【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、电转x(power-to-x)涉及电力转换、能量储存和使用剩余电功率的再转换路径，典型地是在波动的可再生能源发电超过负载的时段期间。
2、电解槽是利用电力驱动电化学反应例如将水分解成氢气和氧气的装置。电解槽的构造与电池或燃料电池非常相似；它由阳极、阴极和电解质组成。
3、电解槽产生的氢气非常适合用于氢燃料电池。电解槽中发生的反应与燃料电池中的反应非常相似，只是阳极和阴极中发生的反应相反。在燃料电池中，阳极是消耗氢气的地方，而在电解槽中，氢气是在阴极处产生的。当电解反应所需的电能来自可再生能源(比如风能或太阳能系统)时，可以形成非常可持续的系统。
4、直流电解(效率最多80％至85％)可以用于产生氢气，该氢气又可以经由甲烷化转化为甲烷(ch4)，或将氢气与co2一起转化为甲醇，或转化为其他物质。
5、以这种方式(例如通过风力涡轮机)产生的能量(比如氢气)然后可以被储存以供以后使用。
6、电解槽可以以多种不同的方式配置，并且通常分为两种主要设计：单极和双极。单极设计典型地使用液体电解质(碱性液体)，双极设计使用固体聚合物电解质(质子交换膜)。
7、碱性水电解有两个电极在氢氧化钾(koh)或氢氧化钠(naoh)的液体碱性电解质溶液中操作。这些电极由隔膜分开，从而将产物气体氧气o2和氢气h2分开，并将氢氧根离子(oh-)从一个电极输送到另一个电极。
8、其他燃料和燃料电池包括磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、以及所有它
9、如果设备中工作的流体溶液是在给定温度内以优化效率，则这是优点。如果设备可以紧凑且可扩展，则这也是优点。
技术实现思路
1、本专利技术的实施例的目的是提供一种用于电解槽的盒，该电解槽易于生产、高效且可扩展。
2、本专利技术提供了一种用于电解槽的盒，该盒包括两个冷却板，这两个冷却板彼此接触并在这两个冷却板之间形成冷却流动路径，该盒进一步包括两个电解质板，每个电解质板接触这些冷却板之一，其中，冷却流动路径的至少一部分被分成多个冷却单元，每个冷却单元经由冷却单元入口连接到冷却单元供应通道并经由冷却单元出口连接到冷却单元返回通道，从而形成从冷却单元入口到冷却单元出口穿过每个冷却单元的冷却流动路径，其中，冷却单元沿两个方向分布在冷却板上。
3、因此，本专利技术提供了一种用于电解槽的盒。该盒包括两个冷却板以及例如呈阳极电解质板和阴极电解质板形式的两个电解质板。这些板布置在盒内，使得两个冷却板彼此接触、即面向彼此，从而在它们之间形成冷却流动路径。这些电解质板各自在其中一个冷却板的与面向另一冷却板的那侧相反的一侧上接触或面向该相应一个冷却板。相应地，在每个冷却板与邻近于其布置的电解质板之间形成电解质路径。因此，流经冷却流动路径的冷却流体向在每个电解质路径中流动的电解质流体提供冷却。这将在下面进一步详细描述。
4、电解槽盒可以与几个其他电解槽盒叠置以形成电解槽。
5、冷却流动路径的至少一部分被分成多个冷却单元。每个冷却单元经由冷却单元入口连接到冷却单元供应通道并且经由冷却单元出口连接到冷却单元返回通道。相应地，给定的冷却单元从与其连接的冷却单元供应通道接收冷却流体，冷却流体穿过冷却单元并经由冷却单元出口离开冷却单元并进入与冷却单元连接的冷却单元返回通道。换句话说，从冷却单元入口到冷却单元出口并且由此从冷却单元供应通道到冷却单元返回通道穿过冷却单元限定或形成冷却流动路径。该穿过冷却单元的冷却流动路径形成了限定在两个冷却板之间的冷却流动路径的一部分。
6、冷却单元沿两个方向分布在冷却板上。这两个方向可以例如是冷却板的长度方向和冷却板的基本上垂直于长度方向(比如沿着冷却板的宽度方向)的横向方向。替代性地，这两个方向可以以不同的方式布置。例如，这两个方向可以是冷却板的两个基本对角的方向。在任何情况下，冷却单元以限定二维图案或二维阵列的方式分布在冷却板上。相应地，这些冷却单元中的每一个为冷却板的小区域提供冷却，并且这些小区域跨冷却板二维地分布。由于每个冷却单元直接从冷却单元供应通道接收冷却流体的供应，因此这允许在这些冷却板的整个区域上实现均匀且高效的冷却。这允许对在阳极电解质路径中流动的阳极电解质流体以及在阴极电解质路径中流动的阴极电解质流体进行高效冷却。相应地，可以由此获得阳极电解质流体以及阴极电解质流体的合适温度。这确保了电解槽能够以高效的方式操作。
7、冷却单元供应通道和/或冷却单元返回通道可以以对在其中流动的冷却流体造成的阻碍最小的方式进行设计。在这种情况下，确保了冷却流体可以快速且高效地到达所有冷却单元，并且可以确保来自所有冷却单元的高效冷却。
8、该盒可以包括各自向冷却单元的子集供应冷却流体或从冷却单元的子集接收冷却流体的若干冷却单元供应通道和/或若干冷却单元返回通道。作为替代方案，所有冷却单元可以连接到单一冷却单元供应通道和单一冷却单元返回通道。
9、该盒可以进一步包括覆盖这些电解质板中的至少一个电解质板的区域的至少一个膜，并且冷却板可以形成有冷却单元，这些冷却单元至少分布在被布置成与该至少一个电解质板的被膜覆盖的部分接触的区域中。
10、根据该实施例，膜安装在这些电解质板中的至少一个电解质板上。当盒与其他盒叠置以形成电解槽时，膜将被布置在形成一个盒的一部分的阳极电解质板与形成相邻盒的一部分的阴极电解质板之间。相应地，膜允许水力离子(hydronic ion，h-)从阴极电解质板输送到阳极电解质板，同时保持电解产生的产物气体(例如分别是o2和h2)分开。
11、根据该实施例，冷却单元定位在冷却板处，使得它们至少向相邻电解质板的安装有膜的部分提供冷却。因此，冷却单元被布置为尽可能靠近发生电解反应的热源，即靠近活性区域。这确保了整个活性区域上的均匀冷却，因此也确保了整个活性区域上的均匀且正确的温度。相应地，确保了电解反应的正确温度。整个活性区域上的均匀温度提供了电解质板上相同的电阻，并提供了最大的电解效率。
12、冷却单元可以形成有图案，该图案被适配成接触所连接的相邻冷却板的类似图案，从而在冷却单元内形成冷却路径。根据该实施例，当两个冷却板被连接而在其间形成具有冷却单元的冷却流动路径时，形成在一个冷却板上的图案与形成在另一冷却板上的图案接触。这在各个冷却单元内产生了障碍物，并且这些障碍物迫使冷却流体在从冷却单元入口到冷却单元出口穿过冷却单元时多次改变方向。这得到非常高效的冷却。
13、该图案可以为波纹图案，并且所连接的相邻冷却板的波纹图案可以定位成彼此交叉并且在交叉点处相接触。根据该实施例，形成在相应冷却板上的图案之间的接触呈基本均匀地分布在每个冷却单元上的几个小接触点的形式。这得到每个冷却单元上高度均匀且高效的冷却。
14、作为波纹图案的替代方案，该图案可以是任何其他合适的类型，比如人字形、凹痕形式等，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电解槽的盒(1)，该盒(1)包括两个冷却板(2)，所述两个冷却板彼此接触并在所述两个冷却板之间形成冷却流动路径(5)，该盒(1)进一步包括两个电解质板(3a，3c)，每个电解质板(3a，3c)接触这些冷却板(2)之一，其中，该冷却流动路径(5)的至少一部分被分成多个冷却单元(17)，每个冷却单元经由冷却单元入口(21)连接到冷却单元供应通道(20)并经由冷却单元出口(23)连接到冷却单元返回通道(22)，从而形成从该冷却单元入口(21)到该冷却单元出口(23)穿过每个冷却单元(17)的冷却流动路径，其中，这些冷却单元(17)沿两个方向分布在这些冷却板(2)上。
2.根据权利要求1所述的盒(1)，其中，该盒(1)进一步包括覆盖这些电解质板(3a，3c)中的至少一个电解质板的区域的至少一个膜(4)，并且其中，这些冷却板(2)形成有冷却单元(17)，这些冷却单元至少分布在被布置成与该至少一个电解质板(3a，3c)的被该膜(4)覆盖的部分接触的区域中。
3.根据权利要求1或2所述的盒(1)，其中，这些冷却单元(17)形成有图案(18)，该图案被适配成接
4.根据权利要求3所述的盒(1)，其中，该图案(18)为波纹图案(18)，并且其中，所连接的相邻冷却板(2)的波纹图案定位成彼此交叉并且在交叉点处相接触。
5.根据权利要求3或4所述的盒(1)，其中，该图案(18)不接触位于该冷却板(2)的与接触另一个冷却板(2)的那侧相反的一侧处的电解质板(3a，3c)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的盒(1)，其中，接触柱(19)分布在这些冷却板(2)上、位于这些冷却单元(17)内。
7.根据权利要求6所述的盒(1)，其中，所述两个冷却板(2)中的每一个的接触柱(19)背向另一个冷却板(2)并指向邻近于这些冷却板(2)定位的相应电解质板(3a，3c)。
8.根据权利要求6或7所述的盒(1)，其中，这些电解质板(3a，3c)形成有形成多孔区域的电解质板开口(11)，并且其中，这些接触柱(19)定位成在这些电解质板开口(11)之间的区域中接触这些电解质板(3a，3c)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的盒(1)，其中，这些接触柱(19)形成与这些电解质板(3a，3c)的电接触，从而向这些电解质板供应电流/电压。
10.根据前述权利要求中任一项所述的盒(1)，其中，每个冷却单元供应通道(20)经由多个冷却单元(17)的相应的冷却单元入口(21)连接到该多个冷却单元。
11.根据前述权利要求中任一项所述的盒(1)，其中，每个冷却单元返回通道(22)经由多个冷却单元(17)的相应的冷却单元出口(23)连接到该多个冷却单元。
12.根据前述权利要求中任一项所述的盒(1)，其中，每个电解质板(3a，3c)形成有至少一个电解质流体入口(8in，9in)和至少一个气体出口(8out，9out)，并且在该至少一个电解质流体入口(8in，9in)与该至少一个气体出口(8out，9out)之间限定了活性区域，并且其中，这些冷却板(2)的形成有冷却单元(17)的区域被适配成与这些电解质板(3a，3c)的活性区域对齐。
13.根据前述权利要求中任一项所述的盒(1)，其中，这些冷却单元(17)被冷却单元壁(17a)围住，其中，相应的冷却单元入口(21)和冷却单元出口(23)形成在该冷却单元壁(17a)中。
14.根据权利要求13所述的盒(1)，其中，这些冷却单元壁(17a)将各个冷却单元(17)分开。
15.根据权利要求13或14所述的盒(1)，其中，这些冷却单元壁(17a)形成为这两个冷却板(2)中相连接而形成流动屏障的突出部。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于电解槽的盒(1)，该盒(1)包括两个冷却板(2)，所述两个冷却板彼此接触并在所述两个冷却板之间形成冷却流动路径(5)，该盒(1)进一步包括两个电解质板(3a，3c)，每个电解质板(3a，3c)接触这些冷却板(2)之一，其中，该冷却流动路径(5)的至少一部分被分成多个冷却单元(17)，每个冷却单元经由冷却单元入口(21)连接到冷却单元供应通道(20)并经由冷却单元出口(23)连接到冷却单元返回通道(22)，从而形成从该冷却单元入口(21)到该冷却单元出口(23)穿过每个冷却单元(17)的冷却流动路径，其中，这些冷却单元(17)沿两个方向分布在这些冷却板(2)上。
2.根据权利要求1所述的盒(1)，其中，该盒(1)进一步包括覆盖这些电解质板(3a，3c)中的至少一个电解质板的区域的至少一个膜(4)，并且其中，这些冷却板(2)形成有冷却单元(17)，这些冷却单元至少分布在被布置成与该至少一个电解质板(3a，3c)的被该膜(4)覆盖的部分接触的区域中。
3.根据权利要求1或2所述的盒(1)，其中，这些冷却单元(17)形成有图案(18)，该图案被适配成接触所连接的相邻冷却板(2)的类似图案(18)，从而在这些冷却单元(17)内形成冷却路径(5)。
4.根据权利要求3所述的盒(1)，其中，该图案(18)为波纹图案(18)，并且其中，所连接的相邻冷却板(2)的波纹图案定位成彼此交叉并且在交叉点处相接触。
5.根据权利要求3或4所述的盒(1)，其中，该图案(18)不接触位于该冷却板(2)的与接触另一个冷却板(2)的那侧相反的一侧处的电解质板(3a，3c)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的盒(1)，其中，接触柱(19)分布在这些冷却板(2)上、位于这些冷却单元(17)内。
7.根据权利要求6所述的盒(1)，其中，所述两个冷却板(2)中的每一个的接触柱(19)背向...
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