專利名稱：電解電池及其制造和使用的相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解，更具體地，涉及電解電池及其制造的相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
電解電池被廣泛用于多種具有商業(yè)價(jià)值的用途。電解電池的基本組件包括通過電 解質(zhì)隔離的兩個(gè)或多個(gè)電極，電極通常為板或棒。在電極兩端設(shè)置電位，使得電流流過電解 質(zhì)，從而導(dǎo)致其一個(gè)或多個(gè)組成元素分解。影響電解電池壽命的一個(gè)重要因素是電池執(zhí)行電解的效率。實(shí)際上，效率的增長 通常被制造電解電池費(fèi)用的相應(yīng)增長而抵消。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的電解電池以及制造和使用的 相關(guān)方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電解電池包括板疊層，包括多個(gè)被隔開的板，以限定在其 間延伸的多個(gè)通道；殼體，配置在多個(gè)板周圍；以及多個(gè)端子，連接至板疊層，用于在其兩 端設(shè)置電位。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，電池還包括配置在多個(gè)板之間并且進(jìn)一步限定多個(gè)通道 的多個(gè)粘合帶。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，殼體包括至少一個(gè)歧管部，用于限定延伸通過并與 多個(gè)通道連通的多個(gè)歧管開口。根據(jù)方法方面，制造電解電池的方法包括使用連接在多個(gè)板之間的多個(gè)粘合帶， 使多個(gè)板形成為板疊層，在板和粘合帶之間限定多個(gè)通道；以及在板疊層周圍形成殼體，使 得殼體中的至少一個(gè)開口與多個(gè)通道連通。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，形成殼體包括在多個(gè)銷之上配置其中具有多個(gè)開口的 歧管部模具(manifold section mold)，使得多個(gè)銷延伸穿過多個(gè)開口 ；在模具中配置板疊 層的第一端，使得多個(gè)銷延伸到多個(gè)通道中；用可流動(dòng)材料填充歧管部模具；固化可流動(dòng) 材料，以在板疊層的第一端上形成第一歧管部；以及從多個(gè)銷和歧管部模具去除板疊層的
第一端和第一歧管部。參考以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖，可以更好地理解本發(fā)明的這些和其他目 的、方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電解電池的示意性透視圖2是沿著圖1的線2-2截取的電解電池的截面圖；圖3是圖1的電解電池的組裝的一個(gè)階段的示意性透視圖；圖4是圖1的電解電池的組裝的另一個(gè)階段的示意性透視圖；圖5是圖1的電解電池的組裝的又一個(gè)階段的示意性透視圖；圖6是圖1的電解電池的組裝中使用的裝置的頂視圖；圖7是圖1的電解電池的組裝中使用的另一裝置的頂視圖；圖8是圖1的電解電池的組裝的附加階段的示意性透視圖；圖9是圖1的電解電池的組裝的另一個(gè)階段的示意性透視圖；圖10是圖1的電解電池的組裝的又一個(gè)階段的示意性透視圖；圖11是圖1的電解電池的組裝的附加階段的示意性透視圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的包括圖1的電解電池的電解系統(tǒng)的示圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電解電池10包括板疊層12和殼體14。多 個(gè)端子16延伸穿過殼體14并與板疊層12連接，使得當(dāng)端子16連接至電源時(shí)，跨過板疊層 12施加電位。板疊層12包括多個(gè)隔開的板20，以在其間限定多個(gè)通道22。多個(gè)粘合帶24被配 置在板20之間，并且進(jìn)一步限定通道22。在板疊層12的相對(duì)側(cè)上配置永久磁鐵對(duì)26。殼體14包括外殼30、第一和第二歧管部32、34、以及第一和第二端蓋36、38。在各 個(gè)第一和第二歧管部32、34中限定多個(gè)第一和第二歧管開口 42、44，以與通道22連通。與 各個(gè)第一和第二歧管開口 42、44連通的第一和第二空間46、48被限定在各個(gè)第一和第二歧 管部32、34與第一和第二端蓋36、38之間。第一和第二端蓋開口 52、54被限定在各自的第一和第二端蓋36、38中，并經(jīng)由各 自的第一和第二空間46、48以及第一和第二歧管部開口 32、34與通道22連通。優(yōu)選地，第 一和第二端蓋36、38通過多個(gè)機(jī)器螺釘56以及粘合劑固定至外殼30。優(yōu)選地，板20由導(dǎo)電金屬制成，并且殼體14由諸如硬固化聚氨酯的電絕緣材料形 成。有利地，殼體14基本上環(huán)繞每個(gè)板20的周邊，有效防止了板20的邊緣之間的短路，從 而確保在板20之間流動(dòng)的電流穿過通道22中的電解質(zhì)。優(yōu)選地，粘合帶24是兩側(cè)壓敏膠 帶，諸如可從3M公司得到。此外，歧管部32、34允許電解質(zhì)被引入并且氣體輸出通道22，同時(shí)使板20的外邊 緣處短路的機(jī)率最小。此外，歧管部32、34幫助在通道22中的壓力下保持電解質(zhì)，減小了 形成的氣泡的尺寸，并增加了電解質(zhì)的有效板覆蓋。還發(fā)現(xiàn)了磁鐵26稍微增加電池10中電解的效率。應(yīng)該相信，這種效率增加是由 于當(dāng)跨過板疊層12施加電位時(shí)生成的磁力的更好對(duì)準(zhǔn)所產(chǎn)生的。對(duì)于具有所示端子16的 電池10，參照?qǐng)D2，每個(gè)磁鐵26的優(yōu)選極性為左邊為南極且右邊為北極。現(xiàn)在將參照?qǐng)D1至圖11描述制造電解電池的方法。參照?qǐng)D3和圖4， 使用粘合帶 24將第一板20(1)附接至第二板20 (2)。板20和粘合帶24限定第一通道22(1)。第一板 20(1)具有預(yù)先與其連接的端子16之一。參照?qǐng)D5，重復(fù)使用粘合帶24進(jìn)行板20的附接，直到期望的最后一個(gè)板20 (η)就緒，形成期望的最后一個(gè)通道22 (η-l)。由此形成的板疊層12可容易地移動(dòng)用于附加的組 裝步驟，而不需要擔(dān)心在板20之間產(chǎn)生的未對(duì)準(zhǔn)，或者板疊層12裂開。最后一個(gè)板20 (η)還具有另一個(gè)預(yù)先連接的端子16。第三端子16連接至疊層的中間板20。如圖所示配置的端子16允許跨過疊層12的一半施加電位。例如，12伏特的DC 可被施加至中央端子，使得從中央板到第一板以及從中央板到最后一個(gè)板具有12伏特的 電位。應(yīng)該理解，本發(fā)明不必須限于這種端子16的配置。例如，可以省略中央端子，或者 簡單地不連接，并且可以從第一板到最后一板來施加電壓。例如，可以跨過整個(gè)板疊層12 施加24伏特的DC，這可以產(chǎn)生大致與先前描述的三端子、12伏特DC連接相似的每板壓降。 然而，本發(fā)明不必須限于具體電壓，并且板疊層可以根據(jù)給定電解應(yīng)用的要求而容易地改 變尺寸。參照?qǐng)D6，為了利于堆疊期間板20的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)，可以采用板堆疊引導(dǎo)組件60。板 堆疊引導(dǎo)組件60包括其上堆疊板20的基底62。在基底62中限定槽口 64，以容納板12中 的第一板20(1)的端子16。從基底62延伸出來的導(dǎo)柱66和板20相互鄰接以設(shè)置期望的 對(duì)準(zhǔn)。參照?qǐng)D7，為了利于粘合帶24在板20上的放置，可以采用帶放置引導(dǎo)組件70。組 件70包括附接至基底74的板引導(dǎo)塊72。通過限定在引導(dǎo)塊72的邊緣和基底74之間的 引導(dǎo)槽76而狹窄地容納單個(gè)板20。然后，粘合帶24附接至與各個(gè)引導(dǎo)塊72鄰接的板20。 因此，可以迅速并容易地確定粘合帶24在板20上的期望放置，確保通道22尺寸更好的均一性。參照?qǐng)D8和圖9，為了形成第一歧管部32，在多個(gè)銷84之上放置具有多個(gè)其中限 定歧管部開口 82的歧管部模具80。歧管部開口 82和銷84被對(duì)準(zhǔn)，使得銷84密封地延伸 穿過歧管部開口 82。然后，將板疊層12的端部固定到模具80中，使得銷84延伸到通道22中。然后， 用可流動(dòng)材料(例如，易流動(dòng)的聚氨酯溶液)填充模具80，其被固化以形成第一歧管部32。 從銷84去除板疊層12和模具80，并去除模具80。優(yōu)選地，模具80由柔性材料(諸如基于 硅樹脂的材料)形成。為了形成第二歧管部34，板疊層12被反轉(zhuǎn)，并重復(fù)前述步驟?？梢愿鶕?jù)期望或要 求執(zhí)行模具表面的一些修整。然后，將永久磁體26附于板疊層12的兩側(cè)。還在端子16周 圍放置螺母86。應(yīng)該理解，銷84和粘合帶24協(xié)作，以利用通過從限定歧管開口 42、44的銷84去 除板疊層12而騰出的空間，在第一和第二歧管部32、34的模制期間保持板20之間的期望 間隔。所得到的組合板疊層12和歧管部32、34呈現(xiàn)出基本剛性的組件，其被容易地移動(dòng)且 被處理用于隨后的組裝步驟。參照?qǐng)D10，然后將具有歧管部32、34的板組件12放置在外殼模具組件90中。外 殼模具組件90包括設(shè)置在公共基底98上的側(cè)面板92以及前后面板94、96。為了防止第一 和第二歧管部32、34的歧管開口 42、44在填充外部模具組件92時(shí)變得粗糙，用帶100和塊 102覆蓋歧管部32、34。粘合帶24防止通道在模制期間變得粗糙。有利地，粘合帶24充分多孔，在模制期間被部分浸漬，從而變得牢固地結(jié)合至外殼30。在模制之前，將面板92-96固定在一起，優(yōu)選地通過螺紋開口 104中的機(jī)器螺釘固定在一起。前面板94進(jìn)一步設(shè)置有端子開口 106，端子16延伸通過端子開口。一旦固定在 一起，外部模具組件90就被填充有附加可流動(dòng)材料，優(yōu)選為用于歧管部32、34的相同聚氨 酯溶液。該材料允許被固化，并且外部模具組件90、塊102和帶100被去除。根據(jù)期望或需 要再次執(zhí)行模具表面的一些修整。參照?qǐng)D11，應(yīng)該理解，第一和第二空間46、48形成在通過去除塊102而騰出的體 積中。第一和第二端蓋36、38在外殼30上對(duì)準(zhǔn)。優(yōu)選地，多個(gè)螺紋開口 110隨后通過端蓋 36,38輕扣至外殼30。再次參照?qǐng)D1，然后將端蓋36、38通過粘合劑和多個(gè)機(jī)器螺釘56固 定至外殼30。應(yīng)該理解，前述方法有利地使得表面粗糙且耐用的電解電池以可接受的容限和多 個(gè)有利特征快速和容易地形成。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明形成的電解電池10可用于多種電解應(yīng)用， 發(fā)現(xiàn)電池10尤其有利于水的電解。參照?qǐng)D12，電解電池10可用于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例 的電解系統(tǒng)120。除電池10之外，系統(tǒng)120包括電源122、泵124、電解質(zhì)存儲(chǔ)箱126和氣體 隔離箱128。在操作中，主開關(guān)或斷路器132被關(guān)閉以激勵(lì)電池10。壓力開關(guān)134在電池10的 入口 136處感測(cè)到壓力，并選擇性地激勵(lì)泵124以從存儲(chǔ)箱126提供電解質(zhì)，從而保持預(yù)定 壓力。從電池10產(chǎn)生的氣體(諸如水電解中的氫氧氣體)經(jīng)由出口 138離開電池10并進(jìn) 入隔離箱128。在氣體中夾帶的任何流體最終流入存儲(chǔ)箱126，并且充分干的氣體留下用于 使用或存儲(chǔ)。例如，在水電解的情況下，氫氧氣體可被存儲(chǔ)和/或用于焊接噴槍或用作內(nèi)燃 機(jī)中的助燃劑?？偟膩碚f，上面的描述是為了示意和說明目的，本發(fā)明不必限于此。相反，本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)該理解，其他修改以及具體環(huán)境的修改都落入這里所示和描述的本發(fā)明以及所 附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種制造電解電池的方法，所述方法包括在多個(gè)銷上配置其中具有多個(gè)開口的歧管部模具，使得所述多個(gè)銷穿過所述多個(gè)開口延伸；在所述模具中配置板疊層的第一端，使得所述多個(gè)銷延伸到多個(gè)通道中，所述多個(gè)通道被限定在所述板疊層的多個(gè)板之間；用可流動(dòng)材料填充所述歧管部模具；固化所述可流動(dòng)材料，以在所述板疊層的第一端上形成第一歧管部；以及從所述多個(gè)銷和所述歧管部模具去除所述板疊層的第一端和所述第一歧管部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述多個(gè)銷上重新配置所述歧管部模具，使得所述多個(gè)銷穿過所述多個(gè)開口延伸； 在所述模具中配置所述板疊層的第二端，使得所述多個(gè)銷延伸到所述多個(gè)通道中； 用附加可流動(dòng)材料重新填充所述歧管部模具；固化所述附加可流動(dòng)材料，以在所述板疊層的第二端上形成第二歧管部；以及 從所述多個(gè)銷和所述歧管部模具去除所述板疊層的第二端和所述第二歧管部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 覆蓋所述第一歧管部；在外殼模具中配置所述板疊層； 用另外的可流動(dòng)材料填充所述外殼模具；固化所述另外的可流動(dòng)材料，以在所述板疊層和所述第一歧管部周圍形成外殼； 從所述外殼模具去除所述板疊層、第一歧管部和外殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，覆蓋所述第一歧管部包括在所述第一歧管部上 配置塊，并且在所述塊周圍模制所述外殼，使得第一空間被限定為當(dāng)去除所述塊時(shí)騰出的 體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括將端蓋附接至所述外殼，使得端蓋開口與所述 第一空間連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括使用連接在多個(gè)板之間的粘合帶，將所述多個(gè)板形成為所述板疊層，在所述板和所述 粘合帶之間限定所述多個(gè)通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述多個(gè)粘合帶協(xié)作，以保持所述另外的可流動(dòng) 材料在所述外殼的模制期間進(jìn)入所述通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述另外的可流動(dòng)材料在固化之前部分地浸漬 所述粘合帶。
9.一種制造電解電池的方法，所述方法包括使用連接在多個(gè)板之間的粘合帶，將所述多個(gè)板形成為板疊層，在板和所述粘合帶之 間限定多個(gè)通道；以及在所述板疊層周圍形成殼體，使得所述殼體中的至少一個(gè)開口與所述多個(gè)通道連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在所述板疊層周圍形成所述殼體還包括形成 至少一個(gè)歧管部，所述至少一個(gè)歧管部具有與所述多個(gè)通道連通的多個(gè)歧管開口。
11.一種電解電池，包括板疊層，包括多個(gè)被隔開的板，以限定在其間延伸的多個(gè)通道； 多個(gè)粘合帶，配置在所述多個(gè)板之間，并且進(jìn)一步限定所述多個(gè)通道； 殼體，配置在所述多個(gè)板周圍；以及 多個(gè)端子，連接至所述板疊層，用于在其兩端設(shè)置電位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池，其中，所述殼體的一部分延伸到所述粘合帶的孔隙中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池，其中，所述殼體包括至少一個(gè)歧管部，所述至少一個(gè) 歧管部限定延伸通過且與所述多個(gè)通道連通的多個(gè)歧管開口。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池，其中，所述殼體基本覆蓋所述多個(gè)板中的每一個(gè)的 周邊。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池，還包括永久磁鐵對(duì)，配置在所述板疊層的相對(duì)側(cè)上。
16.一種電解電池，包括板疊層，包括多個(gè)被隔開的板，以限定在其間延伸的多個(gè)通道，所述通道具有第一端和 第二端；以及殼體，配置在所述多個(gè)板周圍，并包括第一歧管部，所述第一歧管部限定延伸通過且與 所述多個(gè)通道的第一端連通的多個(gè)第一歧管開口 ；以及 多個(gè)端子，連接至所述板疊層，用于在其兩端設(shè)置電位。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池，其中，所述殼體還包括第二歧管部，所述第二歧管部 限定延伸通過且與所述多個(gè)通道的第二端連通的多個(gè)第二歧管開口。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池，其中，所述殼體還限定第一空間，所述第一空間通過 所述第一歧管部與所述多個(gè)通道連通。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池，其中，所述殼體還包括端蓋，所述端蓋具有限定在其 中的端蓋開口，并且所述第一空間被限定在所述端蓋和所述第一歧管部之間，使得所述端 蓋開口與所述第一空間連通。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池，還包括多個(gè)粘合帶，配置在所述多個(gè)板之間，并進(jìn) 一步限定所述多個(gè)通道。
全文摘要
一種電解電池，包括板疊層，包括多個(gè)被隔開的板以限定在其間延伸的多個(gè)通道；殼體，配置在多個(gè)板周圍；以及多個(gè)端子，連接至板疊層，用于在其兩端設(shè)置電位。電池還包括多個(gè)粘合帶，配置在多個(gè)板之間并進(jìn)一步限定多個(gè)通道。制造電解電池的方法包括在多個(gè)銷上配置其中具有多個(gè)開口的歧管部模具；在模具中配置板疊層的第一端，使得多個(gè)銷延伸到多個(gè)通道中；以及模制第一歧管部。
文檔編號(hào)C25B9/00GK101868565SQ200980100765
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者羅伯特·波陳 申請(qǐng)人:賽爾有限公司