本公開涉及電化學(xué)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(shù)：

1、氫能技術(shù)例如燃料電池和電解槽由于其生產(chǎn)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(chǎn)。除了燃料電池和電解槽的惡劣環(huán)境導(dǎo)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(shù)實現(xiàn)思路

1、在一個實施方案中，公開了一種電解槽系統(tǒng)。電解槽可以包括：輸入水源，其將具有一種或多種金屬離子的水料流釋放到電解槽系統(tǒng)中；輸入水源下游的電解質(zhì)膜和負(fù)載有催化劑的催化劑層；添加劑源，位于電解質(zhì)膜和催化劑層的上游和水源的下游，其中添加劑包括酸性沉淀劑并被釋放到水料流中以與輸入水料流中存在的一種或多種金屬離子發(fā)生化學(xué)相互作用以形成中性沉淀物；以及控制器，其被編程為以預(yù)定間隔向水料流中添加預(yù)定量的添加劑。預(yù)定量可以基于來自電解槽系統(tǒng)內(nèi)的一個或多個傳感器的輸入來計算。傳感器可以與添加劑化學(xué)結(jié)合。預(yù)定量可以基于輸入水料流中的離子濃度。添加劑可以是ph為約1-6的酸。輸入水源可以包括海水。一種或多種金屬離子可以包括鐵離子。

2、在另一實施方案中，公開了一種電解槽的去離子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括電解槽電池，該電解槽電池包括膜和催化劑層；水源，該水源釋放包含金屬離子并具有中性ph的水料流；去離子添加劑源，該去離子添加劑源位于水料流下游和電解槽電池上游，去離子添加劑包括弱酸并被釋放到水料流中以與水料流中存在的金屬離子發(fā)生化學(xué)相互作用以形成中性沉淀；以及控制器，該控制器被編程為向水料流中添加預(yù)定量的去離子添加劑。預(yù)定量可基于來自電解槽內(nèi)的一個或多個傳感器的輸入來計算?？刂破骺杀痪幊虨檫B續(xù)添加預(yù)定量。金屬離子可以是鐵離子。預(yù)定量可基于水料流中的離子濃度。電解槽的去離子系統(tǒng)還可包括一個或多個與去離子添加劑化學(xué)結(jié)合的傳感器。膜可以是聚合物電解質(zhì)膜(pem)。

3、在又一實施方案中，公開了一種聚合物電解質(zhì)膜(pem)電解槽。pem電解槽可以包括鄰近位于水源下游的催化劑層的pem，所述水源供應(yīng)包含金屬離子的輸入水料流；添加劑源，所述添加劑在金屬離子到達(dá)pem之前選擇性地結(jié)合金屬離子并且是質(zhì)子非結(jié)合添加劑以抵抗輸入水料流的去質(zhì)子化；以及控制器，所述控制器被編程為根據(jù)來自電解槽中的一個或多個傳感器的輸入將預(yù)定量的添加劑添加到水料流中。添加劑可以是ph為約1-6的沉淀劑。添加劑可以是檸檬酸。預(yù)定量可以基于水料流中的離子濃度。水源可以包括海水。pem電解槽還可以包括與添加劑化學(xué)結(jié)合的一個或多個傳感器。

技術(shù)特征：

1.一種電解槽系統(tǒng)，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽系統(tǒng)，其中所述預(yù)定量基于來自所述電解槽系統(tǒng)內(nèi)的一個或多個傳感器的輸入來計算。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解槽系統(tǒng)，其中所述傳感器可以與所述添加劑化學(xué)結(jié)合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1的電解槽系統(tǒng)，其中所述預(yù)定量基于所述輸入水料流中的離子濃度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽系統(tǒng)，其中所述添加劑是ph為約1-6的酸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽系統(tǒng)，其中所述輸入水源包括海水。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽系統(tǒng)，其中所述一種或多種金屬離子包括鐵離子。

8.一種電解槽的去離子系統(tǒng)，其包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽的去離子系統(tǒng)，其中所述預(yù)定量基于來自所述電解槽內(nèi)的一個或多個傳感器的輸入來計算。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽的去離子系統(tǒng)，其中所述控制器被編程為連續(xù)添加預(yù)定量。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽的去離子系統(tǒng)，其中所述金屬離子是鐵離子。

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽的去離子系統(tǒng)，其中所述預(yù)定量基于所述水料流中的離子濃度。

13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽的去離子系統(tǒng)，還包括一個或多個與所述去離子添加劑化學(xué)結(jié)合的傳感器。

14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽的去離子系統(tǒng)，其中所述膜是聚合物電解質(zhì)膜(pem)。

15.一種聚合物電解質(zhì)膜(pem)電解槽，其包括：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的pem電解槽，其中所述添加劑是ph為約1-6的沉淀劑。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的pem電解槽，其中所述添加劑是檸檬酸。

18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的pem電解槽，其中所述預(yù)定量基于所述水料流中的離子濃度。

19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的pem電解槽，其中所述水源包括海水。

20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的pem電解槽，還包括與所述添加劑化學(xué)結(jié)合的一個或多個傳感器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種電解槽系統(tǒng)，其包括：輸入水源，其將具有一種或多種金屬離子的水料流釋放到電解槽系統(tǒng)中；輸入水源下游的電解質(zhì)膜和負(fù)載有催化劑的催化劑層；添加劑源，位于電解質(zhì)膜和催化劑層的上游和水源的下游，其中添加劑包括酸性沉淀劑并被釋放到水料流中以與輸入水料流中存在的一種或多種金屬離子發(fā)生化學(xué)相互作用以形成中性沉淀物；以及控制器，其被編程為以預(yù)定間隔向水料流中添加預(yù)定量的添加劑。

技術(shù)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(hù)的技術(shù)使用者：羅伯特·博世有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2