具有局部電子接觸多孔傳輸層的電解池的制作方法

本公開涉及一種電解池，其具有局部電子接觸多孔傳輸層(ptl)或多孔傳輸電極(pte)。

背景技術：

0、背景

1、電解池被配置為將水電解成氫氣和氧氣。水電解是綠色氫的一種有前途的來源，以引領能源向完全可再生能源消耗的轉變。一種類型的電解池是質子交換膜電解池(pemec)。

2、pemec在其操作中可能使用昂貴且稀缺的電極催化劑材料以及耐腐蝕但導電性較差的材料。這些材料的當前使用可導致pemec內出現局部電流和退化熱點，從而降低pemec的效率和壽命。此外，這些材料在pemec操作期間可能使用不均勻或未充分利用，導致載量高于適當分布和/或所利用的催化劑所需的載量。

3、概括

4、電解池(例如，質子交換膜電解池(pemec))的組件包括多孔傳輸層(ptl)、陽極和集流體(例如，流場板)。在電解池的正常操作狀態下，電池陽極側上的ptl處于極度氧化的環境中。造成這種極度氧化環境的因素是酸性條件、電子電勢和氧氣的存在。ptl的氧化可導致集流體(例如，流場板)和ptl之間的高接觸電阻。目前提出的ptl被鉑完全涂覆以提供導電保護層來對抗高接觸電阻，但成本增加。

5、在一個或多個實施方案中，ptl涂層在ptl與集流體之間的界面處部分覆蓋ptl表面。例如，ptl涂層可以沉積在ptl表面形態(morphology)上以在集流體和ptl之間形成接觸區域。ptl沿著ptl表面形態在接觸區域之間包括非接觸區域，其中非接觸區域與集流體間隔開。在界面處使用局部和選擇性的ptl涂層可以降低ptl的成本。

技術實現思路

技術特征：

1.一種用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池，所述電解池包括：

2.根據權利要求1所述的電解池，其中所述集流體包括流場板，所述流場板具有共同形成流場的平臺和通道，所述接觸區域接觸所述平臺。

3.根據權利要求1所述的電解池，其中所述非接觸區域與所述集流體間隔開以形成從所述集流體延伸至所述ptl的間隙。

4.根據權利要求1所述的電解池，其中所述ptl涂層是被配置為耐腐蝕的導電金屬。

5.根據權利要求4所述的電解池，其中所述導電金屬為鉑、金、金屬合金或其組合。

6.根據權利要求1所述的電解池，其中所述ptl涂層具有5nm至0.7μm的平均厚度。

7.根據權利要求1所述的電解池，其中所述ptl涂層僅存在于所述接觸區域。

8.根據權利要求1所述的電解池，其中所述ptl由金屬泡沫材料、多孔金屬片材料或金屬氈材料形成。

9.根據權利要求8所述的電解池，其中所述多孔金屬片材料由燒結金屬粒子形成。

10.一種用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池，所述電解池包括：

11.根據權利要求10所述的電解池，其中所述非接觸區域與所述流場板間隔開以在所述流場板至所述ptl之間形成間隙。

12.根據權利要求10所述的電解池，其中所述ptl涂層是被配置為耐腐蝕的導電金屬。

13.根據權利要求12所述的電解池，其中所述導電金屬為鉑、金、金屬合金或其組合。

14.一種形成用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池的多孔傳輸層(ptl)的方法，所述方法包括：

15.根據權利要求14所述的方法，其中所述選擇性地沉積步驟包括將所述ptl涂層轉印到所述ptl表面形態上。

16.根據權利要求15所述的方法，其中通過無電沉積、電沉積和/或氣相沉積進行所述轉印步驟。

17.根據權利要求15所述的方法，其中通過部分浸沒在電鍍溶液中或液體掩蔽技術將所述ptl涂層沉積到所述接觸區域上。

18.根據權利要求14所述的方法，還包括在所述選擇性地沉積步驟之前預處理所述ptl表面形態以除去鈍化層。

19.根據權利要求14所述的方法，還包括預處理所述ptl表面形態以阻斷所述非接觸區域。

20.根據權利要求14所述的方法，其中所述集流體包括流場板，所述流場板包括共同形成流場的平臺和通道，所述非接觸區域包括(a)嵌入所述ptl表面形態中的孔隙和/或(b)與所述流場板的通道對準的區域。

技術總結
用于將水電解成氫氣和氧氣的電解池。電解池包括集流體、多孔傳輸層(PTL)和PTL涂層。集流體可以包括流場板，該流場板具有共同形成流場的平臺和通道。多孔傳輸層(PTL)包括面向集流體且包括PTL表面形態的PTL表面。PTL涂層沉積在PTL表面形態上以在流場板和PTL之間形成接觸區域。PTL沿著PTL表面形態在接觸區域之間包括非接觸區域。非接觸區域與流場板間隔開。

技術研發人員：F·莫吉卡,A·范布倫特,B·斯圖邁爾,J·布拉滕,程磊,S·梅拉齊
受保護的技術使用者：羅伯特·博世有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21