【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及将电化学反应器，特别是流体反应器，如流体电池、燃料电池、电解器或水处理电池(特别地用于电容去离子或电渗析)，以有效利用空间的方式安装集成到移动元件或太空旅行的静止元件的支撑和成形结构中。其中，该流体反应器除了具有储能、能量转换、原材料生产或过滤等主要功能外，还可以执行其他功能，如结构的机械加固、热管理支持和/或吸收辐射。特别适用于上述目的的是这样的电化学反应器，其具有弯曲柔性，同时压力稳定(即，特别是对外部作用的压缩力稳定)。根据本申请，反应器，特别是流体反应器的压力稳定性(根据本申请，这主要指机械压力稳定性)是通过流体电池的不间断形状配合(甚至在电化学活性电池表面区域)来实现的，同时通过使用弯曲柔性材料和/或弯曲柔性结构来实现弯曲柔性。因此，对于流体导向，可以使用例如尺寸稳定的多孔电极，如硬质无纺布、硬质毡或金属泡沫。除了安装空间利用率高之外，还可以通过多次使用流体反应器来提高整个系统的效能。
技术介绍
1、现有技术中已知的电化学流体反应器包括至少一个阳极、至少一个阴极和至少一种允许阳极和阴极之间进行电荷交换的电解液。在工作状态下，确保反应物供应和排放的流体流经流体反应器。
2、电化学流体反应器通常由多个电化学流体电池组成，这些流体电池通常形式是具有平面且无柔性，并通过双极连接形成电池组。这种电池组通常呈立方体，结构笨重，虽然能够实现流体反应器的功能，但在它们在移动和静止物体上的安装空间利用率很低。
3、以特别有效利用空间的安装方式将电化学反应器容纳在物体中的基本方法是将反应器集成到已有的结构
4、现有技术中目前采用的一种方法是通过由结构性固态电解液基质中的碳纤维组成的结构电池复合材料来扩展电化学非流体电池的功能，非流体电池的化学成分以磷酸铁锂为基础。这种方法的缺点不仅在于研究和开发适用于现有结构材料的新型电池化学物质成本高昂且不方便，而且还在于只能用于电化学非流体电池。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，明确一种电化学电池，优选地能实现以下两个以上或所有特性：在移动和静止物体中的安装空间利用率；与现有结构的可集成性，特别是与特定移动或静止物体的功能自动产生的结构或结构元件的可集成性(例如，与航天器的圆柱形或立方体壳体的可集成性)；柔性，特别是弯曲柔性(尤其是为了能够适应结构的曲面)；机械压力稳定性(尤其是为了确保电化学电池在特定运行环境中的主要功能)；此外还任选地用于实现其他功能，如结构的机械强度、尽可能多的电池化学性质的可用性(特别是与所用流体的容许粘度有关)以及电极和膜等电池所用组件的耐化学性和耐电化学性。
2、该目标通过独立权利要求的主题实现，从属权利要求和说明中教导了有利的配置。
3、根据主权利要求，本专利技术涉及一种电化学电池，特别是氧化还原流体电池，包括至少一个电池框和至少一个电极，其中，该电池框从外围环绕电池内部，该电池框包括至少一个用于向该电池内部供应流体(特别地是电解液)的供给通道和至少一个用于从电池内部排出流体的排放通道，以及任选的至少一个半渗透膜和任选的至少一个双极板，其中，电池框、电极和任选的半渗透膜以及任选的双极板大体上以形状配合的方式相互连接。电化学电池的上述部件以形状配合的方式彼此连接，特别是在集成过程中或集成到移动或静止元件的支撑和/或成形结构中，特别是在一个或多个活性电池表面区域正交于电池平面。也可以只通过安装在支撑和/或成形结构中来实现形状配合，特别是在活性电池表面区域。形状配合尤其还被理解为各部件的齐平布置，部件之间不再具有相对于彼此的位置柔性。根据本申请，形状配合特别地还能实现机械压力稳定性。除了形状配合之外，还可以例如通过螺钉连接提供摩擦紧固或例如通过粘合剂提供整体紧固。
4、根据本申请，移动元件尤其被理解为运载工具(即陆地运载工具和运输工具、飞机和航天器以及水运工具，例如航天器、船舶或飞机)，而太空旅行的静止元件则例如指空间站(例如月球上的未来空间站)。
5、支撑结构和/或成形结构理解为将电化学电池置于其内的移动或静止结构的结构元件，即特别是运载工具或太空旅行的静止元件的结构元件。例如，成形结构可以是运载工具的外壳或机身，但也可以例如在运载工具，特别是空间飞行物或空间站的情况下是由多个模块或单元构成的结构，或者也可以是机身部分，尤其是在航空器的情况下。成形结构通常是一种结构元件，用于限定或包裹被人使用的单元，或由多个此类单元(如飞机机身)组成，例如乘客舱、控制站或空间站模块。例如，支撑结构可以是横向、斜向或纵向加固的支撑结构，以用于支撑外壳。不过，支撑和成形结构也可以是运载工具机身或运载工具舱内的衬里元件，支撑结构设置在衬里元件内。
6、根据本申请的电化学电池被理解为现有技术中已知的所有电化学电池。它们的不同在于结构，有时也被称为电化学反应器，因为电化学反应发生在电化学电池中。根据它们的用途，电化学电池可以设计为例如电化学电源形式的原电池，其通过不同电极上的化学反应提供可用的电能。然而，替代地，电化学电池也可以是电解电池，其用于通过施加外部电压来生产某些产品。例如，可以想到的是为燃料电池产生氢气，或通过电解水产生氧气。蓄电池可交替用作类似原电池的电源，也可用作储能器，如在电解电池的情况下。最后，还提及可以通过电渗析或电容去离子法进行水处理。
7、根据一个实施例，电池是柔性的，特别是弯曲柔性的。弯曲柔性可通过使用弯曲柔性材料和/或弯曲柔性结构来实现。
8、例如，可以通过在电池中，特别是在电极中，在一个主表面或两个主表面上专门设置材料凹槽(例如可以想到的凹槽、缺口或刻痕或一般的v形凹槽)来实现弯曲柔性结构，这些材料凹槽可以适应其内可进行安装操作的结构的几何形状，特别是支撑结构的几何形状。凹槽可以设计为在安装后基本上只剩下一条缝。换句话说，可以具体设定凹槽的几何形状(例如，可以通过选择v形结构的开口角度)，以便在安装过程中自动产生其内可进行安装操作的内部几何结构。这一点在太空旅行领域尤为有利，因为其要求在特定安装位置上将柔性发挥到最大。
9、某些材料本身具有一定的弯曲柔性(在这种情况下，这些材料本身就是弯曲柔性材料)，但同时又具有机械压力稳定性。该材料可以例如是导电多孔聚合物、基于导电聚合物的复合材料或硬质无纺布和毡以及金属泡沫，如铝泡沫、镍泡沫或钛泡沫。
10、根据一个实施例，该电池可以设计为使电池框所包围的表面彼此间的平均间隙为0.2mm至100mm，在许多情况下为2mm至10mm。不过，通常情况下，该距离会与其内进行安装的结构相适应。可以想到，例如，在月球站等情况下，间隙可以相对较大，甚至超过100mm。对于比较坚硬的电极材料，可以提供较薄的电池以获得足够的抗弯强度，而当电池由高弯曲柔性材料或结构组成以及多孔电极中表面积较大(例如，当是金属泡沫或孔隙率优选地超过90％的导电多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学电池，特别是氧化还原流体电池，包括：至少一个电池框和至少一个电极，其中，所述电池框从外围环绕电池内部，其中，所述电池框包括至少一个用于向所述电池内部供应流体的供给通道、至少一个用于从所述电池内部排放流体的排放通道，以及任选的至少一个半渗透膜和任选的至少一个双极板，其特征在于，
2.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，
3.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
5.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，
7.根据前述三个权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
10.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，
11.根据前述两项权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池的至少部分组件，特别是所述电极，具有弯曲柔性和/或位置柔性的几何形
12.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
13.一种电池组，包括：根据前述权利要求中任一项所述的两个或更多个电化学电池的电池复合物。
14.一种移动元件或太空旅行的静止元件的结构元件，其中，所述结构元件对所述静止元件或所述移动元件起支撑和/或成形作用，其特征在于，
15.根据前述权利要求所述的结构元件，其特征在于，所述移动元件为运载工具。
16.根据权利要求14所述的结构元件，其特征在于，所述静止元件为空间站。
17.根据前述权利要求中任一项所述的电池组或电化学电池在航空、航运和太空旅行中的用途。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种电化学电池，特别是氧化还原流体电池，包括：至少一个电池框和至少一个电极，其中，所述电池框从外围环绕电池内部，其中，所述电池框包括至少一个用于向所述电池内部供应流体的供给通道、至少一个用于从所述电池内部排放流体的排放通道，以及任选的至少一个半渗透膜和任选的至少一个双极板，其特征在于，
2.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，
3.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
5.根据前述权利要求所述的电池，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，
7.根据前述三个权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池，其特征在于，
10.根据前述权利要求所...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·吉尔希克，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：
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