[发明专利]基于高压质子交换膜的水电解器系统

说明书

技术领域

本发明总的涉及电解器的领域，且更特定地涉及基于高压质子交换 膜的电解器系统。

背景技术

电解器借助电的通过，通常通过将化合物分解为元素或更简单的产 物，而将丰富量的化学物转化为更珍贵的物质。基于质子交换膜的水电 解器(或基于PEM的水电解器)是这样的系统，其中水在氧化电极或电 池阳极处被氧化以产生氧气，从而释放氢离子或质子，和电子。氢离子 在跨过电池施加的电场的作用下通过固体聚合物电解质从电池阳极迁 移到电池阴极，或氢电极，而电子由直流(DC)电源转移到阴极。质子 和电子在电池阴极处再组合以产生氢。氧和氢以与施加的电池电流成比 例的速度按化学计量比而生成，即每一体积单位的氧对应两体积单位的 氢。高压水电解器可以在足以用于存储的压力(高达或超过10000磅每 平方英寸)下生成氢气和氧气，无需机械压缩。

发明内容

根据一个示例性实施例的基于高压质子交换膜的水电解器系统可 以包括：具有内部区域和水入口的外电极；联接在外电极的另一个部分 内的气体出口；联接在内部区域内且通过直流电源电联接到外电极的中 心电极；具有多个质子交换膜电池的在内部区域内围绕中心电极螺旋缠 绕的膜电极组件，其中所述多个质子交换膜电池的最内部的一个可以电 联接到中心电极且其中多个质子交换膜电池的最外部的一个可以电联 接到外电极；和围绕中心电极缠绕且联接到中心电极和外电极的非导体 分隔件，非导体隔膜防止多个质子交换膜电池之间的电接触。当外电极 是阴极时中心电极可以是阳极，或替代地中心电极可以是阴极而外电极 是阳极。

在另一个示例性的实施例中，大体上如上所述的基于高压质子交换 膜的水电解器系统也可以包括另外的结构，所述另外的结构通过重力分 层将基于高压质子交换膜的水电解器内所生成的氢气和氧气在其离开 系统前分离。

本发明的其他示例性的实施例将从下文中提供的详细描述中变得 显见。应理解的是详细描述和具体例子虽然公开本发明的示例性实施 例，但仅意图于阐述目的而不意图于限制本发明的范围。

附图说明

本发明的示例性实施例将从详细描述和附图中变得更完整地理解， 各图为：

图1是根据一个示例性实施例的基于高压质子交换膜的水电解器系 统的剖面图；

图2是图1的容器沿线2-2截取的截面视图；

图3是图2的膜电极组件在铺开和展开位置的透视图；

图4是根据另一个示例性实施例的基于高压质子交换膜的水电解器 系统的剖面图；

图5是根据图1或图4的任一示例性实施例的包括基于高压质子交换 膜的水电解器系统的电动车辆的平面图。

具体实施方式

如下的实施例(多个实施例)的描述仅在本质上是示例性的(说明 性的)，且不意图于限制本发明、其应用或使用。

首先参考图1至图3，根据一个示例性实施例的基于高压质子交换膜 的水电解器系统10可以包括压力容器缸或称外电极12，该外电极12具有 水入口14和气体出口16。水位传感器19也可以结合在容器10内，指示外 电极12的内部部分20内的水位。水位传感器19与水入口14的止回阀部分 通信，以将其在打开位置和关闭位置之间移动，以当传感器19指示内部 部分20内的水位过低时允许水通过水入口14进入内部部分。

系统10也可以包括传导的中心柱或称中心电极18，该中心电极18部 分地容纳在外电极12的内部部分20内且通过绝缘的馈通部分22延伸到 系统10的外侧。外电极12和中心电极18可以是阳极电极或阴极电极，其 中当中心电极18是阴极电极时外电极12是阳极电极，且其中当中心电极 18是阳极电极时外电极12是阴极电极。外电极12和中心电极18可以各通 过直流(DC)电源11相互电联接。外电极12和中心电极18因此形成DC 电源11的正极端子和负极端子。