JP5849100B2 - モジュラーアノードアッセンブリおよび電気化学的還元のためにそれを使用する方法 - Google Patents
モジュラーアノードアッセンブリおよび電気化学的還元のためにそれを使用する方法 Download PDFInfo
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Description
図1は、例示の実施形態の電解質酸化物還元システム(EORS)1000の図である。例示の実施形態のEORS1000の態様は以下に記載されており、関連の例示の実施形態のコンポーネントと一緒に使用可能であるが、EORS1000は、以下の同時係属出願にさらに記載されている。
12/977,791 本願と同日 246135
12/977,839 本願と同日 246136
12/978005 本願と同日 246139
12/978,027 本願と同日 246140
上記にリストアップされた同時係属出願の開示は、その全体が参照により組み込まれる。
ここで、2e-は、カソードアッセンブリ1300によって供給された電流である。
ここで、4e-は、アノードアッセンブリ1200の中を通る電流である。
しかし、この具体的な反応シーケンスは生じない可能性があり、中間電極反応の可能性があり、カソードアッセンブリ1300が、リチウム堆積が生じることとなる電位よりも小さい負の電位に維持されるかのようになっている。可能性のある中間電極反応は、反応式(4)および(5)によって表されるものを含む。
Lix(金属酸化物)+(2−x)e-+(2−x)Li+→(還元された金属)+2Li++O2- (5)
(4)および(5)で示されている中間反応における金属酸化物結晶構造の中へのリチウムの組み込みは、金属酸化物の伝導性を改善することが可能であり、還元に有利である。
図3は、例示の実施形態のEORS1000に使用可能な例示の実施形態のモジュラーアノードアッセンブリ200の図である。例えば、モジュラーアノードアッセンブリ200は、図1に関連して記載されたアノードアッセンブリ1200として使用可能であり得る。また、例示の実施形態のモジュラーアノードアッセンブリ200は、アノードを使用する他の電解質システムおよびコンポーネントに使用可能であり得る。
201 チャネルフレーム
202 熱的絶縁部材
205 アノードガード
210 アノードロッド
211 下側部分
212 上側部分
215 リテーナー
220 計装ガイドチューブ
240 冷却ガスライン
241 水抜き穴
245 オフガスライン
246 シュラウドベントライン
248 ライン支持部
280 バス
285 スリップ接続部
286 アノードブロック
290 リフトベイル
1000 電解質酸化物還元システム(EORS)
1050 電解質容器
1051 ヒーター
1052 電解質表面レベル
1104 側方支持部
1105 リフトバー
1106 ガイドバー
1108 上部プレート
1200 アノードアッセンブリ、プロセス
1300 カソードアッセンブリ
1400 バスバー
1410 アノード電源ケーブル
1420 カソード電源ケーブル
1480 電気接点
Claims (20)
- モジュラーアノードアッセンブリであって、
前記モジュラーアノードアッセンブリを支持するチャネルフレームと、
前記チャネルフレームから延在し、前記チャネルフレームから電気的に絶縁されている少なくとも1つのアノードロッドであって、前記アノードロッドは、電解質の中で導電性である、アノードロッドと、
前記チャネルフレームから絶縁され、前記アノードロッドに電力を供給する電気的システムと、
前記アノードロッドおよび前記電気的システムから熱を除去するように構成された冷却システムと、
を含み、
前記電気的システムは、アノードブロックと前記アノードブロックに電力を提供するバスとを含み、前記アノードブロックの中に、前記アノードロッドが着座され、電気的に接続されている、
モジュラーアノードアッセンブリ。 - 前記チャネルフレームに接合され、前記電気的システムと外部接触するのを防止するように前記電気的システムを取り囲むアノードガードをさらに含む、請求項1に記載のアッセンブリ。
- 前記アノードガードが、ハンドルを含み、前記アノードガードが、さらに前記冷却システムを取り囲み、前記冷却システムおよび前記電気的システムが、前記アノードガードの外側にアクセスポイントを含む、請求項2に記載のアッセンブリ。
- 前記チャネルフレームが、前記アッセンブリをフレームの中に支持するような長さを有し、前記少なくとも1つのアノードロッドが、前記チャネルフレームの前記長さに沿って均一に分配された少なくとも4つのアノードロッドを含む、請求項1から3のいずれかに記載のアッセンブリ。
- 前記アノードロッドが、前記チャネルフレームに接合された上側セクションを含み、前記アノードロッドが、前記電解質に電気的に接触し、かつ、前記アノードロッドの前記上側セクションに除去可能に装着されるように構成された下側セクションを含む、請求項1から4のいずれかに記載のアッセンブリ。
- 前記上側セクションが、ニッケル合金から製作され、前記下側セクションが、白金を含む、請求項5に記載のアッセンブリ。
- 前記電気的システムが、前記アノードブロックを前記バスに電気的に連結するスリップジョイントをさらに含む、請求項1から6のいずれかに記載のアッセンブリ。
- 2つのバスが、複数の前記アノードブロックに同等の電力を提供し、複数の前記アノードブロックの中に、複数の前記アノードロッドのそれぞれが着座しており、前記2つのバスが、それぞれ、外側の供給源から前記電力を提供するように前記チャネルフレームの外側に延在するナイフエッジの接点を含む、請求項7に記載のアッセンブリ。
- 前記スリップジョイントが、互いの側方部材に対して第1の方向に移動可能であり、一方、少なくとも1つの他の側方部材と第2の方向に電気接触したままである複数の側方部材を含む、請求項7または8に記載のアッセンブリ。
- 前記冷却システムが、前記電気的システムの上に冷却剤ガスを吹くように構成された活性ガス冷却ラインと、前記アッセンブリから前記冷却剤ガスおよびオフガスを収集および除去するように構成されたガス出口ラインとを含む、請求項1から9のいずれかに記載のアッセンブリ。
- 電解質酸化物還元システムであって、前記電解質酸化物還元システムは、
電解質を含有する電解質容器と、
前記電解質容器の上方に支持され、前記電解質の中へ延在する少なくとも1つのモジュラーカソードアッセンブリと、
前記モジュラーカソードアッセンブリの両側の複数のモジュラーアノードアッセンブリと、
を含み、
前記モジュラーアノードアッセンブリは、それぞれ、
前記電解質容器の上方に前記モジュラーアノードアッセンブリを支持するチャネルフレームと、
前記電解質容器の中の前記電解質の中へ延在する少なくとも1つのアノードロッドと、
前記チャネルフレームから絶縁され、前記アノードロッドに電力を提供する電気的システムと、
を含み、
前記少なくとも1つのアノードロッドは、前記チャネルフレームから延び、前記チャネルフレームから電気的に絶縁され、
前記電気的システムは、
アノードブロックと、
前記アノードブロックに電力を提供するバスと、
前記アノードロッドおよび前記電気的システムから熱を除去するように構成された冷却システムと、
を含み、
前記アノードブロックの中に、前記アノードロッドが着座され、電気的に接続された、
電解質酸化物還元システム。 - 前記複数のモジュラーアノードアッセンブリが、それぞれ、アノードガードをさらに含み、前記アノードガードが、さらに、前記電気的システムおよび前記冷却システムを取り囲み、前記冷却システムおよび前記電気的システムが、前記アノードガードの外側にアクセスポイントを含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記チャネルフレームが、前記電解質容器の上方に前記モジュラーアッセンブリを支持するような長さを有し、前記少なくとも1つのアノードロッドが、前記チャネルフレームの前記長さに沿って均一に分配された4つのアノードロッドを含み、前記4つのアノードロッドが、実質的に均一な酸化電位を、近接するモジュラーカソードアッセンブリに供給する、請求項11または12に記載のシステム。
- 前記電気的システムが、
前記アノードブロックに電力を提供する2つのバスであって、前記2つのバスが、それぞれ、前記電解質酸化物還元システムの中のナイフエッジのレシーバーに接続されるように前記チャネルフレームの外側に延在するナイフエッジの接点を含む、2つのバスと、
前記アノードブロックを前記2つのバスに電気的に連結する2つのスリップジョイントと、
を含む、請求項11から13のいずれかに記載のシステム。 - 前記冷却システムが、前記電気的システムの上に冷却剤ガスを吹くように構成された活性ガス冷却ラインと、前記アッセンブリから前記冷却剤ガスおよびオフガスを収集および除去するように構成されたガス出口ラインとを含み、前記活性ガス冷却ラインが、冷却ガス供給源に除去可能に接続し、前記ガス出口ラインが、グローブボックスに除去可能に接続する、請求項11から14のいずれかに記載のシステム。
- 電解質酸化物還元システムを作動させる方法であって、前記方法は、
複数のモジュラーアノードアッセンブリを前記還元システムの中に位置付けるステップであって、それぞれのモジュラーアノードアッセンブリは、
電解質の上方に前記モジュラーアノードアッセンブリを支持するチャネルフレームと、
前記電解質の中へ延在する少なくとも1つのアノードロッドと、
前記チャネルフレームから絶縁され、前記アノードロッドに電力を提供する電気的システムと、
を含む、ステップと、
前記アッセンブリの中の前記電気的システムを通して、前記複数のアノードアッセンブリに電力を適用するステップであって、前記アノードロッドを帯電させるようになっている、ステップと、
前記金属酸化物を伴うカソードを電解質に接触させることによって、金属酸化物を低減させるステップと、
を含み、
前記少なくとも1つのアノードロッドは、前記チャネルフレームから延び、前記チャネルフレームから電気的に絶縁され、
前記電気的システムは、
アノードブロックと、
前記アノードブロックに電力を提供するバスと、
前記アノードロッドおよび前記電気的システムから熱を除去するように構成された冷却システムと、
を含み、
前記アノードブロックの中に、前記アノードロッドが着座され、電気的に接続される、
方法。 - 前記モジュラーアノードロッドアッセンブリのそれぞれの中の前記アノードロッドが前記電解質の中へ延在するように、前記電解質を流体化するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記複数のモジュラーアノードアッセンブリを、前記電気的システムを介して電源に接続し、かつ、前記冷却システムを介してガス供給源およびガスドレンに接続するステップと、
冷却剤ガスを、前記冷却システムを通して、前記アッセンブリの中へ流すステップと、
前記冷却剤ガスおよびオフガスを、前記冷却システムを通して除去するステップと、
をさらに含む、請求項16または17に記載の方法。 - 前記冷却剤ガスおよびオフガスを、前記冷却システムを通して除去するステップをさらに含む、請求項16から18のいずれかに記載の方法。
- 前記アノードロッドが、前記チャネルフレームに接合する上側セクションを含み、前記アノードロッドが、前記電解質に電気的に接触するように構成され、かつ、前記アノードロッドの前記上側セクションに除去可能に装着する下側セクションを含み、
前記方法が、
前記アノードロッドの前記下側セクションを除去するステップと、
前記アノードロッドの前記下側セクションを交換用下側セクションと交換するステップと、
をさらに含む、
請求項16から19のいずれかに記載の方法。
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