【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文中的描述总体上涉及用于分离流体成分的电解装置。更具体地，本专利技术包括利用动态隔膜和其他设计特征以获得改善的流体输出的紧凑且高效的电解装置。
技术介绍
1、电解装置可以用于通过在阴极和阳极之间施加电场而将水分离为氢气和氧气。近年来，由于氢气在能源转换中的预期作用，人们对电解装置的兴趣已经大增。同时，来自电解装置的氢气（被称为“绿色氢气”）可以用作用于化学工艺（诸如肥料生产）的成份。此类应用的当前最新技术为由天然气（ch4）制成的“灰色氢气”。
技术实现思路
1、公开了包括电解装置的系统。在一个方面中，一种包括电解装置的系统包括：阳极，所述阳极被配置为用于连接到电压源的第一极；阴极，所述阴极被配置为用于连接到电压源的第二极；流体入口，所述流体入口被配置为允许流体流进入电解装置；以及流体出口，所述流体出口被配置为允许所述流离开电解装置，该电解装置被配置为使所述流沿着流动轴线具有在阳极和阴极之间在所述流动轴线处具有相对较高的流动速度的流动速度轮廓，并且其中，流动速度在远离流动轴线且更接近阳极和阴极的位置处变得相对较低，其中，电解装置具有使流动速度轮廓在流到达阳极或阴极时是至少部分发展的层流的进入长度。
2、在一些变型例中，流动速度轮廓可以是部分发展的层流或完全发展的层流。
3、在一些变型例中，阴极流体导引件可以被配置为将接近阴极的流引导到第一流体出口；并且阳极流体导引件可以被配置为将接近阳极的流引导到第二流体出口。流体出口可以包括第一流体出口和第二流体出口，该
4、在一些变型例中，电解装置可以是细长的并且在流的横向方向上比在纵向方向上实质上更薄。阳极和阴极可以具有在0.5 mm与12 mm之间的间距。该间距可以在1 mm与3 mm之间。电解装置沿着流动轴线可以具有在10 mm与70 mm之间的高度。阳极和/或阴极可以具有不平坦的表面轮廓。表面轮廓可以包括垂直于流体流的波纹状部。
5、在一些变型例中，流体可以是海水，并且电解装置通过利用阳极和阴极分离流体中的盐而产生具有从第二流体出口降低的盐水含量的第一流体输出。
6、在相关方面中，一种电解装置可以包括：阳极，所述阳极被配置为用于连接到电压源的第一极；阴极，所述阴极被配置为用于连接到电压源的第二极；流体入口，所述流体入口被配置为允许流体流进入电解装置；以及流体出口，所述流体出口被配置为允许所述流离开电解装置，该电解装置被配置为使流沿着流动轴线具有在阳极和阴极之间在所述流动轴线处具有相对较高的流动速度的流动速度轮廓，并且其中，流动速度在远离流动轴线且更接近阳极和阴极的位置处变得相对较低，电解装置还包括分离器，该分离器被配置为将第一流体输出引导到第一流体出口并且将第二流体输出引导到第二流体出口，其中，分离器平行于流动轴线延伸并且具有上游边缘，该上游边缘大约在阳极的下游阳极边缘处或大约在阴极的下游阴极边缘处终止，使得分离器引起所述流的至少部分分离。
7、在一些变型例中，分离器的上游边缘可以接近下游阴极边缘或下游阳极边缘且在下游阴极边缘或下游阳极边缘的下游。分离器可以是包括促进流体的分离的尖锐边缘的刀刃。
8、在相关方面中，多个电解装置被布置为平行叠层，多个电解装置中的每一个包括：阳极，所述阳极被配置为用于连接到电压源的第一极；阴极，所述阴极被配置为用于连接到电压源的第二极；流体入口，所述流体入口被配置为允许流体流进入电解装置；以及流体出口，所述流体出口被配置为允许所述流离开电解装置，该电解装置被配置为使所述流沿着流动轴线具有在阳极和阴极之间在所述流动轴线处具有相对较高的流动速度的流动速度轮廓，并且其中，流动速度在远离流动轴线且更接近阳极和阴极的位置处变得相对较低，该系统被配置为：接收流体的从共同流体输入源到多个电解装置中的每一个电解装置的流体入口的输入流的多个部分；输出来自多个电解装置中的每一个电解装置中的第一流体出口的第一流体输出；以及输出来自多个电解装置中的每一个电解装置中的第二流体出口的第二流体输出。
9、在一些变型例中，第一流体出口和第二流体出口可以被配置为在平行于平行叠层的堆叠方向的相同方向上引导所述流。该系统可以被配置为使第一流体出口和第二流体出口在平行于平行叠层的堆叠方向的不同方向上引导第一流体输出和第二流体输出。该系统还可以包括第二平行叠层，其中，该系统被进一步配置为将来自平行叠层的第一流体输出和/或第二流体输出提供到第二平行叠层中的电解装置的流体入口。
10、在相关方面中，一种电解装置可以包括：阳极，所述阳极被配置为用于连接到电压源的第一极；阴极，所述阴极被配置为用于连接到电压源的第二极；流体入口，所述流体入口被配置为允许流体流进入电解装置；以及流体出口，所述流体出口被配置为允许所述流离开电解装置，该电解装置被配置为使流沿着流动轴线具有在阳极和阴极之间在所述流动轴线处具有相对较高的流动速度的流动速度轮廓，并且其中，流动速度在远离流动轴线且更接近阳极和阴极的位置处变得相对较低，其中，电解装置被构造成在高于1巴（bar）的流体压力下且在不超过流体的在流体压力下的沸点的、高于25℃的温度下操作。
11、在一些变型例中，电解装置可以被构造成在至少100℃的温度下操作。电解装置可以被构造成在至少200℃的温度下操作。电解装置可以被构造成在20巴至30巴之间的流体压力下操作，以防止流体沸腾。
12、在一些变型例中，该系统可以连接到电源，该电源包括太阳电池板、风力涡轮机、水力涡轮机、或波浪能捕获系统中的一种或更多种。电解装置可以被配置为在关断对阳极和阴极赋能的电源的10秒内使阳极和/或阴极失能或失去能量（de-energize）。该系统可以被配置为在向阳极和/或阴极提供电能的电源被中断时切断通向阳极和/或阴极的电能。该系统可以被配置为在向阳极和/或阴极提供电能的电源被中断至少第一时段时使流体流停止通过电解装置。第一时段可以是至少10分钟。该系统可以被配置为在向阳极和/或阴极提供电能的电源被中断至少第二时段时停止对电解装置的加热。第二时段可以是至少两个小时。该系统可以被配置为在向阳极和/或阴极提供电能的电源被中断时利用替代性电源对阳极和/或阴极赋能。
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1.一种包括电解装置的系统，具有：
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述流动速度轮廓是部分发展的层流。
3.如权利要求1所述的系统，还包括：
4.如权利要求1所述的系统，所述流体出口包括第一流体出口和第二流体出口，所述第一流体出口被设置于所述电解装置中以接收接近所述阴极的所述流，所述第二出口被设置于所述电解装置中以接收接近所述阳极的所述流。
5.如权利要求4所述的系统，其中，沿所述电解装置的纵向方向设置所述第一流体出口和所述第二流体出口。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述电解装置是细长的并且在所述流的横向方向上比在纵向方向上实质上更薄。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述阳极和所述阴极具有在0.5 mm与12 mm之间的间距。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述间距在1 mm与3 mm之间。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述电解装置沿着所述流动轴线具有在10 mm与70mm之间的高度。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述阳极和/或所述阴极具有不平
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述表面轮廓包括垂直于所述流体流的波纹状部。
12.如权利要求1所述的系统，其中，所述流体是海水，并且所述电解装置通过利用所述阳极和所述阴极使所述流体中的盐分离而产生具有从第二流体出口降低的盐水含量的第一流体输出。
13.一种包括电解装置的系统，具有：
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述分离器的所述上游边缘接近所述下游阴极边缘或所述下游阳极边缘且在所述下游阴极边缘或所述下游阳极边缘的下游。
15.如权利要求13所述的系统，其中，所述分离器是包括促进所述流体的分离的尖锐边缘的刀刃。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种包括电解装置的系统，具有：
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述流动速度轮廓是部分发展的层流。
3.如权利要求1所述的系统，还包括：
4.如权利要求1所述的系统，所述流体出口包括第一流体出口和第二流体出口，所述第一流体出口被设置于所述电解装置中以接收接近所述阴极的所述流，所述第二出口被设置于所述电解装置中以接收接近所述阳极的所述流。
5.如权利要求4所述的系统，其中，沿所述电解装置的纵向方向设置所述第一流体出口和所述第二流体出口。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述电解装置是细长的并且在所述流的横向方向上比在纵向方向上实质上更薄。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述阳极和所述阴极具有在0.5 mm与12 mm之间的间距。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述间距在1 mm与3 mm之间。...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·W·H·德亚格尔，A·A·A·卡斯特利根，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：
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