包括绝缘层的电解器组件的制作方法

背景技术：

1、在过去的几年中，电解器已经获得了极大的关注，因为它们允许通过水、二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)和/或碳酸根离子(co32-)或碳酸氢根离子(hco3-)和/或含氮化合物(例如但不限于一氧化二氮和/或氮气)的转化来生产有价值的化学品，例如氢气(h2)、一氧化氮(co)、乙烯、乙醇、甲烷、甲酸、草酸、乙酸、丙烷、丙醇、氨、氨基酸、尿素、含碳和含氮产品。

2、电解器由多个相互堆叠的电池组成。在堆中，每个单独的电池包括阳极和阴极，由膜隔开以提供选择性离子导电性。单个电池的每一侧都由导电极板支撑。极板配置为在阴极和阳极之间施加电势，以驱动反应物流体的氧化和还原反应。这种反应流体通过通常由极板支撑的流场向阳极和阴极输送。由于反应物向有价值分子的转化是由电能驱动的，因此希望提高电解器的能量效率，以降低电能需求。

技术实现思路

1、公开了与电解器领域相关的方法和系统。公开了涉及电解器的方法和系统，其中电解器中的至少一种流体是导电的。流体可以是液体或包含液体和气体的混合物。循环流体可以是电解液，例如阴极电解液或阳极电解液(anolyte)、冷却剂或它们的组合。流体可以通过共用的歧管分配到电池堆中的每个单独的电池。在电解器中，作为导电部件的极板的接近，结合导电流体的使用，可能导致泄漏电流，也称为分流电流或寄生电流。由于多种原因，这是有问题的。例如，由于设备所需的导电部件和导电流体的接触，泄漏电流导致能量损失，从而降低能量效率。此外，分流电流会导致寄生反应，包括腐蚀和气体产生，这可能导致材料降解、电解器寿命的减少、电解器性能的改变以及安全隐患。

2、在本发明的具体实施例中，提供了一种电解器组件，其包括电池堆、电池堆中的多个极板、多个极板之间的多个流场、流体连接多个流场中的流场的导管、导管中的导电流体、布置在多个流场的多个导电表面和导管之间的多个绝缘层、以及提供导管和多个流场之间的多个流体连接的在多个绝缘层中的多个开口。

3、在本发明的具体实施例中，提供了用于电解器组件的部件套件，其包括具有至少一个流场的极板，当电解器组件电池在电解器组件中时，该至少一个流场被定位成流体连接到导管；以及至少一个绝缘件，该绝缘件成形为当电解器组件电池在电解器组件中时布置在至少一个流场的导电表面和导管之间。

4、在本发明的具体实施例中，提供了一种电解器组件电池，其包括第一双极板的第一活性面(active face)、第一活性面上的第一流场、第一流场中的阴极输入流体、进行阴极输入流体的反应物的还原反应的阴极、第二双极板的第二活性面、第二活性面上的第二流场、第二流场中的阴极输入流体、进行阳极输入流体的反应物的氧化反应的阳极、流体连接到第一流场并成形为将阴极输入流体供应到第一流场的第一组至少两个导管、流体连接到第二流场并成形为将阳极输入流体供应到第二流场的第二组至少两个导管、布置在第一流场和第一流场的至少两个导电表面和第一组至少两个导管之间的至少两个绝缘层，以及布置在第二流场的至少两个导电表面和第二组至少两个导管之间的至少两个绝缘层。阳极输入流体和阴极输入流体中的至少一种是导电的。

技术特征：

1.一种电解器组件，包括：

2.根据权利要求1所述的电解器组件，其中：

3.根据权利要求1所述的电解器组件，其中：

4.根据权利要求1所述的电解器组件，其中：

5.根据权利要求4所述的电解器组件，其中：

6.根据权利要求5所述的电解器组件，还包括：

7.根据权利要求4所述的电解器组件，其中：

8.根据权利要求4所述的电解器组件，其中所述多个绝缘件由来自以下组的至少一种聚合物制成：

9.根据权利要求4所述的电解器组件，其中所述多个绝缘件：

10.根据权利要求1所述的电解器组件，其中：

11.根据权利要求1所述的电解器组件，其中：

12.根据权利要求1所述的电解器组件，其中所述多个流场具有来自以下的组的至少一种配置：

13.根据权利要求1所述的电解器组件，其中：

14.一种用于电解器组件电池的部件套件，包括：

15.根据权利要求14所述的部件套件，还包括：

16.根据权利要求15所述的部件套件，其中：

17.根据权利要求16所述的部件套件，还包括：

18.根据权利要求15所述的部件套件，其中：

19.根据权利要求15所述的部件套件，其中所述绝缘件由来自以下组的至少一种聚合物制成：

20.根据权利要求14所述的部件套件，还包括：

21.根据权利要求14所述的部件套件，其中所述绝缘件：

22.根据权利要求14所述的部件套件，其中所述流场具有来自以下的组的至少一种配置：

23.根据权利要求14所述的部件套件，还包括：

24.一种电解器组件电池，包括：

25.根据权利要求24所述的电解器组件，其中：

26.根据权利要求24所述的电解器组件，还包括：

27.根据权利要求24所述的电解器组件，其中：

28.根据权利要求25所述的电解器组件，其中：

29.根据权利要求25所述的电解器组件，其中：

30.根据权利要求24所述的电解器组件，其中所述第一组绝缘件和第二组绝缘件由来自以下组的至少一种聚合物制成：

31.一种定位在电解器极板上的绝缘件，所述极板包括配置为输送导电流体的流场，所述流体由导管输送，其中所述绝缘件包括配置为将流体连接到所述流场的至少一个开口。

32.根据权利要求31所述的件，其中所述至少一个开口配置为对接所述极板的所述流场。

33.根据权利要求31或32所述的件，其中所述绝缘件配置为在所述电解器运行时减少暴露于所述流体的所述极板的表面。

34.根据权利要求31-33中的任一项所述的件，其中所述绝缘件由选自以下项组成的组的热塑性聚合物制成：丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚烯烃、聚氯乙烯(pvc)、聚酰胺(pa、尼龙)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚芳醚酮(paek，包括peek)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、全氟烷氧基(pfa)、聚碳酸酯(pc)、聚苯乙烯、聚砜、聚氨酯、聚芳硫醚(pas，包括pps)、聚醚酰亚胺(pei)和聚酰亚胺(pi)。

35.一种操作根据权利要求1-13中的任一项所述的电解器组件的方法，包括以下步骤：

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述方法是连续的或自动化的。

37.根据权利要求35-36中的任一项所述的方法，其中：

38.根据权利要求35-38中的任一项所述的方法，其中：

39.一种根据权利要求1-13中的任一项的所述电解器组件的用途，用于将水转化为氢。

40.一种根据权利要求1-13中的任一项所述的电解器组件的用途，用于将二氧化碳转化为氧化碳。

41.一种根据权利要求14-23中的任一项所述的部件套件的用途，用于防止或减少当所述电解器组件运行时的泄漏电流。

技术总结公开了与电解器领域相关的方法和系统。公开了一种电解器组件，其包括电池堆、电池堆中的多个极板、多个极板之间的多个流场、流体连接多个流场中的流场的导管、导管中的导电流体、布置在多个流场的导电表面和导管之间的多个绝缘层、以及提供导管和多个流场之间的多个流体连接的在多个绝缘层中的多个开口。技术研发人员：L·鲁韦尔,S·拉迈松,D·瓦克里受保护的技术使用者：带奥新能源技术研发日：技术公布日：2024/4/17