| 主权项 |
1.一种自无水卤化氢直接制造乾燥卤素气体之方法,其中:(a)无水卤化氢分子馈入电化学电池之入口,并输送至电池之阳极;(b)卤化氢在阳极氧化,而制得乾燥卤素气体及质子;(c)质子经由电池之阳离子输送隔膜输送;(d)输送之质子在电化学电池之阴极还原;(e)藉由将湿化气流馈至该隔膜,供应水至该隔膜;及(f)步骤(a)至(e)系于20℃至200℃之电池温度范围下、及在0 psig至6psig之电池压力范围下进行。2.一种自无水卤化氢直接制造乾燥卤素气体之方法,其中:(a)供应电流至电化学电池;(b)无水卤化氢分子馈至电化学电池之入口并输送至电池之阳极;(c)卤化氢在阳极氧化,而制得乾燥卤素气体及质子;(d)供应电流至电化学电池,引致质子经由电池之阳离子输送隔膜输送;(e)输送之质子在电化学电池之阴极还原;(f)供应水至阴极之隔膜且藉朝阳极扩散而输送;(g)输送之质子拖曳隔膜中朝阴极移动之水;(h)藉调整供应至隔膜之水量,控制达到藉朝阳极扩散而输送之水、及藉质子朝阴极输送所拖曳之水间之平衡所需之电流量;及(i)步骤(a)至(h)系于20℃至200℃之电池温度范围下、及在0 psig至6 psig之电池压力范围下进行。3.根据申请专利范围第2项之方法,其中水系藉在阴极添加液态水而供应至隔膜。4.根据申请专利范围第2项之方法,其中水系藉在阴极添加湿化气流而供应至隔膜。5.根据申请专利范围第1或4项之方法,其中供应至隔膜之水系藉控制湿化气流之馈入率而调整。6.根据申请专利范围第1或4项之方法,其中供应至隔膜之水系藉控制湿化气流之水含量而调整。7.根据申请专利范围第1或4项之方法,其中湿化气流包括氢。8.根据申请专利范围第1或4项之方法,其中湿化气流包括氮。9.根据申请专利范围第1或4项之方法,其中湿化气流包括氧。10.根据申请专利范围第3或4项之方法,其中流体自电池释出且循环回至隔膜。11.根据申请专利范围第10项之方法,其中释出流体在循环回至隔膜前先予以冷却。12.根据申请专利范围第11项之方法,其中释出流体包括水、氢及卤化氢。13.根据申请专利范围第12项之方法,其中释出流体之部份卤化氢及部份水系藉分离作用自释出流体中移除。14.根据申请专利范围第13项之方法,其中另一部份之卤化氢及氢系送至洗涤器,且氢于洗涤器中与另一部份之卤化氢分离。15.根据申请专利范围第11项之方法,其中湿化气流包括氢。16.根据申请专利范围第15项之方法,其中释出流体包括水、氢反卤化氢。17.根据申请专利范围第16项之方法,其中释出流体之部份卤化氢及部份水藉分离作用自释出流体中移除。18.根据申请专利范围第17项之方法,其中释出流体之另一部份卤化氢及另一部份之水系送至洗涤器,且氢及释出流体之另一部份水于洗涤器中与卤化氢分离。19.根据申请专利范围第18项之方法,其中部份经分离之氢及部份经分离之水系自洗涤器中排出。20.根据申请专利范围第11项之方法,其中湿化气流包括氮。21.根据申请专利范围第20项之方法,其中释出流体包括氢、氮、水及卤化氢。22.根据申请专利范围第21项之方法,其中释出流体之部份卤化氢及部份水藉分离作用自释出流体中移除。23.根据申请专利范围第22项之方法,其中释放流体之另一部份卤化氢及另一部份之水、氮及氢系送至洗涤器,且氢、氮及释出流体之另一部份水藉洗涤器与卤化氢分离。24.根据申请专利范围第23项之方法,其中部份经分离之氢、部份经分离之氮及部份经分离之水系自洗涤器排出。25.根据申请专利范围第11项之方法,其中湿化气流包括氧。26.根据申请专利范围第25项之方法,其中该释出流体包括氧、水及卤化氢。27.根据申请专利范围第26项之方法,其中释出流体之部份卤化氢及部份水藉分离作用自释出流体中移除。28.根据申请专利范围第27项之方法,其中释出流体之另一部份卤化氢及另一部份之水及氧系送至洗涤器,且氧及释出流体之另一部份水系藉洗涤器与卤化氢分离。29.根据申请专利范围第28项之方法,其中所有氧及水均循环至隔膜。30.根据申请专利范围第29项之方法,其中在释出流体循环至隔膜之前,于该流体中添加额外补充之氧。31.根据申请专利范围第10项之方法,其中释出流体在循环至隔膜前系经压缩。32.根据申请专利范围第10项之方法,其中释出流体在循环至隔膜前系经淬火。33.根据申请专利范围第10项之方法,其中释出流体在循环至隔膜前以水湿化。34.根据申请专利范围第10项之方法,其中释出流体在循环至隔膜前以蒸汽调节。35.一种自无水卤化氢直接制造乾燥卤素气体之电化学电池,包括:(a)氧化卤化氢以制造乾燥卤素气体及质子之装置;(b)使质子于其内输送之阳离子输送装置,其中氧化装置系置于与该阳离子输送装置之一侧接触;(c)使输送之质子还原之装置,其中还原装置系置于与该阳离子输送装置之另一侧接触;及(d)供应水至在阳离子输送装置另一侧之阳离子输送装置之装置。36.根据申请专利范围第35项之电化学电池,其中氧化装置为阳极,还原装置为阴极,而阳离子输送装置为隔膜。37.根据申请专利范围第36项之电化学电池,其中供应水至隔膜之装置包括置于隔膜阴极侧之入口。38.根据申请专利范围第37项之电化学电池,其进一步包含与阳极接触之阳极质量流场,及与阴极接触之阴极质量流场。39.根据申请专利范围第38项之电化学电池,其中该阳极与阴极质量流场具有形成于其内之流道槽,且该阴极质量流场之流道槽与入口系具流体联通性,再者,其中阳极质量流场之流道槽与阴极质量流场之流道槽系互相平行。40.根据申请专利范围第39项之电化学电池,其中阳极质量流场之流道槽与阴极质量流场之流道槽两者均呈垂直。41.根据申请专利范围第39项之电化学电池,其中阳极及阴极各包含具电化学活性之物质。42.根据申请专利范围第39项之电化学电池,其中阳极及阴极为气体扩散电极。43.根据申请专利范围第42项之电化学电池,其中该电化学活性物质之触媒负载系界于0.10至0.50毫克/平方公分之范围。44.根据申请专利范围第39项之电化学电池,其中该电化学活性物质包含以下物质之一:铂、钌、锇、铼、铑、铱、钯、金、钛及锆,以及其氧化物、合金及混合物。45.根据申请专利范围第44项之电化学电池,其中该电化学活性物质系自油墨用以作为隔膜上之薄膜。46.根据申请专利范围第45项之电化学电池,其中该电化学活性物质之负载为至少0.017毫克/平方公分。47.根据申请专利范围第44项之电化学电池,其中该阳离子输送隔膜为质子输送隔膜。48.根据申请专利范围第47项之电化学电池,其中该质子输送隔膜包含四氟乙烯及含磺酸基侧链之聚氟化磺醯基乙烯基醚之共聚物。49.根据申请专利范围第48项之电化学电池,其中阳极及阴极之电化学活性物质为铂。50.根据申请专利范围第48项之电化学电池,其中阳极之电化学活性物质为氧化钌。51.根据申请专利范围第50项之电化学电池,其中阴极之电化学活性物质为铂。52.根据申请专利范围第41项之电化学电池,其中该电化学活性物质系与撑体结构结合。53.根据申请专利范围第52项之电化学电池,其中该撑体结构包含碳纸。54.根据申请专利范围第52项之电化学电池,其中该撑体结构包含石墨布。55.根据申请专利范围第52项之电化学电池,其中该电化学活性物质包含于撑体结构上之触媒物质。56.根据申请专利范围第55项之电化学电池,其中该撑体结构包含碳粒及聚四氟乙烯粒。57.根据申请专利范围第56项之电化学电池,其中该电化学活性物质系藉聚四氟乙烯粒与该撑体结构结合。58.一种令使用于自无水卤化氢直接制造乾燥卤素气体之电化学电池释出之流体循环之装置,包括:(a)一电化学电池,包括:(i)氧化卤化氢以制造乾燥卤素气体及质子之装置;(ii)使质子于其内输送且具有与该氧化装置接触之一侧之阳离子输送装置;(iii)使输送之质子还原之装置,其中该还原装置置于与该阳离子输送装置之另一侧接触;(iv)供应水至阳离子输送装置之入口装置;(v)使流体自还原装置释出之出口装置;及(b)使流体循环至阳离子输送装置之装置。59.根据申请专利范围第58项之装置,其中循环装置包括在释出流体循环至隔膜之前用以冷却该释出流体之冷却器。60.根据申请专利范围第59项之装置,其中释出流体包括卤化氢,且其中循环装置包括用以自释出流体中移除部份卤化氢之分离器。61.根据申请专利范围第60项之装置,其中循环装置又包括自释出流体中移除另一部份卤化氢之洗涤器。62.根据申请专利范围第58项之装置,其中循环装置又包括在释出流体循环至隔膜之前压缩释出流体之压缩机。63.根据申请专利范围第58项之装置,其中循环装置又包括将释出流体抽至隔膜之泵。64.根据申请专利范围第58项之装置,其中循环装置又包括在释出流体循环至隔膜之前使释出流体淬火之淬火装置。65.根据申请专利范围第58项之装置,其中循环装置又包括在释出流体循环至隔膜之前使释出流体湿化之湿化器。66.根据申请专利范围第58项之装置,其中循环装置又包括在释出流体循环至隔膜之前调节释出流体之调节器。67.根据申请专利范围第58项之装置,其中释出流体包括氧,且循环装置又包括在释出流体循环至隔膜之前,供应额外之氧至释出流体之氧供应。图式简单说明:第一图为本发明第一、第二、第三及第四任一具体例之自无水卤化氢制造卤素气体之电化学电池之剖面分解图。第一图A为第一图所示之阴极及阳极质量流场之上视剖面图。第二图为使用第一图之电化学电池,自无水卤化氢制造本质上乾燥之卤素气体之系统之概略图,其可用以使经由隔膜阳极侧之出口释出之流体经由隔膜阳极侧之入口循环回至隔膜,其中系放入口添加液态水。第三图为使用第一图之电化学电池,自无水卤化氢制造本质上乾燥之卤素气体之系统概略图,其可用以使经由隔膜阳极侧之出口释出之流体经由隔膜阳极侧之入口循环回至隔膜,其中于入口添加包括氢之湿化气流。第四图为使用第一图之电化学电池,自无水卤化氢制造本质上乾燥之卤素气体之系统概略图,其可用以使经由隔膜阳极侧之出口释出之流体经由隔膜阳极侧之入口循环回至隔膜,其中放入口添加包括氧之湿化气流。第五图为使用第一图之电化学电池,自无水卤化氢制造本质上乾煤之卤素气体之系统概略图,其可用以使经由隔膜阳极侧之出口释出之流体经由隔膜阳极侧之入口循环回至隔膜,其中于入口添加包括氧之湿化气流。第六图显示Giner Pt/Pt Nafion 112 MEA之5分钟偏极化数据。第七图显示E-tek Pt/RuO2 Nafion 117 MEA之偏极化数据。第八图显示PEM电池硬体与薄膜催化隔膜之成份之分解图。第九图显示对具超低Pt阴极负载之无水HC1 PEM反应器之模式1及模式2之性能比较。 |
