具有陰極袋的析氫電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種析氫電池(100)，其在電流通過時(shí)釋放氫氣且釋放量與通過的電流成正比，該析氫電池(100)包括可電化學(xué)氧化的陽極(120)、氫陰極(140)、電解質(zhì)以及包圍它們的外殼(110)，其中該氫陰極(140)包括在至少一個(gè)袋體(170)的結(jié)構(gòu)中，該袋體(170)限定了中空空間(150)或者在氫過壓時(shí)限定了中空空間(150)，或者所述陰極形成了這樣的袋體(170)。
【專利說明】具有陰極袋的析氫電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種析氫電池。
【背景技術(shù)】
[0002]這種析氫電池包括位于外殼內(nèi)的陽極室和陰極室，這些室借助隔離物彼此隔開。
[0003]相應(yīng)的電池包括鋅膏(zinc paste)形式的金屬陽極，氫電極和含水電解質(zhì)，例如從 DE3532335A1 和 EP1396899A2 中已知的。
[0004]在析氫電池中，氫反應(yīng)氣體以作為電解質(zhì)主要成分的水的形式化學(xué)存儲(chǔ)，并且通常未增壓。
[0005]在具有鋅制成的金屬陽極的電池的情形中，發(fā)生析氫反應(yīng)，反應(yīng)方程如下:
[0006]陽極反應(yīng):Zn+20F— Zn0+H20+2e_
[0007]陰極反應(yīng):2H20+2丨一20r+H2
[0008]總反應(yīng):Ζη+Η20— Ζη0+Η2
[0009]因此，在上述反應(yīng)過程中，在陰極產(chǎn)生氫氣的同時(shí)電池內(nèi)所含的鋅氧化為氧化鋅。
[0010]一般，析氫導(dǎo)致電池內(nèi)輕微過壓。如果過壓進(jìn)一步增大，隔離物有膨脹并對陽極室施加壓力的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果導(dǎo)致電解液從電池中泄漏。換言之，氫過壓可成為發(fā)生泄露的原因。
[0011]此外，由于析氫電池的外殼通常由兩部分構(gòu)成，并包括電池杯和電池蓋，為達(dá)到電池的氣密密封必須進(jìn)行費(fèi)力的測試。這通常通過使用密封環(huán)以及借助電池杯和電池蓋的卷邊或擰緊來實(shí)現(xiàn)。
[0012]因此，這類析氫電池具有幾個(gè)潛在的泄漏點(diǎn)或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其可能導(dǎo)致泄漏而損害電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本發(fā)明的目的是提供一種析氫電池，其避免了現(xiàn)有技術(shù)中的析氫電池的所述缺陷，并且特別是與現(xiàn)有技術(shù)中已知的析氫電池相比，顯著減少了發(fā)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
[0014]所述目的借助具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的析氫電池得以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的電池的優(yōu)選實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求2到14的主題。所有權(quán)利要求的措辭在此通過引用并入本說明書。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的析氫電池包括可電化學(xué)氧化的陽極、氫陰極、電解質(zhì)以及外殼。在適當(dāng)?shù)那闆r下，該外殼包括前述活性組件(陽極、陰極和電解質(zhì))以及其他組件。
[0016]在電流通過時(shí)，該析氫電池釋放氫氣且釋放量與通過的電流量成正比。得到的氫氣量與通過的電量根據(jù)法拉第定律相關(guān)聯(lián)。因此，產(chǎn)生的氫氣量可通過電流精確控制。
[0017]電解質(zhì)優(yōu)選為含水電解質(zhì)，特別是堿性電解質(zhì)，如氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0018]陽極優(yōu)選為金屬陽極(金屬制成的陽極)或者含有金屬的陽極。金屬可以膏、粉末或凝膠的形態(tài)存在。該金屬優(yōu)選為賤金屬(非貴金屬)或者賤金屬合金。該金屬或合金可分別選自例如鋅、鎂、招及它們的合金。[0019]特別優(yōu)選地，陽極為鋅陽極或含鋅陽極，其中鋅可以膏、粉末或凝膠的形態(tài)存在。換言之，陽極優(yōu)選包含鋅膏、鋅粉或鋅凝膠，或者優(yōu)選為分別由這樣的膏、這樣的粉末或這樣的凝膠組成。
[0020]鎂鋁合金為優(yōu)選的陽極合金，特別是以金屬片的形式。
[0021]作為上述實(shí)施方式的替代和補(bǔ)充，陽極可以是萊齊化的(amalgamated)或者不是汞齊化的。
[0022]一般，給陽極分配陽極導(dǎo)體。陽極導(dǎo)體可形成為箔、片、網(wǎng)狀金屬(expandedmetal)等，并且可包含例如鋅、黃銅、銅或者紐扣電池，特別是無汞紐扣電池，的其他典型材料或由其組成。
[0023]氫陰極優(yōu)選包含貴金屬如鈀和/或鉬。作為其替代或與其組合，氫陰極可包含鎳，特別是阮內(nèi)鎳。
[0024]一般，也給氫陰極分配電極導(dǎo)體，稱作陰極導(dǎo)體。
[0025]在適合的實(shí)施方式中，陽極和/或陰極可配置(在各情形中)為金屬片形式，在這種情形中，可以省略作為獨(dú)立組件的導(dǎo)體。
[0026]特別優(yōu)選地，氫陰極為氣體擴(kuò)散陰極，特別是合成材料粘結(jié)的氣體擴(kuò)散電極(synthetic material bound gas diffusion electrode)。在合成材料粘結(jié)的氣體擴(kuò)散電極的情形中，合成材料，優(yōu)選聚四氟乙烯(PTFE)，制成的粘結(jié)劑形成多孔基質(zhì)，在其中結(jié)合有由電催化活性材料構(gòu)成的顆粒。例如，該電催化活性材料可為金屬，如上面結(jié)合氫陰極已經(jīng)提及的那些，或者碳粉。在所有情形中，該電催化活性物質(zhì)必須能夠催化水到氫氣的還原。通常，這種電極的制備通過碾軋所述粘結(jié)劑與催化劑的干混合物形成箔來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)而，后者可軋制為金屬網(wǎng)，例如，由銀、鎳或鍍銀鎳制成。該金屬網(wǎng)在陰極內(nèi)形成導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，并充當(dāng)電流導(dǎo)體。此外，當(dāng)氣體擴(kuò)散電極背向金屬網(wǎng)的一側(cè)被微孔疏水層覆蓋時(shí)，這是優(yōu)選的，該微孔疏水層優(yōu)選為聚四氟乙烯箔(PTFE箔)的形式。
[0027]所述外殼典型地包括兩個(gè)外殼部分，即殼杯和殼蓋。通常，外殼具有平坦的底部區(qū)域，蓋具有平行于該底部區(qū)域的平坦的蓋區(qū)域。然而，以下將對該外殼作更詳細(xì)的說明。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的析氫電池特別是特征在于氫陰極包括(involved)在至少一個(gè)袋體的結(jié)構(gòu)中，該袋體限定了中空空間或者由于電池中的氫過壓而限定了中空空間，或者特征在于所述陰極形成這樣的袋體(陰極袋)。
[0029]因此，特別有利的是，該袋體可充當(dāng)電池內(nèi)產(chǎn)生的氫氣的儲(chǔ)存器，從而抵消可能威脅電池密封性(leak tightness)的過壓。
[0030]此外，形成至少一個(gè)陰極袋提供了如下的有利選擇，即將陰極袋和電池的其它活性組件校準(zhǔn)為垂直于或基本垂直于外殼的底部區(qū)域，從而進(jìn)一步使泄露的風(fēng)險(xiǎn)最小化。
[0031]在本發(fā)明上下文中，術(shù)語“袋(體)”通常指限定了在一側(cè)開口的空腔的中空體，其空腔由周緣的袋壁和袋底限定，且其空腔在袋底的相對側(cè)具有袋口，在電池工作期間形成的氫氣可沿著袋口流出袋體。
[0032]術(shù)語“至少一個(gè)袋體”指一個(gè)袋體或復(fù)數(shù)個(gè)袋體，即兩個(gè)或更多個(gè)如3個(gè)袋體。
[0033]在優(yōu)選實(shí)施方式中，氫陰極配置為至少一個(gè)中空體的形式，優(yōu)選至少一個(gè)中空柱體。在本發(fā)明上下文中，術(shù)語“中空柱體”或“中空柱”具有寬泛的含義并指由兩個(gè)平行的平坦面，即底面和頂面(cover face)，以及由多條平行的直線形成的殼面或柱面所限定的中空體。因此，術(shù)語“中空柱體”或“中空柱”特別是指中空棱柱，具有橢圓形底面和頂面的中空柱體，具有圓形底面和頂面的中空柱體(中空圓柱體)等等。此外，術(shù)語“至少一個(gè)中空體”限定了一個(gè)中空體或復(fù)數(shù)個(gè)中空體，即兩個(gè)或更多個(gè)如3個(gè)中空體。
[0034]所述至少一個(gè)中空體或中空柱體的內(nèi)面(inner face)優(yōu)選有多孔疏水層形成的內(nèi)襯，特別是微孔疏水層，優(yōu)選為箔的形式。所述層或箔各自的選擇并不關(guān)鍵，只要它由于其多孔構(gòu)造而允許氫氣通過并由于孔隙內(nèi)的高毛細(xì)下降(capillary depression)而阻止電解質(zhì)通過。例如，這樣的層或者箔可分別層合到氫陰極上。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)中空體或中空柱體的內(nèi)面包覆有聚四氟乙烯箔。因此，電池工作期間產(chǎn)生的氫氣可進(jìn)入所述至少一個(gè)袋體中并從所述袋體中移除(視需要而定)。
[0035]在又一實(shí)施方式中，氫陰極以形成至少一個(gè)中空體，優(yōu)選中空柱體，的陰極復(fù)合體形式存在。
[0036]在本發(fā)明上下文中，術(shù)語“至少一個(gè)陰極復(fù)合體”指一個(gè)陰極復(fù)合體或復(fù)數(shù)個(gè)陰極復(fù)合體，即兩個(gè)或更多個(gè)如3個(gè)陰極復(fù)合體。
[0037]所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體優(yōu)選包括至少兩個(gè)陰極體或由其組成。
[0038]根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“至少兩個(gè)陰極體”包括兩個(gè)或更多個(gè)如3個(gè)陰極體。
[0039]特別優(yōu)選地,所述至少兩個(gè)陰極體為兩個(gè)半陰極(cathode halves)。
[0040]在有利的實(shí)施方式中，所述至少兩個(gè)陰極體在邊緣側(cè)(edge side)彼此相連以形成所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，特別是在縱向邊緣側(cè)，且優(yōu)選通過材料接合，特別是粘結(jié)。
[0041]例如，所述至少兩個(gè)陰極體可通過密封和粘結(jié)手段(means)彼此連接。合適的密封和粘結(jié)手段可選自糊精、聚乙烯醇、纖維素醚或它們的混合物。
[0042]在便利的實(shí)施方式中，在各情形中所述至少兩個(gè)陰極體形成為層和/或條帶的形式，特別是各自具有微米范圍(ym)內(nèi)的層或條帶厚度的層和/或條帶。
[0043]優(yōu)選地，在各情形中所述至少兩個(gè)陰極體配置為箔的形式。
[0044]在更多實(shí)施方式中，在各情形中所述至少兩個(gè)陰極體在一側(cè)上覆有多孔疏水層，特別是微孔疏水層，優(yōu)選為箔的形式。特別優(yōu)選地，在各情形中所述至少兩個(gè)陰極體在一側(cè)上覆蓋或涂覆有聚四氟乙烯箔(PTFE箔)。對于所述層或箔的更多細(xì)節(jié)分別參照上述說明。
[0045]氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體形式的氫陰極，例如前述實(shí)施方式中所述的那些，優(yōu)選形成直接圍繞袋體空腔的袋壁。在形成筒體形式的袋體的情形中，氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，因此優(yōu)選形成所述袋體的殼體。換言之，氫陰極限定的空腔，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體限定的空腔，形成了所述至少一個(gè)袋體的空腔。
[0046]特別地，所述至少兩個(gè)陰極體彼此連接，使得上述多孔疏水層或箔，各自直接朝向氫陰極特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體所限定的空腔。
[0047]氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，或者所述陰極或復(fù)合體各自限定的縱軸，特別是對稱縱軸，優(yōu)選校準(zhǔn)為與外殼的優(yōu)選平坦的底部區(qū)域垂直或基本垂直。
[0048]氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，進(jìn)一步優(yōu)選為同軸地布置在析氫電池的外殼內(nèi)。
[0049]在另一實(shí)施方式中，氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，居中或大致居中地設(shè)置在外殼內(nèi)。
[0050]在各情形中當(dāng)所述至少兩個(gè)陰極體各自為常規(guī)電極和氫陰極時(shí)，這是特別優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明，在各情形中當(dāng)所述至少兩個(gè)陰極體為氣體擴(kuò)散電極，特別是聚合物粘結(jié)的氣體擴(kuò)散電極時(shí)，這是優(yōu)選的。對于該實(shí)施方式的更多特征和優(yōu)點(diǎn)，完全參見結(jié)合本發(fā)明電池的氫陰極給出的概述。
[0051]電極體的連接，特別是具有PTFE箔的電極體的連接，特別是粘結(jié)，通常為已有的技術(shù)，因此前述實(shí)施方式不會(huì)或至少不會(huì)明顯增加泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
[0052]在另一實(shí)施方式中，氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，借助所述陰極或復(fù)合體的外面(external face)上的隔離物分別與陽極或陽極體(anode mass)隔開,所述外面特別是殼體外面。在氫陰極或陰極復(fù)合體形成中空體的情形中，術(shù)語“外面”指陰極或陰極復(fù)合體背向中空體的面。隔離物可以是紐扣電池和析氫電池中常規(guī)使用的隔離物。在此，所述隔離物可形成為箔，特別是聚烯烴箔。
[0053]在另一實(shí)施方式中，氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，以及特別是所述陽極設(shè)置在所述析氫電池的殼杯中。
[0054]如已經(jīng)提及地，根據(jù)本發(fā)明事實(shí)上所述至少一個(gè)袋體可以完全由氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體形成。在這種情形中，所述袋壁和袋底都由氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體形成。
[0055]然而，在可選實(shí)施方式中，袋底由隔離物、絕緣或密封材料形成。例如，設(shè)置在氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，與陽極之間的隔離物可以沿氫陰極特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體的下端面延伸，并形成袋底。
[0056]在另一實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)袋體在氫陰極特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體的上端面具有袋口。
[0057]在更多實(shí)施方式中，所述陽極可完全包圍所述至少一個(gè)袋體，袋口除外。
[0058]在電池工作期間產(chǎn)生并積聚在所述至少一個(gè)袋體中的氫氣，一般供給到應(yīng)用負(fù)載，優(yōu)選燃料電池，特別是移動(dòng)燃料電池。
[0059]這樣，在合適的實(shí)施方式中，析氫電池在袋口側(cè)具有氣體排出口以移除氫氣。所述至少一個(gè)排出口可形成為殼蓋的簡單的通孔?？蛇x地，所述至少一個(gè)排出口可以是從所述至少一個(gè)袋體(或分別從其開口)且實(shí)際上(practically)從殼蓋伸出的氫去除導(dǎo)管的末端，該導(dǎo)管例如管道或軟管。
[0060]在更多實(shí)施方式中，為了穩(wěn)定所述至少一個(gè)氫陰極，特別是所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體，可將所述陰極或復(fù)合體安裝在支撐結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選框架中，例如槽框(slot frame)。
[0061]如已經(jīng)提到地，析氫電池的外殼通常形成為兩部分，并包括殼蓋和殼杯。根據(jù)具體情況，殼蓋優(yōu)選包括分別用于電極導(dǎo)體和觸頭的通道，和分別用于一個(gè)或多個(gè)排出口和去除導(dǎo)管的通道。所述蓋和所述通道有意地氣密密封。
[0062]特別優(yōu)選，析氫電池的外殼為兩部分式的非金屬外殼，特別是由兩部分形成的合成材料外殼，即具有各自由合成材料制成的殼蓋和殼杯的外殼。
[0063]所述析氫電池具有特別的優(yōu)點(diǎn)，它沒有設(shè)置在殼蓋和殼杯之間用于電絕緣和/或密封的合成材料組件，特別是合成材料環(huán)(0環(huán))等形式的組件，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可知這些是電池中的潛在泄露點(diǎn)。
[0064]在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，所述外殼具有柱狀，優(yōu)選棱柱狀，特別是長方體狀(quadratic),或者圓柱狀形式。[0065]在長方體形構(gòu)造的外殼的情形中，所述外殼可具有高度(外部尺寸/內(nèi)部尺寸)167謹(jǐn)?shù)?237謹(jǐn) / 155mm,寬度 80mm 到 85mm / 75mm 到 8Ctam,以及深度 27mm 到 46mm /23mm 到 40mm。
[0066]優(yōu)選地，外殼限定出10ml到1升的外殼容積。在更大型結(jié)構(gòu)的情形中，更扁平的外殼設(shè)計(jì)，如厚度<50mm，可能是有利的，因?yàn)樘貏e是鋅陽極的放電可能難以跨過更長的距離。
[0067]為了實(shí)現(xiàn)外殼的氣密緊固，殼蓋和殼杯通常彼此密封，特別是粘結(jié)或焊接。特別地，由兩部分形成的合成材料外殼的密封為已有技術(shù)，故泄露的發(fā)生在可能的范圍內(nèi)被有效的遏制。
[0068]優(yōu)選地，所述外殼為合成材料的外殼，如通常用于鎳鎘蓄電池和鎳鋅蓄電池的外殼。
[0069]在更多實(shí)施方式中，所述外殼可以例如包括聚苯乙烯制成的殼杯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物制成的殼蓋?？蛇x地，所述殼杯可包含聚酰胺或由其制成，其例如焊接到充當(dāng)殼蓋的熱鏡(thermal mirror)上。
[0070]本發(fā)明的更多特征和優(yōu)點(diǎn)可由本發(fā)明主題的優(yōu)選實(shí)施方式的以下說明得出，其對應(yīng)于從屬權(quán)利要求。其中描述和說明的特征在各情形中可以單獨(dú)或者相互組合在發(fā)明的實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)。示例性實(shí)施方式僅用于解釋和更好的理解，而不應(yīng)理解為任何形式的限制。通過明確引用，將附圖并入說明書的內(nèi)容中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0071]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的析氫電池的一實(shí)施方式的截面。
[0072]圖2a示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的析氫電池的另一實(shí)施方式的俯視圖。
[0073]圖2b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的析氫電池的另一實(shí)施方式的俯視圖。
[0074]圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的析氫電池的另一實(shí)施方式的俯視圖。
[0075]圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的析氫電池的又一實(shí)施方式的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0076]圖1所不的析氫電池100包括具有殼蓋112和殼杯118的兩部分式棱柱形外殼110。殼杯118包括平坦的底部區(qū)域116，且殼蓋112包括平行于底部區(qū)域116的平坦的蓋區(qū)域114。
[0077]電池100包括金屬陽極120，優(yōu)選由鋅膏、含水堿性電解質(zhì)如含水苛性鉀，以及粘結(jié)劑制成。
[0078]此外，電池100包括形成中空體的陰極復(fù)合體形式的氫陰極140。
[0079]陰極復(fù)合體140由兩個(gè)箔型陰極體142和148形成，所述陰極體優(yōu)選為半陰極組件形式。優(yōu)選地，在各情形中陰極體142和148為氣體擴(kuò)散電極，特別是聚合物粘結(jié)的氣體擴(kuò)散電極。
[0080]在各情形中，微孔疏水箔143和145，優(yōu)選PTFE箔，在一側(cè)層合到陰極體142和148上。
[0081]為了形成復(fù)合體140，陰極體142和148在其箔側(cè)的縱向邊緣側(cè)上彼此連接，例如借助粘結(jié)手段146，使得箔143和145形成陰極復(fù)合體140內(nèi)面的內(nèi)襯，即它們直接朝向陰極復(fù)合體140所限定的中空空間150。
[0082]在此，陰極復(fù)合體140所限定的對稱軸149設(shè)置為垂直或基本垂直于外殼的底部區(qū)域116。在這種情形中，陰極復(fù)合體140和陽極120均設(shè)置在殼杯118中。
[0083]陰極復(fù)合體140與金屬陽極120借助位于所述復(fù)合體背向中空空間150 —側(cè)上的隔離物160隔開。此外，隔離物160沿著陰極復(fù)合體140的下端面141完整地(completely)延伸。
[0084]作為整體，陰極復(fù)合體140和隔離物160形成袋體(或者袋型結(jié)構(gòu))170，其沿著下端面141限定出中空空間150，其中復(fù)合體140作為袋壁(或者柱形袋的殼體)，而隔離物160作為袋體170沿著下端面141的底部(袋底)。袋體170的袋口 172位于陰極復(fù)合體140的上端面147。
[0085]具有氫氣排出口 176的氫去除導(dǎo)管174,例如為管道或軟管形式,從袋口 172伸出。
[0086]在電流通過析氫電池100的情形中，在陰極復(fù)合體140處生成氫氣，該氣體經(jīng)由箔143和145進(jìn)入中空空間150中。
[0087]特別有益地，中空空間150充當(dāng)電池工作期間產(chǎn)生氫氣的積聚儲(chǔ)存器。同時(shí)，中空空間150充當(dāng)儲(chǔ)存器用于緩沖威脅電池密封性的可能的氫過壓。經(jīng)由去除導(dǎo)管174，所產(chǎn)生的氫氣可從電池100去除 至負(fù)載，如移動(dòng)燃料電池。
[0088]殼蓋112和殼杯118在各情形中包含合成材料或由其組成。外殼110優(yōu)選為常規(guī)用作鎳鎘蓄電池中空外殼的外殼。為達(dá)到氣密密封，殼蓋112和殼杯118可例如借助粘結(jié)劑182彼此結(jié)合。由此，在殼蓋112和殼杯118之間使用的電絕緣和特別是密封用的塑料組件可以省略(與金屬殼相比)。
[0089]殼蓋112包括用于去除導(dǎo)管174以及用于電極導(dǎo)體124(陽極導(dǎo)體)和144(陰極導(dǎo)體)的通道(未示出)。
[0090]對于更過特征和優(yōu)點(diǎn)，完全參照上述描述。
[0091]圖2a所示的析氫電池100具有圓柱形外殼110。在外殼110內(nèi)，氫陰極140以形成中空圓柱的陰極復(fù)合體的形式居中同軸設(shè)置。陰極復(fù)合體140的內(nèi)面覆蓋有微孔疏水箔142，例如PTFE箔。
[0092]復(fù)合體140借助隔離物160與陽極體120隔開。隔離物160還在復(fù)合體140的整個(gè)下端面(未示出)上延伸，而復(fù)合體140的上端面(朝向觀察者)開口，這意味著未被覆
蓋ο
[0093]由此，形成了具有中空空間150的袋體，該空間由陰極復(fù)合體140所形成的袋壁和在復(fù)合體140下端面區(qū)域上延伸的隔離物所形成的袋底所限定。所述袋體的袋口沿開口的上端面延伸。
[0094]對于更多特征和優(yōu)點(diǎn)，同樣參照上述描述，特別是附圖1的說明。
[0095]在圖2b所示析氫電池100的情形中，氫陰極為3個(gè)陰極復(fù)合體140 ;140’和140”的形式，在各情形中為圖2a所示的類型。
[0096]在各情形中陰極復(fù)合體140 ;140’和140”借助隔離物160 ;160’和160”與陽極體120隔開。在各情形中陰極復(fù)合體140，140’和140”的內(nèi)面具有微孔疏水箔142 ;142’和142”內(nèi)襯，例如PTFE箔。外殼110具有棱柱形設(shè)計(jì)。對于更多特征和優(yōu)點(diǎn)，同樣參照上述描述，特別是附圖1的說明。
[0097]附圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的析氫電池100的另一實(shí)施方式的俯視圖。電池100具有棱柱形外殼110。分別在外殼110或其殼杯內(nèi)，存在陰極復(fù)合體形式的氫陰極140,其由兩個(gè)陰極體142和148構(gòu)成，所述陰極體優(yōu)選為半陰極。復(fù)合體140限定出中空空間150并且借助隔離物(未示出)與陽極體120隔開。為了支撐陰極復(fù)合體140并且特別是防止陰極復(fù)合體140在氫過壓的情形中在結(jié)合點(diǎn)處破裂，所述復(fù)合體安裝到槽框180中，其中槽框180優(yōu)選對陰極復(fù)合體140發(fā)揮夾持功能。對于更多特征和優(yōu)點(diǎn)，同樣參照上述描述，特別是附圖1的說明。
[0098]附圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電池100的另一實(shí)施方式。所述電池不同于附圖3所示的變體，主要是氫陰極140為陰極復(fù)合體形式，其中空空間150在氫去除導(dǎo)管174的區(qū)域中為膨脹的“透鏡狀”。
【權(quán)利要求】
1.一種析氫電池(100)，其在電流通過時(shí)釋放氫氣且釋放量與通過的電流量成正比，所述析氫電池包括可電化學(xué)氧化的陽極(120)、氫陰極(140)、電解質(zhì)以及包圍它們的外殼(110)，其特征在于所述氫陰極(140)包括在至少一個(gè)袋體(170)的結(jié)構(gòu)中，該袋體(170)限定了中空空間(150)或者在氫過壓的情形中限定了中空空間(150)，或者其特征在于所述陰極形成了這樣的袋體(170)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的析氫電池(100)，其特征在于所述氫陰極(140)配置為至少一個(gè)中空體，優(yōu)選中空柱體，的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的析氫電池(100)，其特征在于所述氫陰極(140)配置為形成中空體，優(yōu)選至少一個(gè)中空柱體，的至少一個(gè)陰極復(fù)合體的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的析氫電池(100)，其特征在于所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體(140)由至少兩個(gè)陰極體(142 ；148)構(gòu)成，優(yōu)選由兩個(gè)半陰極構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的析氫電池(100)，其特征在于所述至少兩個(gè)陰極體(142；148)在邊緣側(cè)彼此連接，特別是粘結(jié)，特別是在縱向邊緣側(cè)，并優(yōu)選借助材料接合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的析氫電池(100)，其特征在于在各情形中所述至少兩個(gè)陰極體(142 ；148)在一側(cè)上覆有微孔疏水箔(143 ;145)，優(yōu)選PTFE箔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的析氫電池(100)，其特征在于所述至少兩個(gè)陰極體(142；148)彼此連接，使得所述箔(143;145)構(gòu)成由所述至少一個(gè)陰極復(fù)合體(140)形成的中空體的內(nèi)面的內(nèi)襯。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的析氫電池(100)，其特征在于所述氫陰極(140)和由所述陰極限定的縱軸(149)分別設(shè)置為與所述外殼的平坦的底部區(qū)域(116)垂直或基本垂直。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的析氫電池(100)，其特征在于所述氫陰極(140)形成直接限定袋體的中空空間(150)的袋壁。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的析氫電池(100)，其特征在于沿著所述氫陰極(140)的下端面(141)，所述至少一個(gè)袋體具有由隔離物、絕緣或密封材料形成的袋底。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的析氫電池(100)，其特征在于所述至少一個(gè)袋體(170)在袋口側(cè)具有氫氣排出口(176)，特別是孔形式或者從袋口(172)伸出的氫去除導(dǎo)管(174)的末端的形式,該氫去除導(dǎo)管(174)例如管道或軟管。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的析氫電池(100)，其特征在于所述外殼(110)為由兩部分形成的非金屬外殼，優(yōu)選為兩部分式合成材料外殼。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的析氫電池(100)，其特征在于所述電池(100)沒有設(shè)置在殼蓋(112)和殼杯(118)之間的提供電絕緣和/密封的合成材料組件，特別是合成材料環(huán)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的析氫電池(100)，其特征在于所述外殼(110)形成為柱形，優(yōu)選棱柱形，特別是長方體形，或者圓柱形。
【文檔編號】H01M12/02GK103633397SQ201310399761
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】M·克雷布斯, R·哈恩, M·施馬爾茨 申請人:瓦爾達(dá)微電池有限責(zé)任公司, 弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)