ЭЛЕКТРОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ИЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА С ГАЗОДИФФУЗИОННЫМ ЭЛЕКТРОДОМ(АМИ)

1. Электросинтетическая или топливная ячейка, содержащая:
жидкий электролит и
газодиффузионный электрод, содержащий:
газопроницаемый материал, который является непроводящим; и
пористый проводящий материал, предусмотренный на стороне жидкого электролита газодиффузионного электрода;
при этом при использовании газодиффузионный электрод деполяризуется газом.
2. Ячейка по п. 1, в которой во время нормального эксплуатационного использования ячейки газопроницаемый материал предусмотрен на стороне газа газодиффузионного электрода, а газопроницаемый материал является по меньшей мере частично не проницаемым для жидкого электролита.
3. Ячейка по п. 1, в которой пористый проводящий материал прикреплен к газопроницаемому материалу.
4. Ячейка по п. 3, в которой пористый проводящий материал прикреплен к газопроницаемому материалу путем ламинирования к газопроницаемому материалу.
5. Ячейка по п. 3, в которой пористый проводящий материал прикреплен к газопроницаемому материалу с использованием связующего материала.
6. Ячейка по любому из пп. 1-5, в которой на или около обращенной к пористому проводящему материалу поверхности газопроницаемого материала может образовываться трехфазная граница твердое тело – жидкость - газ.
7. Ячейка по п. 1 или 2, в которой пористый проводящий материал нанесен на по меньшей мере часть газопроницаемого материала.
8. Ячейка по п. 1 или 2, в которой газопроницаемый материал нанесен на по меньшей мере часть пористого проводящего материала.
9. Ячейка по любому из пп. 1-5, в которой газодиффузионным электродом принимается деполяризующий газ для деполяризации электрода газом.
10. Ячейка по п. 9, в которой деполяризующий газ является кислородом или водородом.
11. Ячейка по п. 9, в которой деполяризующий газ изменяет полуреакцию, которая происходила бы на газодиффузионном электроде, на полуреакцию, которая является энергетически более предпочтительной.
12. Ячейка по п. 9, в которой деполяризующий газ и/или инертный газ принудительно вводится в жидкий электролит через газодиффузионный электрод, чтобы вызвать образование пузырьков и/или перемешивание в жидком электролите.
2
13. Ячейка по любому из пп. 1-5, причем ячейка используется в электрохимическом производстве: (a) перекиси водорода, (b) топлив из CO, (c) озона, (d) каустика (без хлора), (e) перманганата калия, (f) хлората, (g) перхлората, (h) фтора, (i) брома, (j) персульфата, (k) хлора или (l) каустика (в целом).
14. Ячейка по любому из пп. 1-5, причем газ извлекается из ячейки через газодиффузионный электрод.
15. Ячейка по п. 14, в которой деполяризующий газ является кислородом и вводится через упомянутый газодиффузионный электрод или через второй газодиффузионный электрод.
16. Ячейка по п. 14, в которой жидкий электролит включает в себя соляную кислоту (HCl).
17. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15 и 16, в которой газодиффузионный электрод содержит:
первую область, содержащую пористый проводящий материал;
вторую область, содержащую газопроницаемый материал;
причем первая область и вторая область являются различными.
18. Ячейка по любому из пп. 1-5, причем ячейка производит перекись водорода с использованием процесса Дау-Хьюрона.
19. Ячейка по п. 18, в которой деполяризующий газ является кислородом или смесью, содержащей кислород, и вводится через газодиффузионный электрод.
20. Ячейка по п. 19, в которой газодиффузионный электрод извлекает кислород из окружающего атмосферного воздуха.
21. Ячейка по п. 19 или 20, в которой кислород производится на втором газодиффузионном электроде и удаляется из ячейки через него.
22. Ячейка по любому из пп. 1-5, причем ячейка является топливным элементом и газообразный кислород вводится через упомянутый газодиффузионный электрод, а газообразный водород вводится через второй газодиффузионный электрод.
2
23. Ячейка по любому из пп. 1-5, причем ячейка используется для производства формиата из газообразного CO, который вводится через газодиффузионный электрод.
2
x
24. Ячейка по любому из пп. 1-5, причем ячейка является топливным элементом, и при этом жидкий электролит включает в себя серную кислоту, и кислород вводится через газодиффузионный электрод, действующий в качестве катода, а газообразный SOили NO вводится через второй газодиффузионный электрод, действующий в качестве анода.
25. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19 и 20, в которой газодиффузионный электрод является гибким.
26. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19 и 20, включающая в себя газовую область, в которой газодиффузионный электрод разделяет жидкий электролит и эту газовую область.
27. Ячейка по п. 26, в которой при использовании к жидкому электролиту прикладывается более высокое давление, чем к газу в газовой области, или где к газу в газовой области прикладывается более высокое давление, чем к жидкому электролиту.
28. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, в которой жидкий электролит нагревается.
29. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, в которой газодиффузионный электрод является анодом в ячейке.
30. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, в которой газодиффузионный электрод является катодом в ячейке.
31. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, в которой газодиффузионный электрод является противоэлектродом в ячейке.
32. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, включающая в себя ионообменную мембрану.
33. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, причем ячейка не включает в себя ионообменную мембрану.
34. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, в которой на газодиффузионном электроде не получаются пузырьки газа.
35. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20 и 27, в которой газодиффузионный электрод включает в себя барьерный слой.
36. Ячейка по п. 35, в которой барьерный слой ограничивает количество нежелательного газа, просачивающегося через газодиффузионный электрод.
37. Ячейка по п. 35, в которой при использовании барьерный слой является чрезвычайно или, по существу, проницаемым для газов, которые образуются в качестве продуктов реакции или добавляются в качестве реагентов, но плохо проницаемым или не проницаемым для газообразной формы жидкого электролита.
38. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, в которой газопроницаемый материал имеет характерный размер пор меньше чем примерно 500 нм.
39. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, в которой газопроницаемый материал имеет средний размер пор от примерно 50 и до примерно 500 нм и образован из PTFE.
40. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, в которой газопроницаемый материал имеет размер пор, который является, по существу, равномерным.
41. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, в которой проводимость газодиффузионного электрода изменяется вдоль толщины газодиффузионного электрода.
42. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, в которой во время нормального эксплуатационного использования ячейки пористый проводящий материал является газопроницаемым и по меньшей мере частично проницаемым для жидкого электролита, а газопроницаемый материал является газопроницаемым и не проницаемым для жидкого электролита.
43. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, в которой при использовании граница раздела твердое тело-жидкость-газ образована внутри газодиффузионного электрода, и граница раздела твердое тело-жидкость-газ является по существу двумерной относительно ширины газодиффузионного электрода.
44. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, в которой газопроницаемый материал выбирается из группы, состоящей из PTFE, ePTFE, полипропилена, полиэтилена и полисульфона.
45. Ячейка по любому из пп. 1-5, 10-12, 15, 16, 19, 20, 27, 36 и 37, причем ячейка является спирально навитой ячейкой.
46. Ячейка по п. 1, включающая в себя второй газодиффузионный электрод, содержащий:
второй газопроницаемый материал и
второй пористый проводящий материал, предусмотренный на стороне жидкого электролита второго газодиффузионного электрода;
47. Ячейка по п. 46, в которой второй газопроницаемый материал предусмотрен на стороне газа второго газодиффузионного электрода и второй газопроницаемый материал является по меньшей мере частично не проницаемым для жидкого электролита во время нормального эксплуатационного использования ячейки.
48. Ячейка по п. 46 или 47, в которой второй газопроницаемый материал является тем же самым, что и первый газопроницаемый материал.
49. Ячейка по п. 46 или 47, в которой второй газопроницаемый материал является отличным от первого газопроницаемого материала.
50. Ячейка по п. 46 или 47, в которой второй пористый проводящий материал является тем же самым, что и первый пористый проводящий материал.
51. Ячейка по п. 46 или 47, в которой второй пористый проводящий материал является отличным от первого пористого проводящего материала.
52. Способ деполяризации электросинтетической или топливной ячейки по любому из пп. 1-51, включающий в себя:
прием на газодиффузионном электроде деполяризующего газа для деполяризации этого электрода газом.
53. Способ по п. 52, в котором деполяризующий газ изменяет полуреакцию, которая происходила бы на газодиффузионном электроде, на полуреакцию, которая является энергетически более предпочтительной.
54. Способ по п. 52 или 53, в котором деполяризующий газ вводят через газодиффузионный электрод.
55. Способ по п. 52 или 53, в котором при использовании к жидкому электролиту прикладывают большее давление, чем к газу в газовой области.
56. Способ по п. 52 или 53, включающий в себя этап введения деполяризующего газа и/или инертного газа в жидкий электролит через газодиффузионный электрод, чтобы вызвать образование пузырьков и/или перемешивание в жидком электролите.
57. Газодиффузионный электрод для использования в электросинтетической ячейке или устройстве или в топливном элементе или устройстве, имеющих жидкий электролит, причем этот газодиффузионный электрод содержит:
газопроницаемый материал, который является непроводящим; и
пористый проводящий материал, предусмотренный на стороне жидкого электролита газодиффузионного электрода;
при этом при использовании газодиффузионный электрод деполяризуется газом.
58. Электрод по п. 57, в котором во время нормального эксплуатационного использования электрода газопроницаемый материал предусматривается на стороне газа газодиффузионного электрода и этот газопроницаемый материал является по меньшей мере частично не проницаемым для жидкого электролита.
59. Электрод по п. 57, в котором газопроницаемый материал является непроводящим.