本公開涉及電化學電池，特別是電解槽和燃料電池中的去離子組件、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和方法。

背景技術：

1、氫能技術例如燃料電池和電解槽由于其生產和儲存清潔能源的能力而日益流行。然而，仍存在許多挑戰(zhàn)，并阻礙了它們的大規(guī)模生產。除了燃料電池和電解槽的惡劣環(huán)境導致材料選擇的挑戰(zhàn)外，組件(例如催化劑和膜)的降解也需要解決，因為降解會影響氫能裝置的效率。

技術實現(xiàn)思路

1、在一個實施方案中，公開了一種氫電化學系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括電池，電池上游的輸入水料流，以及去離子裝置，所述電池包括膜電解質和負載有催化劑的催化劑層，所述去離子裝置包括不與氫離子結合、與非氫離子結合并與非氫離子形成配合物的選擇性結合配合螯合劑。選擇性結合配合螯合劑可以進入輸入水料流。選擇性結合配合螯合劑可以包括一個或多個離子載體。選擇性結合配合螯合劑可以被配置為每個螯合劑分子捕獲至少一個非氫離子。氫電化學系統(tǒng)還可以包括凈化器，位于凈化器下游的選擇性結合配合螯合劑源。氫電化學系統(tǒng)還可以包括電池下游的膜，以從電池中釋放非氫離子-螯合劑配合物。電池可以是電解槽。所述選擇性結合配合螯合劑的選擇性系數(shù)可以小于1，所述非氫離子可以為金屬離子，所述選擇性結合配合螯合劑可以為冠醚。

2、在另一實施方案中，公開了一種去離子裝置。該裝置可包括螯合劑源，其包含不與氫離子結合、與非氫離子結合并與非氫離子形成配合物的選擇性結合離子載體螯合劑。去離子裝置可包括在電解槽的水再循環(huán)回路中。選擇性結合離子載體螯合劑可被配置為每個螯合劑分子捕獲至少一個非氫離子。選擇性結合離子載體螯合劑可固定在電解槽的表面上。選擇性結合離子載體螯合劑的選擇性系數(shù)可低于1。選擇性結合離子載體螯合劑可重復使用。

3、在又一實施方案中，公開了一種去離子裝置。該裝置可以包括選擇性結合螯合劑，該螯合劑不與氫離子結合、與非氫離子結合、與非氫離子形成配合物并且具有低于1的選擇性系數(shù)。去離子裝置可以包括在燃料電池水回路中。選擇性結合螯合劑可以固定在燃料電池的聚合物表面內。選擇性結合螯合劑可以包括被配置為僅螯合特定非氫離子的受體。選擇性結合螯合劑可以鄰近燃料電池中的膜固定。選擇性結合螯合劑可以是冠醚。選擇性結合螯合劑可以包括位于燃料電池的催化劑層中的一個或多個受體。

技術特征：

1.一種氫電化學系統(tǒng)，其包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的氫電化學系統(tǒng)，其中所述選擇性結合配合螯合劑包含一個或多個離子載體。

3.根據(jù)權利要求1所述的氫電化學系統(tǒng)，其中所述選擇性結合配合螯合劑被配置為每個螯合劑分子捕獲至少一個非氫離子。

4.根據(jù)權利要求1的氫電化學系統(tǒng)，還包括凈化器、位于所述凈化器下游的選擇性結合配合螯合劑源。

5.根據(jù)權利要求1所述的氫電化學系統(tǒng)，還包括所述電池下游的膜，以從所述電池中釋放非氫離子-螯合劑配合物。

6.根據(jù)權利要求1所述的氫電化學系統(tǒng)，其中所述電池為電解槽。

7.根據(jù)權利要求1所述的氫電化學系統(tǒng)，其中所述選擇性結合配合螯合劑的選擇性系數(shù)小于1。

8.根據(jù)權利要求1所述的氫電化學系統(tǒng)，其中所述非氫離子為金屬離子。

9.根據(jù)權利要求1所述的氫電化學系統(tǒng)，其中所述選擇性結合配合螯合劑為冠醚。

10.一種去離子裝置，其包括：

11.根據(jù)權利要求10所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合離子載體螯合劑被配置為每個螯合劑分子捕獲至少一個非氫離子。

12.根據(jù)權利要求10所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合離子載體螯合劑固定在所述電解槽的表面上。

13.根據(jù)權利要求10所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合離子載體螯合劑的選擇性系數(shù)低于1。

14.根據(jù)權利要求10所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合離子載體螯合劑是可重復使用的。

15.一種去離子裝置，其包括：

16.根據(jù)權利要求15所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合螯合劑固定在所述燃料電池的聚合物表面內。

17.根據(jù)權利要求15所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合螯合劑包含被配置為僅螯合特定非氫離子的受體。

18.根據(jù)權利要求15所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合螯合劑鄰近所述燃料電池中的膜固定。

19.根據(jù)權利要求15所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合螯合劑為冠醚。

20.根據(jù)權利要求15所述的去離子裝置，其中所述選擇性結合螯合劑包括位于所述燃料電池的催化劑層中的一個或多個受體。

技術總結
本發(fā)明涉及一種氫電化學系統(tǒng)，其包括：電池，該電池包括膜電解質和負載有催化劑的催化劑層；電池上游的輸入水料流；以及去離子裝置，包括不與氫離子結合、與非氫離子結合并與非氫離子形成配合物的選擇性結合配合螯合劑，所述選擇性結合配合螯合劑進入輸入水料流。

技術研發(fā)人員：M·科恩布魯斯,J·布拉滕,B·斯圖邁爾,程磊,N·莫里納里
受保護的技術使用者：羅伯特·博世有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2