本公開涉及一種電解池，其具有局部電子接觸多孔傳輸層(ptl)或多孔傳輸電極(pte)。

背景技術(shù)：

0、背景

1、電解池被配置為將水電解成氫氣和氧氣。水電解是綠色氫的一種有前途的來(lái)源，以引領(lǐng)能源向完全可再生能源消耗的轉(zhuǎn)變。一種類型的電解池是質(zhì)子交換膜電解池(pemec)。

2、pemec在其操作中可能使用昂貴且稀缺的電極催化劑材料以及耐腐蝕但導(dǎo)電性較差的材料。這些材料的當(dāng)前使用可導(dǎo)致pemec內(nèi)出現(xiàn)局部電流和退化熱點(diǎn)，從而降低pemec的效率和壽命。此外，這些材料在pemec操作期間可能使用不均勻或未充分利用，導(dǎo)致載量高于適當(dāng)分布和/或所利用的催化劑所需的載量。

3、概括

4、電解池(例如，質(zhì)子交換膜電解池(pemec))的組件包括多孔傳輸層(ptl)、陽(yáng)極和集流體(例如，流場(chǎng)板)。在電解池的正常操作狀態(tài)下，電池陽(yáng)極側(cè)上的ptl處于極度氧化的環(huán)境中。造成這種極度氧化環(huán)境的因素是酸性條件、電子電勢(shì)和氧氣的存在。ptl的氧化可導(dǎo)致集流體(例如，流場(chǎng)板)和ptl之間的高接觸電阻。目前提出的ptl被鉑完全涂覆以提供導(dǎo)電保護(hù)層來(lái)對(duì)抗高接觸電阻，但成本增加。

5、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，ptl涂層在ptl與集流體之間的界面處部分覆蓋ptl表面。例如，ptl涂層可以沉積在ptl表面形態(tài)(morphology)上以在集流體和ptl之間形成接觸區(qū)域。ptl沿著ptl表面形態(tài)在接觸區(qū)域之間包括非接觸區(qū)域，其中非接觸區(qū)域與集流體間隔開。在界面處使用局部和選擇性的ptl涂層可以降低ptl的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

技術(shù)特征：

1.一種用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池，所述電解池包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解池，其中所述集流體包括流場(chǎng)板，所述流場(chǎng)板具有共同形成流場(chǎng)的平臺(tái)和通道，所述接觸區(qū)域接觸所述平臺(tái)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解池，其中所述非接觸區(qū)域與所述集流體間隔開以形成從所述集流體延伸至所述ptl的間隙。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解池，其中所述ptl涂層是被配置為耐腐蝕的導(dǎo)電金屬。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解池，其中所述導(dǎo)電金屬為鉑、金、金屬合金或其組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解池，其中所述ptl涂層具有5nm至0.7μm的平均厚度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解池，其中所述ptl涂層僅存在于所述接觸區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解池，其中所述ptl由金屬泡沫材料、多孔金屬片材料或金屬氈材料形成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解池，其中所述多孔金屬片材料由燒結(jié)金屬粒子形成。

10.一種用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池，所述電解池包括：

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電解池，其中所述非接觸區(qū)域與所述流場(chǎng)板間隔開以在所述流場(chǎng)板至所述ptl之間形成間隙。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電解池，其中所述ptl涂層是被配置為耐腐蝕的導(dǎo)電金屬。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電解池，其中所述導(dǎo)電金屬為鉑、金、金屬合金或其組合。

14.一種形成用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池的多孔傳輸層(ptl)的方法，所述方法包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述選擇性地沉積步驟包括將所述ptl涂層轉(zhuǎn)印到所述ptl表面形態(tài)上。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中通過無(wú)電沉積、電沉積和/或氣相沉積進(jìn)行所述轉(zhuǎn)印步驟。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中通過部分浸沒在電鍍?nèi)芤褐谢蛞后w掩蔽技術(shù)將所述ptl涂層沉積到所述接觸區(qū)域上。

18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述選擇性地沉積步驟之前預(yù)處理所述ptl表面形態(tài)以除去鈍化層。

19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括預(yù)處理所述ptl表面形態(tài)以阻斷所述非接觸區(qū)域。

20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述集流體包括流場(chǎng)板，所述流場(chǎng)板包括共同形成流場(chǎng)的平臺(tái)和通道，所述非接觸區(qū)域包括(a)嵌入所述ptl表面形態(tài)中的孔隙和/或(b)與所述流場(chǎng)板的通道對(duì)準(zhǔn)的區(qū)域。

技術(shù)總結(jié)
用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池。電解池包括集流體、多孔傳輸層(PTL)和PTL涂層。集流體可以包括流場(chǎng)板，該流場(chǎng)板具有共同形成流場(chǎng)的平臺(tái)和通道。多孔傳輸層(PTL)包括面向集流體且包括PTL表面形態(tài)的PTL表面。PTL涂層沉積在PTL表面形態(tài)上以在流場(chǎng)板和PTL之間形成接觸區(qū)域。PTL沿著PTL表面形態(tài)在接觸區(qū)域之間包括非接觸區(qū)域。非接觸區(qū)域與流場(chǎng)板間隔開。

技術(shù)研發(fā)人員：F·莫吉卡,A·范布倫特,B·斯圖邁爾,J·布拉滕,程磊,S·梅拉齊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：羅伯特·博世有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21