NO20111046A1 - Print Item - Google Patents
Print Item Download PDFInfo
- Publication number
- NO20111046A1 NO20111046A1 NO20111046A NO20111046A NO20111046A1 NO 20111046 A1 NO20111046 A1 NO 20111046A1 NO 20111046 A NO20111046 A NO 20111046A NO 20111046 A NO20111046 A NO 20111046A NO 20111046 A1 NO20111046 A1 NO 20111046A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pressure element
- element according
- following
- pressure
- electrode
- Prior art date
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 15
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 238000004049 embossing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 12
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Foreliggende oppfinnelse omfatter et trykkelement for en elektrolysecelle omfattende et fluid-permeabelt trykkelement anbrakt mellom en elektrode og en bipolar plate i nevnte elektrolysecelle, hvori nevnte trykkelement er elastisk. Videre er anvendelse av et elastisk fluid-permeabelt trykkelement anbrakt mellom en elektrode og en bipolar plate i en elektrolysecelle også omfattet av foreliggende oppfinnelse.The present invention comprises a pressure element for an electrolysis cell comprising a fluid-permeable pressure element disposed between an electrode and a bipolar plate in said electrolysis cell, wherein said pressure element is elastic. Furthermore, the use of an elastic fluid-permeable pressure element disposed between an electrode and a bipolar plate in an electrolysis cell is also encompassed by the present invention.
Description
Innledning Introduction
Foreliggende oppfinnelse vedrører et trykkelement for en elektrolysecelle omfattende et fluid-permeabel trykkelement påført mellom en elektrode og en bipolar plate i nevnte elektrolysecelle og anvendelse derav. The present invention relates to a pressure element for an electrolysis cell comprising a fluid-permeable pressure element applied between an electrode and a bipolar plate in said electrolysis cell and its use.
Bakgrunn for oppfinnelsen Background for the invention
Filterpresse-elektrolysører er vanlig anvendt for fremstillingen av hydrogen og oksygen fra saltvannsløsning eller lut, vanligvis vandige alkalihydroksid løsninger. Cellestacker i slike konfigurasjoner dannes ved elektrokjemiske celler som vanligvis består av en rekkefølge av en bipolar plate, første strømfordeler, første elektrode (anode eller katode), et diafragmaelement, idet nevnte diafragmaelement separerer cellen i anode- og katodekammere, en andre elektrode, andre strømfordeler og en ny bipolar plate. Tetninger anvendes vanligvis for tetningsformål. Filter press electrolysers are commonly used for the production of hydrogen and oxygen from salt water solution or lye, usually aqueous alkali hydroxide solutions. Cell stacks in such configurations are formed by electrochemical cells which usually consist of a sequence of a bipolar plate, first current distributor, first electrode (anode or cathode), a diaphragm element, said diaphragm element separating the cell into anode and cathode chambers, a second electrode, second current distributor and a new bipolar plate. Seals are usually used for sealing purposes.
Tradisjonelle elektroder monteres ved hjelp av faste avstandsgivere, som tjener som en strømsamler, til den bipolare platen og det er et gap mellom elektrode og diafragma hvor gassbobler dannes og unnslipper inn i gassoppsamlingskammerne. Traditional electrodes are mounted using fixed spacers, which serve as a current collector, to the bipolar plate and there is a gap between the electrode and the diaphragm where gas bubbles form and escape into the gas collection chambers.
Ifølge kjent teknikk er montering av elektroder på bipolar plate tidkrevende og dyrt. Gasstettheten av bipolar plate kompromitteres ved gjennomboring, hvilket kan føre til gasslekkasjer, spesielt ved drift under trykk. I tillegg konsentreres strøm i færre punkter hvilket kan føre til ikke-uniform strømfordeling over elektrodene. Videre forhindrer stiv fiksering av elektroden nær og justerbar kontakt av elektroden med membran som i utforming uten gap, derved økes den ohmske motstanden og elektrolyseeffektiviteten reduseres. According to prior art, mounting electrodes on a bipolar plate is time-consuming and expensive. The gas tightness of the bipolar plate is compromised by piercing, which can lead to gas leaks, especially when operating under pressure. In addition, current is concentrated in fewer points, which can lead to non-uniform current distribution over the electrodes. Furthermore, rigid fixation of the electrode prevents close and adjustable contact of the electrode with the membrane as in a gapless design, thereby increasing the ohmic resistance and reducing the electrolysis efficiency.
Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention
Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et trykkelement med en eller flere av følgende fordeler: effektiv stacking i en elektrolysecellestack og egnet for automatisert stacking, muliggjør null-gap ved stacking i en elektrolysecelle hvilket fører til lavere ohmsk motstand og følgelig høyere effektivitet i en elektrolysecelle, effektiv gasstransport ved anvendelse i en elektrolysecelle og derved høyere effektivitet for fremstillingen av foretrukne gasser, dvs. høyere The purpose of the present invention is to provide a pressure element with one or more of the following advantages: efficient stacking in an electrolysis cell stack and suitable for automated stacking, enables zero-gap when stacking in an electrolysis cell which leads to lower ohmic resistance and consequently higher efficiency in an electrolytic cell, efficient gas transport when used in an electrolytic cell and thereby higher efficiency for the production of preferred gases, i.e. higher
produksj onskapasitet, production capacity,
forbedret strømfordeling og i tillegg høyere effektivitet og bedre lokal improved power distribution and, in addition, higher efficiency and better premises
temperaturkontroll i en eleketrolysecelle, temperature control in an electrolysis cell,
iboende gass-impermeabel bipolar plate og ytterligere forbedret sikkerhet, inherent gas-impermeable bipolar plate and further improved safety,
stabil spenning mellom elektrode og diafragma i drift under trykk. stable voltage between electrode and diaphragm in operation under pressure.
Foreliggende oppfinnelse er ment å løse eller i det minste redusere problemene identifisert ovenfor. The present invention is intended to solve or at least reduce the problems identified above.
Foreliggende oppfinnelse omfatter et trykkelement for en elektrolysecelle omfattende et fluid-permeabelt trykkelement anbrakt mellom en elektrode og en bipolar plate i nevnte elektrolysecelle, hvor nevnte trykkelement er elastisk. Trykkelementet ifølge foreliggende oppfinnelse har en iboende konduktivitet. Videre tåler nevnte trykkelement strømdensitet fra 0 til 5 A/cm2. The present invention comprises a pressure element for an electrolysis cell comprising a fluid-permeable pressure element placed between an electrode and a bipolar plate in said electrolysis cell, where said pressure element is elastic. The pressure element according to the present invention has an inherent conductivity. Furthermore, said pressure element can withstand current density from 0 to 5 A/cm2.
I tillegg tåler nevnte trykkelement et kompresjonstrykk i minst ett av følgende områder: 0.001 til 100 bar, 0.01 til 50 bar, 0.1 til 1.0 bar. In addition, said pressure element can withstand a compression pressure in at least one of the following ranges: 0.001 to 100 bar, 0.01 to 50 bar, 0.1 to 1.0 bar.
Trykkelementet ifølge foreliggende oppfinnelse er fluid-permeabelt i minst to dimensjoner. Videre har nevnte trykkelement minst en todimensjonal struktur. I dette henseendet skal det bemerkes at nevnte trykkelement også kan omfatte en tre-dimensjonal struktur hvis styrke og permeabilitet kan være slik at fluidstrøm er uhindret i tre dimensjoner. Trykkelementet er korrosjonsresistent. Trykkelementet omfatter minst en av følgende komponenter: strukket materiale eller perforert folie. Videre omfatter trykkelementet minst en av de følgende komponenter: mesh eller filt fibermatte. Minst ett komponentmateriale ifølge foreliggende oppfinnelse er valgt blant minst en av de følgende: metall, polymer eller karbon. Metallet er valgt blant minst en av de følgende: nikkel, nikkelbelagt stål, nikkelholdige legeringer. Med hensyn til foreliggende trykkelement fremstilles det nevnte minst ene komponentmaterialet på en av følgende måter: strikket, vevd, sammenvevd, perforert og strukket, valset og/eller presset. I tillegg blir minst et komponentmateriale videre fremstilt på minst en av følgende måter: folding, preging, korrugering eller valsing. Det fluid-permeable trykkelementet omfatter åpninger i et av de følgende områder: 0.05-20 mm, 0.5 - 5 mm, 1-2 mm. The pressure element according to the present invention is fluid-permeable in at least two dimensions. Furthermore, said pressure element has at least a two-dimensional structure. In this respect, it should be noted that said pressure element can also comprise a three-dimensional structure whose strength and permeability can be such that fluid flow is unimpeded in three dimensions. The pressure element is corrosion resistant. The pressure element comprises at least one of the following components: stretched material or perforated foil. Furthermore, the pressure element comprises at least one of the following components: mesh or felt fiber mat. At least one component material according to the present invention is selected from at least one of the following: metal, polymer or carbon. The metal is selected from at least one of the following: nickel, nickel-plated steel, nickel-containing alloys. With respect to the present pressure element, the aforementioned at least one component material is produced in one of the following ways: knitted, woven, interwoven, perforated and stretched, rolled and/or pressed. In addition, at least one component material is further manufactured in at least one of the following ways: folding, embossing, corrugation or rolling. The fluid-permeable pressure element comprises openings in one of the following ranges: 0.05-20 mm, 0.5-5 mm, 1-2 mm.
Trykkelementet ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter minst et komponentmateriale så som mesh eller fiberfiltmatter i form av minst en tråd, hvori en på forhånd bestemt trådtykkelse er en funksjon av åpningen som følger: The pressure element according to the present invention comprises at least one component material such as mesh or fiber felt mats in the form of at least one wire, in which a predetermined wire thickness is a function of the opening as follows:
hvor parameter A er valgt fra et av de følgende områdene: 0.01-10, 0.1-1,0.1-0.3. A er en parameter som relaterer meshåpning med trådtykkelse, uten begrensning til bare 1 tråddimensjon for en gitt åpning. Verdiene for parameter A stammer fra forsøksdata og utenfor de gitte områdene vil elementet ikke ha tilstrekkelig mekanisk styrke. where parameter A is selected from one of the following ranges: 0.01-10, 0.1-1, 0.1-0.3. A is a parameter that relates mesh opening to wire thickness, without limitation to only 1 wire dimension for a given opening. The values for parameter A derive from experimental data and outside the given ranges the element will not have sufficient mechanical strength.
Trykkelementet ifølge foreliggende oppfinnelse er i den korrugerte formen omfattende en bølgehøyde i området på minst en av følgende: 3-50 mm, 5-20 mm, 6-15 mm. Videre er forholdet bølgelengde: bølgehøyde i minst ett av de følgende områdene: 0.1-10, 0.5-5, 1-3. The pressure element according to the present invention is in the corrugated form comprising a wave height in the range of at least one of the following: 3-50 mm, 5-20 mm, 6-15 mm. Furthermore, the ratio of wavelength: wavelength is in at least one of the following ranges: 0.1-10, 0.5-5, 1-3.
Anvendelse av et elastisk fluid-permeabelt trykkelement anbrakt mellom en elektrode og en bipolar plate i en elektrolysecelle er også omfattet av foreliggende oppfinnelse. The use of an elastic fluid-permeable pressure element placed between an electrode and a bipolar plate in an electrolytic cell is also covered by the present invention.
Oppsummering av tegningene Summary of the drawings
Figur 1 illustrerer kompresjonskruver for trykkelement ifølge eksempel 1 av foreliggende søknad. Figur 2 illustrerer en test av kompresjon og reversibilitet ifølge eksempel 2 av foreliggende søknad. Figure 1 illustrates compression screws for pressure element according to example 1 of the present application. Figure 2 illustrates a test of compression and reversibility according to example 2 of the present application.
Figur 3 illustrerer en utførelsesform av foreliggende trykkelement. Figure 3 illustrates an embodiment of the present pressure element.
Detaljert beskrivelse Detailed description
I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er en metall mesh av en veldefinert geometri beskrevet å ha følgende funksjoner: reduserer ohmsk motstand ved å holde elektroden i nær kontakt med diafragma, leder elektrisk spenning fra bipolar plate til elektrode og tillater gass å unnslippe fra elektrodeoverflaten. In one embodiment of the present invention, a metal mesh of a well-defined geometry is described as having the following functions: reduces ohmic resistance by keeping the electrode in close contact with the diaphragm, conducts electrical voltage from the bipolar plate to the electrode and allows gas to escape from the electrode surface.
Trykkelementet ifølge foreliggende oppfinnelse er elastisk, med elastisk skal det forstås, at mekaniske og geometriske egenskaper av nevnte trykkelement, for eksempel en metall mesh, er avbalansert med hensyn til elastisitet and stivhet for å presse elektroden til diafragma ved alle driftstemperaturer og deformeres ikke under cellemontering. Metall mesh har tilstrekkelig mesh åpning for å tillate uhindret passering av fluid i både horisontale and vertikale retninger mens den mekaniske funksjonen opprettholdes. The pressure element according to the present invention is elastic, by elastic it is to be understood that the mechanical and geometric properties of said pressure element, for example a metal mesh, are balanced with respect to elasticity and stiffness in order to press the electrode to the diaphragm at all operating temperatures and are not deformed during cell assembly . Metal mesh has sufficient mesh opening to allow unobstructed passage of fluid in both horizontal and vertical directions while maintaining mechanical function.
I en utførelsesform av trykkelementet er trykkelementet i korrugert form. Ordlyden korrugert form skal forstås som enhver bølgeform som bl.a.sinus bølge eller firkant bølge. In one embodiment of the pressure element, the pressure element is in corrugated form. The term corrugated form is to be understood as any wave form such as a sine wave or square wave.
I en utførelsesform kan mesh eller filt fibermatte bli beskrevet ved de følgende egenskapene: In one embodiment, the mesh or felt fiber mat can be described by the following properties:
Trådtykkelse er en funksjon av mesh åpning og er definert ved denne funksjonen: Wire thickness is a function of mesh opening and is defined by this function:
lj2 * åpningimm)<*>A tykkelse( mm) hvor parameter A er valgt fra et av de følgende områdene: 0.01 -10, 0.1-1, 0.1-0.3. A er en parameter som relaterer meshåpning med trådtykkelse, uten begrensning til bare 1 tråddimensjon for en gitt åpning. Verdiene for parameter A stammer fra forsøksdata og tillater en fagperson på området å reprodusere resultatene. Utenfor de gitte områdene vil ikke elementet ha tilstrekkelig mekanisk styrke. lj2 * opening mm)<*>A thickness (mm) where parameter A is selected from one of the following ranges: 0.01 -10, 0.1-1, 0.1-0.3. A is a parameter that relates mesh opening to wire thickness, without limitation to only 1 wire dimension for a given opening. The values for parameter A are derived from experimental data and allow a person skilled in the art to reproduce the results. Outside the given areas, the element will not have sufficient mechanical strength.
o Høyde av mesh - høyde er en funksjon av maksimal produksjonskapasitet for elektrolysøren. o Height of mesh - height is a function of the maximum production capacity of the electrolyser.
o Vinkel til bølgeveggene (begrenset ved ønsket mekanisk styrke: skarp = stiv + deformering, dempet = for svak + utflating): 10-120 °, foretrukket 20-100°, mest foretrukket 30-50°. o Angle to the corrugated walls (limited by the desired mechanical strength: sharp = stiff + deformation, damped = too weak + flattening): 10-120°, preferred 20-100°, most preferred 30-50°.
o Avstand mellom bølgemaksimum: gitt ved vinkel og høyde. o Distance between wave maxima: given by angle and height.
o Diameter av sirkel på toppen av bølgen: gitt ved vinkel og høyde. o Diameter of circle at top of wave: given by angle and height.
Foreliggende trykkelement omfatter en kombinasjon av mekanisk styrke, strømnings konduktivitet, kjemisk motstand og minimum gassdiffusjonsmotstand på grunn av de ulike optimaliserte geometriene som beskrevet i mer detalj i det følgende. Trykkelementet tilføres i ett stykke, som kan innsettes manuelt eller automatisk mellom en bipolar plate og en elektrode i en elektrolysecelle noe som forenkler stackingen. Når et trykkelement ifølge foreliggende oppfinnelse innsettes på hver side av en bipolar plate, ledning av strøm er sikret mellom den bipolare platen and elektroden, uten kompromiss med den mekaniske integriteten til den nevnte bipolar platen. I foreliggende oppfinnelse, et stort antall punkter med elektrisk kontakt blir etablert noe som leder til en ensartet strømfordeling ved å presse trykkelementet til elektrodeoverflaten. Den oppnådde optimaliserte bølgefunksjonen til foreliggende trykkelement tilveiebringer påkrevd fjærkraft for å holde elektrode i nærkontakt med et diafragma uavhengig av avstandsvariasjoner på grunn av temperatur/trykk variasjoner, for derved å opprettholde null-gap og lav ohmsk motstand. Videre oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse fri transport av den produserte gassen i både vertikal and horisontal retning, for derved å sikre en effektiv fjerning av gass fra det indre elektrode-bipolar plateområdet. The present pressure element comprises a combination of mechanical strength, flow conductivity, chemical resistance and minimum gas diffusion resistance due to the various optimized geometries as described in more detail below. The pressure element is supplied in one piece, which can be inserted manually or automatically between a bipolar plate and an electrode in an electrolysis cell, which simplifies stacking. When a pressure element according to the present invention is inserted on each side of a bipolar plate, conduction of current is ensured between the bipolar plate and the electrode, without compromising the mechanical integrity of said bipolar plate. In the present invention, a large number of points of electrical contact are established which leads to a uniform current distribution by pressing the pressure element to the electrode surface. The achieved optimized wave function of the present pressure element provides the required spring force to keep the electrode in close contact with a diaphragm regardless of distance variations due to temperature/pressure variations, thereby maintaining zero-gap and low ohmic resistance. Furthermore, according to the present invention, free transport of the produced gas is achieved in both vertical and horizontal directions, thereby ensuring an effective removal of gas from the inner electrode-bipolar plate area.
I en elektrolysør av filter-presse design er kompresjonskraften (nødvendig kraft for å komprimere cellestacken) summen av påkrevd kraft for å forsegle stacken og kraft som kreves for å komprimere trykkelementene. Kompresjonskraften er avgjørende for utformingen av ende dekslene til elektrolysøren. I tilfeller med trykksatte systemer må driftstrykket tas med i utformingen av ende dekslene. In an electrolyser of filter-press design, the compression force (force required to compress the cell stack) is the sum of the force required to seal the stack and the force required to compress the pressure elements. The compression force is decisive for the design of the end covers of the electrolyser. In cases of pressurized systems, the operating pressure must be taken into account in the design of the end covers.
Fra vår samtidige patentsøknad omfattende en oppfinnerisk gummiramme utforming, har vi funnet opp rammer som er selvforseglende, noe som betyr at det praktisk talt ikke er noe ekstra kompresjonskraft fra gummirammene som påvirker ende dekslene til elektrolysøren. From our concurrent patent application covering an inventive rubber frame design, we have invented frames that are self-sealing, meaning there is virtually no additional compression force from the rubber frames affecting the end caps of the electrolyser.
Kompresjonen til trykkelementene virker imidlertid i forståelse med det indre trykket, og hvis kompresjonskraften til trykkelementene blir betydelig, vil dette ha direkte innvirkning på utformingen av ende dekslene og forbindelsesstavene til en elektrolysør. Ifølge foreliggende oppfinnelse har et trykkelement omfattende spesifikke trekk og egenskaper blitt funnet opp. Foreliggende trykkelementer tåler et maksimalt kompresjonstrykk på omtrentlig 1 bar, og det typiske trykket utøvd av trykkelementene er i området på 0.2-0.5 bar, noe som utgjør omtrent 1-2 % av utformingstrykket til en elektrolysør . Påvirkningen av de foreliggende trykkelementene på utformingen av ende dekslene til elektrolysøren er derfor ubetydelige. Selv anvendt under atmosfæriske betingelser ville gjeldende trykkelementer ha mindre innvirkning på utformingen av ende dekslene. However, the compression of the pressure elements works in understanding with the internal pressure, and if the compression force of the pressure elements becomes significant, this will have a direct impact on the design of the end covers and connecting rods of an electrolyser. According to the present invention, a pressure element comprising specific features and properties has been invented. Available pressure elements can withstand a maximum compression pressure of approximately 1 bar, and the typical pressure exerted by the pressure elements is in the range of 0.2-0.5 bar, which is approximately 1-2% of the design pressure of an electrolyser. The influence of the present pressure elements on the design of the end covers of the electrolyser are therefore negligible. Even when used under atmospheric conditions, the current pressure elements would have less impact on the design of the end caps.
I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan trykkelementet bli stacket i en elektrolysør som følger: en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som et diafragma, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; In an embodiment of the present invention, the pressure element can be stacked in an electrolyser as follows: a closed frame defining at least a first opening in which a first element is chosen as a diaphragm, in which said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
en første elektrode; a first electrode;
et første trykkelement; a first pressure element;
en bipolar plate; a bipolar plate;
et andre trykkelement; a second pressure element;
en andre elektrode; a second electrode;
en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som et diafragma, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende of elektrisk isolerende materiale. a closed frame defining at least a first opening in which a first element is chosen as a diaphragm, in which said frame is partially covered with a sealing or electrically insulating material.
I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan de forskjellige delene stackes som følger: en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som en bipolar plate, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; In an embodiment of the present invention, the various parts can be stacked as follows: a closed frame defining at least a first opening in which a first element is chosen as a bipolar plate, in which said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
et første trykkelement; a first pressure element;
en første elektrode; a first electrode;
et diafragma; a diaphragm;
en andre elektrode; a second electrode;
et andre trykkelement; a second pressure element;
en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som en bipolar plate, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale. a closed frame defining at least a first opening in which a first element is chosen as a bipolar plate, in which said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material.
I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan de forskjellige delene stackes som følger: et diafragma; In one embodiment of the present invention, the various parts can be stacked as follows: a diaphragm;
en lukket ramme som definerer minst en første åpning, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; a closed frame defining at least a first opening, wherein said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
en første elektrode; a first electrode;
et første trykkelement; a first pressure element;
en bipolar plate, a bipolar plate,
et andre trykkelement; a second pressure element;
en andre elektrode; a second electrode;
en lukket ramme som definerer minst en første åpning, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; a closed frame defining at least a first opening, wherein said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
et diafragma. a diaphragm.
I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan de forskjellige delene stackes som følger: en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som et trykkelement, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; In an embodiment of the present invention, the various parts can be stacked as follows: a closed frame defining at least a first opening in which a first element is selected as a pressure element, in which said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
en første elektrode; a first electrode;
et diafragma a diaphragm
en andre elektrode; a second electrode;
en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som et trykkelement, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; a closed frame defining at least a first opening in which a first element is selected as a pressure element, in which said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
en bipolar plate. a bipolar plate.
I en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan de forskjellige delene stackes som følger: et første trykkelement; In one embodiment of the present invention, the various parts can be stacked as follows: a first pressure element;
en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som en første elektrode, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; a closed frame defining at least a first opening in which a first element is selected as a first electrode, in which said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
et diafragma; a diaphragm;
en lukket ramme som definerer minst en første åpning hvori et første element er valgt som en andre elektrode, hvori nevnte ramme er delvis dekket med et forseglende og elektrisk isolerende materiale; a closed frame defining at least a first opening in which a first element is selected as a second electrode, in which said frame is partially covered with a sealing and electrically insulating material;
et andre trykkelement; a second pressure element;
en bipolar plate. a bipolar plate.
Idet foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet vil det være åpenbart for fagmannen at andre utførelsesformer som inkorporerer konseptene kan anvendes. Disse og andre eksempler på oppfinnelsen illustrert ovenfor er ment utelukkende som eksempler og det egentlige omfanget av oppfinnelsen bestemmes av de etterfølgende kravene. As preferred embodiments of the invention have been described, it will be obvious to those skilled in the art that other embodiments incorporating the concepts may be used. These and other examples of the invention illustrated above are intended solely as examples and the actual scope of the invention is determined by the following claims.
Eksempler: Examples:
Eksempel 1: Kompressibilitetstesting Example 1: Compressibility testing
Kompressibilitet ble målt på et område på 4x27 cm<2>, første på en prøve i beskåret størrelse, og deretter på det samme området i midten av elementet, to paralleller. Resultatene av kompresjonstestene er vist i Fig. 1. Det er lett å se fra Fig. 1 at elementet oppfører seg "sinusformet" opp til en kompressjon på omtrent 0.6 mm, hvor det deretter oppfører seg "trapesformet". Resultatene fra prøven i beskåret størrelse og de fra den ubeskårede prøven er veldig like, og viser at pålitelige målinger kan gjøres på små prøver i beskåret størrelse så vel som på området med ubeskårede elements. Compressibility was measured on an area of 4x27 cm<2>, first on a sample in trimmed size, and then on the same area in the middle of the element, two parallels. The results of the compression tests are shown in Fig. 1. It is easy to see from Fig. 1 that the element behaves "sinusoidally" up to a compression of approximately 0.6 mm, where it then behaves "trapezoidally". The results from the trimmed size specimen and those from the untrimmed specimen are very similar, showing that reliable measurements can be made on small trimmed size specimens as well as in the area of untrimmed elements.
Prøvene i beskåret størrelse ble komprimert til 1 mm og ble permanent deformert. De to parallellene på den ubeskårede prøven dekomponerte også som vist i Fig.2. Den første prøven ble komprimert omtrent 0.7 mm og den andre omtrent 0.8 mm. Fra Fig.2 fremgår det klart at det øvre flate partiet av kurven var fullstending reversibelt, selv opp til 0.8 mm kompresjon. Dette betyr at kompresjonselementet oppfører seg som et kontant trykkelement etter kompresjon i cellestacken. Dette er den perfekte situasjonen for de elektriske kontaktene som trykkelementene er utformet for å opprettholde. Variasjoner i temperatur og kompresjon vil bare ha veldig liten effekt på trykket i komponentene i cellestacken og de elektriske kontaktene vil være stabile. The cut size samples were compressed to 1 mm and were permanently deformed. The two parallels on the uncropped sample also decomposed as shown in Fig.2. The first sample was compressed about 0.7 mm and the second about 0.8 mm. From Fig.2 it is clear that the upper flat part of the curve was completely reversible, even up to 0.8 mm compression. This means that the compression element behaves as a cash pressure element after compression in the cell stack. This is the perfect situation for the electrical contacts that the pressure elements are designed to maintain. Variations in temperature and compression will only have a very small effect on the pressure in the components of the cell stack and the electrical contacts will be stable.
Claims (18)
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20111046A NO20111046A1 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Print Item |
| PT127535987T PT2734658T (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| ES12753598T ES2748444T3 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Concept, method and use of electrolyzer frame |
| HUE12753598A HUE045048T2 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| PL12753598T PL2734658T3 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| US14/233,607 US9556529B2 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| PCT/NO2012/050141 WO2013012342A2 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| EA201490305A EA032882B1 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| DK12753598.7T DK2734658T3 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Framework concept for electrolyzer, method and application |
| PCT/NO2012/050142 WO2013012343A2 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Pressure element |
| EP12753598.7A EP2734658B1 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| SI201231665T SI2734658T1 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Electrolyser frame concept, method and use |
| JP2014521587A JP6093351B2 (en) | 2011-07-20 | 2012-07-20 | Structure, method and use of frame of electrolyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20111046A NO20111046A1 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Print Item |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20111046A1 true NO20111046A1 (en) | 2013-01-21 |
Family
ID=46968337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20111046A NO20111046A1 (en) | 2011-07-20 | 2011-07-20 | Print Item |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO20111046A1 (en) |
| WO (1) | WO2013012343A2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180053401A (en) * | 2015-09-21 | 2018-05-21 | 누베라 퓨엘 셀스, 엘엘씨 | Bipolar plate with force concentrator pattern |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4208057C2 (en) * | 1992-03-13 | 1993-12-23 | Deutsche Aerospace | Cell structure for electrolysers and fuel cells |
| IT1270878B (en) * | 1993-04-30 | 1997-05-13 | Permelec Spa Nora | IMPROVED ELECTROCHEMISTRY CELL USING ION EXCHANGE MEMBRANES AND METAL BIPOLAR PLATES |
| US6464846B1 (en) * | 2000-12-21 | 2002-10-15 | Giner Electrochemical Systems, Llc | Electrically-conductive elastomeric compression pad for use with proton exchange membrane electrochemical cells |
-
2011
- 2011-07-20 NO NO20111046A patent/NO20111046A1/en not_active Application Discontinuation
-
2012
- 2012-07-20 WO PCT/NO2012/050142 patent/WO2013012343A2/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013012343A3 (en) | 2013-03-14 |
| WO2013012343A2 (en) | 2013-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2734658B1 (en) | Electrolyser frame concept, method and use | |
| TWI770320B (en) | Membrane-electrode-gasket assembly for electrolysis of alkaline water | |
| US7399391B2 (en) | Elastic current collector | |
| US11319635B2 (en) | Electrolysis vessel for alkaline water electrolysis | |
| NO157544B (en) | PROCEDURE FOR IN AN ELECTRIC ELECTRIC DEVICE AA DISTRIBUTES THE ELECTRIC POWER DURING AN ELASTIC, POROES AND PERMEABLE ELECTRODES, AND ELECTRIC ELECTRIC DEVICE. | |
| AU2016239178B2 (en) | Diaphragm-electrode assembly for use in alkaline water electrolysers | |
| EP2662476A3 (en) | Ion exchange membrane electrolytic cell | |
| NO152393B (en) | THIN ELECTROCATALYTIC GAS DIFFUSION ELECTRODE AND PROCEDURE FOR PREPARING THEREOF | |
| EP3356575B1 (en) | High or differential pressure electrolysis cell | |
| US10287692B2 (en) | Diaphragm-electrode assembly for use in alkaline water electrolysers | |
| NO152567B (en) | ELECTROLYCLE CELL OF THE FILTER PRESSURE TYPE | |
| NO20111046A1 (en) | Print Item | |
| WO2021019985A1 (en) | Alkaline water electrolysis vessel | |
| WO2007072098A3 (en) | Ozone generating electrolysis cell | |
| CA2488634A1 (en) | Distributing element for electrolyte percolation electrochemical cell | |
| US20230020215A1 (en) | Use of a textile, zero-gap electrolytic cell and production method therefor | |
| CN213401272U (en) | Device for independently inspecting and replacing bipolar plate and membrane electrode assembly clamped by bipolar plate in electric pile | |
| JP2014065927A (en) | High-pressure water electrolysis apparatus | |
| AU2020318538B2 (en) | Gasket for electrolysis vessels, and electrolysis vessel using same | |
| JP6826243B1 (en) | Alkaline water electrolyzer | |
| AU2002356772B2 (en) | Elastic current collector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FC2A | Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application |