[發明專利]電極構件

有效

• 申請號: 00807343.0
• 申請日: 2000-04-28
• 公開（公告）號: CN1352704A
• 公開（公告）日: 2002-06-05
• 發明（設計）人: 布賴恩·肯尼思·雷維爾;邁克爾·弗雷德里克·達頓;基思·艾伯特·斯坦利;艾倫·羅伯特·內勒
• 申請（專利權）人: 伊尼爾斯科勞爾有限公司
• 主分類號: C25B9/06
• 分類號: C25B9/06;C25B11/02;C25B9/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蹇煒

本發明涉及電極構件，例如：供雙極電解裝置，特別是模件式雙極電解裝置，還有燃料電池使用的電極構件。

單極壓濾器型薄膜電解裝置是公知的，例如在我們的英國專利GB?1,595,183中所描述的單極壓濾器型薄膜電解裝置。這樣的電解裝置易于制作，價格便宜，而且易于裝配。

單極電解裝置在本領域是公知的，例如我們的英國專利GB1,591,348就公開了這種單極電解裝置。

就用來電解堿性金屬氯化物溶液的傳統設計的雙極電解裝置而言，雙極單元包括一個陽極和一個陰極，陽極呈現為一個形狀適當的成膜(film-forming)金屬板，通常為鈦金屬板，金屬板上帶有電催化活性涂層，例如一種鉑系金屬氧化物，而陰極則呈現為一個多孔金屬板，例如帶有小孔的金屬板，通常為鎳或低碳鋼金屬板，陽極和陰極彼此電連接，以構成一個雙極單元。在電解裝置中，在串聯布置的連續雙極單元之間，設有隔板，因此，一個雙極單元的陽極是面對著相鄰雙極單元的陰極，而且在陽極與陰極之間有一個隔板。電解裝置還包括終端陽極單元和終端陰極單元。

就雙極型電解電池的工作而言，雙極單元有利于以盡可能小的陽極與陰極之間的距離(陽極/陰極間隔)來工作，以便將歐姆損耗保持在最小，從而，將電池電壓損耗保持在最小。

隔板通常是靠近陰極，甚至是接觸到陰極，為了在不損傷隔板的同時，獲得小的陽極/陰極間隔，必須精心制作具有適當平整度的電極，而且還必須在給電極涂敷電催化活性涂層的熱處理中，保持電極的平整度。另外，在雙極電解裝置中裝配雙極單元時，如果要避免損傷隔板，也必須非常當心。

美國專利US?4,557,816公開了：在其所描述的雙極電解裝置中，通過在電極的遠離隔板的一側上提供一些用于液體下流的豎向槽，可以改善電極間的電解液的均勻濃度分布。

美國專利US?4,643,818公開了：在其所描述的雙極電解裝置中，通過在雙極電解裝置的各個電解單元之間使用一些剛性的多觸點導電裝置，可以降低雙極電解裝置的電阻并獲得均勻的電流密度。

美國專利US?4,734,180公開了一種雙極型電解裝置，其中，包括多個雙極單元，這些雙極單元背對背地安裝在位于雙極單元之間的爆炸(explosion)熔粘的鈦—鐵板上，而且其中，導電筋被焊接到電極上和盤形殼體上。

美國專利US?5,225,060公開了：在其所描述的雙極電解裝置中，通過在陽極構件和陰極構件的上部利用非電流空間，可以避免在陽極構件和陰極構件的上部設立氣體區。

歐洲專利EP?0,704,556公開了：在其所描述的雙極電解裝置中，通過在陽極構件和陰極構件的頂部提供氣—液分離裝置，將壓力波動、薄膜損耗及電壓變化減小到最低限度。

國際專利WO?98/55670公開了一種用于雙極電解裝置的元件，這個元件的兩個表面被加工成帶有凸緣和對置凸出。凸出最好為截頭錐形，而且最好布置成中心六邊形的形式，以改善電解液的橫向混合。但是，電解液的縱向混合，是通過下水槽來實現的，下水槽減小了電極的活性區域，從而，增大了穿過電極的電流密度的變化，在采用的是間隔狹小或為零的陽極/薄膜/陰極配置形式而且薄膜采用的是雜質敏感的離子交換膜的情況下，當以高的電流密度工作時，這就是一個特別的問題。

歐洲專利EP?0?521?386公開了一種雙極電解裝置，其中包括多個電解單元，電解單元中包括電極隔板，電極隔板帶有與電極網孔相配合的凹進和凸出，電極網孔直接或通過彈簧接到凸出上。許多個這樣的豎立電解電池單元串列連接，而且在相鄰電解單元之間設有一個離子交換膜，以構成一個電解裝置。雖然這種凹進和凸出確保了電解液的良好橫向混合，但是，電解液的縱向混合卻不良。因此，為了將電解單元內的濃度變化和溫度變化保持在可接受的范圍之內，需要利用附加的價格昂貴的管線和容器來進行高能泵激的(energy-intensive?pumped)外部再循環。

在陽極—陰極間隔為零的電解電池中，有這樣的傾向：通過陽極和陰極施加于隔板上的、使陽極和陰極與隔板相接觸的壓力，會造成隔板失去均勻性、出現磨損甚至是出現破損。具體到隔板為離子交換膜的情況，要求通過陽極和陰極對離子交換膜施加一個均勻的壓力。