含金屬絲的雙極板制造技術

作為本發明專利技術的一個主題的一種雙極板，包括一個聚合物壁（４２０）以及一個第一電極（４３０）和一個第二電極（４４０）。第一電極定位在聚合物壁的一個第一側面上，以及第二電極定位在聚合物壁的一個第二側面上。第一電極和第二電極部分地埋置在聚合物壁內，使它們在聚合物壁內成為彼此電接觸。至少兩個電極之一包括一部分地埋置在聚合物壁內的金屬絲編織的織物。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?含金屬絲的雙極板
本專利技術涉及一種雙極板，尤其是使用于電化學過程的雙極板。本專利技術還涉及這種雙極板的制造方法。
技術介紹
已知雙極板使用于電化學過程，例如燃料電池。電化學過程的反應器可以包括一個陽極室和一個陰極室，它們彼此借助一種液體或氣體密封阻擋層隔離。同時，一個導電的電極設置在該陽極室和陰極室內。雙極板可以作為一個液體和氣體阻擋層設置在陽極和陰極之間。在某些情況下，位于陽極側和陰極側的電極彼此處于電接觸。專利申請EP?229473?B1描述這樣一種雙極板，該雙極板包括一個聚合物壁以及一個第一電極和一個第二電極，每個電極在聚合物壁的一側上。電極設置為使用一個波紋的、可能是帶孔的金屬板或一個紡織結構形式的一個波紋的絲網。電極部分地埋置在聚合物壁內，以及使它們在聚合物壁內彼此電接觸。帶孔的金屬板的剛性以及要在聚合物壁內固定的大量金屬使得在聚合物壁內埋置電極相當困難，引起在聚合物壁內有關兩個電極必須接觸方面的不確定性。存在如此大量的金屬板材導致必須用于在電極內分布的氣體的抽空的顯著的壓力降。它還會導致板材具有一個相當大的重量。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是提供一種雙極板，該雙極板是現有技術已知的雙極板的一個代替。本專利技術的另一目的是便于在聚合物壁內電極的埋置。本專利技術的另一目的是提供一種雙極板，該雙極板具有在聚合物壁內電極改進的固定。本專利技術的另一目的是提供一種雙極板，該雙極板具有在聚合物壁內兩個電極的更穩定的接觸。本專利技術的另一目的是-->提供一種雙極板，該雙極板改進作為電化學反應結果得到的氣體的抽空。本專利技術的另一目的是便于氣體的分布，這些氣體是越過電極的整個表面的電化學反應產生的。本專利技術的另一目的是獲得一種雙極板，該雙極板帶有電化學反應用的液體的改進的分布。本專利技術還有另一個目的是提供一種雙極板，該雙極板的制造費用較低。作為本專利技術的一個主題的一種雙極板包括一個聚合物壁以及一個第一和一個第二電極。第一電極定位在聚合物壁的一個第一側面上，而第二電極定位在聚合物壁的一個第二側面上。兩個電極部分地埋置在聚合物壁內，使它們在聚合物壁內彼此電接觸。作為本專利技術的一個主題的雙極板的特征在于，至少一個第一電極或第二電極包括金屬絲編織的織物，該織物部分地埋置在聚合物壁內。可能兩個電極都包括金屬絲編織的織物，該織物部分地埋置在聚合物壁內。電極甚至可以由金屬絲編織的織物組成。有可能每個電極包括多于一層的金屬絲編織的織物，全部層是一層疊加在另一層的頂上。最接近聚合物壁的那一層部分地埋置在聚合物壁內。還發現，使用金屬絲編織的織物，織物的埋置方便，以及能夠以更精確的方式進行。還發現，使用金屬絲編織的織物，它部分地埋置在聚合物壁內，提供電極在聚合物壁內一個改進的固定。如果兩個電極都部分地埋置在聚合物壁內，以及使它們在聚合物壁內電接觸，這種改進的固定導致在兩電極之間長時間更穩定的電接觸。還發現，當作為本專利技術的主題的雙極板包括的電極每個有可能由多于一層金屬絲編織的織物組成時，它們使用于電化學過程，由于化學反應得到的氣體可以更容易地和以較小的壓力降從電極抽空。還發現，在氣體作為反應劑的情況下，這些氣體在整個電極體積內更容易和更均勻地分布，要求較小的分布壓力。還發現，在電化學反應時使用的液體在整個電極體積內更容易和更均勻地分布。因為與波紋板或類似板比較，該電極需要的金屬體積較小，所以雙極板重量較輕。含有較小金屬體積的事實可以降低雙極板的生產價格。用于提供作為本專利技術的主題的雙極板用的金屬絲編織的織物，不-->像現有技術雙極板那樣需要制成波紋的。因此，在雙極板的生產中制波紋的一個步驟可以省略，這進一步降低了生產成本。具有直徑在0.05mm至0.5mm范圍的金屬絲可以使用于制造金屬絲編織的織物。優選地，金屬絲具有直徑在0.05mm至0.3mm的范圍內，比如在0.05mm至0.25mm的范圍內，或在0.05mm至0.1mm的范圍內可以使用。作為金屬絲可以使用鎳和鎳合金的金屬絲。代替地可以使用鈦、鈦合金、或不銹鋼，比如使用AISI?300系列或AISI?400系列的不銹鋼，例如AISI?302、AISI?304、AISI?310、AISI?316、AISI316L、AISI?347、AISI?430、AISI?434或AISI?444。聚合物壁優選地是一種聚合物板材。聚合物壁的厚度優選地大于0.5mm，但小于5mm。厚度的選擇可以影響聚合物壁的氣體和液體滲透性，以及影響通過聚合物壁的氣體分子的擴散系數。關于聚合物壁，制造聚合物壁使用的聚合物優選地由下列的組選擇，該組包括氟聚合物，比如聚四氟乙烯；聚烯烴，比如聚丙烯；聚乙烯；高密度聚乙烯；聚縮醛或聚砜。優選地，聚合物壁是一種借助擠壓過程獲得的聚合物板材。擠壓的聚合物板材保證一個較大的氣體和液體密封性程度。兩個電極，至少其中一個包括金屬絲編織的織物，所述的電極部分地埋置在聚合物壁內，優選地，金屬絲編織的織物與聚合物壁層壓到一起，該聚合物壁優選地是一種聚合物板材。電極的一個金屬絲編織的織物的埋置深度以這樣一種方式選擇，使得在聚合物壁內的兩個電極彼此接觸，從而提供兩個電極之間的電接觸。為了在聚合物壁的兩個側面保留金屬絲編織的織物的一部分未被埋入，金屬絲編織的織物的厚度應大于聚合物壁厚度的一半。優選地，金屬絲編織的織物具有一個小于5mm的厚度。金屬絲編織的織物的密度最好小于10％。電極可以包括附加的元件在部分埋置的金屬絲編織的織物的旁邊，例如，隔離元件或催化劑攜帶元件。作為用于提供電極足夠的體積，或者用于提供電極的其它元件的實例，對于每個電極可以使用多-->于一層金屬絲編織的織物，一層疊置在另一層的頂上。在一個或兩個電極上可以帶有一種電化學反應用的催化劑，例如，可以使用由下列一組選擇的一種催化劑，該組包括Rh、Ru、Pt、Pd、Ir、Ag、Ni、Cu、WC、Au或它們的組合。在第一電極上的催化劑可以與在第二電極上的催化劑是相同的或不同的。催化劑可以僅存在于電極上的某一區域內。作為一個實例，催化劑可以僅存在于遠離聚合物壁的電極的側面上。作為一個實例，一個電極可以包括一個第一金屬絲編織的織物，部分地埋置在聚合物壁內，作為本專利技術的一個主題。一個第二金屬絲編織的織物，其功能是作為在第一金屬絲編織的織物和催化劑載體之間的隔離層，存在于第一金屬絲編織的織物的頂部上，一個涂覆催化劑的第三金屬絲編織的織物，其功能是作為催化劑載體設置在第二金屬絲編織的織物的頂部。作為本專利技術的主題的雙極板可以使用于全部種類的電化學反應器，比如燃料電池，電解槽或生產H2的裝置。在電極包括多于一層金屬絲編織的織物的情況下，僅有某些層可以涂覆催化劑。優選地，在聚合物壁內部分地埋置的金屬絲編織的織物是不涂覆催化劑的。本專利技術的另一目的是提供一種制造雙極板的方法，該方法包括下列步驟：—提供一個聚合物壁；—提供一個第一電極，該電極包括一種金屬絲編織的織物；—提供一個第二電極，該電極包括一種金屬絲編織的織物；—設置第一電極在聚合物壁的一個第一側面上；—設置第二電極在上述的聚合物壁的一個第二側面上；—層壓上述的第一和第二電極和聚合物壁。這種方法以一種更經濟的方式制造雙極板，并且該方法易于控制，因為某些處理參數，例如層壓時的壓力是較不重要的。后者是由于金屬絲編織的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙極板，包括一個聚合物壁，該聚合物壁具有一個第一側面和一個第二側面，上述的雙極板還包括一個第一和一個第二電極，上述的第一電極定位在上述的聚合物壁的上述的第一側面，上述的第二電極定位在上述的聚合物壁的上述的第二側面，上述的第一電極和第二電極部分地埋置在上述的聚合物壁內，上述的第一電極和上述的第二電極在上述的聚合物壁內成為彼此電接觸，其特征在于，至少上述的第一電極或第二電極中的一個包括一種金屬絲編織的織物，部分地埋置在上述的聚合物壁內。

【技術特征摘要】
1.一種雙極板，包括一個聚合物壁，該聚合物壁具有一個第一側面和一個第二側面，上述的雙極板還包括一個第一和一個第二電極，上述的第一電極定位在上述的聚合物壁的上述的第一側面，上述的第二電極定位在上述的聚合物壁的上述的第二側面，上述的第一電極和第二電極部分地埋置在上述的聚合物壁內，上述的第一電極和上述的第二電極在上述的聚合物壁內成為彼此電接觸，其特征在于，至少上述的第一電極或第二電極中的一個包括一種金屬絲編織的織物，部分地埋置在上述的聚合物壁內。2.按照權利要求1的雙極板，其特征在于，上述的第一電極和上述的第二電極都包括一種金屬絲編織的織物，部分地埋置在上述的聚合物壁內。3.按照權利要求1或2任何一項的雙極板，其特征在于，上述的電極是由金屬絲編織的織物組成的。4.按照權利要求1至3中任何一項的雙極板，其特征在于，上述的第一和上述的第二電極包括多于一層金屬絲編織的織物層，僅有上述的各電極的僅僅一層的上述的金屬絲編織的織物層是部分地埋置在上述的聚合物壁內。5.按照權利要求1至4中任何一項的雙極板，其特征在于，上述的金屬絲編織的織物層具有一個小于10％的密度。6.按照權利要求1至5中任何一項的雙極板，其特征在于，上述的聚合物壁是一種聚合物板材。7.按照權利要求6的雙極板，其特征在于，上述的聚合物板材是一種擠壓的聚合物板材。8.按照權利要求1至7中任何一項的雙極板，其特征在于，上述的金屬絲編織的織物使用鎳或鎳合金的金屬絲。9.按照權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L阿納弗，
申請(專利權)人：貝克特股份有限公司，
類型：發明
國別省市：BE[比利時]