先进商业化海水电解产氢制造技术

公开了一种用于电解海水以生产氢的装置。该装置包括单极电解池，该单极电解池被配置成以阴极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】先进商业化海水电解产氢
[0001]优先权文件
[0002]本申请要求于2020年4月12日提交的名称为“先进商业化海水电解产氢”的澳大利亚临时专利申请第2020901163号的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
[0003]通过引用并入
[0004]在本申请中引用了以下出版物，其内容通过引用整体并入本文：
[0005]·
澳大利亚专利2008209322；
[0006]·
英国专利GB2460000；
[0007]·
中国专利ZL200880012716；
[0008]·
南非专利2011/04916；
[0009]·
香港专利HK1137408；和
[0010]·
美国专利10,316,416。


[0011]本公开涉及由海水产氢。

技术介绍

[0012]氢能是由氢产生的并且具有多种用途，例如用于运输或加热的燃料或作为储存电力的一种方式。对于大多数国家来说，氢是清洁且安全的能源未来的重要组成部分。
[0013]可以使用许多不同的方法产氢。热化学方法利用热反应和化学反应从诸如化石燃料的有机材料和生物质释放氢。诸如细菌和藻类的微生物可以通过生物过程产氢。或者，可以使用电解或太阳能将水分解为氢和氧。
[0014]本申请的申请人先前已经开发了一种涉及海水的单极电解(unipolar electrolysis)以生产氢的方法(参见，例如澳大利亚专利2008209322)。虽然这项技术已被证明是可行的并且可以由海水生产氢，但是它也可能导致氧和/或氯的同时产生，这可能存在问题。
[0015]需要提供将氯和/或氧的产生最小化的用于由海水生产氢的电解系统。

技术实现思路

[0016]根据第一方面，提供了一种用于电解海水以生产氢的装置，该装置包括单极电解池，该单极电解池被配置成以阴极
‑
阴极模式操作并且被配置成减少氯和/或氧的产生。
[0017]在某些实施方式中，该装置被配置成通过降低阴极和/或阳极处的电压来减少氯和/或氧的产生。
[0018]在某些实施方式中，该装置包括一个或多个电阻器，用于降低阴极和/或阳极处的电压。
[0019]在某些实施方式中，该装置包括：
[0020]阴极池，其包括阴极电极和阴极池溶液电极；
[0021]阳极池，其包括阳极电极和阳极池溶液电极；
[0022]其中，阴极电极和阴极池溶液电极之间的池间隙以及阳极电极和阳极池溶液电极之间的池间隙被设置成降低阴极和/或阳极处的电压。
[0023]在某些实施方式中，该装置包括：
[0024]串联的多个阳极池，每个阳极池的电极之间具有间隙；和
[0025]串联的多个阴极池，每个阴极池的电极之间具有间隙，
[0026]其中，阴极池中的电极之间的间隙大于阳极池中的电极之间的间隙。
[0027]在某些实施方式中，阴极池和阳极池是以阴极模式连接的无隔膜电解池。
[0028]在某些实施方式中，阴极池和阳极池配备有涂覆有至少一种催化剂的低电阻电极。
[0029]在某些实施方式中，该装置包括无隔膜电解池，该无隔膜电解池中电极之间的间隙较小的阳极池较多，并且电极之间的间隙较大的阴极池较少。
[0030]在某些实施方式中，该装置包括五个电极间隙为4mm的阳极池和四个电极间隙为6mm的阴极池。
[0031]在某些实施方式中，无隔膜电解系统的电极由高电导率材料制成并且涂覆有保护性涂层和/或催化剂涂层。高电导率材料可以选自由铜和石墨烯组成的组。催化剂涂层可以包括哈氏合金276c(Hastelloy 276c)。保护性涂层可以包括钌/铱金属或和其氧化物。
[0032]在某些实施方式中，该装置包括阴极池和阳极池以及位于阳极池和阴极池之间的膜，该膜被配置成仅允许电子从阴极池通行到阳极池，从而使阴极电解质变为负电性的，而阳极电解质变为正电性的，并且还包括另一组电解池，负电性的阴极电解质和正电性的阳极电解质能够穿过该另一组电解池以产生电流并且产生氢和氧。
[0033]在某些实施方式中，阴极
‑
阴极模式包括电连接，其中DC电源的负极与阴极电极连接，阴极溶液电极与阳极电极连接，并且DC电源的正极与阳极溶液电极连接。
[0034]根据第二方面，提供了一种用于由海水生产氢的方法，该方法包括将海水引入至根据第一方面的装置中并且由其生产氢。
附图说明
[0035]将参考附图讨论本公开的实施方式，其中：
[0036]图1是在例如澳大利亚专利2008209322中描述的现有技术的单极电解装置的示意图；
[0037]图2是根据本公开的实施方式的可用于由海水生产氢的电解装置的示意图；
[0038]图3是根据本公开的另一实施方式的可用于由海水生产氢的电解装置的示意图；
[0039]图4是根据本公开的实施方式的可用于商业化的由海水生产氢的电解装置的示意图；
[0040]图5是根据本公开的另一实施方式的可用于商业化的由海水生产氢的电解装置的示意图；和
[0041]图6是根据本公开的实施方式的利用膜型池并且可用于商业化的由海水生产氢的电解装置的示意图。
[0042]在以下描述中，在所有附图中，相似的参考符号表示相似或对应的部件。
具体实施方式
[0043]本申请的申请人就涉及海水的单极电解以生产氢的方法已经被授予澳大利亚专利2008209322、英国专利GB2460000、中国专利ZL200880012716、南非专利2011/04916和香港专利HK1137408。这些专利中公开的装置如图1所示。简言之，该装置包括DC电源10，DC电源10与调制器14电连接。调制器与阴极池22和阳极池38电连接。阴极池22包括阴极电极24和溶液电极(solution electrode)32。阳极池38包括阳极电极36和溶液电极34。阳极池38用作阴极。该装置的部件通过电线12、16、28和40连接。将海水30引入至每个池22、38中，并且在阴极池22和阳极池38处产生氢18和碱性海水20。
[0044]图1中描述的单极电解装置和方法的问题是，在阴极池22处，如果池电压超过0.828伏特，则可能产生氧和氯，在阳极池38处，如果电压超过0.401伏特，则在阴极池22处可能产生氧和氯。这种电压限制降低了系统产生纯氢18的能力，如表1所示。
[0045]表1
‑
海水的单极电解中的电压推测
[0046]阳极间隙，mm
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4.8675
[0047]阴极间隙，mm
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10.0506
[0048][0049][0050]需要这样的装置和方法，其通过允许更高的池电压而不产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电解海水以生产氢的装置，所述装置包括单极电解池，所述单极电解池被配置成以阴极
‑
阴极模式操作并且被配置成减少氯和/或氧的产生。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置被配置成通过降低阴极和/或阳极处的电压来减少氯和/或氧的产生。3.根据权利要求2所述的装置，包括一个或多个电阻器，用于降低所述阴极和/或阳极处的电压。4.根据权利要求2所述的装置，包括：阴极池，其包括阴极电极和阴极池溶液电极；阳极池，其包括阳极电极和阳极池溶液电极；其中，所述阴极电极和阴极池溶液电极之间的池间隙以及所述阳极电极和阳极池溶液电极之间的池间隙被设置成降低所述阴极和/或阳极处的电压。5.根据权利要求3所述的装置，包括：串联的多个阳极池，每个阳极池的电极之间具有间隙；和串联的多个阴极池，每个阴极池的电极之间具有间隙，其中，所述阴极池中的电极之间的间隙大于所述阳极池中的电极之间的间隙。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述阴极池和所述阳极池是以阴极模式连接的无隔膜电解池。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述阴极池和所述阳极池配备有涂覆有至少一种催化剂的低电阻电极。8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，包括无隔膜电解池，所述无隔膜电解池中电极之间的间隙较小的阳极池较多，并且电极之间的间隙较大的阴极池较少。9.根据权利要求8所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁道夫，
申请(专利权)人：鲁道夫，
类型：发明
国别省市：