背景技術:
1、氫的生產可以發揮重要作用,因為氫氣是許多化學過程需要的。截至2019年,全球每年生產約7000萬噸氫用于各種用途,例如煉油、在氨的生產(通過哈伯法(haberprocess))中、在甲醇的生產(通過一氧化碳的還原)中、或作為運輸中的燃料。
2、歷史上,大部分氫(~95%)是由化石燃料生產的(例如,通過天然氣的蒸汽重整、甲烷的部分氧化、或煤氣化)。氫生產的其他方法包括生物質氣化、低co2排放或無co2排放的甲烷熱解、和電解水。電解利用電以將水分子分解成氫氣和氧氣。迄今為止,電解系統和方法通常比基于化石燃料的生產方法更昂貴。然而,基于化石燃料的方法可能在環境上破壞更大,通常使得co2排放增加。因此,需要生產氫氣的電解系統和方法的具有成本競爭力和環境友好的方法。
技術實現思路
1、本公開內容描述了電解器單元(electrolyzer?cell,電解池),所述電解器單元包括具有第一電極的第一半單元、具有第二電極的第二半單元、將第一半單元與第二半單元隔開的分隔件、和位于第一電極與分隔件之間的第一納米多孔支撐結構,其中在分隔件與第一電極之間或者在分隔件與第二電極之間、或者在第一電極和第二電極二者與分隔件之間施加有壓縮載荷。
2、本公開內容還描述了制造電解器單元的方法,所述方法包括提供或接收第一電極、第二電極和分隔件,在第一電極與分隔件之間定位第一納米多孔支撐結構,相對于分隔件定位第二電極,以及在分隔件與第一電極之間、或者在分隔件與第二電極之間、或者在第一電極和第二電極二者與分隔件之間施加壓縮載荷。
1.一種電解器單元,包括:
2.根據權利要求1所述的電解器單元,其中所述第一納米多孔支撐結構不超過100微米厚。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的電解器單元,其中所述第一納米多孔支撐結構的孔尺寸不超過100納米。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的電解器單元,其中所述第一納米多孔支撐結構包含其中形成有孔的聚合物材料。
5.根據權利要求4所述的電解器單元,其中所述聚合物材料包括親水性聚合物、疏水性聚合物、親水性聚合物和疏水性聚合物的共混物、或者包含親水性嵌段和疏水性嵌段的共聚物。
6.根據權利要求4或權利要求5所述的電解器單元,其中所述聚合物材料包括以下中的至少一者:聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯(pp)、聚醚砜(pes)、聚苯硫醚(pps)和聚苯砜(ppsu)。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的電解器單元,其中所述第一納米多孔支撐結構的表面的至少一部分是親水性的。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的電解器單元,還包括位于所述第二電極與所述分隔件之間的第二納米多孔支撐結構。
9.根據權利要求8所述的電解器單元,其中所述第二納米多孔支撐結構不超過100微米厚。
10.根據權利要求8或權利要求9所述的電解器單元,其中所述第二納米多孔支撐結構的孔尺寸不超過100納米。
11.根據權利要求1至10中任一項所述的電解器單元,還包括彈性元件,所述彈性元件被配置成產生所述壓縮載荷的至少一部分。
12.一種制造電解器單元的方法,所述方法包括:
13.根據權利要求12所述的方法,其中所述第一納米多孔支撐結構不超過約100微米厚。
14.根據權利要求12或權利要求13所述的方法,其中所述第一納米多孔支撐結構的孔尺寸不超過約100納米。
15.根據權利要求12至14中任一項所述的方法,還包括對所述第一納米多孔支撐結構進行表面處理以提供親水性。
16.根據權利要求15所述的方法,其中所述表面處理包括以下中的至少一者:等離子體照射、紫外光照射、電暈放電、離子輔助反應(iar)和在所述第一納米多孔支撐結構上施加親水性涂層。
17.根據權利要求12至16中任一項所述的方法,還包括在所述第二電極與所述分隔件之間定位第二納米多孔支撐結構。
18.根據權利要求17所述的方法,其中所述第二納米多孔支撐結構不超過約100微米厚。
19.根據權利要求17或權利要求18所述的方法,其中所述第二納米多孔支撐結構的孔尺寸不超過約100納米。
20.根據權利要求17至19中任一項所述的方法,還包括對所述第二納米多孔支撐結構進行表面處理以提供親水性。
21.根據權利要求20所述的方法,其中所述表面處理包括以下中的至少一者:等離子體照射、紫外光照射、電暈放電、離子輔助反應(iar)和在所述第二納米多孔支撐結構上施加親水性涂層。