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氫氣生產(chǎn)和化學能儲存的制作方法

文檔序號:40406147發(fā)布日期:2024-12-20 12:30閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種用于生產(chǎn)氫氣的兩階段系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括電解電池,所述電解電池包含第一電極和第二電極以及包含金屬鹽的溶液,并且進一步地,其中所述第一電極和第二電極被配置為連接到外部電能源,使得在充電階段,所述第一電極上沉積所述金屬鹽的金屬并且所述第二電極上釋放氧氣,并且在所述充電階段完成后,第一電極和第二電極被配置為與外部能源斷開連接,并且含有在所述第一電極上沉積的金屬的電池被配置為保持在備用狀態(tài),并且在放電階段,所述第一電極和第二電極被配置為短路,使得所述金屬從第一電極溶解并且第二電極上釋放氫氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段系統(tǒng),其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩階段系統(tǒng),其中所述鋅鹽選自由鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽組成的組。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩階段系統(tǒng),其中第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼或鈦組成的組的金屬,并且第二電極包含不銹鋼、鎳和鎳合金。

5.一種用于生產(chǎn)氫氣的兩階段系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括電解電池,所述電解電池含有第一電極和第二電極以及含有金屬鹽的溶液,其中所述第二電極被分成彼此電絕緣的第一單元和第二單元,其中所述第一電極和所述第二電極的第一單元被配置為在充電階段連接到外部電能源,從而第一電極上沉積所述金屬鹽的金屬,并且所述第二電極的第一單元上釋放氧氣,所述第一電極和所述第二電極的第一單元還被配置成在充電階段完成后與外部電能源斷開連接,含有在所述第二電極的所述第一單元上沉積的金屬的電池被配置成保持在備用狀態(tài),所述第一電極和所述第二電極的所述第二單元被進一步配置為在放電階段短路,使得沉積的金屬從第一電極溶解并且所述第二電極的第二單元上釋放氫氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩階段系統(tǒng),其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的兩階段系統(tǒng),其中所述鋅鹽選自包含鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽的組。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的兩階段系統(tǒng),其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼或鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極包含不銹鋼、鎳和鎳合金。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩階段系統(tǒng),其中所述溶液是酸性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兩階段系統(tǒng),其中所述鋅鹽是硫酸鋅。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兩階段系統(tǒng),其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極的第一單元包含鈦金屬并且還任選地包含適于氧氣釋放的涂層,并且其中所述第二電極的第二單元包含不銹鋼、鎳和鎳合金以及石墨化碳片或石墨化碳紙并且任選地還包含適于氫氣釋放的涂層。

12.一種用于生產(chǎn)氫氣的兩階段系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括電解電池,所述電解電池含有第一電極和第二電極以及包含金屬鹽的溶液,所述系統(tǒng)被配置成連接到具有負極性和正極性的外部電能源,其中所述第一電極和第二電極被配置成分別連接到所述外部電能源的負極端和正極端,使得在充電階段,第一電極上沉積所述金屬鹽的金屬并且第二電極上釋放氧氣,并且在所述充電階段完成后,所述第一電極和第二電極被配置成與外部能源斷開連接,含有在所述第一電極上沉積的金屬的電池被配置成保持在備用狀態(tài),并且在放電階段,所述第一電極和第二電極被配置成分別連接到所述外部電能源的正極端和負極端,使金屬從第一電極溶解并且第二電極上釋放氫氣。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的兩階段系統(tǒng),其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩階段系統(tǒng),其中所述鋅鹽選自包含鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽的組。

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的兩階段系統(tǒng),其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼或鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極包含不銹鋼、鎳或鎳合金。

16.一種用于生產(chǎn)氫氣的兩階段系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括:電解電池,所述電解電池含有第一電極和第二電極,所述第二電極被分成彼此電絕緣的第一單元和第二單元;包含金屬鹽的溶液;和具有負極性和正極性的外部電能源,其中所述第一電極和所述第二電極的第一單元被配置為分別連接到所述外部電能源的負極端和正極端,并且所述系統(tǒng)還被配置為使得在充電階段,第一電極上沉積所述金屬鹽的金屬并且第二電極上釋放氧氣,在所述充電階段完成后,所述第一電極和所述第二電極的第一單元被配置為與外部能源斷開連接,含有在所述第一電極上沉積的金屬的電池保持在備用狀態(tài),并且在放電階段,所述第一電極和所述第二電極的第二單元被配置為分別連接到所述外部能源的正極端和負極端,使得所述金屬從第一電極溶解并且所述第二電極的第二單元上釋放氫氣。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的兩階段系統(tǒng),其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的兩階段系統(tǒng),其中所述鋅鹽選自包含鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽的組。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的兩階段系統(tǒng),其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極包含不銹鋼、鎳或鎳合金。

20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的兩階段系統(tǒng),其中所述溶液是酸性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的兩階段系統(tǒng),其中所述鋅鹽是硫酸鋅。

22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的兩階段系統(tǒng),其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極的第一單元包含鈦金屬并且還包含適于氧氣釋放的涂層,并且所述第二電極的第二單元包含不銹鋼、鎳、鎳合金、石墨化碳片或石墨化碳紙中的至少一種并且還包含適于氫氣釋放的涂層。

23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段系統(tǒng),其中所述溶液被配置為在放電階段被加熱。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的兩階段系統(tǒng),其中在放電階段,加熱溶液被設定為在80-100℃實施。

25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段系統(tǒng),其中電極之間的間隙不小于2mm。

26.根據(jù)權(quán)利要求1-25中任一項所述的兩階段系統(tǒng),其中溶液中鋅金屬的濃度保持在約100g/升。

27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩階段系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)還包括外部電源。

28.一種生產(chǎn)氫氣的兩階段方法,所述方法包括以下步驟:獲得包括電解電池的系統(tǒng),所述電解電池含有第一電極和第二電極以及包含金屬鹽的溶液,在充電階段將第一電極和第二電極連接到外部電能源,從而第一電極上沉積鋅金屬并且第二電極上釋放氧氣,在充電階段完后,將第一電極和第二電極斷開連接,將含有沉積的金屬的電池保持在備用狀態(tài),并在放電階段使第一電極和第二電極短路,從而從第一電極溶解金屬,并從第二電極釋放氫氣,而同時基本上不提取電能。

29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的兩階段方法,其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的兩階段方法,其中所述鋅鹽選自包含鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽的組。

31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的兩階段方法,其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極包含不銹鋼、鎳或鎳合金。

32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的兩階段方法,其中,在放電階段,使所述第一電極和第二電極短路,發(fā)生氫氣從所述第二電極的釋放,而沒有任何電能的同時提取。

33.一種生產(chǎn)氫氣的兩階段方法,所述方法包括:獲得電解電池,所述電解電池含有第一電極和第二電極以及包含金屬鹽的溶液,所述第二電極分成彼此電絕緣的第一單元和第二單元,獲得具有負極端和正極端的外部電能源,在充電階段,將所述第一電極和所述第二電極的第一單元分別連接到所述外部電能源的負極端和正極端,從而所述第一電極上沉積所述金屬鹽的金屬,并且所述第二電極的第一單元上釋放氧氣,并且在充電階段完成后,將所述第一電極和所述第二電極的第一單元與所述外部電能源斷開連接,此后將含有沉積的金屬的電池保持在備用狀態(tài),并且在放電階段使所述第一電極和所述第二電極的第二單元短路,從而從所述第一電極溶解金屬并從所述第二電極的第二單元釋放氫氣。

34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的兩階段方法,其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的兩階段方法,其中所述鋅鹽選自包含鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽的組。

36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的兩階段方法,其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極包含不銹鋼、鎳或鎳合金。

37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的兩階段方法,其中所述溶液為酸性,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的兩階段方法,其中所述鋅鹽是硫酸鋅。

39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的兩階段方法,其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,所述第二電極的第一單元包含鈦金屬,其任選地設有適于氧氣釋放的涂層,并且所述第二電極的第二單元包含不銹鋼、鎳、鎳合金和石墨化碳片或石墨化碳紙中的至少一種并且還包含適于氫氣釋放的涂層。

40.一種生產(chǎn)氫氣的兩階段方法,其包括以下步驟:獲得包括電解電池的系統(tǒng),所述電解電池含有第一電極和第二電極以及包含金屬鹽的溶液,獲得具有負極端和正極端的外部電能源,在充電階段將電解電池的所述第一電極和第二電極分別連接到外部電能源的負極端和正極端,在充電階段完成后,將所述第一電極和第二電極與外部電能源斷開連接,并且在放電階段將所述第一電極和第二電極分別連接到外部能源的正極端和負極端。

41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的兩階段方法,其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的兩階段方法,其中所述鋅鹽選自包含鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽的組。

43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的兩階段方法,其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極包含不銹鋼、鎳或鎳合金。

44.一種生產(chǎn)氫氣的兩階段方法,包括以下步驟:獲得包括電解電池的系統(tǒng),所述電解電池含有第一電極和第二電極以及包含金屬鹽的溶液,所述第二電極分成彼此電絕緣的兩個單元,獲得具有負極端和正極端的外部電能源,在充電階段將所述第一電極和所述第二電極的第一單元分別連接到外部電能源的負極端和正極端,在充電階段完成后,將所述第一電極和所述第二電極的第一單元與外部電能源斷開連接,并且在放電階段將所述第一電極和所述第二電極的第二單元分別連接到外部電能源的正極端和負極端。

45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的兩階段方法,其中所述溶液是堿性溶液,所述金屬鹽是鋅鹽,并且所述沉積的金屬是鋅金屬。

46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的兩階段方法,其中所述鋅鹽選自包含鋅酸鹽或鋅羥基絡合物的鹽的組。

47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的兩階段方法,其中所述第一電極包含選自由鋅、銅、不銹鋼和鈦組成的組的金屬,并且所述第二電極包含不銹鋼、鎳或鎳合金。

48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的兩階段方法,其中所述溶液為酸性,并且所述金屬鹽是鋅金屬鹽。

49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的兩階段方法,其中所述鋅金屬鹽是硫酸鋅。

50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的兩階段方法,其中所述第一電極包含選自鋅、銅、不銹鋼和鈦的組的金屬,所述第二電極的第一單元包含鈦并且任選地還包含用于氧氣釋放的涂層,并且所述第二電極的第二單元包含不銹鋼、鎳、鎳合金和石墨化碳片或石墨化碳紙中的至少一種并且還包含適于氫氣釋放的涂層。

51.根據(jù)權(quán)利要求28所述的生產(chǎn)氫氣的兩階段方法,其中所述放電階段還包括將所述溶液加熱至高于所述充電階段的溫度范圍的溫度范圍的步驟。

52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的兩階段方法,其中所述充電階段和放電階段的溫度范圍分別為40至50℃和80至100℃。

53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的兩階段方法,其中加熱溶液的步驟包括選自由電阻加熱器、廢能流、低需求蒸汽、浸沒在溶液中的熱交換器盤管、感應加熱器或水夾套組成的組的熱源的使用。

54.根據(jù)權(quán)利要求28所述的生產(chǎn)氫氣的兩階段方法,其中用于所述方法的任何步驟的外部能源至少部分源自包含由電能源、蒸汽能源、動力或其它工業(yè)設備或可再生能源組成的組的一種或多種的能源。

55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的生產(chǎn)氫氣的兩階段方法,其中所述外部能源至少部分源自可再生能源。


技術(shù)總結(jié)
兩階段生產(chǎn)氫氣,其涉及電解電池,所述電解電池含有第一電極和第二電極以及包含金屬鹽的溶液。第一電極和第二電極在充電階段連接到外部電能源,這使得第一電極上沉積金屬鹽的金屬,并且第二電極上釋放氧氣。在充電階段完成后,第一電極和第二電極與外部電能源斷開連接,含有沉積金屬的電解電池保持在備用狀態(tài),直到需要生產(chǎn)氫氣。在放電階段,第一電極和第二電極被短路,從而使得金屬從第一電極被溶解,氫氣從第二電極釋放,而沒有任何明顯的電能的同時提取。氫氣的生產(chǎn)從而相應增加。還提供了上述的變型。

技術(shù)研發(fā)人員:皮耶羅·斯卡皮尼,格倫·博斯蒂克
受保護的技術(shù)使用者:努特埃里克森公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/12/19
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