werden.
In bestimmten Ausführungsformen kann das Elektrolytbad ferner einen Wasserstoffauslass umfassen, der eingerichtet ist, den Wasserstoff abzulassen.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt, und werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich, oder können sich durch Anwendung der Erfindung ergeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das das Arbeitsprinzip einer Brennstoffzelle darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die eine herkömmliche Wasserstoff erzeugende Vorrichtung schematisch darstellt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt.
4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Während die Erfindung verschiedene Änderungen und zahlreiche Ausführungsformen berücksichtigt, werden bestimmte Ausführungsformen in den Zeichnungen dargestellt und ausführlich in der Beschreibung beschrieben.
Jedoch ist es nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf bestimmte Arbeitsweisen zu beschränken, und es wird verstanden, dass alle Änderungen, Äquivalente, und Ersatzmittel, die nicht vom Geist und technischen Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, von der vorliegenden Erfindung umfasst sind. In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden bestimmte ausführliche Erläuterungen des Standes der Technik ausgelassen, wenn angenommen wird, dass sie für den Geist der Erfindung nicht relevant sind.
Während solche Ausdrücke wie "erste" und "zweite", etc. verwendet werden können, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, dürfen solche Komponenten nicht auf die obigen Ausdrücke beschränkt werden. Die obigen Ausdrücke werden nur verwendet, um eine Komponente von der anderen zu unterscheiden. Zum Beispiel kann auf eine erste Komponente verwiesen werden als eine zweite Komponente ohne von dem Umfang der Rechte der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und ebenfalls kann auf eine zweite Komponente verwiesen werden als eine erste Komponente. Der Ausdruck "und/oder" umfasst beide Kombinationen der Mehrzahl der betreffenden offenbarten Punkte und jeglichen einen Punkt aus der Vielzahl der betreffenden offenbarten Punkte.
Wenn eine Komponente als zu einer anderen Komponente "angeschlossen" oder "zugänglich" erwähnt ist, bedeutet dies dass sie direkt auf oder auf die andere Komponente aufgestapelt ausgebildet ist, aber es versteht sich, dass sich eine weitere Komponen te dazwischen befinden kann. Andererseits, wenn eine Komponente erwähnt wird als "direkt angeschlossen" oder "direkt zugänglich" an eine weitere Komponente, so versteht es sich, dass sich keine weiteren Komponenten dazwischen befindet.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ausdrücke werden lediglich verwendet, um bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und werden nicht vorgesehen, um die vorliegende Erfindung zu beschränken. Ein Ausdruck der in der Einzahl verwendet wird schließt den Ausdruck in der Mehrzahl mit ein, außer es hat eine klare unterschiedliche Bedeutung im Kontext. In der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass die Ausdrücke wie zum Beispiel "umfassend" oder "aufweisend", etc., vorgesehen sind, das Vorhandensein der Merkmale, Nummern, Schritte, Abläufe, Komponenten, Teile, oder Kombinationen davon, welche in der Beschreibung offenbart sind, zu bezeichnen, und nicht vorgesehen sind, die Möglichkeit auszuschließen, das ein oder mehr weitere Merkmale, Nummern, Schritte, Abläufe, Komponenten, Teile, oder Kombinationen davon vorhanden sein können oder hinzugefügt werden können.
Solange nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Ausdrücke, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Ausdrücke, dieselbe Bedeutung als solche, welche üblicherweise durch den Fachmann auf dem Gebiet des Standes der Technik verstanden wird, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht. Solche Ausdrücke wie sie in einem üblicherweise verwendeten Wörterbuch definiert sind, sind so auszulegen, als dass sie die gleiche Bedeutung zu den im Zusammenhang bestehenden Bedeutungen auf dem entsprechenden Gebiet des Standes der Technik aufweisen, und sind nicht derart auszulegen, als dass sie ideale oder übertriebene formelle Bedeutungen aufweisen, solange sie in der vorliegenden Erfindung klar bestimmt sind.
Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
3 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt.
Die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 kann ein Elektrolytbad 310, eine Elektrolytlösung 312, erste Elektroden 320, 330, 340, zweite Elektroden 322, 332, 342, eine Vertiefung 314, leitende Überzugsschichten 350, 351, 352, 352, 354, 355, und ein Wasserstoffauslass 360 umfassen.
Zum besseren Verständnis und einfacheren Erläuterung werden sich die folgende Beschreibung auf eine Beispielkonfiguration richten, in der die erste Elektrode 320 aus Magnesium (Mg) hergestellt ist, und die zweite Elektrode 322 aus rostfreiem Edelstahl hergestellt ist.
Das Elektrolytbad 310 kann innerhalb eine Elektrolytlösung 312 beinhalten. Die Elektrolytlösung 312 kann Wasserstoffionen umfassen, welche durch die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 genutzt werden können, um Wasserstoffgas zu erzeugen.
Eine Verbindung wie LiCl, KCl, NaCl, KNO₃, NaNO₃, CaCl₂, MgCl₂, K₂SO₄, Na₂SO₄, MgSO₄, AgCl, etc., können als Elektrolyt in der Elektrolytlösung 312 verwendet werden.
Eine erste Elektrode 320 kann an eine Seite innerhalb des Elektrolytbads 310 angeordnet werden und kann Elektronen erzeugen. Um hier auf die erste Elektrode 320 Bezug zu nehmen, kann angeordnet werden bedeuten, das Konzept zu umfassen, dass die erste Elektrode 320 an dem Elektrolytbad 310 befestigt wird. Während diese speziellen Ausführungsformen beschreiben, dass die erste Elektrode 320 in dem Elektrolytbad 310 durch eine Vertiefung 314 befestigt wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und es ist augenscheinlich, das verschiedene andere Verfahren zur Befestigung angewandt werden können.
Die erste Elektrode 320 kann eine aktive Elektrode sein, wobei das Magnesium in (Mg) unter Freilassen von zwei Elektronen in ein Magnesiumion (Mg₂ ₊) auf Grund des Unterschieds in der Io nisationsenergie zwischen Magnesium und Wasser (H₂O) ionisiert wird. Die somit erzeugten Elektronen können durch eine Leitung zu der Steuereinheit (nicht gezeigt) fließen, und kann durch eine Leitung zu einer zweiten Elektrode 322. Als solches kann die erste Elektrode 320 in gemäß den erzeugten Elektronen verbraucht werden und kann nach einer bestimmten Zeitdauer ersetzt werden müssen. Die erste Elektrode 320 kann auch aus einem Metall hergestellt werden, das eine größere Tendenz zu Ionisieren aufweist als das Material, welches für die zweite Elektrode 322 verwendet wird.
Wie oberhalb beschrieben, kann eine Vertiefung in einer Seite innerhalb des Elektrolytbads 310 gebildet werden, durch welche die erste Elektrode 320 in dem Elektrolytbad 310 angeordnet wird, so dass ein Ende der ersten Elektrode 320 in der Vertiefung eingefügt und befestigt werden kann.
Die zweite Elektrode 322 kann an eine Seite innerhalb des Elektrolytbads 310 mit einem bestimmten Abstand von der ersten Elektrode 320 angeordnet werden, und kann Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung 312 erzeugen. Die zweite Elektrode 322 kann durch Ausbilden einer Vertiefung im Wesentlichen an der gleichen Oberfläche befestigt werden, wie an der die erste Elektrode 320 befestigt ist, und dann ein Ende der zweiten Elektrode 322 in der Vertiefung eingefügt werden.
Als solches können die erste Elektrode 320 und zweite Elektrode 322 an der gleichen Oberfläche befestigt werden und in einem vertikalen Aufbau angeordnet werden. Der vertikale Aufbau kann hier ein Anordnen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 umfassen, so dass die Oberflächen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 zueinander gegenüberliegen, da die Anordnung mit gegenüberliegenden Oberflächen die Menge von Wasserstofferzeugung maximieren kann.
Die zweite Elektrode 322 kann eine inaktive Elektrode sein. Die zweite Elektrode 322 kann die Elektronen aufnehmen, die von dem Magnesium der ersten Elektrode 320 abgewandert sind, um mit der Elektrolytlösung 312 zu reagieren und Wasserstoff zu erzeugen.
Da die zweite Elektrode 322 eine inaktive Elektrode sein kann und im Gegensatz zu der ersten Elektrode 320 nicht verbraucht werden kann, kann die zweite Elektrode 322 auf eine dünnere Schichtdicke als die der ersten Elektrode 320 gebildet werden.
Betrachtet man die chemischen Reaktionen, welche an der zweiten Elektrode 322 beteiligt sind, kann Wasser an der zweiten Elektrode 322 nach Aufnehmen der Elektronen von der ersten Elektrode 320 zersetzt werden, wobei Wasserstoff erzeugt werden kann.
Die obige Reaktion kann durch die folgende Reaktionsgleichung 2 dargestellt werden. [Reaktionsgleichung 2]

Erste Elektrode: Mg → Mg²⁺ + 2e^–

Zweite Elektrode: 2H₂O → 2e^– → H₂ + 2(OH)^–

Gesamtreaktion: Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂
Die Rate und Wirksamkeit der oberhalb beschriebenen chemischen Reaktionen werden bestimmt durch eine Anzahl von Faktoren. Beispiele von Faktoren, die die Reaktionsrate bestimmen, umfassen das Gebiet der ersten Elektrode 320 und/oder der zweiten Elektrode 322, der Konzentration der Elektrolytlösung 312, den Typ der Elektrolytlösung 312, die Anzahl von ersten Elektroden 320 und/oder zweiten Elektroden 322, das Verfahren der Verbindung zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322, und dem elektrischen Widerstand zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322, etc.
Änderungen in den obig beschriebenen Faktoren können die Höhe von elektrischen Strom (beispielsweise der Menge an Elektronen) verändern, welcher zwischen der ersten Elektrode 320 und zweiten Elektrode 322 fließt, wobei die Rate der elektrochemi schen Reaktion, welche in Reaktionsgleichung 2 dargestellt wird, verändert werden kann. Eine Änderung in der Rate der elektrochemischen Reaktion wird in einer Änderung in der Menge von Wasserstoff resultieren, welcher an der zweiten Elektrode 322 erzeugt wird.
Somit ist es in Ausführungsformen der Erfindung möglich, die Menge an erzeugtem Wasserstoff durch Einstellen der Menge an elektrischen Strom, welcher zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 fließt, einzustellen. Das zugrundeliegende Prinzip davon kann erläutert werden durch die folgende Gleichung 1 durch Verwenden von Faraday's Gesetz. [Gleichung 1]
N_hydrogen stellt hier die kann die Menge von erzeugten Wasserstoff pro Sekunde (Mol/sec) dar und V_hydrogen stellt das Volumen von erzeugten Wasserstoff pro Minute (ml/min) dar. i stellt den Strom (C/s) dar, n stellt die Anzahl von reagierenden Elektronen (Mol) dar, und E stellt die Ladung pro einem Mol von Elektronen (C/Mol) dar.
Mit Bezug auf die oben beschriebene Reaktionsgleichung 2, während zwei Elektronen an der zweiten Elektrode 322 reagieren, ist n gleich 2 und die Ladung pro einem Mol von Elektronen ist ungefähr –96,485 Coulombs.
Das Volumen von erzeugtem Wasserstoff in einer Minute kann durch Multiplizieren der Menge von erzeugtem Wasserstoff in einer Sekunde durch die Zeit (60 Sekunden) und dem Volumen von einem Mol Wasserstoff (22,400 ml) berechnet werden.
Falls die Brennstoffzelle in einem 2-Watt-System verwendet wird, kann die benötigte Menge von Wasserstoff ungefähr 42 ml/Mol betragen und 6 A an elektrischem Strom können benötigt werden. Falls die Brennstoffzelle in einem 5-Watt-System verwendet wird, kann die benötigte Menge von Wasserstoff ungefähr 105 ml/Mol betragen und 15 A an elektrischem Strom können benötigt werden.
In diesem Fall, durch Einstellen der Menge an elektrischem Strom, welcher zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 fließt, kann die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 erreichen, die Menge von Wasserstoff welche durch die angeschlossene Brennstoffzelle benötigt wird zu erzeugen.
Neben den oben aufgeführten Faktoren, die die Reaktionsrate zum Erzeugen von Wasserstoff an der zweiten Elektrode 322 der Wasserstoff erzeugenden Vorrichtung 300 bestimmen, werden jene Faktoren außer dem elektrischen Widerstand zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 bestimmt, wenn die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 erstellt wird, und sind somit nicht leicht zu verändern.
In dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 somit eine Steuereinheit (nicht gezeigt) zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 umfassen, um den elektrischen Widerstand der ersten Elektrode 320 und zweiten Elektrode 322 einzustellen, und dadurch die Menge von Elektronen zu steuern, welche von der ersten Elektrode 320 zu der zweiten Elektrode 322 fließen.
Anders gesagt, kann durch Verändern des elektrischen Widerstands zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 basierend auf der obigen Gleichung 1 die Höhe des elektrischen Stroms zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 eingestellt werden, welche ermöglicht, eine Menge von Wasserstoff zu erzeugen, die durch die Brennstoffzelle benötigt wird.
In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung kann die erste Elektrode 320 aus einem Metall mit Ausnahme von Magnesium, was eine relativ hohe Ionisationstendenz aufweist, hergestellt werden, wie zum Beispiel Eisen (Fe) oder ein Alkalimetall wie zum Beispiel Aluminium (Al), Zink (Cn), etc. Die zweite Elektrode 322 kann aus einem Metall wie zum Beispiel Platin (Pt), Kupfer (Cu), Gold (Au), Silber (Ag), Eisen (Fe), etc. hergestellt werden, die eine relativ niedrigere Ionisationstendenz aufweisen als die Metalle, welche für die erste Elektrode 320 verwendet werden.
Die Steuereinheit kann die Rate einstellen durch die die Elektronen, welche an der ersten Elektrode 320 durch die elektrochemischen Reaktionen erzeugt werden, zu der zweiten Elektrode 322 übertragen werden. Das heißt, die Steuereinheit kann den elektrischen Strom einstellen.
Die Steuereinheit kann mit der Menge von Energie oder Menge von Wasserstoff, welcher durch die Brennstoffzelle benötigt wird, versorgt werden und falls der benötigte Wert hoch ist, kann sie die Menge von Elektronen welche von der ersten Elektrode 320 zu der zweiten Elektrode 322 fließen, erhöhen oder falls der benötigte Wert niedrig ist, kann sie die Menge von Elektronen welche von der ersten Elektrode 320 zu der zweiten Elektrode 322 fließen, verringern.
Zum Beispiel kann die Steuereinheit ein variables Widerstandselement umfassen, um den elektrischen Strom, der zwischen der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 fließt, durch Verändern des Widerstandswerts einzustellen, oder kann einen Ein-/Ausschalter umfassen, um den elektrischen Strom der zwischen der ersten Elektrode 320 und zweiten Elektrode 322 fließt, durch Steuern des Ein-/Austimings einzustellen.
Einen leitende Überzugsschicht 350 kann hier gebildet werden, die durch eine zwischen einem Ende der ersten Elektrode 320 und einer inneren Wand des Elektrolytbads 310 gebildeten Vertiefung eingeschoben wird. Ebenfalls kann eine leitende Überzugsschicht 351 zwischen einer durch einem Ende der zweiten Elektrode 320 und einer inneren Wand des Elektrolytbads 310 gebildeten Vertiefung gebildet werden.
Die leitenden Überzugsschichten 350, 351 können an die Steuereinheit durch eine Leitung gekoppelt werden. Die Leitung kann durch Drahtbonden gebildet werden.
Die leitenden Überzugsschichten 350, 351 können aus einem metallischen Material hergestellt werden, das die Leitung von Elektrizität erlaubt, ein Beispiel davon umfasst Gold. Die leitenden Überzugsschichten 350, 351 können ausgebildet werden durch wenigstens einem von einen Farbstrahlüberzugsverfahren, einem Sprayüberzugsverfahren, einem Zerstäubungsverfahren, und einem Dünnfilmabscheidungsverfahren. Diese spezielle Ausführungsform stellt ein Beispiel bereit, in dem die leitenden Überzugsschichten 350, 351 auf einer Seite der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 entsprechend in der Form eines dünnen Films durch ein Farbstrahlüberzugsverfahren überzogen werden, und mit Leitungen angeschlossen werden können.
Durch Überziehen eines leitenden Materials auf einer Seite der ersten Elektrode 320 und der zweiten Elektrode 322 können die an der ersten Elektrode 320 erzeugten Elektronen leicht durch eine Leitung zu der Steuereinheit transportiert werden, und können einfach durch eine Leitung zu der zweiten Elektrode 322 transportiert werden.
Somit kann durch Verwenden der leitenden Überzugsschichten 350, 351, um die Elektroden 320, 322 an eine externe Schaltung anzuschließen, der Widerstand zwischen der Schaltung und den Elektroden 320, 322 verringert werden, wobei die Bewegung von an den Magnesiumelektroden erzeugten Elektronen zu den rostfreien Edelstahlelektroden erleichtert werden kann.
Je kleiner der Spalt zwischen den Elektroden und je größer die Anzahl von betriebenen Elektroden desto größer kann die Menge von erzeugten Wasserstoff durch die elektrochemischen Reaktionen sein.
Als solches, um die Anzahl von Elektroden zu erhöhen, kann eine zusätzliche erste Elektrode 330 und zweite Elektrode 332 im Wesentlichen auf der gleichen Oberfläche ausgebildet werden wie die auf der die zweite Elektrode 322 ausgebildet wird.
Die Typen und betrieblichen Wirkungen der ersten Elektrode 330 und zweiten Elektroden 332 sind wie oberhalb beschrieben, wobei die erste Elektrode 330 Elektronen erzeugt und die zweite Elektrode 332 Wasserstoff durch Verwenden der erzeugten Elektronen und der Elektrolytlösung 312 erzeugt.
Wie oberhalb beschrieben kann durch fortlaufendes Ausbilden der Elektroden die Menge von Wasserstofferzeugung weiter erhöht werden und die Elektroden können wiederholt des Öfteren verwendet werden.
Die Magnesiumelektroden und die Elektroden aus rostfreiem Edelstahl können wiederholt abwechselnd gestapelt werden, um die Rate der Wasserstofferzeugung zu erhöhen, und die Elektroden können in der Form von dünnen Filmen ausgeführt werden. Auf diesen Weg kann die Anzahl von Elektroden erhöht werden und die Spalte zwischen Elektroden kann verringert werden, was ermöglicht, die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 in einer kompakten Größe bereitzustellen.
Um die Anzahl von Elektroden noch weiter zu erhöhen, kann eine erste Elektrode 340 vorgesehen werden, die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads 310 angeordnet werden kann um Elektronen zu erzeugen, genauso wie eine zweite Elektrode 342, die an die andere Seite in dem Elektrolytbad 310 mit einem bestimmten Abstand von der ersten Elektrode angeordnet werden kann, und die Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung 312 erzeugen kann. Es ist sehr augenscheinlich, dass die erste Elektrode 340 und zweite Elektrode 342 aus im Wesentlichen dem gleichen Typ als jene der ersten Elektrode 320 und zweiten Elektrode 322 sein können, angeordnet an die eine Seite des Elektrolytbads 310, und das die erste Elektrode 340 und zweite Elektrode 342 im Wesentlichen die gleiche Kopplungsbeziehung aufweisen können und im Wesentlichen die gleichen Wirkungen als jene der ersten Elektrode 320 und zweiten Elektrode 322 aufweisen können.
Somit kann die erste Elektrode 340 und die zweite Elektrode 342 jeweils ein Ende in einer Vertiefung eingefügt und befestigt haben. Ebenso kann eine Steuereinheit verwendet werden, um die Menge von Elektronen für die erste Elektrode und zweite Elektrode zu steuern.
Zusätzlich können leitende Überzugsschichten 354, 355 ferner zwischen einer von einem Ende von jeder der ersten und zweiten Elektroden 340, 342 und der inneren Wand des Elektrolytbads 310 gebildeten Vertiefung umfasst sein. Wie oberhalb beschrieben kann der Widerstand zwischen der Elektrode und der Schaltung durch die leitenden Überzugsschichten 354, 355 verringert werden um die Bewegung der Elektronen zu erleichtern.
Selbstverständlich können mehrfache Elektroden auf der anderen Seite auf der inneren Wand des Elektrolytbads 310 ausgebildet werden.
Die Menge von elektrischer Energie oder Menge von Wasserstoff, die durch eine Brennstoffzelle benötigt wird, kann an die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 eingegeben werden. Zu diesem Zweck kann die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 mit der Brennstoffzelle verbunden werden, um die Eingabe direkt von der Brennstoffzelle zu empfangen, oder die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 kann mit einer separaten Eingabevorrichtung ausgestattet sein um die Eingabe von dem Anwender bezüglich der Menge von elektrischer Energie oder Menge von benötigten Wasserstoff zu empfangen. Die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 300 kann den Fluss von Elektronen gemäß der Menge von Wasserstoff oder Menge von elektrischer Energie, welche durch die Brennstoffzelle benötigt wird, steuern.
In Ausführungsformen der Erfindung kann eine erste Elektrode 320 und/oder eine zweite Elektrode 322 vorgesehen sein, oder es können zwei oder mehr erste und zweite Elektroden 320, 322 vorgesehen sein. Falls die Anzahl von ersten Elektroden 320 und/oder zweiten Elektroden 322 erhöht werden, kann die Menge von Wasserstofferzeugung für die gleiche Zeitdauer erhöht werden, was ermöglicht, eine gewünschte Menge von Wasserstoff in einer kürzeren Zeitdauer zu erzeugen.
Der durch vielfache Elektroden aus einer Dünnfilmanordnung wie oberhalb beschrieben erzeugte Wasserstoff wird gezwungen, durch ein Gas-Flüssigkeit Separationsmembran zu strömen, welches zwischen dem Elektrolytbad 310 und dem Wasserstoffauslass 360, durch den der Wasserstoff abgelassen werden kann, angeordnet ist. Die Gas-Flüssigkeit Separationsmembran kann das Ablassen von Wasserstoff ermöglichen, während das Ablassen der Elektrolytlösung 312 verhindert wird.
4 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung 400 kann ein Elektrolytbad 410, eine Elektrolytlösung 412, erste Elektroden 420, 430, zweiten Elektroden 422, 432, leitende Überzugsschichten 450, 451, 452, 453, 454, 455, und einen Wasserstoffauslass 460 umfassen.
Die Komponenten, auf die durch die gleichen Bezeichnungen als jene die für die in 3 beschriebene Ausführungsform verwiesen wird, können im Wesentlichen die gleichen betrieblichen Wirkungen aufweisen. Als solches richten sich die folgenden Beschreibungen mehr auf die Unterschiede zu der vorher beschriebenen Ausführungsform.
Ein Ende und das andere Ende der ersten Elektrode 420 kann in Vertiefungen eingefügt und angeordnet werden, welche in der einen Seite und der anderen Seite innerhalb des Elektrolytbads 410 gebildet werden, ein Ende und das andere Ende der zweiten Elektrode 422 kann in Vertiefungen eingefügt und angeordnet werden, welche in der einen Seite und der anderen Seite innerhalb des Elektrolytbads 410 gebildet werden.
Selbstverständlich können leitende Überzugsschichten 450, 451, 452, 453, 454, 455 zwischen den inneren Wänden der Vertiefungen und der Elektroden vorgesehen werden. In diesem Fall können die Kontaktflächen der ersten Elektroden 420 und zweiten Elektroden 422 für eine erhöhte Menge an Wasserstofferzeugung maximiert werden.
Es wird verstanden, dass Aspekte der Erfindung ebenfalls ein Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle bereitstellen, das eine Brennstoffzelle umfasst, welche mit Wasserstoff versorgt wird, der von der oberhalb beschriebenen Wasserstoff erzeugenden Vorrichtung Wasserstoff erzeugt wird, und die die chemische Energie des Wasserstoffs zu elektrischer Energie umwandelt, um einen elektrischen Strom direkt zu erzeugen.
Wenn die Wasserstoff erzeugende Vorrichtung aus dieser Ausführungsform mit einer Brennstoffzelle verwendet wird, kann die Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff in einer winzigen Größe ausgeführt werden, was die Bereitstellung einer kompakten Brennstoffzelle ermöglicht. Darüber hinaus können die Spalte zwischen Elektroden verringert werden und die Anzahl von Elektroden erhöht werden, um eine höhere Wirksamkeit beim Verwenden der Elektroden zu ermöglichen.
Wie oben dargestellt, kann eine Wasserstoff erzeugende Vorrichtung gemäß bestimmten Ausführungsformen der Erfindung mit Elektroden und leitenden Überzugsschichten aufgebaut sein, welche an der Innenseite des Elektrolytbads befestigt sind, um den Widerstand zwischen den Elektroden und externen Schaltungen zu verringern und die Bewegung von Elektronen zu erleichtern.
Ebenfalls können die Spalte zwischen Elektroden verringert werden und die Anzahl von Elektroden können erhöht werden, um eine höhere Wirksamkeit und ein kleineres Volumen vorzusehen.
Ebenfalls kann Wasserstoff erzeugt werden durch Verwenden von umgebungsfreundlichen Materialien anstatt der Verwendung von separaten BOP-Einheiten, die elektrische Energie verbrauchen und die schwer in kleinen Größen vorgesehen werden können.
Darüber hinaus kann reiner Wasserstoff bei Zimmertemperatur durch Verwenden von elektrochemischen Reaktionen erzeugt werden, und das System kann mit einem einfachen Aufbau ausgeführt werden, während Kosten verringert werden können.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Vorrichtungen, bei denen der Wasserstoff mit einer bestimmten, festgelegten Menge erzeugt wird, ermöglichen es ferner bestimmte Ausführungsformen der Erfindung, die Menge der Wasserstofferzeugung gemäß den Anforderungen des Anwenders oder der Brennstoffzelle durch Einstellen des elektrischen Stroms zwischen den Elektroden einzustellen. Als solches können die Brennstoffzelle in Produkten wie zum Beispiel mobilen Equipment, etc. verwendet werden, in denen sich der Energieverbrauch häufig ändert.
Obwohl der Geist der Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurde, sind die Ausführungsformen lediglich für illustrative Zwecke und beschränken nicht die Erfindung. Es wird verstanden, dass der Fachmann die Ausführungsformen ändern oder modifizieren kann, ohne von dem Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- KR 10-2007-0040556 [0001]

Claims

Wasserstofferzeugende Vorrichtung, aufweisend: ein Elektrolytbad, das eine Elektrolytlösung beinhaltet; eine erste Elektrode, die an eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und ausgebildet ist Elektronen zu erzeugen; und eine zweite Elektrode, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen.
Wasserstofferzeugende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine erste Vertiefung auf der einen Seite innerhalb des Elektrolytbads ausgebildet ist, und die erste Elektrode ein Ende davon aufweist, dass in der ersten Vertiefung eingefügt und befestigt ist.
Wasserstofferzeugende Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Menge von Elektronen zu steuern, die von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode fließen.
Wasserstofferzeugende Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine erste leitende Überzugsschicht, die zwischen dem einen Ende der ersten Elektrode und einer inneren Wand des Elektrolytbads, ausgebildet durch die erste Vertiefung, eingeschoben ist.
Wasserstofferzeugende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste leitende Überzugsschicht aus Gold ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 4, wobei die erste leitende Überzugsschicht aus wenigstens einen von einem Farbstrahlüberzugsverfahren, einem Sprayüberzugsverfahren, einem Zerstäubungsverfahren, und einem Dünnfilmabscheidungsverfahren ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode in einem vertikalen Aufbau angeordnet sind.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine dritte Elektrode, die an eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und die eingerichtet ist Elektronen zu erzeugen; und eine vierte Elektrode, die an eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der dritten Elektrode angeordnet ist, wobei die vierte Elektrode eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 3, ferner aufweisend: eine fünfte Elektrode die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und die eingerichtet ist Elektronen zu erzeugen; und eine sechste Elektrode die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der fünften Elektrode angeordnet ist, wobei die sechste Elektrode eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 9, wobei eine zweite Vertiefung in der anderen Seite innerhalb des Elektrolytbads ausgebildet ist, und die fünfte Elektrode ein Ende davon aufweist, das in der zweiten Vertiefung eingefügt und befestigt ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 9, ferner aufweisend: eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Menge von Elektronen zu steuern, welche von der fünften Elektrode zu der sechsten Elektrode fließen.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 10, ferner aufweisend: eine zweite leitende Überzugsschicht, die zwischen dem einen Ende der fünften Elektrode und einer inneren Wand des Elektrolytbads, ausgebildet durch die zweite Vertiefung, eingeschoben ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 12, wobei die zweite leitende Überzugsschicht aus Gold ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 9, wobei die fünfte Elektrode und die sechste Elektrode in einem vertikalen Aufbau angeordnet sind.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 9, wobei die erste Elektrode und die fünfte Elektrode als ein integrierter Körper ausgebildet sind.
Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff nach Anspruch 1, wobei das Elektrolytbad ferner aufweist: einen Wasserstoffauslass, der eingerichtet ist Wasserstoff abzulassen.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle, aufweisend: eine Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff, wobei die Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff aufweist: ein Elektrolytbad, das eine Elektrolytlösung beinhaltet, eine erste Elektrode, die an eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und die eingerichtet ist Elektronen zu erzeugen, und eine zweite Elektrode die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der ersten Elektrode angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen; und eine Brennstoffzelle, die eingerichtet ist, einen direkten elektrischen Strom zu erzeugen, durch Aufnahme des durch die Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserstoff erzeugten Wasserstoff und Umwandeln chemischer Energie des Wasserstoffs in elektrischer Energie.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 17, wobei eine erste Vertiefung auf der einen Seite innerhalb des Elektrolytbads ausgebildet ist, und die erste Elektrode ein Ende davon aufweist, das in der ersten Vertiefung eingefügt und befestigt ist.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 17, ferner aufweisend: eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Menge von Elektronen zu steuern, welche von der ersten Elektrode zu der zweiten Elektrode fließen.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 18, ferner aufweisend: eine erste leitende Überzugsschicht, die zwischen dem einen Ende der ersten Elektrode und einer inneren Wand des Elektrolytbads, ausgebildet durch die erste Vertiefung, eingeschoben ist.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 20, wobei die erste leitende Überzugsschicht aus Gold ausgebildet ist.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 20, wobei die erste leitende Überzugsschicht durch wenigstens einen von einem Farbstrahlüberzugsverfahren, einem Sprayüberzugsverfahren, einem Zerstäubungsverfahren, und einem Dünnfilmabscheidungsverfahren gebildet ist.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 17, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode in einem vertikalen Aufbau angeordnet sind.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 17, ferner aufweisend: eine dritte Elektrode die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und die eingerichtet ist Elektronen zu erzeugen; und eine vierte Elektrode, die an die eine Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmten Abstand von der dritten Elektrode angeordnet ist, wobei die vierte Elektrode eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 19, ferner aufweisend: eine fünfte Elektrode die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads angeordnet ist und die eingerichtet ist Elektronen zu erzeugen; und eine sechste Elektrode die an die andere Seite innerhalb des Elektrolytbads mit einem vorbestimmte Abstand von der fünften Elektrode angeordnet ist, wobei die sechste Elektrode eingerichtet ist, Wasserstoff unter Verwendung der Elektronen und der Elektrolytlösung zu erzeugen.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 25, wobei eine zweite Vertiefung in der anderen Seite innerhalb des Elektrolytbads ausgebildet ist, und die fünfte Elektrode ein Ende davon aufweist, das in der zweiten Vertiefung eingefügt und befestigt ist.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 25, ferner aufweisend: eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, eine Menge von Elektronen zu steuern, welche von der fünften Elektrode zu der sechsten Elektrode fließen.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 26, ferner aufweisend: eine zweite leitende Überzugsschicht, die zwischen dem einen Ende der fünften Elektrode und einer inneren Wand des Elektrolytbads, ausgebildet durch die zweite Vertiefung, eingeschoben ist.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 28, wobei die zweite leitende Überzugsschicht aus Gold ausgebildet ist.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 25, wobei die fünfte Elektrode und die sechste Elektrode in einem vertikalen Aufbau angeordnet sind.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 25, wobei die erste Elektrode und die fünfte Elektrode als ein integrierter Körper ausgebildet sind.
Energieerzeugungssystem einer Brennstoffzelle nach Anspruch 17, wobei das Elektrolytbad ferner aufweist: einen Wasserstoffauslass, der eingerichtet ist Wasserstoff abzulassen.