用于存储电能的电化学装置制造方法及图纸

用于存储电能的电化学装置，其包括：反应器(1)，其配备有侧壁(2)、顶壁(3)、底壁(5)、电解质入口(7)、电解质出口(8)；和多个电极Ex，其中x为1‑n的整数，所述电极安置于反应器(1)中，所述电极呈现交替地放置的锥体和锥台的形式并且排列成各电极的较宽部分朝向反应器(1)的顶壁(3)或底壁(5)，所述锥台与侧壁(2)接触并且所述锥体的顶点限定穿过所述锥台的开放区域的轴。

An electrochemical device for storing electrical energy

Electrochemical device for storing electrical energy, which comprises: a reactor (1), which is equipped with a side wall (2), (3) the top wall and the bottom wall (5), (7), the electrolyte electrolyte entrance exit (8); and a plurality of electrodes Ex, wherein X is an integer of 1 N, the electrode placed in the reactor (1), the electrode has a cone and cone table alternately placed and arranged in each electrode of the wider portion toward the reactor (1) of the top wall of the bottom wall (3) or (5), the cone and the side wall (2) and the contact cone vertex defined open area of the cone through the shaft.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于存储电能的电化学装置
本专利技术涉及用于存储电能(electricalpower)的电化学装置和用于存储电能的方法。
技术介绍
在电能的大量存储的领域中存在许多利害攸关的问题。实际上具有如下的存储单元是必要的：其能够在非常宽的功率和容量范围内操作，同时惠及呈现小体积的方面。用于存储这样的电能的有希望的方式是借助于电化学方法。目前，最有效且最安全的电化学技术是在水性介质中有色金属的电解，并且更特别地，具有高的能量含量的金属例如锌或锰的电解。此外，该技术简单且便宜：因此，能够使这样的电解以可逆方式操作是有利的。专利申请WO2011/015723描述了通过完全地电化学手段而同时共生电能和氢气的方法。所述方法包括：通过可电解的金属的溶液的电解和可电解的金属-氢气电池的形成而存储电力(electricity)的阶段，和通过所述电池的操作而回收电力和产生氢气的阶段。然而，在这样的装置中，为了能够提供大量电能，反应器的体积非常大。此外，对于高功率应用，金属沉积物经常是不均匀的，这削弱了所述装置的电化学性能，并且可甚至通过金属枝晶的形成而导致电极的短路。
技术实现思路
本专利技术的目的是纠正现有技术的缺点，并且具体地，提供使得能够存储大量电能的装置。该目的趋于通过如下的用于存储电能的电化学装置而实现：其包括具有侧壁、顶壁、底壁、电解质入口、电解质出口的反应器，和位于所述反应器中的多个电极Ex，其中x为1-n的整数，所述电极为交替地排列并且以这样的方式装配的锥体(圆锥体，cone)和锥台(截头圆锥体，frustum)的形式：各电极的渐缩部分朝向所述反应器的顶壁或底壁，所述锥台与所述反应器的侧壁接触，所述锥体的顶点限定穿过所述锥台的开放区域的轴。该目的还趋于通过如下的用于存储电能的方法实现：其包括如下的相继步骤：-提供上述用于存储电能的电化学装置，-进行电解质向所述电化学装置的引入，所述电解质包含金属离子，-将第一电极电连接至电源的负极端子和将第二电极电连接至电源的正极端子，-提供电能以将所述金属离子在所述电化学装置的电极上还原以形成可电解的金属电池。附图说明从仅出于非限制性实例目的给出并且示于附图中的本专利技术具体实施方式的以下描述，其它优点和特征将变得更清楚地明晰，其中：-图1以横截面表示根据本专利技术实施方式的电化学装置的反应器的示意图，-图2以横截面示意性地表示根据本专利技术的电化学装置的附加电极。具体实施方式本专利技术涉及用于以直接和可逆方式存储电能的电化学装置。如图1中所示，所述用于存储电能的电化学装置包括：-反应器1，其具有：○侧壁2，○顶壁3，○底壁5，○电解质入口7，○电解质出口8，-位于所述反应器中的多个电极Ex，其中x为1-n的整数，所述电极为交替地排列并且以这样的方式装配的锥体和锥台的形式：各电极的渐缩部分朝向反应器1的顶壁3或底壁5，所述锥台与侧壁2接触，所述锥体的顶点限定穿过所述锥台的开放区域的轴。反应器1优先为电解质在其中流动的封闭反应器。反应器1例如为容器。侧壁2优先为圆形的。反应器1在其顶部部分处通过也称作盖的顶壁3封闭。所述反应器在其底部部分处通过也称作底的底壁封闭。底壁5和顶壁3优先为锥形(圆锥形，conical)形状。顶壁3的锥体的顶点和底壁5的锥体的顶点限定轴AA’。锥形形状意味着这些壁呈现出锥形表面：它们的表面由穿过固定点或者顶点以及形成封闭的平坦曲线的可变点的直线或者基本上直的曲线限定。所封闭的截面(closedsection)优先地具有圆柱形或卵形体形状。所述锥体有利地为回转锥体并且侧壁2为圆柱，底壁5和顶壁3的所封闭的截面形成与侧壁2的尺寸相应的圆。有利地，顶壁3配置成形成第一主电极4。根据第一实施方式，顶壁3形成第一电极4。根据另一实施方式，顶壁3充当第一电极4的机械支持体。第一电极4有利地通过该反应器盖支持。所述装置结实且实施起来简单。第一电极4可为所述电化学装置的主阳极或主阴极。在一种优先操作模式中，第一电极4形成所述电化学装置的主阴极。第一电极4于是连接至DC电源的负极端子。所述盖有利地为导电的。其电连接至所述DC电源的负极端子以加偏压于浸在电解质中的第一电极。设计成与电解质接触的第一电极4可被涂层覆盖以增强电化学反应和对化学和气体侵蚀的耐受性。第一电极4有利地由在酸性介质中不能被氧气所侵蚀的材料制成。其例如在其表面上覆盖有氮化钛，或者可由涂布有导电陶瓷的钢制成。该导电陶瓷为非氧化物。优先地，第一电极4由不锈钢制成。底壁5配置成形成第二主电极6。根据一种具体实施方式，底壁5形成第二电极6。根据另一实施方式，底壁5充当第二电极6的机械支持体。第二电极例如由铅覆盖的不锈钢制成。优先地，第二电极为阳极，其形成所述电化学装置的主阳极。反应器1的底壁是导电的并且被加偏压至外部电源的正极端子的电势。电极Ex排列在底壁5与顶壁3之间。电极Ex也称作附加电极。电极E1为最靠近第一电极4的附加电极。其相对于第一电极4形成近侧(proximial)电极。电极En为离第一电极4最远的附加电极。其相对于第一电极4形成远侧(distal)电极。图1表示例如包括四个附加电极E1、E2、E3、和E4的反应器。远侧电极为电极E4。电极Ex的数量取决于所需要的电功率。如图1中所示，附加电极Ex有利地为全锥体或者锥台的形式。所述锥形电极的顶点和以锥台形式的电极的开口沿着轴AA’对齐。所述锥体的顶点和开口有利地全部以相同的方向定向。优先地，所述顶点和开口以顶壁3的方向定向，所述锥体或锥台的渐缩形状排列在底壁5的方向上。在一种具体实施方式中，其中x为奇整数的电极Ex为全锥体的形式和其中x为偶整数的电极Ex为锥台的形式。其中x为奇整数的电极Ex与反应器1的侧壁2隔开空间。其中x为偶整数的电极Ex与反应器1的侧壁2接触。这些电极的锥台形状使得流体能够在所述锥体的顶点处流动。该实施方式特别有效且紧凑。然而，颠倒的配置也是可能的。根据一种优先实施方式，所述反应器的电解质入口7位于顶壁3中在形成第一电极E1的锥体的顶点处。电解质例如通过容积泵经由所述盖输入到所述反应器中，从而使得能够控制其流速和压力。电解质出口8位于反应器1的底部部分中、在电极En与所述反应器的底壁5之间。电解质出口8可通过位于反应器1的底中的一个或多个孔形成。作为变形，可将电解质入口7和电解质出口8颠倒。由此形成电解质的流动路径(在图1中由箭头示意性地表示)，所述路径从电解质入口7去往电解质出口8，交替地在其中x为奇整数的电极Ex与所述反应器的侧壁之间以及在布置在其中x为偶整数的电极Ex的锥台的顶点处的开口中穿过。在该实施方式中，电解质的流动是自然的和由重力所致的。该构造使得能够获得电解质流(flux)的优异的流通(circulation)，所述流永久性地在各电极前面更新。这样的完全对称的几何结构使得将适当流量的电流从一个电极递送至另一电极成为可能并且使得能够消除泄露电流。然而，作为变形，非对称构造是可能的，但是它们较低效。与扰动的减少有关的电流流量的控制导致金属沉积物的更好的均匀性。有利地，热量损失减少且良好地分布。电极Ex的电化学电势据信是浮动的，即，通过在由所述反应器支持的电极6和电极3之间的发电机提供的总电势差在电极Ex的每一个之间自然地分布。“本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于存储电能的电化学装置，包括：‑反应器(1)，其具有：o侧壁(2)，o顶壁(3)，o底壁(5)，o电解质入口(7)，o电解质出口(8)，‑位于反应器(1)中的多个电极Ex，其中x为1‑n的整数，所述电极为交替地排列并且以这样的方式装配的锥体和锥台的形式：各电极的渐缩部分朝向所述反应器的顶壁(3)或底壁(5)，所述锥台与反应器(1)的侧壁(2)接触，所述锥体的顶点限定穿过所述锥台的开放区域的轴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 FR 15561491.用于存储电能的电化学装置，包括：-反应器(1)，其具有：o侧壁(2)，o顶壁(3)，o底壁(5)，o电解质入口(7)，o电解质出口(8)，-位于反应器(1)中的多个电极Ex，其中x为1-n的整数，所述电极为交替地排列并且以这样的方式装配的锥体和锥台的形式：各电极的渐缩部分朝向所述反应器的顶壁(3)或底壁(5)，所述锥台与反应器(1)的侧壁(2)接触，所述锥体的顶点限定穿过所述锥台的开放区域的轴。2.根据权利要求1的电化学装置(1)，特征在于电极Ex具有阳极表面(9)和阴极表面(10)，阳极表面(9)和阴极表面(10)由不同材料制成。3.根据权利要求2的电化学装置，特征在于阳极表面(9)被至少一根缠绕以形成锥形螺旋的金属线覆盖。4.根据权利要求3的装置，特征在于所述螺旋的圈接合以覆盖阳极表面(9)。5.根据权利要求3和4之一的装置，特征在于所述金属线由铅制成。6.根据权利要求5的装置，特征在于所述阳极表面被缠绕以形成锥形螺旋的第二金属线覆盖，所述第二金属线由锡制成。7.根据前述权利要求任一项的装置，特征在于电极Ex具有相同的表面。8.根据前述权利要求任一项的装置，特征在于顶壁(3)和底壁(5)为锥形形状。9.根据前一权利要求的装置，特征在于形成电极Ex的锥体、顶壁(3)和底壁(5)基本上彼此平行。10.根据权利要求1-9任一项的电化学装置，特征在于：-电解质入口(7)位于顶壁(3)中，-电解质出口(8)位于所述反应器的底部部分中，在所述反应器的底壁(5)与电极En之间，-其中x为奇整数的电极Ex与反应器(1)的侧壁(2)隔开空间，-其中x为偶整数的附加电极Ex与反应器(1)的侧壁(2)接触并且在锥体的顶点处具有开口，以形成所述电解质的流动路径，所述路径从电解质入口(7)去往电解质出口(8)，交替地在其中x为奇整数的电极Ex与反应器(1)的侧壁(2)之间和在布置在其中x为偶整数的电极Ex的锥体的顶点处的开口中穿过。11.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：M吉安，
申请(专利权)人：乔米莱曼，
类型：发明
国别省市：法国,FR