化学和电化学电池电子器件保护系统技术方案

本发明专利技术公开了化学和电化学电池电子器件保护系统。一种电化学系统，其包括将该系统物理地分隔成富氢区和贫氢区的氢扩散阻隔件、位于贫氢区中并且暴露于从富氢区扩散的氢的电子组件、位于富氢区和贫氢区中的氢泵，该氢泵包括：阴极、阳极、分隔阴极和阳极的电解质、接触阳极和电解质的一部分的阳极封装、以及外部电路，该外部电路被偏置为将H+电流从阳极驱动到阴极，以将从富氢区扩散到贫氢区中的氢泵送回富氢区中。回富氢区中。回富氢区中。

【技术实现步骤摘要】
化学和电化学电池电子器件保护系统


[0001]本公开涉及用于防止化学和电化学电池中的电子组件的氢污染的材料和系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]化学和电化学系统的各种电子组件常规暴露于高浓度的氢气。避免氢压在基于氢的化学和电化学系统(尤其在电子组件附近)中的累积是必要条件，因为电子损害和放电对系统性能造成负面影响。氢气对数字组件的功能和寿命造成负面影响。随着化学和电化学系统正成为日益流行的电能源，电子组件的保护需要新的解决方案。

技术实现思路

[0003]在至少一个实施方案中，公开了一种电化学系统。所述系统可包括将系统物理分隔成富氢区和贫氢区的氢扩散阻隔件。系统还可包括位于贫氢区中并暴露于从富氢区扩散的氢的电子组件。系统还可包括位于富氢区和贫氢区的氢泵。泵可包括阴极、阳极、分隔阴极和阳极的电解质、接触阳极和一部分电解质的阳极封装。泵可包括外部电路，所述外部电路被偏置为将H+电流从阳极驱动到阴极，以将从富氢区扩散到贫氢区的氢泵送回富氢区中。氢泵可在热力学平衡状态下操作。氢泵可为连续运行的泵。阳极封装可包括可选择性渗透H2但不可渗透CO、CO2和/或NO2的材料。阳极可具有催化剂，所述催化剂被配置为以最小超电势进行氢的氧化反应。系统可具有阴极处的H2分压与富氢区中的H2分压相同的模式。系统可具有阳极处的H2分压与贫氢区中的H2分压相同的模式。电气组件可被编程为将贫氢区中的氢浓度维持在预定水平以下。氢泵可被集成到氢扩散阻隔件中。
[0004]在另一个实施方案中，公开了一种电化学系统。所述系统可包括对称的电化学电池，其被物理扩散阻隔件划分成阴极侧和阳极侧。电池可包括各自被配置成进行氢的氧化还原反应的阴极和阳极、在阴极和阳极之间成层的电解质、和被偏置为将H+电流从阳极驱动到阴极的电路、以及位于阳极侧并且被编程为通过设定电路的偏压将阳极侧上的氢浓度维持在预定水平以下的控制器。控制器可进一步被编程为基于阴极侧上的分压值来设置偏压。控制器可进一步被编程为在热力学平衡状态下操作电池。系统可进一步包括在阳极侧上的封装。控制器可为中央处理单元。
[0005]在又一实施方案中，公开了一种方法。所述方法可包括通过控制器操作位于电化学电池内的氢泵，以基于富氢区中的分压值将电池贫氢区中的相对于电子组件的氢浓度维持在预定水平以下。操作可包括跨外部电路施加偏压以驱动穿过电解质从贫氢区中的阳极到电池的富氢区中的阴极的质子传输。操作可包括连续地操作氢泵。方法还可包括基于电路电压测量相对于富氢区的H2浓度的贫氢区中的H2浓度。控制器可位于贫氢区中。控制器可进一步被编程为在热力学平衡状态下操作氢泵。
附图说明
[0006]图1示出了具有电子组件和物理扩散阻隔件的现有技术电化学电池的示意图；
[0007]图2A示出了根据本文公开的一个或多个实施方案的具有吸收剂和吸收剂封装的电化学电池的非限制性实例的示意图；
[0008]图2B示出了具有吸收剂和吸收剂封装的电化学电池的另一个非限制性实例的示意图；
[0009]图2C示出了具有吸收剂和吸收剂封装的电化学电池的另一个非限制性实例的示意图；
[0010]图3示出了第一或质子交换状态下的具有吸收剂和吸收剂封装的电化学电池的非限制性实例的示意图；
[0011]图4示出了第二或吸收状态下的具有吸收剂和吸收剂封装的电化学电池的非限制性实例的示意图；
[0012]图5示出了第三或再生状态下的具有吸收剂和吸收剂封装的电化学电池的非限制性实例的示意图；
[0013]图6A和6B示出了化学或电化学系统的非限制性实例，所述系统被构造为实现氢捕获并使系统的贫氢区或无氢区中的氢累积最小化；
[0014]图7A、7B和7C示出了图6A和6B中所示系统的吸收电极的氢捕获材料的非限制性实例；以及
[0015]图8示出了具有氢泵的电化学电池的非限制性实例的示意图。
具体实施方式
[0016]本文描述了本公开的实施方案。然而，应当理解，所公开的实施方案仅仅是实例，并且其它实施方案可采取各种和替代的形式。附图不一定是按比例的；一些特征可以被夸大或最小化以示出特定组件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的实施方案的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施方案。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施方案。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施方式可以是合意的。
[0017]除了在实例中，或另外明确指出的，本说明书中所有表示材料的量或反应和/或使用的条件的数值量应理解为在描述本专利技术的最宽范围时由词语“约”修饰。在所述的数值限值内的实践通常是优选的。此外，除非明确地相反地陈述：百分比、“份数”和比值是按重量计的；对于与本专利技术有关的给定目的合适或优选的一组或一类材料的描述意味着该组或该类的成员中的任何两个或更多个的混合物是同样合适或优选的；化学术语中的成分描述是指在加入到说明书中指定的任何组合中时的成分，并且不一定排除一旦混合混合物的成分之间的化学相互作用。
[0018]首字母缩略词或其它缩写的首次定义适用于相同缩写在本文中的所有后续使用，并且加以必要的修正进行最初定义的缩写的正常语法变型。除非明确地相反陈述，否则性质的测量通过与先前或稍后针对相同性质所引用的相同技术来确定。
[0019]还必须注意，如在说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一种/个”、“一种/个”和“该”包括复数对象，除非上下文另外清楚地指示。例如，以单数形式提及一个组件旨在包括多个组件。
[0020]如本文所用，术语“基本”、“通常”或“约”是指所讨论的量或值可以是指定的特定值或其附近的某其它值。通常，表示某值的术语“约”旨在表示值+/
‑
5％内的范围。作为一个实例，短语“约100”表示100+/
‑
5的范围，即95至105的范围。通常，当使用术语“约”时，可以预期在所示值的+/
‑
5％的范围内可以获得根据本专利技术的类似结果或效果。术语“基本”可修饰本公开中公开或要求保护的值或相对特性。在此类情况下，“基本”可表示其修饰的值或相对特性在该值或相对特性的
±
0％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％或10％内。
[0021]还应当理解，整数范围明确地包括所有介于中间的整数。例如，整数范围1
‑
10明确包括1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。类似地，范围1至100包括1、2、3、4、....97、98、99、100。类似地，当要求任何范围时，介于之间的数(其具有上限和下限之间的差除以10的增量)可以被采纳为可选的上限或下限。例如，如果范围是1.1至2.1，可以选择以下数字1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学系统，其包括：氢扩散阻隔件，其将所述系统物理地分隔为富氢区和贫氢区，电子组件，其位于所述贫氢区中并暴露于从所述富氢区扩散的氢，氢泵，其位于所述富氢区和所述贫氢区，包括：阴极，阳极，电解质，其将所述阴极与所述阳极分隔开，阳极封装，其接触所述阳极和所述电解质的一部分，以及外部电路，其被偏置为将H+电流从所述阳极驱动到所述阴极，以将从所述富氢区扩散到所述贫氢区中的氢泵送回所述富氢区中。2.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述氢泵在热力学平衡状态下操作。3.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述氢泵是连续运行的泵。4.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述阳极封装包含可选择性渗透H2但不可渗透CO、CO2和/或NO2的材料。5.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述阳极具有催化剂，所述催化剂被配置为以最小超电势进行氢的氧化反应。6.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述系统具有所述阴极处的H2分压与所述富氢区中H2分压相同的模式。7.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述系统具有所述阳极处的H2分压与所述贫氢区中H2分压相同的模式。8.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述电子组件被编程为将所述贫氢区中的氢浓度维持在预定水平以下。9.根据权利要求1所述的电化学系统，其中所述氢泵被集成到所述氢扩散阻隔件中。10.一种电化学系统，其包括：对称的电化学电池，其被物理扩散阻隔件划分成阴极侧和阳极侧，所述电池包括...

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