专利名称：电解电池及其制造和使用的相关方法
技术领域：
本发明涉及电解，更具体地，涉及电解电池及其制造的相关方法。
背景技术：
电解电池被广泛用于多种具有商业价值的用途。电解电池的基本组件包括通过电 解质隔离的两个或多个电极，电极通常为板或棒。在电极两端设置电位，使得电流流过电解 质，从而导致其一个或多个组成元素分解。影响电解电池寿命的一个重要因素是电池执行电解的效率。实际上，效率的增长 通常被制造电解电池费用的相应增长而抵消。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的在于提供一种改进的电解电池以及制造和使用的 相关方法。根据本发明的实施例，电解电池包括板叠层，包括多个被隔开的板，以限定在其 间延伸的多个通道；壳体，配置在多个板周围；以及多个端子，连接至板叠层，用于在其两 端设置电位。根据本发明的一个方面，电池还包括配置在多个板之间并且进一步限定多个通道 的多个粘合带。根据本发明的另一方面，壳体包括至少一个歧管部，用于限定延伸通过并与 多个通道连通的多个歧管开口。根据方法方面，制造电解电池的方法包括使用连接在多个板之间的多个粘合带， 使多个板形成为板叠层，在板和粘合带之间限定多个通道；以及在板叠层周围形成壳体，使 得壳体中的至少一个开口与多个通道连通。根据本发明的又一方面，形成壳体包括在多个销之上配置其中具有多个开口的 歧管部模具(manifold section mold)，使得多个销延伸穿过多个开口 ；在模具中配置板叠 层的第一端，使得多个销延伸到多个通道中；用可流动材料填充歧管部模具；固化可流动 材料，以在板叠层的第一端上形成第一歧管部；以及从多个销和歧管部模具去除板叠层的
第一端和第一歧管部。参考以下优选实施例的详细描述和附图，可以更好地理解本发明的这些和其他目 的、方面和优点。
图1是根据本发明实施例的电解电池的示意性透视图2是沿着图1的线2-2截取的电解电池的截面图；图3是图1的电解电池的组装的一个阶段的示意性透视图；图4是图1的电解电池的组装的另一个阶段的示意性透视图；图5是图1的电解电池的组装的又一个阶段的示意性透视图；图6是图1的电解电池的组装中使用的装置的顶视图；图7是图1的电解电池的组装中使用的另一装置的顶视图；图8是图1的电解电池的组装的附加阶段的示意性透视图；图9是图1的电解电池的组装的另一个阶段的示意性透视图；图10是图1的电解电池的组装的又一个阶段的示意性透视图；图11是图1的电解电池的组装的附加阶段的示意性透视图；以及图12是根据本发明另一实施例的包括图1的电解电池的电解系统的示图。
具体实施例方式参照图1和图2，根据本发明的实施例，电解电池10包括板叠层12和壳体14。多 个端子16延伸穿过壳体14并与板叠层12连接，使得当端子16连接至电源时，跨过板叠层 12施加电位。板叠层12包括多个隔开的板20，以在其间限定多个通道22。多个粘合带24被配 置在板20之间，并且进一步限定通道22。在板叠层12的相对侧上配置永久磁铁对26。壳体14包括外壳30、第一和第二歧管部32、34、以及第一和第二端盖36、38。在各 个第一和第二歧管部32、34中限定多个第一和第二歧管开口 42、44，以与通道22连通。与 各个第一和第二歧管开口 42、44连通的第一和第二空间46、48被限定在各个第一和第二歧 管部32、34与第一和第二端盖36、38之间。第一和第二端盖开口 52、54被限定在各自的第一和第二端盖36、38中，并经由各 自的第一和第二空间46、48以及第一和第二歧管部开口 32、34与通道22连通。优选地，第 一和第二端盖36、38通过多个机器螺钉56以及粘合剂固定至外壳30。优选地，板20由导电金属制成，并且壳体14由诸如硬固化聚氨酯的电绝缘材料形 成。有利地，壳体14基本上环绕每个板20的周边，有效防止了板20的边缘之间的短路，从 而确保在板20之间流动的电流穿过通道22中的电解质。优选地，粘合带24是两侧压敏胶 带，诸如可从3M公司得到。此外，歧管部32、34允许电解质被引入并且气体输出通道22，同时使板20的外边 缘处短路的机率最小。此外，歧管部32、34帮助在通道22中的压力下保持电解质，减小了 形成的气泡的尺寸，并增加了电解质的有效板覆盖。还发现了磁铁26稍微增加电池10中电解的效率。应该相信，这种效率增加是由 于当跨过板叠层12施加电位时生成的磁力的更好对准所产生的。对于具有所示端子16的 电池10，参照图2，每个磁铁26的优选极性为左边为南极且右边为北极。现在将参照图1至图11描述制造电解电池的方法。参照图3和图4， 使用粘合带 24将第一板20(1)附接至第二板20 (2)。板20和粘合带24限定第一通道22(1)。第一板 20(1)具有预先与其连接的端子16之一。参照图5，重复使用粘合带24进行板20的附接，直到期望的最后一个板20 (η)就绪，形成期望的最后一个通道22 (η-l)。由此形成的板叠层12可容易地移动用于附加的组 装步骤，而不需要担心在板20之间产生的未对准，或者板叠层12裂开。最后一个板20 (η)还具有另一个预先连接的端子16。第三端子16连接至叠层的中间板20。如图所示配置的端子16允许跨过叠层12的一半施加电位。例如，12伏特的DC 可被施加至中央端子，使得从中央板到第一板以及从中央板到最后一个板具有12伏特的 电位。应该理解，本发明不必须限于这种端子16的配置。例如，可以省略中央端子，或者 简单地不连接，并且可以从第一板到最后一板来施加电压。例如，可以跨过整个板叠层12 施加24伏特的DC，这可以产生大致与先前描述的三端子、12伏特DC连接相似的每板压降。 然而，本发明不必须限于具体电压，并且板叠层可以根据给定电解应用的要求而容易地改 变尺寸。参照图6，为了利于堆叠期间板20的适当对准，可以采用板堆叠引导组件60。板 堆叠引导组件60包括其上堆叠板20的基底62。在基底62中限定槽口 64，以容纳板12中 的第一板20(1)的端子16。从基底62延伸出来的导柱66和板20相互邻接以设置期望的 对准。参照图7，为了利于粘合带24在板20上的放置，可以采用带放置引导组件70。组 件70包括附接至基底74的板引导块72。通过限定在引导块72的边缘和基底74之间的 引导槽76而狭窄地容纳单个板20。然后，粘合带24附接至与各个引导块72邻接的板20。 因此，可以迅速并容易地确定粘合带24在板20上的期望放置，确保通道22尺寸更好的均一性。参照图8和图9，为了形成第一歧管部32，在多个销84之上放置具有多个其中限 定歧管部开口 82的歧管部模具80。歧管部开口 82和销84被对准，使得销84密封地延伸 穿过歧管部开口 82。然后，将板叠层12的端部固定到模具80中，使得销84延伸到通道22中。然后， 用可流动材料(例如，易流动的聚氨酯溶液)填充模具80，其被固化以形成第一歧管部32。 从销84去除板叠层12和模具80，并去除模具80。优选地，模具80由柔性材料(诸如基于 硅树脂的材料)形成。为了形成第二歧管部34，板叠层12被反转，并重复前述步骤。可以根据期望或要 求执行模具表面的一些修整。然后，将永久磁体26附于板叠层12的两侧。还在端子16周 围放置螺母86。应该理解，销84和粘合带24协作，以利用通过从限定歧管开口 42、44的销84去 除板叠层12而腾出的空间，在第一和第二歧管部32、34的模制期间保持板20之间的期望 间隔。所得到的组合板叠层12和歧管部32、34呈现出基本刚性的组件，其被容易地移动且 被处理用于随后的组装步骤。参照图10，然后将具有歧管部32、34的板组件12放置在外壳模具组件90中。外 壳模具组件90包括设置在公共基底98上的侧面板92以及前后面板94、96。为了防止第一 和第二歧管部32、34的歧管开口 42、44在填充外部模具组件92时变得粗糙，用带100和块 102覆盖歧管部32、34。粘合带24防止通道在模制期间变得粗糙。有利地，粘合带24充分多孔，在模制期间被部分浸渍，从而变得牢固地结合至外壳30。在模制之前，将面板92-96固定在一起，优选地通过螺纹开口 104中的机器螺钉固定在一起。前面板94进一步设置有端子开口 106，端子16延伸通过端子开口。一旦固定在 一起，外部模具组件90就被填充有附加可流动材料，优选为用于歧管部32、34的相同聚氨 酯溶液。该材料允许被固化，并且外部模具组件90、块102和带100被去除。根据期望或需 要再次执行模具表面的一些修整。参照图11，应该理解，第一和第二空间46、48形成在通过去除块102而腾出的体 积中。第一和第二端盖36、38在外壳30上对准。优选地，多个螺纹开口 110随后通过端盖 36,38轻扣至外壳30。再次参照图1，然后将端盖36、38通过粘合剂和多个机器螺钉56固 定至外壳30。应该理解，前述方法有利地使得表面粗糙且耐用的电解电池以可接受的容限和多 个有利特征快速和容易地形成。本领域技术人员应该理解，根据本发明形成的电解电池10可用于多种电解应用， 发现电池10尤其有利于水的电解。参照图12，电解电池10可用于根据本发明另一实施例 的电解系统120。除电池10之外，系统120包括电源122、泵124、电解质存储箱126和气体 隔离箱128。在操作中，主开关或断路器132被关闭以激励电池10。压力开关134在电池10的 入口 136处感测到压力，并选择性地激励泵124以从存储箱126提供电解质，从而保持预定 压力。从电池10产生的气体(诸如水电解中的氢氧气体)经由出口 138离开电池10并进 入隔离箱128。在气体中夹带的任何流体最终流入存储箱126，并且充分干的气体留下用于 使用或存储。例如，在水电解的情况下，氢氧气体可被存储和/或用于焊接喷枪或用作内燃 机中的助燃剂。总的来说，上面的描述是为了示意和说明目的，本发明不必限于此。相反，本领域 技术人员应该理解，其他修改以及具体环境的修改都落入这里所示和描述的本发明以及所 附权利要求的范围内。
权利要求
一种制造电解电池的方法，所述方法包括在多个销上配置其中具有多个开口的歧管部模具，使得所述多个销穿过所述多个开口延伸；在所述模具中配置板叠层的第一端，使得所述多个销延伸到多个通道中，所述多个通道被限定在所述板叠层的多个板之间；用可流动材料填充所述歧管部模具；固化所述可流动材料，以在所述板叠层的第一端上形成第一歧管部；以及从所述多个销和所述歧管部模具去除所述板叠层的第一端和所述第一歧管部。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述多个销上重新配置所述歧管部模具，使得所述多个销穿过所述多个开口延伸； 在所述模具中配置所述板叠层的第二端，使得所述多个销延伸到所述多个通道中； 用附加可流动材料重新填充所述歧管部模具；固化所述附加可流动材料，以在所述板叠层的第二端上形成第二歧管部；以及 从所述多个销和所述歧管部模具去除所述板叠层的第二端和所述第二歧管部。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括 覆盖所述第一歧管部；在外壳模具中配置所述板叠层； 用另外的可流动材料填充所述外壳模具；固化所述另外的可流动材料，以在所述板叠层和所述第一歧管部周围形成外壳； 从所述外壳模具去除所述板叠层、第一歧管部和外壳。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，覆盖所述第一歧管部包括在所述第一歧管部上 配置块，并且在所述块周围模制所述外壳，使得第一空间被限定为当去除所述块时腾出的 体积。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括将端盖附接至所述外壳，使得端盖开口与所述 第一空间连通。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括使用连接在多个板之间的粘合带，将所述多个板形成为所述板叠层，在所述板和所述 粘合带之间限定所述多个通道。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个粘合带协作，以保持所述另外的可流动 材料在所述外壳的模制期间进入所述通道。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述另外的可流动材料在固化之前部分地浸渍 所述粘合带。
9.一种制造电解电池的方法，所述方法包括使用连接在多个板之间的粘合带，将所述多个板形成为板叠层，在板和所述粘合带之 间限定多个通道；以及在所述板叠层周围形成壳体，使得所述壳体中的至少一个开口与所述多个通道连通。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述板叠层周围形成所述壳体还包括形成 至少一个歧管部，所述至少一个歧管部具有与所述多个通道连通的多个歧管开口。
11.一种电解电池，包括板叠层，包括多个被隔开的板，以限定在其间延伸的多个通道； 多个粘合带，配置在所述多个板之间，并且进一步限定所述多个通道； 壳体，配置在所述多个板周围；以及 多个端子，连接至所述板叠层，用于在其两端设置电位。
12.根据权利要求11所述的电池，其中，所述壳体的一部分延伸到所述粘合带的孔隙中。
13.根据权利要求11所述的电池，其中，所述壳体包括至少一个歧管部，所述至少一个 歧管部限定延伸通过且与所述多个通道连通的多个歧管开口。
14.根据权利要求11所述的电池，其中，所述壳体基本覆盖所述多个板中的每一个的 周边。
15.根据权利要求11所述的电池，还包括永久磁铁对，配置在所述板叠层的相对侧上。
16.一种电解电池，包括板叠层，包括多个被隔开的板，以限定在其间延伸的多个通道，所述通道具有第一端和 第二端；以及壳体，配置在所述多个板周围，并包括第一歧管部，所述第一歧管部限定延伸通过且与 所述多个通道的第一端连通的多个第一歧管开口 ；以及 多个端子，连接至所述板叠层，用于在其两端设置电位。
17.根据权利要求16所述的电池，其中，所述壳体还包括第二歧管部，所述第二歧管部 限定延伸通过且与所述多个通道的第二端连通的多个第二歧管开口。
18.根据权利要求16所述的电池，其中，所述壳体还限定第一空间，所述第一空间通过 所述第一歧管部与所述多个通道连通。
19.根据权利要求18所述的电池，其中，所述壳体还包括端盖，所述端盖具有限定在其 中的端盖开口，并且所述第一空间被限定在所述端盖和所述第一歧管部之间，使得所述端 盖开口与所述第一空间连通。
20.根据权利要求16所述的电池，还包括多个粘合带，配置在所述多个板之间，并进 一步限定所述多个通道。
全文摘要
一种电解电池，包括板叠层，包括多个被隔开的板以限定在其间延伸的多个通道；壳体，配置在多个板周围；以及多个端子，连接至板叠层，用于在其两端设置电位。电池还包括多个粘合带，配置在多个板之间并进一步限定多个通道。制造电解电池的方法包括在多个销上配置其中具有多个开口的歧管部模具；在模具中配置板叠层的第一端，使得多个销延伸到多个通道中；以及模制第一歧管部。
文档编号C25B9/00GK101868565SQ200980100765
公开日2010年10月20日 申请日期2009年3月12日 优先权日2008年6月12日
发明者罗伯特·波陈 申请人:赛尔有限公司