专利名称：电化学电解槽及其组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学系统，尤其是涉及一种可拆卸电化学电解槽组件和用来接收和互连电化学电解槽组件的总管系统。
背景技术：
电化学电解槽，即利用化学反应来形成电势的电解槽，在很多电力供给应用中是重要的一个方面。在多数这些应用中，适当的电源需要使用多个互连的提供适当输出电压和电流的电解槽。这通常是通过在适当的配置中采用机电的方法永久地互连多个电解槽来实现。不幸的是，在这种情况下，当一个电解槽失效时，很难更换该失效的电解槽。结果必须更换整个电解槽。
在专利号为5,804,329的美国专利中描述了一种改进的电转换电解槽结构和化学性质，该专利在此引用以做参考。在其中描述的电转换电解槽实施例中，靠半透膜将阳极溶液和阴极溶液分离开来。因为该电解槽为负载提供电能，于是在这种溶液中发生了化学转换。为了延长电池的寿命，可通过电解槽来循环溶液，用新的电解液溶液更换转换后的溶液。在这样的系统中，可不间断地更换电解液溶液，并且在该电解槽组件中阳极和阴极一般是不会坏的，因此使电解槽寿命延长。然而，由于各种原因，包括物理损伤、泄漏或者热烧毁，该电解槽最终还是会失效。这样，在多电解槽电池中，就需要能够快速的更换失效的电解槽。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解槽结构，其能够方便地更换失效的电解槽。
据此，本发明的一个方面是提供一种可拆卸电化学电解槽系统组件，其能与电化学电解槽总管配合。该可拆卸电化学电解槽组件包括电解槽壳体，电解槽壳体具有界面表面、第一小室、第二小室和至少一个机械连接器，借此可拆卸电化学电解槽可与总管配合。另外，该电解槽组件有将第一和第二小室隔离的中间膜，与每个小室液体连通并从第一小室延伸通过该电解槽壳体的界面表面的一对入口和出口导管。在界面表面，入口和出口导管具有连接器，在与总管配合时将对应的导管连接到总管上。而且，该电解槽组件还包括在每个小室中从小室延伸通过界面表面的电导体并与电导体电连接的电导体，提供与总管的电连接。
优选的，每个电解槽的流体的、机械的和电连接器都在每个电解槽的一个界面侧，并与总管上对应结构连通。这样，本发明提供一种电解槽组件，能按方便更换失效电解槽的方式在流体和机械连通中配合。
根据本发明的可拆卸电化学电解槽组件的另一个实施例是，在电解槽组件的入口和出口导管上使用单向阀，可操作单向阀来控制进出电解槽的流体流量。在将电解槽组件从总管上拆下时，该单向阀可防止从电解槽组件的流体的溢出。而且，单向阀还可以用来防止流体回流到电解槽中，而回流是在总管的电解槽中压力不均匀时造成的。
根据本发明的可拆卸电化学电解槽组件的另一个方面是，在电解槽壳体的一个或者所有小室中加入与电导体电连接的导电填充材料。
根据本发明的可拆卸电化学电解槽组件的另一个方面是，加入与电解槽壳体的一个或所有小室流体连通的一个或者多个排泄导管。排泄导管从小室延伸通过电解槽壳体的界面表面。另外，每个排泄导管可包括在电解槽组件从总管拆下时，防止从电解槽组件来的流体的溢出的单向阀。而且，每个排泄导管在界面表面可包括连接器，用来提供与总管的对应导管的连接。而且，带排泄导管的每个小室有从小室延伸出的泄放阀，操作该泄放阀使其与排泄导管的单向阀协同工作。
本发明的另一个方面是，提供一种与总管一起工作的可拆卸电解槽组件，其中可拆卸电解槽组件适合带氢燃料电解槽使用。该可拆卸氢电解槽组件加入了氢燃料电解槽，其包括氢气入口导管，空气入口导管，副产品出口导管和电端子。氢气入口导管包括流体阻塞过滤器，该流体阻塞过滤器允许氢气流入到氢燃料电解槽同时防止来自流体导管的流体的进入。空气入口导管包括允许空气进入氢燃料电解槽同时防止氢气逃逸的阀。另外，该可拆卸氢电解槽组件包括氢电解槽流体导管，该氢电解槽流体导管包括入口孔，流体出口孔和氢集气室。氢集气室可连接到氢入口导管，于是允许任何收集后的氢气进入氢入口导管。氢燃料电解槽的副产品出口导管包括单向阀和连接到氢电解槽流体导管的出口孔，因此允许在氢燃料电解槽中形成的任何流体副产品进入氢电解槽流体导管同时防止来自流体导管的流体进入氢燃料电解槽。氢电解槽的电极允许氢燃料电解槽在可拆卸氢电解槽组件与总管配合时电连接到总管。
本发明的另一个方面是提供一种与可拆卸电解槽组件一起工作的电化学电解槽总管。该总管包括接触表面和被总管支撑的源头、返回流体导管。每个导管包括至少一个延伸穿过总管的接触表面的流体连接器，总管的接触表面可与可拆卸电解槽组件的相应导管的流体连接器配合。另外，总管包括被总管支撑的电导管，每个电导管包括至少一个电接收器和至少一个电端子。该电接收器允许在总管与电解槽组件配合时连接电解槽组件的相应的电导体。总管的电端子可以是任何适宜的电接口，来允许任何由总管和电解槽组件联合产生的电势施加到外部负载上。另外，总管包括机械连接器，在总管与电解槽组件配合时，将可拆卸电解槽夹持在总管上。
根据本发明的电化学电解槽总管的一个方面是，加入被总管支撑的一个或多个流体排泄导管。每个流体排泄导管包括延伸穿过接触表面的连接器，其能提供和电解槽组件的相应排泄导管连接器的连接。
根据本发明的电化学电解槽总管的另一个方面是，为总管的每个流体连接器加入流体阀。操作该流体阀可控制流体流量，或者防止任何流体的溢出，溢出是将电解槽组件从总管上拆开时在总管中发生的。
根据本发明的电化学电解槽总管的另一个方面是加入带远距离接触表面的远距离总管，该远距离接触表面被流体和电延伸部分连接到流体连接器和电接收器，因此允许电解槽组件和远距离接触表面配合，而电解槽组件可以离总管的接触表面较远。此外，远距离接触表面可以包括远距离机械连接器，将电解槽组件保持在远距离接触表面。
本发明的另一方面是提供一种电化学电解槽系统，其特征是将总管和至少一个可拆卸电化学电解槽组件结合，前边已经描述了其各种形式。除了总管和至少一个可拆卸电化学电解槽组件的结合，电化学电解槽系统包括至少一个源头流体接收容器和至少一个泵；每个接收容器和泵连接到被总管支撑的每个源头导管。泵可控制流体从每个流体接收容器流至相应的源头流体导管。第二返回接收容器可以用来使流体从相应返回流体导管流至返回接收容器(接收使用过的流体)。上述的电化学电解槽系统的另一方面是加入带总管的每个排泄导管的每个返回接收容器，其中每个排泄导管向已使用的流体接收容器排空。
上述的电化学电解槽系统的另一方面是加入一个或多个可拆卸氢电解槽组件。通过将氢电解槽组件的流体入口孔连接到总管的源头流体连接器，以及通过将氢电解槽组件的流体出口孔连接到总管，可以将可拆卸氢电解槽组件与系统的总管配合起来。而且，可拆卸氢电解槽组件的电端子可电连接到总管的电导管，并且氢电解槽的机械连接器可以与总管的机械连接器配合。这样，可以将一个或多个可拆卸氢燃料电解槽组件加入到任何去除氢气的系统中，氢气通过将任何电化学电解槽组件与该系统配合的过程中形成的。
结合示出本发明实施例的附图，下面的详细描述将使本发明更多的目的、特征显而易见，其中图1是由多个可更换电解槽配合互连总管形成的电解槽的透视图；图2是互连的总管的顶视平面图；图3是图2中示例总管的横截面正视图；图4是电解槽的正视图，适合与图2所示的总管互连；图5是在图4中所示的电解槽实施例沿截面线5-5的横截面图；图6是在图5中所示的电解槽实施例沿截面线6-6的横截面图；图7是适合与电解槽和总管的组合一起使用的流体系统的示意图；图8是采用总管的可拆卸氢电解槽组件的横截面视图；图9是连接到图2中的总管的远总管表面的横截面图；图10是图4中电解槽的圆柱实施例的横截面顶视图。
在所有的图中，相同的附图标记和特征，除非另有说明，用来表示所描述实施例的相同的特征、元件、组件或部分。而且，结合附图将详细讨论本发明，其的确与所述实施例关联。应当明白，在不脱离被权利要求所限定的本发明的真正范围和精神的前提下可以对所述实施例进行变化和修改。
具体实施例方式
图1是示出本发明的实施例的透视图，包括可拆卸配合在支撑总管102上的多个可更换电解槽100。当电解槽配合在支撑总管102上时，支撑总管与电解槽100流体连接和电连接，这样就建立了电化学电解槽系统。该系统还包括在总管102和电解槽100间循环电解液的多个流体界面接头104，106，108和110。电极如极柱112和114电连接到电解槽100，这样通过极柱112和114将呈现电势。极柱112和114或者其他适合的电接口连接为将电解槽组件连接到负载提供了方便的方法。
当电解槽100工作而为负载提供电力时，在电解槽中和已经氧化的“燃料”相互作用的电极称为阳极。在该小室中的流体称为阳极电解质。另一电解半槽中的电极通常称为阴极，提供到该小室的流体称为阴极电解质，在半空气电解槽实施例中，阴极电解质可以是如液体电解质、软膏、或者空气的流体。具体阳极电解质和阴极电解质的选择对于本发明的实施并不是关键，分别可以用氢硼化物和氯酸钠。
图2和3示出了支撑总管102的示例性实施例。支撑总管102，优选的是由绝缘材料形成，通常具有一定厚度，至少在其中通过例如钻孔形成两个流体导管-源头流体导管212和返回流体导管214。可以根据具体的应用将总管设计成各种形状和配置。源头流体导管212和至少一个源头流体连接器220流体连通，源头流体连接器220延伸通过总管102的界面。源头流体连接器220在源头流体导管212和可拆卸电解槽100之间提供流体连通。类似的，返回流体导管214包括延伸通过总管102界面的至少一个源头流体连接器222，在返回流体导管214和可拆卸电解槽100之间提供流体连通。
当用机械连接器224的方法将电解槽100固定在总管102上时，就建立起流体通道从接头104开始，经过导管212，孔220，电解槽100，孔222，导管214，再经过第二接头106返回外部返回容器(未示出)。在已选定的电池化学需要另外电解液的过程中，按相同的方式建立和流体界面接头108，110和孔234，236连接的第二对流体导管226，228。安装结构224可采用传统安装结构，例如螺栓、夹紧装置、带棘齿的弹簧负载臂(将电解槽夹持在配合位置)，或者带夹持机构的钩子。可选的，电解槽组件和总管之间电的、流体和机械方式连通结合到一个结构中，因此提供了可加入到电路板中的电解槽结构。
如图3所示，单路流体阀或单向阀302可置于流体通路中，位于在总管102中靠近源头和返回流体连接器220，222处，或者在电解槽组件100的流体入口和出口导管中，或者上述位置都设置。源头和返回流体连接器220，222在电解槽组件100和总管102配合时打开使流体流入电解槽，在不与总管102配合时关闭以防止电解槽组件100中流体的流失。这样，单向阀302就允许立刻更换电解槽而不需要将总管102和其他电解槽中的液体排干。可选的，单向阀的使用允许电解槽独立于总管操作，并在重新充入电解液时与总管接触。当电解槽移走时可弹性加载单向阀302使之自动关闭。单向阀302执行附加功能。如果电解槽组件100比其他电解槽产生更多的氢气副产品，由气体造成的压力的局部增大会与邻近电解槽产生较少氢的操作发生干涉。在这样的情况下流体单向阀302可防止流体的回流。通过操作开关，可手动地控制流体单向阀302，或者通过传感器自动地控制，在测出电解槽的物理配合或拆开时传感器触发单向阀的操作。另外，根据预定的条件可用计算机远程控制单向阀302。
支撑总管102还包括阳极连接器230和阴极连接器232，其露出在总管102的界面表面340(即与可拆卸电解槽100接合的表面)上。电接收器230，232可采用任何形式的在本技术领域中公知的电连接，这种电连接可在电解槽100和总管102之间提供可拆卸配合的电接口。例如，可以使用弹性接触器、插座、铲式插座和类似的，只要在电解槽100上提供适宜的配合连接就可以。接触器可以是双极的。在可选的实施例中，具有导电接触区的印刷电路板可用来形成并且互连电连接器、阳极连接器230和阴极连接器232。有利地，可以在电解槽或与总管配合的地方使用电开关，按与上述单向阀类似的方法工作来控制从电解槽到总管的电导管的电势应用。在更换电解槽时这种开关可防止电解槽的损伤或对操作者的伤害。
有多个电解槽的电池中，可以用电导管240，242按并联(即所有阳极连接器230互连，所有阴极连接器232互连)或串联(即阳极或阴极顺序跨接)将电极230，232互连。在每个电连接处电开关的使用允许根据所需电池的电压和电流输出任意组合这些配置。在使用串联配置地方，当更换电解槽时跨接阳极和阴极的开关可用作分流器，因此允许系统的继续运行。当使用印刷电路板时，电导管240，242可直接形成在其上。可选的，电导管240，242可采取点对点的导线连接，固定在总管102上的导电条等等。
参见图4，电解槽100在界面表面440上大致包括第一入口连接器402和第一出口连接器404，上述连接器在与总管102配合时提供与总管的源头和返回连接器220，236的流体连通。类似的，在第二电解液循环通过电解槽100时，第二入口连接器406第二出口连接器408提供与源头和返回连接器234，236的流体连通。为了实现流体连接器402、406和入口、出口孔234，236之间完全防流体泄漏配合，应当按与入口、出口连接器密封配合来设计流体连接器402、406的尺寸和形状。而且，可设置如O形圈的密封件。设计O形圈使其在受压时填充入口和开口连接器之间的空隙，因此提供了液密密封。
电解槽100还包括第一电端子(阳极端子)和第二电端子(阴极端子)432。在电解槽100和总管102配合时，端子430，432分别与总管102的电导管230，232电连接。电解槽与总管的机械配合可与单向阀和电开关一起协调操作，来在电解槽组件和总管之间同时提供电的、流体的和机械的连接。
图5是电解槽100的横截面图，进一步示出了电解槽100的内部结构。电解槽100基本上由带两个半槽或小室502，504的容器501形成，其中小室502，504由将电解槽分为第一(阳极)小室502和第二(阴极)小室504的中心膜或增压室503隔离开来。容器501可以是任何适合的材料，如塑料、陶瓷、胶版或化合物。每个电解半槽的小室包括主壁，主壁有周边和限定流体容纳井的垂直延伸壁区。增压室503提供阳极小室502和阴极小室504之间的流体隔离。增压室503是半透膜，允许离子在阳极小室502和阴极小室504之间移动。如在本技术领域中公知的，及专利号为5,804,329的美国专利进一步描述的，增压室503可以是阴离子膜、阳离子膜或双极性膜，这取决于所选电解槽的化学性质。增压室503可以由聚四氟乙烯或塑料薄膜(例如Nathion、或碳涂覆膜)形成来提供离子传输。而且，每个电解槽可以有多于两个的小室，每个由至少一个膜隔离。在可选的实施例中，带多个小室的每个电解槽具有不同表面积的电极，因此允许电解槽按各种电力级别产生电荷。
图10示出了图4中电解槽的圆柱实施例的横截面顶视图。根据电解槽使用目的具体空间需求，按多种不同外形和/或配置来设计电解槽组件。
在阳极小室502中是电连接到阳极430的第一电导体或阳极508。当使用可更换流体作为电解槽100的燃料时，优选的阳极508仅用作非消耗导管来产生电势并且不参加电化学反应。优选的，阳极508和阳极端子430由耐腐蚀合金形成，例如Monel。阳极小室502基本上可用导电填充材料510来填充，导电填充材料510增强小室中阳极的导电面积，基本不会抑制第一电解液的流量，其中在阳极小室中第一电解液采用阳极电解液。填充材料510可以是导电筛、金属泡沫、金属编织产品和类似的，这些材料在为导电提供增加的表面区域的同时允许流体的通过。
类似的，在阴极小室504中是电连接到阴极端子432上的第二导电体509。同样的，优选的是第二导电体509和阴极端子432由耐腐蚀合金如Monel形成。阴极小室504基本上用第二导电填充材料511填充，第二导电填充材料511在基本不抑制第二电解液的流量的情况下增强导电表面积。
图6是进一步示出阴极小室504的内部结构和其中流体导管的横截面图。入口连接器404和入口导管602流体连通，钻通垂直延伸侧壁的一部分与小室504的底部连通而形成入口导管602。出口连接器402与出口导管604流体连通，出口导管604沿着电解槽100的周边延伸并经由流体开口606提供与阴极小室504的上部的流体连通。当电解槽和总管102配合时，电解液施加到入口连接器404，溶液填充阴极小室504。当阴极小室504被填满时，电解液经由流体开口606、出口导管604和出口连接器402返回，供给总管102，最终返回至已使用电解质容器。有利地，当电解槽在安装之前被电解液注入时，或者储存非反应流体如水时，就不需要排泄阀608。
在电解槽组件被移开允许空气进入电解槽组件时，可操作电解槽排泄阀608来方便流体的排泄，因此更换排泄流体。也可以和单向阀612一起控制电解槽排泄阀608来打开流体出口和关闭流体入口，因此允许流体返回系统，同时防止空气经由空气排泄阀608进入总管。
在本发明的可选实施例中，可加入隔离流体排泄导管610，来使流体从移开的电解槽返回到系统。在这样的实施例中，流体排泄导管610允许电解槽中的流体排泄到总管的排泄导管，同时空气从电解槽排泄阀608进入。排泄导管610可以和单向阀614一起操作。排泄单向阀614的使用可以结合单向阀612和608，这样当排干电解槽时，单向阀612被关闭以防止电解槽的排泄破坏系统的压力。
图7是个示意图，示出了本发明的一系列电解半槽的电解质的流体传输系统。电解质的供应储存在源头流体容器702，靠供应泵704提供给电解半槽。可选的，在配置允许流体在重力的作用下通过电解槽组件各部分时泵就不是必须的。与电解槽的每个电解半槽相连，优选的是流体单向阀控制流体的分布，并方便拆卸单个电解槽。如果需要可设置共用的返回导管来将使用过的电解质运输到返回流体容器703。用过的电解质可以用来进一步工业处理，或者使电化学反应反向“再充电”电解质而使电解质再生。在可选的实施例中，多个总管可互连到共同的导管和/或电系统。
如图8所示，氢燃料电解槽组件可加入到系统来从流体中除去氢副产品，并提供电力的附加电源。氢电解槽组件801包括氢燃料电解槽802，氢燃料电解槽802通常需要氢入口导管803、空气入口导管804和副产品出口导管805。可以从Ballard Power Systems和DeNora，S.p.A.购得氢燃料电解槽。另外，氢电解槽组件801包括流体导管806，流体导管806具有延伸通过界面表面809的入口孔807和出口孔808，和氢集气室810。氢集气室810允许在电解质中生成的氢穿过流体导管806聚集，继续流向氢入口导管803。氢入口导管803具有流体阻塞过滤器，如疏水过滤器，以便允许氢进入入口导管同时使液体电解质不能进入。氢电解槽802的副产品出口导管805允许在氢燃料电解槽的反应中产生的水，或者其他液体从氢燃料电解槽通过并流至流体导管806。副产品出口805具有单向阀812，以防止来自流体导管806的流体回流至氢电解槽802。氢燃料反应的副产品水或者从氢燃料电解槽排掉，或者虹吸、返回到总管。副产品出口805可以具有单向阀812或者使用亲水过滤器。单向阀813可以用在流体导管816中来控制穿过组件的流体的流量。氢电解槽组件还可以包括施加电力至总管102的电端子814。在要求从一个或多个系统流体中除去不同程度的氢的情况下，一个或多个氢燃料电解槽可以和总管配合。
本发明允许使用远离总管的一系列流体的、电的、机械的连接器来连接单个电解槽，因此提供了可选的电解槽系统的结构。图9示出了带远距离总管表面901的远距离总管，支撑远距离源头流体连接器909，远距离源头流体连接器909与源头流体延伸部分902相连来提供远距离源头流体孔915。源头流体延伸部分902可连接总管102的源头流体连接器220，来提供总管102的源头流体导管212和远距离源头流体孔915之间的流体连通。类似的，远距离返回流体连接器910连接至返回流体延伸部分903，提供远距离返回流体孔916。返回流体延伸部分903可连接总管102的返回流体连接器222，来提供总管的返回流体导管214和远距离返回流体孔916之间的流体连通。另外，可以将被远距离总管表面901支撑的远距离电连接器(远距离阳极)913和第一电延伸部分906一起使用，来提供远距离阳极913和总管102的阳极230之间的电连接。另外，在和远距离总管表面901配合时，远距离机械连接器908可以用于与电解槽组件100配合。
如果使用第二流体系统，可以采用第二套源头和返回流体连接器911，912来应用上述系统，源头和返回流体连接器911，912连接第二套源头和返回流体延伸部分904，905，来提供第二套远距离源头流体孔917，918。类似的，被远距离总管表面901支撑的第二远距离电连接器(远距离阴极)914可以和第二电延伸部分907一起使用，来提供远距离阴极914和总管102的阴极232之间的电连接。
这样，本发明提供一种电解槽结构，方便从总管将电解槽组件连接和拆卸。虽然结合具体示例性实施例已经描述了本发明，但是应当明白在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下可以对已公开的实施例进行各种改变、替代和变化。
权利要求
1.一种可拆卸电化学电解槽组件，与总管一起工作，包括具有界面表面、第一小室、第二小室和至少一个机械连接器的电解槽壳体；隔离第一小室、第二小室的中心膜；至少一个第一入口导管和至少一个第一出口导管，与第一小室流体连通，第一入口导管和第一出口导管从第一小室延伸通过界面表面；在第一小室中的至少一个第一电导体；至少一个第一电端子，从第一小室延伸通过界面表面，第一电端子与第一电导体电连接；在第二小室中的至少一个第二电导体；至少一个第二电端子，从第一小室延伸通过界面表面，第二电端子与第二电导体电连接。
2.根据权利要求1所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括至少一个第二入口导管和至少一个第二出口导管，与第二小室流体连通，第二入口导管和第二出口导管从第二小室延伸通过界面表面。
3.根据权利要求1所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括与第一入口导管配合的第一入口单向阀，和与第一出口导管配合的第一出口流体单向阀。
4.根据权利要求2所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括与第一入口导管配合的第一入口单向阀，与第一出口导管配合的第一出口流体单向阀，与第二入口导管配合的第二入口单向阀，和与第二出口导管配合的第二出口流体单向阀。
5.根据权利要求1所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括与第一电导体电连接的第一导电填充材料。
6.根据权利要求2所述的可拆卸电化学电解槽组件，还包括与第一电导体电连接的第一导电填充材料；和与第二电导体电连接的第二导电填充材料。
7.根据权利要求1所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括第一排泄导管，和第一小室流体连通并从第一小室延伸通过界面表面，第一排泄导管具有排泄导管单向阀；和第一小室泄放阀，从第一小室延伸出。
8.根据权利要求2所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括第一排泄导管，和第一小室流体连通并从第一小室延伸通过界面表面，第一排泄导管具有第一排泄导管单向阀；第二排泄导管，和第二小室流体连通并从第二小室延伸通过界面表面，第二排泄导管具有第二排泄导管单向阀；第一小室泄放阀，从第一小室延伸出；和第二小室泄放阀，从第二小室延伸出。
9.根据权利要求1所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括至少一个附加流体小室；至少一个附加膜，附加膜将附加流体小室与至少一个其他小室隔开；至少一个附加入口导管和至少一个附加出口导管；和至少一个附加电导体。
10.一种可拆卸电化学电解槽组件，与总管一起工作，包括具有氢电解槽界面表面的氢燃料电解槽；与氢燃料电解槽流体连通的氢气入口导管；与氢气入口导管配合的流体阻塞过滤器；与氢燃料电解槽流体连通的空气入口导管；与空气入口导管配合的空气入口阀；氢电解槽流体导管，具有延伸通过氢电解槽界面表面的流体入口孔、延伸通过氢电解槽界面表面的流体开口孔和氢集气室，该氢集气室与氢气入口导管流体连通；与氢燃料电解槽流体连通的副产品出口导管，该副产品出口导管具有副产品出口孔，副产品出口孔与氢电解槽流体导管流体连通；和第二氢电解槽电端子，与氢电解槽电连接，第二氢电解槽电端子延伸通过氢电解槽界面表面。
11.根据权利要求10所述的可拆卸电化学电解槽组件，其特征在于，还包括与副产品出口导管配合的副产品出口阀；和与氢电解槽电连接的第一氢电解槽电端子，第一氢电解槽电端子延伸通过氢电解槽界面表面。
12.一种电化学电解槽总管，与可拆卸电解槽组件一起工作，包括具有接触表面的总管；至少一个被总管支撑的源头流体导管；至少一个延伸通过接触表面的源头流体连接器，并与所述至少一个源头流体导管流体连通；至少一个被总管支撑的返回流体导管；至少一个延伸通过接触表面的返回流体连接器，并与所述至少一个返回流体导管流体连通；至少一个被总管支撑的第一电导管；至少一个第一电接收器，与所述至少一个第一电导管电连接；和至少一个第一电端子，与所述至少一个第一电导管电连接。
13.根据权利要求12所述的电化学电解槽总管，其特征在于，还包括至少一个被总管支撑的第二电导管；至少一个第二电接收器，与所述至少一个第二电导管电连接；至少一个第二电端子，与所述至少一个第二电导管电连接；和至少一个机械连接器，将可拆卸电解槽夹持到总管。
14.根据权利要求12所述的电化学电解槽总管，其特征在于，还包括至少一个被总管支撑的流体排泄导管，和至少一个流体排泄连接器，延伸通过接触表面并且和至少一个流体排泄导管流体连通。
15.根据权利要求12所述的电化学电解槽总管，其特征在于，还包括与所述至少一个源头流体连接器配合的源头流体阀，和与所述至少一个返回流体连接器配合的返回流体阀。
16.根据权利要求12所述的电化学电解槽总管，其特征在于，还包括远距离接触表面；与所述至少一个源头流体连接器流体连通的源头流体延伸部分，在远距离接触表面提供源头流体孔；与所述至少一个返回流体连接器流体连通的返回流体延伸部分，在远距离接触表面提供返回流体孔；和与所述至少一个第一电连接器电连接的第一电延伸部分，在远距离接触表面提供第一远距离电连接。
17.根据权利要求16所述的电化学电解槽总管，其特征在于，还包括第二电延伸部分，与所述至少一个第二电连接器电连接，在远距离接触表面提供第二远距离电连接；和远距离机械连接器。
18.一种电化学电解槽系统包括具有界面表面、第一小室、第二小室和至少一个机械连接器的电解槽壳体；隔离第一小室、第二小室的中心膜；至少一个第一入口导管和至少一个第一出口导管，与第一小室流体连通，第一入口导管和第一出口导管从第一小室延伸通过界面表面；至少一个第二入口导管和至少一个第二出口导管，与第二小室流体连通，第二入口导管和第二出口导管从第二小室延伸通过界面表面；在第一小室中的至少一个第一电导体；至少一个第一电端子，从第一小室延伸通过界面表面，第一电端子与第一电导体电连接；在第二小室中的至少一个第二电导体；至少一个第二电端子，从第二小室延伸通过界面表面，第二电端子与第二电导体电连接；包括接触表面的总管；至少一个被总管支撑的第一源头流体导管；至少一个通过接触表面延伸的第一源头流体导管，该至少一个第一源头流体导管与所述至少一个第一入口导管和所述至少一个第一源头流体导管流体连通；至少一个被总管支撑的第一返回流体导管，该至少一个第一返回流体导管与所述至少一个第一出口导管流体连通；至少一个被总管支撑的第二源头流体导管，该至少一个第二源头流体导管与所述至少一个第二入口导管流体连通；至少一个被总管支撑的第二返回流体导管；至少一个延伸通过接触表面的第二返回流体连接器，该至少一个第二返回流体连接器与所述至少一个第二出口导管和所述至少一个第二返回流体导管流体连通；至少一个被总管支撑的第一电导管，该至少一个第一电导管与第一电导体电连接；至少一个第一电端子，与所述至少一个第一电导管电连接；至少一个被总管支撑的第二电导管，该至少一个第二电导管与第二电导体电连接；至少一个第二电端子，与所述至少一个第二电导管电连接；和至少一个机械连接器，与电解槽壳体和总管机械地配合。
19.根据权利要求18所述的电化学电解槽系统，其特征在于，还包括第一源头流体容器，与第一源头流体导管流体连通；与第一源头流体容器配合的第一源头泵，使流体从第一源头流体容器向第一源头流体导管流动；第一返回流体容器，与第一返回流体导管流体连通；和与第一返回流体容器配合的第一返回泵，使流体从第一返回流体导管向第一返回流体容器流动。
20.根据权利要求18所述的电化学电解槽系统，其特征在于，还包括第一源头流体容器，与第一源头流体导管流体连通；与第一源头流体容器配合的第一源头泵，使流体从第一源头流体容器向第一源头流体导管流动；第一返回流体容器，与第一返回流体导管流体连通；和与第一返回流体容器配合的第一返回泵，使流体从第一返回流体导管向第一返回流体容器流动；第二源头流体容器，与第二源头流体导管流体连通；与第二源头流体容器配合的第二源头泵，使流体从第二源头流体容器向第二源头流体导管的流动；与第二返回流体导管流体连通的第二返回流体容器；和与第二返回流体容器配合的第二返回泵，使流体从第二返回流体导管向第二返回流体容器的流动。
21.根据权利要求19所述的电化学电解槽系统，其特征在于，还包括与第一小室流体连通的第一电解槽排泄导管，第一电解槽排泄导管从第一小室延伸通过接触表面；第一小室泄放阀，从第一小室延伸出；和至少一个被总管支撑的第一总管排泄导管，该第一总管排泄导管与第一电解槽排泄导管和第一返回流体容器流体连通。
22.根据权利要求20所述的电化学电解槽系统，其特征在于，还包括与第一小室流体连通的第一电解槽排泄导管，第一电解槽排泄导管从第一小室延伸通过接触表面；与第二小室流体连通的第二电解槽排泄导管，第二电解槽排泄导管从第二小室延伸通过接触表面；第一小室泄放阀从第一小室延伸出；第二小室泄放阀从第二小室延伸出；至少一个被总管支撑的第一总管排泄导管，该第一总管排泄导管与第一电解槽排泄导管和第一返回流体容器流体连通；和至少一个被总管支撑的第二总管排泄导管，该第二总管排泄导管与第二电解槽排泄导管和第二返回流体容器流体连通。
23.根据权利要求18所述的电化学电解槽系统，其特征在于，还包括具有氢电解槽界面表面的氢燃料电解槽；与氢燃料电解槽流体连通的氢气入口导管；与氢气入口导管配合的流体阻塞过滤器；与氢燃料电解槽流体连通的空气入口导管；与空气入口导管配合的空气入口阀；氢电解槽流体导管，具有延伸通过氢电解槽界面表面并与所述至少一个源头流体连接器流体连通的流体入口孔，延伸通过氢电解槽界面表面并与所述至少一个第一返回流体连接器流体连通的流体出口孔，与氢入口导管流体连通的氢集气室；与氢燃料电解槽和源头流体导管流体连通的副产品出口导管；副产品出口单向阀，与副产品出口导管配合；第一氢电端子，与氢电解槽和至少一个第一电导管电连接；第二氢电端子，氢电解槽和至少一个第二电导管电连接；氢电解槽机械连接器，与接触表面和氢燃料电解槽机械地配合。
全文摘要
本发明提供一种电化学系统，包括电化学电解槽和按方便拆卸和更换电解槽的方式接收、互连电解槽的总管系统。电解槽包括电解槽壳体和中心膜，电解槽壳体具有界面表面、第一小室、第二小室和至少一个机械连接器的，中心膜隔离第一小室、第二小室。
文档编号H01M8/24GK1430799SQ01809804
公开日2003年7月16日 申请日期2001年4月2日 优先权日2000年4月19日
发明者菲利普·J·珀蒂洛, 史蒂文·阿门多拉, 斯蒂芬·C·珀蒂洛 申请人:米伦纽姆电池公司