JP2014517153A - 高温水電解装置のための、容易に製造される相互接続モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、基本の電解セル（Ｃ１、Ｃ２）の積層を含むＨＴＥ電解槽の構造に関する、新しい電気の及び流体の相互接続モジュール（８）の製造に関する。
本発明による相互接続モジュールは、互いに溶接されたシート（９０、９１、９２、９３、９４）のみから構成され、特定のシート（９０、９１、９２、９４）の一部は部分的に型打ちされ、特定のプレート（９０、９１、９３）の一部は高温スチームＨ_２Ｏを電解セルに供給できるようにするために、且つ生成された水素Ｈ_２及び酸素Ｏ_２を回収を可能にするために、穴をあけられる。

Description

本発明は、高温水蒸気電解（ＨＴＳＥ）とも呼ばれる、水の高温電解（ＨＴＥ）のための装置に関する。

それは特に、親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８に従うＨＴＥ電解槽の、流体の及び電気のインターコネクタのよりシンプルな構成を取り扱う。

高温水（ＨＴＥ）電解槽は、電解質、カソード、及びアノードを含む少なくとも一つの基本の電気化学セルを含み、電解質はアノードとカソードとの間に挿入されている。電解質は、気密（ｇａｓ ｔｉｇｈｔ）であり、電気的に絶縁性で、且つイオン伝導体である。電極（アノード及びカソード）は、多孔質材料から作製され、且つ電子伝導体である。

また、ＨＴＥ電解槽は、一以上の電極と電気的に接している、流体の及び電気の相互接続装置を含む。これらの相互接続装置は通常、電流を供給する、及び集めるための機能を果たし、且つ一以上のガス循環区画を区切る。

そのため、いわゆるカソードの区画の機能は、電流及びスチームを分配すること、及びカソードで接触して水素を回収することである。

いわゆるアノードの区画の機能は、電流を分配すること、及びアノードで接触して生成された酸素を回収することである。また、排出ガスは、生成された酸素を排気するためにアノード区画の入り口で注入され得る。排出ガスの注入は、温度調節装置の役割を果たすことになる追加の機能を有する。

図１、図１Ａ、及び図１Ｂは、相互接続装置として現在用いられるチャネルプレート１を示す。電流は、関連する電極と直接機械的に接触している、歯の形状をしたもの、又は肋骨状のもの１０によって電極へ供給され、又は電極から集められる。カソードへ供給されるスチーム（又はアノードへ供給される排出ガス）は、図１において矢印によって象徴的に表される。カソードで生成された水素（又はアノードで生成された酸素）は、セルの積層に共通している、一般的に連結管と呼ばれる流体接続部につながるチャネル１１を介して集められる。このタイプの相互接続装置の構造は、供給機能と回収機能（ガス／電流）との間で歩み寄りを達成するために設計される。

チャネルプレートの主な欠点は、以下のようにまとめられ得る。

第一に、それは電解セルの表面を一様に使用することを可能にしない。電気化学反応が電極と電解質との間の界面近くで起こるため、ガス、電子、及び含まれる種々の物が同一の場所に存在することを必要とする。コレクターの歯の形状をしたもの１０における領域に電子を供給することは容易であるが、ガスと共にそれらを供給することは困難である。限定的なパラメーターは、接触した電極の透過性、その厚み、及び歯の形状をしたもの１０の幅である。同様に、チャネル１１における領域は、電子を供給することが困難である。なぜなら存在している電極の電気伝導性が低いからである。限定的なパラメータ−は、電気伝導性、厚み、及びチャネル１１の幅である。発明者は、電流供給／回収領域と、スチーム供給の又は生成されたガスの回収領域との間の比率Ｒが、セルの領域の実際の使用を表すパラメーターであると考える。相互接続チャネルプレート１の場合、以下で計算された比率Ｒは、しばしば５０％未満である。

Ｒ＝１／（１＋ｗ／Ｌ）
ここで、ｗは、チャネル１１の幅、及びＬは歯の形状をしたもの１０の幅である。

そして、このプレート１のこの構造は、低い平均密度にとって、生成密度、従って電流密度が非常に高いことがあり得る一部の領域と区別された生成領域を含み、従って性能低下の局所的な源である。これは図１Ｂにおいて（ミリメーターのスケールで）局所的に示され、非常に強い電流ラインが肋骨状のもの１０に位置することが示される。同様に、電極領域を考慮すると、チャネルの上流と下流部分との間のガス流れにおける水含有量の変化によって、上流側の電流ラインは、下流側よりも強い。

同様に、このプレート１の構造は、チャネル１１へのスチームの供給における不均一性を引き起こし、全てのチャネル１１に関して安定的且つ均一な供給を補償するために、大幅な過度のスチームの供給を必要とし（消費される水の１００％超の余分の水がある）、高いスチーム使用率を達成することを困難にする。このスチームの調整及び加圧は、電解槽に関連したエネルギー消費で無視できない影響を有する。

また、アノード側上での相互接続プレート１の歯の形状をしたものと、カソード側上でのプレートの歯の形状をしたものとの間で大きな幾何学的なオフセットがある場合、又は、歯の形状をしたものに、セルに穴をあけ、セルを割り得る任意の平面性の欠陥がある場合、セルを曲げることの機械的リスクが存在する。このリスクを防ぐために、セルの各々の側部上のプレートの相対的な組み立てにおける非常に高い正確性、及び歯の形状をしたものの非常に高い製造品質が必要である。

さらに、アノード側では、入り口及び出口を備えるチャネル構造が、排出ガスが精製された酸素を出口へと運び去るために用いられるときのみ有用である。また、この排出ガスの調整は、大きなエネルギーコストを有する。

最後に、このプレート構造体は、生成されたガスの回収領域のための分厚い材料、及び成形（加工）を必要とし、ひどく高い可能性がある。薄いプレート及び型打ちすることが用いられ得るが、これは、ユニットの歯の形状をしたものの幅、及び歯の形状をしたものの間のピッチに関して製造可能性を限定する。結果として、各セルへ供給される電流の非均一性の限定された減少のみが、このような相互接続チャネルプレート１によって得られ得ると発明者は考える。

他の一つの相互接続プレート１’は、すでに非特許文献１で開示されている。それは、矢印によって表された流体の循環と共に図２において示される。その構造は、インターデジタル化された（ｉｎｔｅｒ−ｄｉｇｉｔｉｓｅｄ）タイプである。それは、プレート１に関して言及された機械的曲げの問題を解決せず、それは、それが接触する電極を水圧で引き裂くことを引き起こし得る。

出願人は、Ｎｏ．ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８の下に置かれた国際親出願において、より一様な動作を備える新しい構造を開示し、上述された水の高温電解に関する装置のカソードでの、既存の相互接続プレートの欠点を少なくとも部分的に排除する。

そのため、本出願は、水の高温電解のための装置であって、
−カソード、アノード、及びカソードとアノードとの間に挿入された電解質によって形成された少なくとも一つの基本の電解セルと、
−少なくとも一つの平面Ｐ１によって区切られた金属部分を含む、電気の及び流体のインターコネクタを形成する第一装置であって、金属部分が、互いに重ねられた二つの内部チャンバー、及び表面に分布し、平面におよそ垂直であり、且つ二つのグループに分けられる複数の穴を含み、そのうちの一つのグループの穴は平面Ｐ１上で、且つ隣接するチャンバー内へ直接開き、他のグループの穴は平面Ｐ１上で、且つチャネルを介して最も離れたチャンバー内へ開き、第一インターコネクタの平面Ｐ１がカソードの平面と機械的に接触している、第一の装置と、
を含む装置を開示する。

そのため、それを介してスチームが供給されるこのようなカソードの区画の部分は、二つのチャンバーの内の一つ、及びグループの穴から成る。他のグループの穴、及び他のチャンバーは、それを介してカソードで生成された水素が回収される、他の一つの部分のカソードの区画を形成する。

このような装置に関して、上述のような先行技術による相互接続チャネルプレートの従来の構造の欠点は、排除される。

言い換えると、上述された先行技術によるＨＴＥ電解槽構造と異なり、出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による装置は、電解セル当たりの均一な生成密度、及びより良いスチーム利用（変換）率を達成することを可能にする。

カソードの平面上に開く複数の穴によって、第一にセルの全表面が、カソードと第一のインターコネクタとの間の制限された電気接触抵抗を備える全ての点で均一な電気的挙動を有することを可能にする。言い換えると、カソードでの電流の分配が最適である。

同様に、チャンバーの重ね合わせ、及び複数の穴によって、スチームは、グループの穴を介してカソードにおける全てのポイントで直接、且つ均一に注入され得、上述の従来技術と異なり、集中過電圧を制限する。

さらに、この出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８では、カソードへの第一のインターコネクタを、少なくとも一つの平面Ｐ２によって区切られた金属部分も含むアノードへの第二のインタコネクタと組み合わせることが思慮深く計画され、金属部分は内部チャンバー、及び、表面に分布され、平面にＰ２に対しておよそ垂直であり、その上で且つチャンバー内へ開く複数の穴を含み、第二のインターコネクタの平面Ｐ２はアノードの平面と機械的に接触している。

そのため、この出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８によると、カソード、アノード、及びカソードとアノードとの間に挿入された電解質によってそれぞれ形成される基本の電解セルの積層を備える電解槽（ＨＴＥ）が画定され、第一の及び第二のインターコネクタを含む相互接続モジュールは、二つの隣接した基本のセルの間に配され、第一のインターコネクタの平面Ｐ１は二つの基本のセルの内の一つのカソードと機械的に接触し、第二のインターコネクタの平面Ｐ２は二つの基本のセルの内の他のもののアノードと機械的に接触するようになる。

各相互接続モジュールは、固体の金属性のプレートを組み立て、第一のインターコネクタとカソードとの間の流体の伝達チャネルを作製するために管を溶接することによって作製され得、カソード平面Ｐ１と接触したスチームを上部チャンバーから供給すること、又はカソードで生成された水素を上部チャンバーへ回収することのいずれかが想定されてきた。言い換えると、チャンバーが、カソード平面に隣接するチャンバーに重ねった。

このような実施形態の欠点は、以下にまとめられ得る：
−金属製原材料の高コスト、
−作製される組立体の複雑性、特に高コストが必要な加工を有する多数の溶接部、
−無視できない重量。

Xiango Li, International Journal of hydrogen Energy 30 (2005) 359-371.

従って、本発明の目的は、上で言及された出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による全ての又は一部の相互接続モジュールを、上述された欠点無しで作製するための解決法を開示することである。

これを達成するために、本発明の目的は、少なくとも一つの平面Ｐ１によって区切られた金属部品を含む、高温での水電解に関する電気の及び流体のインターコネクタを形成する装置であり、金属部品が上記平面Ｐ１に対して他の上に重ねられた二つの内部チャンバーを含み、且つ複数の穴が表面上に分布し、平面に対しておよそ垂直であり、二つのグループへ分けられ、そのうちの第一グループの穴は平面Ｐ１上で、且つ平面Ｐ１に隣接するチャンバー内へ直接開き、第二グループの穴は、平面Ｐ１上で、且つチャネルを介して最も離れたチャンバーへと開き、インターコネクタの平面Ｐ１はカソード、アノード、及び、カソードとアノードとの間に挿入された電解質によって形成された基本の電解セルのカソードの平面と機械的に接触した状態になるように設計される。

本発明によると、金属部品は、二つの部分的に型打ちされたプレートを含み、二つのプレートの一つ目は、第一グループの穴を形成するためにその平面部分上に、及び第二グループの穴を形成するためにその型打ちされた部分において穴をあけられ、二つのプレートの型打ちされた各部分は穴をあけられて円錐台を形成するために作製され、第一のプレートの型打ちされた部分が第二のプレートの型打ちされた部分の形状を補完する形状を有し、第一の及び第二のプレートがチャネルを画定する型打ちされた部分の相互のネスティング（ｎｅｓｔｉｎｇ）によって互いに組み立てられ、空間が平面Ｐ１に隣接するチャンバーを画定する第一の及び第二のプレートの型打ちされていない部分によって区切られる。

本発明は、管を溶接することによって固体のプレートの組み立ての欠点を排除する。

本発明の目的のために、流体の及び電気のインターコネクタは、電流の供給又は回収に関する、及び電解セルにおける電極への流体の供給及び回収に関する接続システムを意味する。そのため、本発明による電解装置は、そのカソードと接触している第一のインターコネクタ、及びそのアノードと接触している以下で説明される第二のインターコネクタを備える単一の電解セルを含み得る。同様に、以下に説明されるように、本発明による電解セルの積層体において、相互接続モジュールは、基本の電解セルのカソードと接触している第一のインターコネクタ、及び隣接する電解セルのアノードと接触している第二のインターコネクタを含み得る。

一実施形態によると、金属部品はまた、部分的に型打ちされ、第二のプレートに溶接された第三のプレートを含み、第三のプレートの型打ちされた部分は穴をあけられることなく、第二のプレートに接触されて、インターコネクタの剛性を増加し、電流の通過を可能にし、空間は平面Ｐ１に隣接するチャンバー上に重ねられたチャンバーを画定する第二の及び第三のプレートの型打ちされていない部分によって区切られる。

第一のプレートは好ましくは、穴をあける段階とそれに続く型打ちする段階を用いて平面のプレートから作製される。

また好ましくは、第二のプレートは、型打ちする段階とそれに続くエンボス加工する段階を用いて平面プレートから作製される。

一変形例によると、平面Ｐ１に隣接するチャンバーは、それを介してスチームが供給されるチャンバーを形成し、且つ重ねられたチャンバーは電解によって生成された水素が回収されるチャンバーを形成する。

また、本発明は、上述された第一のインターコネクタのようなものを含む相互接続モジュール、及び少なくとも一つの平面Ｐ２によって区切られた金属部分を含む第二の電気の及び流体のインターコネクタに関するものであり、金属部品が内部チャンバーと、表面上に分布し、平面Ｐ２に対しておよそ垂直であり、平面Ｐ２上で且つチャンバー内へ開いている複数の穴とを含み、
第二のインターコネクタの金属部品は、第四の及び第五のプレートとそれぞれ呼ばれる二つのプレートを含み、第四のプレートは平面であり、平面Ｐ２を画定し、それを介して表面上に分布した穴が空けられており、第五のプレートは部分的に型打ちされ、第四のプレートに溶接され、第五のプレートの型打ちされた部分は穴をあけられ、第四のプレートと接触する責任を負い、第二のインターコネクタの剛性を増加し、電流が流れることを可能にし、平面である第四のプレート及び第五のプレートの型打ちされていない部分によって区切られた空間は、その上に第二のインターコネクタにおいて複数の穴が開くチャンバー画定し、
第三の及び第五のプレートは互いに溶接されて相互接続モジュールを画定する。

有利には、第三の及び第五のプレートは、互いに同一の形状を有し、好ましくは同一である（同一の形状、同一の寸法、同一の構成材料）。

好ましくは、第三の及び第五のプレートは、背中合わせに溶接され、それらの型打ちされた部分は個別に互いに対向し、モジュール全体を強化し、第一のプレートから第五のプレートへ電流が流れることも可能にする。

全てのプレートは有利にはレーザーの透過性（ｌａｓｅｒ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）によって溶接される。

また、本発明は、水の高温電解のための装置であって、
−カソード、アノード、及びカソードとアノードとの間に挿入された電解質によってそれぞれ形成される基本の電解セルの積層と、
−上述されたような複数の相互接続モジュールであって、各相互接続モジュールは、第一のインターコネクタの平面Ｐ１が二つの基本のセルの内の一つのカソードと機械的に接触するように、且つ第二のインターコネクタの平面Ｐ２が第二のインターコネクタの平面Ｐ２における二つの基本のセルの内の他のもののアノードと機械的に接触するように、二つの隣接する基本のセルの間に配置される複数の相互接続モジュールと、
を含む装置に関する。

最後に、本発明は、上述されたような複数の電解装置を含む水素生成組立体に関する。

他の優位点及び特徴は、以下の図面を参照して以下に与えられる詳細な説明を読むことでより明確になるであろう。

従来技術によるＨＴＥ電解槽の相互接続プレートの概略的な正面図である。 図１による相互接続プレートの詳細な断面図である。 プレートを流れる電流ラインを示す図１Ａに類似の図面である。 従来技術による電解槽の他の一つの相互接続プレートの概略的な正面図である。 単一の電解セルを備える、親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による電解装置の概略的な断面図である。 電解セルの積層を備える、上記親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による電解装置の概略的な断面図である。 電解セルの積層を備え、本発明によって作製された、上記親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による電解装置の部分斜視図である。 電解セルの積層を備え、且つ本発明によって作製された上記親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による電解装置の部分横断面図である。 図６の詳細図である。

従来技術によるものであり、図１、１Ａ、１Ｂ及び２に示されるＨＴＥ電解槽の相互接続プレート１，１’は、上で詳しく説明してきた。従って、それらは以下では説明されない。

スチーム、水素及び酸素の進路を示す記号及び矢印は、明確化の理由で全ての図において示される。

本発明による高温電解は、少なくとも４５０℃、典型的には７００℃から１０００℃の間の温度で実施され得る。

図３及び４に示されるように、上記親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による電解装置は、カソード２、アノード４、及びカソードとアノードとの間に挿入された電解質６によって形成される基本の電解セルを含む。

典型的には、本発明に適した基本の電解セルの特徴は、以下の表に示され得る：

電気の及び流体のインターコネクタを形成する第一の装置８．０は、カソード２と接触している少なくとも一つの平面Ｐ１によって区切られた金属部品８０を含む。

金属部品８０は、互いに重ねられた二つの内部チャンバー８１、８２を含み、複数の穴８１０、８２０は平面Ｐ１に対しておよそ垂直であり、二つのグループに分けられる。平面Ｐ１に対して垂直である穴は、平面Ｐ１に対して垂直な軸を備える穴を意味する。従って、その表面は、平面Ｐ１に対して平行である。

一つのグループの穴８１０は、平面Ｐ１上で、且つ隣接するチャンバー８１に直接に開いており、他のグループの穴８２０は、平面Ｐ１上で、且つチャネル８３を介して最も離れたチャンバー８２に開いている。

第一のインターコネクタ８．０の平面Ｐ１は、カソード２の平面と機械的に接触している。

図３に示されるように、スチームは、電解反応を達成するために、平面Ｐ１から最も離れたチャンバー８２を介して直接注入される。

図３において矢印、並びに記号Ｈ_２及びＨ_２Ｏで示されるように、その後、このチャンバー８２を介して注入されたスチームは、チャネル８３を介して循環し、その後、カソード２の細孔において、インターコネクタ８．０を介したセルの全表面にわたる電流の均一な供給によって、水素へと徐々に変換される。

一部の水素は、他のグループにおけるそれぞれの穴８１０を介して均一に取り出され、その後、その上に穴８１０が開くチャンバー８１を介して排出される。

図３において上記のように示された親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８による電解装置は、アノード４の側面上の第二のインターコネクタ８．１を含む。

また、このインターコネクタ８．１は、アノード４の平面と直接機械的に接触している平面Ｐ２によって区切られた金属部品８４を含む。

金属部品８４は内部チャンバー８５を含み、複数の穴８５０は、表面にわたって分布し、平面に対しておよそ垂直であり、この平面Ｐ２上に、且つチャンバー８５においても開く。

図３において矢印及び記号Ｏ_２を用いて示されるように、アノード４で生成された酸素は、それぞれの穴８５０を介して回収され、その後、チャンバー８５を介して排出される。

図６は、上記親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２８によるインターコネクタを備える三つの電解セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の積層体を概略的に示す。

より具体的には、電流は、第一にセルＣ１のカソードと接触している第一の相互接続装置８．０から、第二にセルＣ３と接触している第二の相互接続装置８．１を介して構成される積層端へと供給され、且つ回収される。

第二のインターコネクタ８．１及び第一のインターコネクタ８．０から成る相互接続モジュール８は、セルＣ１とセルＣ２との間に配され、第二のインターコネクタ８．１はセルＣ１のアノードの平面Ｐ２と接触しており、第一のインターコネクタ８．０は隣接するセルＣ２のカソードの平面Ｐ１と接触している。

隣接する二つのセルＣ２とＣ３との間の配置は同一である。

第二のインターコネクタ８．１を形成する金属部品８４は、図３に示されるように、アノード４と直接の機械的接触をしている。

第二のインターコネクタ８．１の平面Ｐ２は、図３に示されるように、アノードの平面と直接の機械的接触をしている。

この実施形態では、生成された酸素を回収するための穴８５０は、交互に並んでおり、且つ、それぞれスチームを供給し酸素を回収する穴８１０、８２０のセットと厳密に同一に互い違いにされる。

上述された積層電解槽（ＨＴＥ）は、高圧で、典型的には３０ｂａｒの圧力で完全に動作し得る。

本出願人は、第一のインターコネクタ８．０、又は第二のインターコネクタ８．１それぞれに関して以下の配置を想定した：
−固体の金属製プレート、言い換えるとブランク（ｂｌａｎｋ）から製造されるプレートを組み立てる、
−チャネル８３を作製するために管を二つの固体のプレートに溶接し、その機能は、図３及び４に示されるように上部チャンバー８２からカソード２へと高温スチームを供給すること、又は、以下で説明されるようにカソード２で生成された水素Ｈ_２を回収して、それを上部チャンバーへと持っていくことのいずれかである。

この解決法は受け入れがたいものである。なぜなら、それは複雑であり、特に、複雑な加工、及び特に管に関する多数の溶接部を含み、費用がかかり、無視できない総重量を有するからである。

また、本発明に関して、相互接続モジュール８は、図５及び６に示されるように二つの隣接する電解セルの間に提供され、穴をあけられ、最低限の数の溶接部で組み立てられた、薄い型打ちされた金属プレートからのみ作製される。

上部チャンバー８２が、それを介してスチームが供給されるチャンバーであり、カソード平面に隣接するチャンバー８１が、生成された水素が回収されるチャンバーである図３及び４に示される実施形とは異なり、本発明、並びに図５及び６による実施形態は、すなわち、セルのカソード平面２に隣接する、チャンバー８１、を介したスチームの供給を含み、精製された水素は、上部チャンバー８２、すなわちチャンバー８１に重ねられたチャンバーによって回収されることを留意すべきである。

そのため、図５及び６におけるこの実施形態に関して、１％超の水素を含まないスチームを含むように構成された封止されたエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）の内側から高温高圧のスチームを供給することがしたがって可能であり、出願人の名の親出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５３７２３において記載及び請求されたように電解セルの積層が配される。典型的には、高温高圧スチームは、図５及び６における水平の矢印によって示されるように、インターコネクタ８．０の周辺から、カソード平面に隣接するチャンバー内へと供給される。

本発明によると、金属部品８０は、複雑な組立体、及び溶接された管を用いる際に必要な時間を回避するために、二つの部分的に型打ちされたプレート９０、９１、及び、同様に部分的に型打ちされた第三のプレート９２から作製されるべきであることが計画される。

二つのプレートの内の一つ目９０は、その平面部分では平面Ｐ１上に開いている第一グループの穴８１０を形成するために、且つ、その型打ちされた部分では第二グループの穴８２０を形成するために、穴をあけられる。

図６Ａにおいてより明確に示されるように、二つのプレート９０、９１の各型打ちされた部分９００、９１０は、穴をあけられ、円錐台の形状に成形された。第一プレート９０の円錐台の形状に型打ちされ、穴をあけられた部分９００、９１０の形状は、第二のプレート９１の型打ちされた部分の形状を補完する。

第一のプレート９０及び第二のプレート９１は、円錐台形の形状にされた、穴をあけられ且つ型打ちされたプレート９００、９１０の相互ネスティングによって一緒に組み立てられる。

型打ちされた部分９００、９１０の内側によって形成され、且つ穴８２０を介して開いているチャネル８３はチャネルであり、それを介して、その後チャンバー８１に重ねられたチャンバー８２に向かう、生成された水素が通る。

第一の、及び第二の、並びに従って平面のプレートの型打ちされていない部分９０１、９１０によって区切られた空間は、平面Ｐ１に隣接するチャンバー８１を画定する。

第一のプレート９０は、平面のプレート９０１から始まり、二つのグループの穴８１０、８２０を作製するための穴をあける段階と、それに続く円錐台９００を形成するための型打ちする段階を実施することで得られ得る。

第二のプレート９１は、平面のプレート９１１から始まり、円筒を形成するための材料の型打ちする段階を実施し、その後円錐台９１０を形成するためのエンボス加工する段階を実施することで得られ得る。

また、本発明による円錐台９００及び９１０との間のネスティングによる組み立ては、“円錐−円錐”接続と称され得、生産時間の大幅な節約につながり、管が二つの固体のプレートに溶接された解決法よりもシンプルになる。

本発明による円錐台９００、９１０の間のこの組み立ては、圧縮力が電解セルの積層に印加され、異なる構成要素間の良い電気的接触を達成するときに、スチームＨ_２Ｏの供給と、生産され回収された水素Ｈ_２との間で必要な封止が達成されることを保証する。そのため、第一のプレート９０と第二のプレート９１との間で溶接部を作製する理由がない。言い換えると、金属／金属ネスト化された円錐台９００及び９１０の組み立ては均一であり、封止された接続は円錐台９００及び９１０を押し込むことによって作製される。言い換えると、本発明による円錐台９００、９１０の組み立ては、水素の回収コストを低下させることが可能であり、スチーム供給に対して漏れがない。

また、本発明による金属部分８０の第三のプレート９２は、部分的に型打ちされ、第二のプレート９１に溶接される。

第三のプレート９２の型打ちされた部分９２０は、穴をあけられてなく、インターコネクタ８．０を強化し、且つ電流が流れること、若しくは言い換えると、本発明によるＨＴＥ電解槽の積層を介した電気的導通を可能にするための第二のプレート９１と接触する責任を負う。

第二のプレート９１及び第三のプレート９２の型打ちされていない部分９１１、９２１によって区切られた空間は、平面Ｐ１に隣接するチャンバー８１上に重ねられたチャンバー８２を画定する。

第二のインターコネクタ８．１の金属部品８４は、第四のプレート及び第五のプレートとそれぞれ呼ばれる二つのプレート９３、９４から作製される。

第四のプレート９３は平面であり、平面Ｐ２を画定する。そのため、それは表面上に分布した穴８５０で穴をあけられる。

第五のプレート９４は部分的に型打ちされ、第四のプレート９３に溶接される。第五のプレートの型打ちされた部分９４０は、穴をあけられてなく、第二のインターコネクタを強化するために、且つ電流を流すことを可能にするために第四のプレート９３と接触する責任を負う。

平面の第四のプレート９３、並びに、第四のプレート及び第五のプレート９４の型打ちされていない部分９４１によって区切られた空間は、その中に第二のインターコネクタの複数の穴８５０が開くチャンバー８５を画定する。

第三のプレート９２及び第五のプレート９４は一緒に溶接され、そのため、相互モジュール８を画定する。

図５から分かるように、第三のプレート９２及び第五のプレート９４は同一であり、背中合わせに溶接される。そのため、それらの各型打ちされた部分９２０、９４０は、個別に互いに対向し、モジュール全体の剛性を増加し、また、第一のプレートから第五のプレートへ電流が流れることを可能にする。言い換えると、これは、電解セルの積層に印加される圧縮力に抵抗することが可能であり、高温でのＨＴＥ電解槽の動作の間、全ての相互接続モジュールを介する、従ってセルの積層全てを介する電気的導通を保証する。

高温電解槽が動作していないとき、製造中に作製される、プレート９１、９２、９４、９３の間の溶接部がほとんどないことがあり得る。好ましくは、溶接部は、透過性レーザー技術を用いて作製される。このことは、プレートが非常に薄い、典型的には０．２ｍｍのオーダーなので可能である。

全てのプレート９１、９２、９４、９３は、有利には２０％クロムフェライト鋼、好ましくはＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６００、又はＨａｙｎｅｓ（登録商標）２３０、又はＦ１８ＴＮｂタイプのニッケル系ＣＲＯＦＥＲ（登録商標）２２ＡＰＵから、典型的には０．１ｍｍから１ｍｍの厚さで作製される。

上述された本発明による相互接続モジュール８は、複数の優位点を有する：
−保証された優れた封止：円錐対円錐（ｃｏｎｅ−ｔｏ−ｃｏｎｅ）組み立ての第一プレート及び第二プレートは、たとえそれらが薄くても（典型的には２／１０ｍｍのオーダー）、優れた品質の封止を提供する、
−優れた小型性：薄いプレートは、典型的にはトータルの個々の高さが１ｍｍ未満の浅い型打ちを達成することが可能である、
−スチーム供給チャネルを生成するための、又は生成された水素を回収するための溶接された追加の管の解決法よりもシンプルな構成。これは、より少ない総数の溶接部を備え、型打ちすること／穴をあけることによって、よりシンプルな工業的製造プロセスにつながる、
−より低い生産コスト；型打ちする器具のために高い初期投資が必要とされ得るが、型打ちすることによる大規模な一連のプレートの生産は最終的に製造費を減少させる優位点を有することになるであろう。

１ プレート
２ カソード
４ アノード
６ 電解質
８ 相互モジュール
８．０ 第一のインターコネクタ、第一の相互接続装置
８．１ 第二のインターコネクタ、第二の相互接続装置
１０ 歯の形状をしたもの、肋骨状のもの
１１ チャネル
８０、８４ 金属部品
８１、８２、８５ 内部チャンバー
８３ チャネル
９０、９１、９２、９３、９４ プレート
８１０、８２０、８５０ 穴
９００、９１０、９２０、９４０ 型打ちされた部分
９０１、９１１、９２１ 型打ちされていない部分
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 基本の電解セル
Ｐ１、Ｐ２ 平面

Claims (11)

1. 少なくとも一つの平面Ｐ１によって区切られた金属部品（８０）を含む、高温での水分解のための、電気の及び流体のインターコネクタを形成する装置（８．０）であって、前記金属部品が、前記平面Ｐ１に対して互いに重ねられた二つの内部チャンバー（８１、８２）、及び、表面上に分布し、前記平面に対しておよそ垂直であり、且つ二つのグループに分けられる複数の穴（８１０、８２０）を含み、そのうちの第一グループの穴（８１０）は平面Ｐ１上で、且つ平面Ｐ１に隣接するチャンバー（８１）内に直接開き、第二グループの穴（８２０）は平面Ｐ１上で、且つチャネルを介して最も離れたチャンバー（８２）内に開き、インターコネクタの平面Ｐ１が、カソード（２）、アノード（４）、及びカソードとアノードとの間に挿入された電解質（６）によって形成される基本の電解セル（ｃ２）のカソード（２）の平面と機械的に接触している状態になるように設計され、
   金属部品は部分的に二つの型打ちされたプレート（９０、９１）を含み、二つのプレートの一つ目は、第一グループの穴（８１０）を形成するためにその平面部分上に、且つ第二グループの穴（８２０）を形成するためにその型打ちされた部分において穴をあけられ、二つのプレートの各型打ちされた部分（９００、９１０）は穴をあけられ、且つ円錐台を形成するために作製され、第一のプレートの型打ちされた部分（９００）は、第二のプレートの型打ちされた部分（９１０）の形状を補完する形状を有し、前記第一のプレート及び第二のプレートは、チャネル（８３）を画定する型打ちされた部分の相互のネスティングによって互いに組み立てられ、第一のプレート及び第二のプレートの型打ちされていない部分（９０１、９１１）によって区切られた空間は、平面Ｐ１に隣接するチャンバー（８１）を画定する、装置。
2. 金属部品が、部分的に型打ちもされ、且つ第二のプレートに溶接された第三のプレート（９２）を含み、第三のプレートの型打ちされた部分（９２０）は、穴をあけられておらず、前記インターコネクタの剛性を増加するために、及び電流を流れることを可能にするために、第二のプレートと接触していて、第二のプレート及び第三のプレートの型打ちされていない部分（９１１、９２１）によって区切られた空間は、平面Ｐ１に隣接するチャンバー（８１）に重ねられたチャンバー（８２）を画定している、請求項１に記載の高温での水電解のための、電気の及び流体のインターコネクタを形成する装置。
3. 第一のプレート（９０）は、穴をあける段階とそれに続く型打ちする段階を用いて平面のプレートから作製される、請求項１又は２に記載の高温での水分解のための、電気の及び流体のインターコネクタを形成する装置。
4. 第二のプレート（９１）が、型打ちする段階とそれに続くエンボス加工する段階を用いて平面のプレートから作製される、請求項１から３の何れか一項に記載の高温での水分解のための、電気の及び流体のインターコネクタを形成する装置。
5. 平面Ｐ１に隣接するチャンバー（８１）が、それを介してスチームが供給されるチャンバーを形成し、重ねられたチャンバー（８２）が、その中で、電解によって生成された水素が回収されるチャンバーを形成する、請求項１から４の何れか一項に記載の高温での水分解のための電気の及び流体のインターコネクタを形成する装置。
6. 請求項２から５の何れか一項に記載の第一のインターコネクタ（８．０）、並びに、少なくとも一つの平面Ｐ２によって区切られた金属部分（８４）を含む第二の電気の及び流体のインターコネクタ（８．１）を含む相互接続モジュール（８）であって、前記金属部品が、内部チャンバー（８５）、及び、表面上に分布し、平面Ｐ２に対しておよそ垂直であり、この平面Ｐ２上に、且つチャンバー（８５）内にも開いている複数の穴（８５０）を含み、
   第二のインターコネクタの金属部品（８４）が、第四のプレート及び第五のプレートとそれぞれ呼ばれる二つのプレート（９３、９４）を含み、第四のプレート（９３）は平面であり、平面Ｐ２を画定し、それを介して表面上に分布する穴が穴をあけられ、一方、第五のプレート（９４）は部分的に型打ちされ、且つ第四のプレートに溶接され、第五のプレートの型打ちされた部分（９４０）は穴をあけられておらず、且つ、前記第二のインターコネクタの剛性を増加するために、及び電流が流れることが可能なように第四のプレートに接触する責任を負い、平面である第四のプレート（９３）、及び第五のプレートの型打ちされていない部分（９４１）によって区切られた空間は、その上に第二のインターコネクタにおいて複数の穴が開くチャンバー（８５）を画定し、
   第三のプレート及び第五のプレートは、互いに溶接されて相互接続モジュール（８）を画定する、相互接続モジュール。
7. 第三のプレート（９２）及び第五のプレート（９４）が、互いに同一の形状を有する、請求項６に記載の相互接続モジュール（８）。
8. 第三のプレート及び第五のプレートが、モジュール全体を強化するために、及び第一のプレートから第五のプレートへ電流が流れることも可能にするために、互いに個別に対向するそれらの型打ちされた部分（９２０、９４０）によって、背中合わせに溶接された、請求項６又は７に記載の相互接続モジュール（８）。
9. 全てのプレートがレーザーの透過性によって溶接された、請求項６から８の何れか一項に記載の相互接続モジュール（８）。
10. −カソード、アノード、及びカソードとアノードとの間に挿入された電解質によってそれぞれ形成された基本の電解セル（Ｃ１、Ｃ２）の積層と、
    −請求項６から９の何れか一項に記載の複数の相互接続モジュール（８）であって、各相互接続モジュール（８）は、第一のインターコネクタの平面Ｐ１が二つの基本のセルの内の一つのカソードと機械的に接触し、且つ第二のインターコネクタ（８．１）の平面Ｐ２が第二のインターコネクタの平面Ｐ２における二つの基本のセルの内の他のもののアノード（４）と機械的に接触するように、二つの隣接する基本のセル（Ｃ１、Ｃ２）の間に配される、複数の相互接続モジュールと、
    を含む、水の高温電解のための装置。
11. 請求項１０に記載の複数の電解装置を含む水素生成組立体。