專利名稱:電池排氣口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電池。
通常采用電池作為能源,例如堿性電池和金屬-空氣電池。
一般來(lái)說(shuō),堿性電池包括陰極、陽(yáng)極、隔板和電解液。陰極例如可包括作為活性材料的二氧化錳顆粒、提高陰極導(dǎo)電性的碳顆粒、和粘合劑。陽(yáng)極例如可以是包括作為活性材料的鋅顆粒的凝膠。隔板設(shè)置在陰極和陽(yáng)極之間。電解液例如可以是分散在整個(gè)電池中的氫氧化物溶液。
當(dāng)電池用作裝置中的電能源時(shí),例如用在助聽(tīng)器、閃光燈或便攜式電話中,讓器件與陽(yáng)極和陰極電接觸,使電子經(jīng)過(guò)裝置流動(dòng),并允許各自的氧化和還原反應(yīng)發(fā)生,由此提供電能。與陽(yáng)極和陰極接觸的電解質(zhì)含有離子,離子穿過(guò)在電極之間的隔板流動(dòng),從而保持在放電過(guò)程中整個(gè)電池的電荷平衡。
在金屬空氣電池中,氧在陰極還原,金屬(例如鋅)在陽(yáng)極氧化。氧通過(guò)在電池容器中的空氣入口從電池外部的大氣供應(yīng)到陰極。金屬氧化物(例如氧化鋅或鋅酸鹽)在陽(yáng)極中形成。這樣,在鋅-空氣電化學(xué)電池中的總電化學(xué)反應(yīng)使得鋅金屬氧化成鋅離子、來(lái)自空氣的氧還原成氫氧根離子。在這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的同時(shí),電子從陽(yáng)極轉(zhuǎn)移到陰極,從而給裝置提供能量。
鋅還可以與電解質(zhì)直接反應(yīng),這引起了鋅的消耗和氫氣的產(chǎn)生。經(jīng)常把表面活性劑、汞和其它金屬例如鉛和鎘加入到陽(yáng)極中以減少所產(chǎn)生的氫量。
總的來(lái)說(shuō),本發(fā)明涉及用于電化學(xué)電池的氫可透過(guò)膜。在電池中的氫可透過(guò)膜允許氫氣離開(kāi)電池。結(jié)果,包括氫可透過(guò)膜的電化學(xué)電池通常具有更低的氫氣內(nèi)壓和更低的泄漏。
在一種方案中,本發(fā)明特征在于一種電化學(xué)電池,例如堿性電池或金屬-空氣電池,包括陰極;陽(yáng)極;隔板;包含陰極、陽(yáng)極和隔板并限定出口的容器;以及與容器的出口相連的氫選擇膜。例如,通過(guò)將此膜設(shè)置并固定到容器出口中或接近于容器出口,使氫選擇膜與電池出口連接起來(lái)。氫選擇性可透過(guò)膜包括基質(zhì)層和氫傳輸層,例如金屬基材料。氫選擇膜顯示出相對(duì)于二氧化碳(CO2)、水(H2O)和氧(O2)而言對(duì)氫(H2)的選擇透過(guò)性。優(yōu)選地,該膜對(duì)于H2的選擇透過(guò)性是對(duì)于CO2的透過(guò)性的10倍、更優(yōu)選是100倍、最優(yōu)選是1000倍。該膜對(duì)于H2的選擇透過(guò)性是對(duì)于H2O的透過(guò)性的10倍、更優(yōu)選是100倍、最優(yōu)選是1000倍。
在另一種方案中,本發(fā)明特征在于一種電化學(xué)電池,例如金屬-空氣電池,包括陰極;陰極膜;陽(yáng)極;隔板;含有陰極、陰極膜、陽(yáng)極和隔板并限定出口的容器;以及與出口相連的膜。該膜的H2透過(guò)性比H2通過(guò)陰極膜的透過(guò)性小約10至約10,000倍。該膜可以是氫選擇膜或非選擇膜,例如微孔聚乙烯。
本發(fā)明的實(shí)施方式具有一個(gè)或多個(gè)下述優(yōu)點(diǎn)。包括氫選擇膜的電池在不改變電化學(xué)電池中H2O和CO2水平的條件下讓氫氣離開(kāi)容器。該膜還通過(guò)降低電池的內(nèi)壓而減少了使陰極損壞的可能性。該膜降低了氫氣的內(nèi)部電池壓力以及由于氫氣與正極材料反應(yīng)所引起的電池中的電壓損失。此外,減少或消除了電解質(zhì)泄漏。作為內(nèi)壓降低的結(jié)果,還可以減小容器的機(jī)械制約,例如在容器的陽(yáng)極和陰極部分之間密封的破裂壓。在通過(guò)排氣口膜的H2透過(guò)度與通過(guò)陰極膜的透過(guò)度之間的差別使得在沒(méi)有讓電化學(xué)電池變干或增濕的條件下釋放出氫氣。
在附圖和以下的描述中列出了本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)內(nèi)容。根據(jù)說(shuō)明書(shū)、附圖、權(quán)利要求,本發(fā)明的其它特點(diǎn)、目的和優(yōu)點(diǎn)顯而易見(jiàn)。
圖1是電化學(xué)電池的截面圖;以及圖2是圖1的截面A的截面圖。
參考圖1,金屬-空氣紐扣電池1包括陽(yáng)極2和陰極4。陽(yáng)極2包括陽(yáng)極殼10和陽(yáng)極凝膠60。氫可透過(guò)膜6借助粘合劑7與陽(yáng)極殼10的出口8相連。陰極4包括陰極殼20和陰極結(jié)構(gòu)40。絕緣件30位于陽(yáng)極殼10和陰極殼20之間。隔板70位于陰極結(jié)構(gòu)40和陽(yáng)極凝膠60之間,防止這兩種組件之間的電接觸。位于陰極殼20中的空氣入口80允許空氣交換進(jìn)電池中和交換出電池外??諝鈹U(kuò)散件50位于空氣入口80和陰極結(jié)構(gòu)40之間。
陽(yáng)極殼10和陰極殼20卷曲在一起,形成具有內(nèi)部容積或電池容積的電池容器。陽(yáng)極殼10的內(nèi)表面82和隔板70一起形成陽(yáng)極容積84。陽(yáng)極容積84含有陽(yáng)極凝膠60。陽(yáng)極容積84的剩余部分是空隙容積90。陽(yáng)極凝膠60、隔板70、以及陰極結(jié)構(gòu)40結(jié)合空隙容積90填滿了電池容積。空隙容積90可以變化,例如在5-20%之間變化。增加的空隙體積有助于減少電解質(zhì)(例如KOH的水溶液)從電池中的泄漏,并且減少了由于在陽(yáng)極室中氣體產(chǎn)生所引起的壓力增加。
可用于將氫可透過(guò)膜6連接出口中到或接近于出口的合適粘合劑包括與電化學(xué)電池材料-即陽(yáng)極和陰極材料以及電解質(zhì)-可化學(xué)相容的、并且能夠在該膜和電池容器之間形成氣密封的材料。例子包括聚酰胺、瀝青粘合劑和蠟,但不限于此。例如,可以從Jingxin粘合劑公司獲得合適的粘合劑-粘合劑J-43。還可以通過(guò)機(jī)械裝置例如槽形螺母和O型環(huán)或焊接墊圈將氫可透過(guò)膜連接到出口中或接近于出口。該螺母將該膜壓向O型環(huán),在容器和該膜之間形成氣緊密密封。
出口8例如具有在約0.1mm和約1mm之間的直徑。雖然示出了具有一個(gè)出口和氫可透過(guò)膜的情況,但是殼10可包括多個(gè)出口和膜。
參考圖2,氫可透過(guò)膜6的例子包括夾在支撐層90和保護(hù)層110之間的氫傳輸層100。支撐層90提供對(duì)于氫傳輸層100的結(jié)構(gòu)支撐,并包括支撐構(gòu)件92和整平(planarizing)構(gòu)件94,此整平構(gòu)件94填平在支撐構(gòu)件92的表面93中的不平整。優(yōu)選地,通過(guò)氫可透過(guò)膜傳輸?shù)臍涞耐高^(guò)度大于約1×10-5cm3/(cm2.sec cmHg)。氫可透過(guò)膜相對(duì)于CO2和H2O表現(xiàn)出對(duì)H2的選擇透過(guò)性。優(yōu)選地,該膜對(duì)于H2的選擇透過(guò)性是對(duì)于CO2的透過(guò)性的10倍、更優(yōu)選是100倍、最優(yōu)選是1000倍。該膜還可以相對(duì)于O2對(duì)H2可選擇性透過(guò)。雖然示出的保護(hù)層鄰接于陽(yáng)極殼,但是倘若暴露于電池內(nèi)部的層與電化學(xué)電池的材料(即,陽(yáng)極和陰極材料)化學(xué)相容,那么氫可透過(guò)膜就可以利用該膜的任意一側(cè)連接于陽(yáng)極殼的出口,保護(hù)層或支撐層接近陽(yáng)極殼。
氫傳輸層100典型是金屬膜。合適的金屬膜例如包括Pt、Pd、Ta、Nb、Rh、V、Zr、Ag、AB5稀土金屬混合物、AB2稀土金屬混合物及其合金。金屬膜可包括Pd和Ag原子的合金,Pd∶Ag的比率例如在約100∶1和約1∶1之間,在約10∶1和約1∶1之間,或者在約5∶1和約2∶1之間。傳輸層還可以與稀土金屬例如釔合金化。將層100的厚度調(diào)節(jié)至提供沒(méi)有缺陷或針孔的金屬膜,由此降低例如CO、CO2、O2和H2O通過(guò)所述氫可透過(guò)膜的透過(guò)性。對(duì)于無(wú)針孔或缺陷的表面所需要的所述氫可透過(guò)膜的準(zhǔn)確厚度取決于整平層的質(zhì)量。典型地,例如,層100的厚度在約50和約10,000之間。優(yōu)選氫傳輸層的厚度小于約1,000。
用于支撐構(gòu)件92的適用材料包括聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯和苯乙烯聚異戊二烯嵌段共聚物、以及聚烯烴例如聚丙烯、聚砜、聚二甲基硅氧烷和聚三甲基硅烷基丙炔,但不限于此。支撐層的厚度例如在約25和約300μm之間。支撐層中的孔徑可在約10和約2,000之間。聚丙烯支撐層例如CelgardTM可以從HoechetCelanese Corporation,in Charlotte,N.C.購(gòu)買(mǎi)。
整平材料包括非晶聚合物。例子包括硅酮、聚氨酯、丙烯酸聚合物、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚三甲基硅烷基丙炔。整平材料可采用由位于Menlo Park,CA的Membrane Technologiesand Research,Inc.,生產(chǎn)的。將整平材料的厚度調(diào)節(jié)至使支撐表面的不平整處變平,由此提供了氫傳輸層可施加于其上的平整表面。優(yōu)選地,整平材料的厚度低于約10,000。
保護(hù)層例如可以是任何氣體可透過(guò)的聚合物涂層。例子包括聚酰亞胺、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯或苯乙烯聚異戊二烯嵌段共聚物以及聚二甲基硅氧烷,但不限于此。
氫可透過(guò)膜可借助用于將整平層、氫傳輸層和保護(hù)層順序淀積在支撐層上的多項(xiàng)技術(shù)的組合而形成。例如,可通過(guò)旋轉(zhuǎn)式涂覆提供整平層,通過(guò)真空濺射淀積提供金屬層。在Journal of MembraneScience,94 299(1994)中由Athayde等人發(fā)表的“Metal CompositeMembranes For Hydrogen Separation”中可以查到由真空濺射淀積制膜的例子,在此結(jié)合其全部?jī)?nèi)容作為參考。
陽(yáng)極殼可包括三復(fù)層或雙復(fù)層材料。雙復(fù)層材料可以是具有銅內(nèi)表面的不銹鋼。三復(fù)層材料由在內(nèi)表面具有銅層、在殼的外表面具有鎳層的不銹鋼構(gòu)成。陽(yáng)極殼在內(nèi)表面上還可包括金屬涂層例如錫。優(yōu)選地,錫涂層位于陽(yáng)極殼的內(nèi)表面,與鋅陽(yáng)極和電解質(zhì)接觸。錫涂層可以是在殼內(nèi)表面上的層。錫層可以是厚度在約1-12微米之間的鍍層,優(yōu)選在約2-7微米,更優(yōu)選約4微米。錫涂層可預(yù)鍍?cè)诮饘賻匣蚝箦冊(cè)陉?yáng)極殼上。例如,可通過(guò)浸鍍法淀積錫涂層(例如,采用從Atotech得到的鍍液)。鍍層可具有光亮表面或無(wú)光表面。在低汞金屬-空氣電化學(xué)電池中,低孔隙率層表現(xiàn)出更少的冒氣。涂層可包括銀或金化合物。
陰極殼由具有鎳的內(nèi)外層的冷軋鋼構(gòu)成。絕緣體例如絕緣墊片壓合在陽(yáng)極殼和陰極殼之間。墊片可以較薄以增加電池的容量。
陽(yáng)極殼可以采用其中側(cè)壁是豎直的直壁設(shè)計(jì)構(gòu)成,或者采用在更薄成壁殼(例如,約4密耳厚)中的折疊設(shè)計(jì)。在折疊設(shè)計(jì)中,在殼的沖壓過(guò)程中形成的陽(yáng)極殼的截去邊緣(Clip-off edge)彎曲離開(kāi)電池的內(nèi)部。折疊設(shè)計(jì)通過(guò)減少陽(yáng)極材料與在陽(yáng)極殼截去邊緣處露出的不銹鋼接觸的可能性,從而減少了潛在氣體的產(chǎn)生。直壁設(shè)計(jì)可與L-或J-形絕緣體結(jié)合采用,優(yōu)選與J-形絕緣體結(jié)合采用,這種形狀的絕緣體可以將截去邊緣埋入絕緣體腳部。當(dāng)采用折疊設(shè)計(jì)時(shí),絕緣體可以是L-形的。
優(yōu)選陽(yáng)極材料是鋅。作為其它選擇,陽(yáng)極材料可以是鋅合金,其中合金化元素可包括In、Pb、Bi或其混合物,但不限于此。陽(yáng)極凝膠例如可包括鋅和電解質(zhì)的混合物。鋅和電解質(zhì)的混合物可包括膠凝劑,例如吸收性聚丙烯酸酯,膠凝劑可防止電解質(zhì)從電池中泄漏,有助于使鋅顆粒懸浮在陽(yáng)極中。例如,在美國(guó)專利4541871、美國(guó)專利4590227或美國(guó)專利4507438中描述了適用的膠凝劑。陰極結(jié)構(gòu)包括碳和可催化氧的還原的材料(例如,錳化合物),所述氧經(jīng)過(guò)在陰極殼底部的入口作為大氣組分進(jìn)入電池中。在電池中總的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致鋅金屬氧化成含鋅離子、來(lái)自空氣中的氧還原為氫氧根離子。最終,氧化鋅或鋅酸鹽形成在陽(yáng)極中。在發(fā)生這些化學(xué)反應(yīng)的同時(shí),電子從陽(yáng)極轉(zhuǎn)移到陰極,提供能量給裝置。鋅材料可以是空氣吹制的或紡成絲狀的鋅(spun zinc)。例如,1998年9月18日申請(qǐng)的U.S.S.N 09/156915、1997年8月1日申請(qǐng)的U.S.S.N 08/905254和1998年7月15日申請(qǐng)的U.S.S.N 09/115867中描述了適用的鋅顆粒,將這些文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容引作參考。鋅可以是粉末。鋅顆??梢允乔蛐位蚍乔蛐蔚?。例如,鋅顆??梢允轻槧畹?具有至少為2的長(zhǎng)寬比)。
陰極結(jié)構(gòu)具有面向陽(yáng)極凝膠的一側(cè)和面向空氣入口的一側(cè)。面向陽(yáng)極凝膠的陰極結(jié)構(gòu)側(cè)由隔板覆蓋。隔板可以是多孔、電絕緣聚合物,例如聚丙烯,這允許電解質(zhì)與空氣陰極接觸。面向空氣入口的陰極結(jié)構(gòu)側(cè)典型地由聚四氟乙烯(PTFE)膜覆蓋,此膜有助于防止陽(yáng)極凝膠變干和電解質(zhì)從電池的泄漏。電池還可包括在PTFE膜和空氣入口之間的空氣分配器或吸液材料。空氣分配器是多孔或纖維狀材料,有助于在PTFE膜和陰極殼之間保持空氣分散空間。
陰極結(jié)構(gòu)包括集流體,例如金屬絲網(wǎng),在集流體上沉積陰極混合物。金屬絲網(wǎng)與陰極殼電接觸。陰極混合物包括用于還原氧的催化劑,例如錳化合物。催化劑混合物由粘合劑(例如,PTFE顆粒)、碳顆粒和錳化合物的混合物構(gòu)成。催化劑混合物例如可通過(guò)下述方式制備加熱硝酸錳或還原高錳酸鉀以生成氧化錳,例如Mn2O3、Mn3O4和MnO2。
在存放過(guò)程中,空氣入口一般由通常稱作密封片的可除薄片覆蓋,此可除薄片設(shè)置在陰極殼的底部以覆蓋空氣入口,從而限制在紐扣電池內(nèi)部和外部之間的空氣流動(dòng)。使用者在使用前從陰極殼上剝掉密封片,讓來(lái)自空氣中的氧氣從外部環(huán)境進(jìn)入到紐扣電池的內(nèi)部。
其它實(shí)施例在權(quán)利要求中。例如,氫可透過(guò)膜可貼到陽(yáng)極殼的外部。此外,還可以通過(guò)將膜材料淀積(例如化學(xué)淀積)到出口,從而將氫可透過(guò)膜一體地形成到陽(yáng)極殼上。在某些實(shí)施例中,氫傳輸層可以是碳基分子篩,該分子篩相對(duì)于其它氣體優(yōu)先地透過(guò)氫。例如,在New Technology Japan April 1998中可以查到碳基分子篩的例子。
在另外可選實(shí)施例中,金屬-空氣紐扣電池包括陽(yáng)極膜和陰極膜,H2通過(guò)陽(yáng)極膜的傳輸速率低于H2通過(guò)陰極傳輸?shù)乃俾?。典型地,選擇陽(yáng)極膜使其以比H2通過(guò)陰極膜進(jìn)行傳輸?shù)乃俾实图s10至約10,000倍的速率傳輸H2。陽(yáng)極膜可以是如上所述的具有對(duì)氫的選擇透過(guò)性的氫可透過(guò)膜,或者也可以是任何非選擇性膜,例如微孔聚合物,只要這些膜材料與電化學(xué)電池的材料(即陽(yáng)極和陰極材料,電解質(zhì))化學(xué)相容。通常來(lái)說(shuō),非選擇性膜例如微孔聚乙烯和PTFE以類(lèi)似于該膜傳輸水的速率傳輸氫。結(jié)果,可采用氫的透過(guò)度來(lái)衡量水蒸氣的透過(guò)度。例如,以比氫通過(guò)陰極膜進(jìn)行傳輸?shù)乃俾实图s10至約10,000倍的速率傳輸氫的非選擇性陽(yáng)極膜同樣以比水蒸氣通過(guò)陰極進(jìn)行傳輸?shù)乃俾实图s10至約10,000倍的速率傳輸水蒸氣。
在電化學(xué)電池中,過(guò)多氫氣的積聚使得橫穿陽(yáng)極膜形成了約0.1至2個(gè)大氣壓的壓力差,這使得陽(yáng)極膜以比其傳輸水的速率更高的速率從電池中傳輸氫。通過(guò)選擇相對(duì)于陰極膜具有更低的氫透過(guò)性的陽(yáng)極膜,在沒(méi)有使電化學(xué)電池變干或過(guò)濕的條件下,陽(yáng)極膜會(huì)比陰極膜更少的透過(guò)水蒸氣,并會(huì)排出更多的氫。標(biāo)準(zhǔn)PTFE陰極膜具有在約1×10-2至約1×10-4cm3/(cm2sec cmHg)之間的對(duì)氫和水的透過(guò)度。非選擇性陽(yáng)極膜,例如產(chǎn)自Tonen,Inc(日本)的微孔聚乙烯膜,具有在約1×10-3至約1×10-6cm3/(cm2sec cmHg)之間的對(duì)氫和水的透過(guò)度。
此外,氫可透過(guò)陽(yáng)極膜可以用在堿性電化學(xué)電池中,例如AA,AAA,AAAA,C或D堿性電池。例如,在美國(guó)專利5283139和5856040中描述了堿性電池的例子,將各文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容引作參考。在圓柱形堿性電池中,氫可透過(guò)膜可與在負(fù)金屬殼中形成的出口相連。在堿性紐扣型電池中,該膜可與在陽(yáng)極殼中形成的出口相連。該膜還可以用于棱柱形電化學(xué)電池,該電池具有低于10mm的厚度,優(yōu)選低于4mm。在美國(guó)專利5958088和6001504中描述了棱柱形電化學(xué)電池的例子,各文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在此引作參考。
此外,雖然在陽(yáng)極殼中示出,但是出口也可以形成在電池容器中的任何部分。氫可透過(guò)膜可與任何出口相連。例如,氫可透過(guò)膜可以與在電池容器的陰極側(cè)中形成的出口相連。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)電池,包括陰極;陽(yáng)極;隔板;容納陰極、陽(yáng)極和隔板并限定出口的容器;以及與出口相連的氫選擇膜,其中氫選擇膜相對(duì)于CO2選擇性地透過(guò)H2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池,其中氫選擇膜包括基質(zhì)層和氫傳輸層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電化學(xué)電池,其中基質(zhì)層是聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯或苯乙烯聚異戊二烯嵌段共聚物、聚丙烯、聚砜、聚二甲基硅氧烷或聚三甲基硅烷基丙炔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電化學(xué)電池,其中氫傳輸層包括Pt、Pd、Ta、Nb、Rh、V、Zr、Ag、AB5稀土金屬混合物、AB2稀土金屬混合物及其合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的電化學(xué)電池,其中基質(zhì)層具有在約25微米和約300微米之間的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的電化學(xué)電池,其中氫傳輸層具有低于約1000的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的電化學(xué)電池,其中氫傳輸層具有在約50和約10,000之間的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的電化學(xué)電池,其中基質(zhì)層具有在約10和約2,000之間的孔徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的電化學(xué)電池,其中氫選擇膜進(jìn)一步包括設(shè)置在基質(zhì)層和氫傳輸層之間的整平聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電化學(xué)電池,其中整平聚合物是硅酮、聚氨酯或丙烯酸聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的電化學(xué)電池,其中整平聚合物具有低于約10微米的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的電化學(xué)電池,進(jìn)一步包括設(shè)置在氫傳輸層上的保護(hù)氣體可透過(guò)涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池,其中氫選擇膜具有以大于約1×10-5cm3/(cm2.sec cmHg)的速率的H2透過(guò)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池,其中由容器限定的出口位于電化學(xué)電池的陽(yáng)極側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池,其中電化學(xué)電池是堿性電池。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池,其中電池是具有低于約10mm的厚度的棱柱形電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的電化學(xué)電池,其中電化學(xué)電池是金屬-空氣電池。
18.一種電化學(xué)電池,包括陰極;陽(yáng)極;隔板;容納陰極、陽(yáng)極和隔板的容器,該容器限定出口;以及與出口相連的膜,其中該膜包括基質(zhì)層和金屬基氫傳輸層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的電化學(xué)電池,其中基質(zhì)層是聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯或苯乙烯聚異戊二烯嵌段共聚物、聚丙烯、聚砜、聚二甲基硅氧烷或聚三甲基硅烷基丙炔。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的電化學(xué)電池,其中金屬基氫傳輸層包括Pt、Pd、Ta、Nb、Rh、V、Zr、Ag、AB5稀土金屬混合物、AB2稀土金屬混合物及其合金。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的電化學(xué)電池,其中基質(zhì)層具有在約25微米和約300微米之間的厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的電化學(xué)電池,其中金屬基氫傳輸層具有低于約1000的厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的電化學(xué)電池,其中金屬基氫傳輸層具有在約50和約10,000之間的厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的電化學(xué)電池,其中基質(zhì)層具有在約10和約2,000之間的孔徑。
25.根據(jù)權(quán)利要求18的電化學(xué)電池,其中該膜進(jìn)一步包括設(shè)置在基質(zhì)層和氫傳輸層之間的整平聚合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的電化學(xué)電池,其中整平聚合物是硅酮、聚氨酯或丙烯酸聚合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的電化學(xué)電池,其中整平聚合物具有低于約10微米的厚度。
28.根據(jù)權(quán)利要求18的電化學(xué)電池,進(jìn)一步包括設(shè)置在氫傳輸層上的保護(hù)氣體可透過(guò)涂層。
29.根據(jù)權(quán)利要求17的電化學(xué)電池,其中該膜具有大于約1×10-5cm3/(cm2.sec cmHg)的速率的H2透過(guò)度。
30.根據(jù)權(quán)利要求18的電化學(xué)電池,其中由容器限定的出口位于電化學(xué)電池的陽(yáng)極側(cè)。
31.一種電化學(xué)電池,包括陰極;陰極膜;陽(yáng)極;隔板;容納陰極、陰極膜、陽(yáng)極和隔板并限定出口的容器;以及與出口相連的膜,其中該膜具有以比H2通過(guò)陰極膜的透過(guò)度低約10至約10,000倍的速率的H2透過(guò)度。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的電化學(xué)電池,其中該膜是微孔聚乙烯。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的電化學(xué)電池,其中該膜是包括基質(zhì)層和氫傳輸層的氫選擇膜。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的電化學(xué)電池,其中基質(zhì)層是聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、苯乙烯-丁二烯或苯乙烯聚異戊二烯嵌段共聚物、聚丙烯、聚砜、聚二甲基硅氧烷或聚三甲基硅烷基丙炔。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的電化學(xué)電池,其中氫傳輸層包括Pt、Pd、Ta、Nb、Rh、V、Zr、Ag、AB5稀土金屬混合物、AB2稀土金屬混合物及其合金。
全文摘要
一種電化學(xué)電池(1),包括與容器(10)的出口(8)相連的氫選擇性透過(guò)膜(6)。氫選擇透過(guò)膜(6)包括基質(zhì)層(90)和氫傳輸層(100)例如金屬基氫傳輸層,并顯示出相對(duì)于二氧化碳(CO
文檔編號(hào)H01M2/12GK1568555SQ01820411
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2001年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月21日
發(fā)明者W·L·鮑登, D·L·帕普帕斯, J·特里格, G·魏 申請(qǐng)人:吉萊特公司