CN101724868A - 氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极 - Google Patents

Abstract

一种氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极，包括一第一容器及一电解结构；第一容器的一容置槽容置电解水溶液及电解结构的串元；串元包括复数电极；一第一导电件及一第二导电件分别电连接最外侧的两电极；电极的碳纤维纸基材的一第一表面结合一第一金属层；利用碳纤维纸基材的优良导电性、多孔性、透气性，亲水性及疏水性等本质特性，进而利用双面表层改质方法，以增加水分子与电极面的极大表面接触性、触媒及排气性、并防止产出氢氧气体的堆积以及使电极的电流均匀化，并提升水电解的效率。

Description

氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极

技术领域

本发明是有关氢氧电解装置，尤其是有关氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极。

背景技术

美国能源部(District of Energy，DoE)针对以电解水产生氢氧的效能，由现阶段的45％，已订定为75％，并于2010年实行。由于氢的制造方法相当多样，但以电解方式最为环保与节能。配合连结于再生能源的资源，如风力发电厂、太阳能发电厂等等电力来源，以有效转化水为氢与氧的储能方式，是极为重要的目标。

目前已知的氢氧产生机内部的电解结构，大都以多数个电极排列成串元(Serial Cells)方式，在最外层施加直流电压，以平均分布方式在板间形成一电解的分压。例如中国台湾专利第M302490号，名称为混合燃料的动力装置中的氢氧机所公开的。

电解过程中，水分子与电极的接触性影响电解效率非常大；理想的电极具有广大的接触面积及优良的亲水性与排气性，其目的使水分子可轻易均匀地落接于电极上，导通电流进行电解；电解所产出的氢氧气体可迅速脱离电极表面，以不造成气膜堆积而阻碍了水分子的再附着。若气膜停滞聚集于电极的表面上，即造成电解阻抗上升，迫使所施加的外部电压亦须提高以强迫电流贯穿此阻抗层，因而导致电解效率下降。例如，在25℃的条件下电解电压的热平衡电势能E_ideal的理想值为E_ideal＝1.48V；若以氢氧化钠/氢氧化钾作为电解水溶液的公知的不锈钢片为电极的氢氧电解装置为例，其实际所量测的电解分压为E_real＝5.3V，则该电解效率为27.92％：1.48/5.3＝27.92；E_real＝5.3V高于理想电势能值E_ideal＝1.48V的多余电压则转化为多余的热能，使得电解水溶液受加热而增温。若此，适当的散热是必备的，以防范氢氧混合气因达燃点而引爆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极，以提升电解效率。

为实现上述目的，本发明的氢氧电解装置，是用以使用电解水方式产生氢气及氧气，包括：

一第一容器，设有一容置槽，该容置槽用以容置电解水溶液；

一电解结构，包括：

至少一串元，包括复数电极；相邻的两该电极之间有一间隙；

一第一导电件，用以电连接一直流电源供应器的正极；

一第二导电件，用以电连该直流电源供应器的负极；

其中该第一导电件及该第二导电件分别电连接该复数电极片中最外侧的两该电极；其特征在于：该电极包括：

一碳纤维纸基材，具有相对的一第一表面、一第二表面；

一第一金属层，结合该第一表面；

一第二金属层，结合该第二表面；

其中该串元置于该容置槽内。

本发明的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，是用以使用电解水方式产生氢气及氧气，包括：

一碳纤维纸基材，具有相对的一第一表面、一第二表面；

一第一金属层，结合该第一表面；

一第二金属层，结合该第二表面。

本发明的效果是：

本发明以碳纤维纸基材作为电极，利用碳纤维纸基材的导电性、导热性、多孔性、透气性，亲水性及疏水性等优良特性，提供增加水分子与电极的极大表面接触面积、防范产出气体的堆积以及使电极的电流均匀化，以提升电解效率。

本发明以脉冲式直流的电源供应器(Pulse-Width-Module PowerSupplier)，利用频率调变(Demodulation)激发电解水溶液中的水分子，使水分子在水电解过程形成共振电解(Resonant Electrolysis)，以提升电解效率。

本发明可自动补充电解水溶液，且使火焰不会沿着氢、氧混合气体的流动路径而点燃容置电极的容置槽内的氢、氧混合气，且当氢、氧混合气的气压高过设定压力时可自动停止电解作业，避免再产生氢、氧混合气。

附图说明

图1为本发明氢氧电解装置的示意图。

图2为本发明氢氧电解装置的外观示意图。

图3为本发明电解结构第一实施例的示意图。

图4为本发明电极的示意图。

图5为电极未组合时的示意图。

图6为本发明电解结构第一实施例未组合时的示意图。

图7为本发明电解结构第二实施例的示意图。

图8为本发明电解结构第三实施例的示意图。

附图中主要组件符号说明

1氢氧电解装置             2、7、8电解结构

20电极                    201、311、321、331、341孔

21、74、84第一导电件      22、75、85第二导电件

23碳纤维纸基材            231第一表面

232第二表面               24第一金属层

241第一内金属层           242第一外金属层

25第二金属层              251第二内金属层

252第二外金属层

3、71、72、73、81、82、83串元

31、711、721、731、811、821、831第一框架

312、322、713、722、733、815、825凹槽

32、712、722、732、812、822、832第二框架

33、813、823金属片       34、814、824绝缘片

35绝缘杆                 351帽部

36绝缘垫                 37绝缘螺杆

38绝缘螺帽               39石英薄片

41第一容器               411第一本体

412第一盖体          413第一容置槽

414第一进液口        415第一出气口

416第二进液口        417第一密封件

42第二容器           421第二本体

422第二盖体          423第二容置槽

424第一出液口        425进气口

426第二出气口        427第三进液口

428第二密封件        429管

43控制器             44第一水位传感器

441高水位感测单元    442低水位感测单元

45泵                 46气压传感器

47第二水位传感器     48逆火阀

49直流电源供应器     51电解水溶液

52补充液             61第一管

62第二管             63第三管

64第四管             65第五管

具体实施方式

本发明的其它目的、功效，请参阅附图及实施例，详细说明如下。

请参阅图1、2所示，本发明氢氧电解装置1，包括一电解结构2、一第一容器41、一第二容器42、一控制器43、一第一水位传感器44、一泵45、一气压传感器46、一第二水位传感器47、一逆火阀48及一直流电源供应器49所组成。控制器43分别电连接第一水位传感器44、泵45、气压传感器46、第二水位传感器47及直流电源供应器49，其电气连接结构为公知技术，图中未示出。泵45可为一薄膜泵。

请参阅图3所示。电解结构2的第一实施例，包括一串元3、一第一导电件21及一第二导电件22所组成。串元3包括复数电极20、一第一框架31、一第二框架32、复数金属片33、复数绝缘片34、复数绝缘杆35、复数绝缘垫36、复数绝缘螺杆37及复数绝缘螺帽38所组成。

请参阅图4所示，本发明的电极20是双面表层改质碳纤维纸电极，包括一碳纤维纸基材(Carbon Paper substrate)23作为电极基材(Electrodesubstrate)，以无电解金属工艺(Electroless Metal Plating Art)对碳纤维纸基材23的表面作活化与敏化处理，使碳纤维纸基材23的第一表面231、第二表面232分别结合对称的第一金属层24及第二金属层25；其中第一金属层24及第二金属层25可进一步分别包括相对称的第一内金属层241、第二内金属层251及第一外金属层242、第二外金属层252；第一内金属层241置于第一表面231及第一外金属层242之间；第二内金属层251置于第二表面232及第二外金属层252之间；电极20设有复数孔201。

请参阅图5所示，复数个绝缘杆35分别贯穿复数电极20的复数孔201；绝缘杆35的帽部351抵靠一最外侧的电极20，绝缘杆35在另一最外侧的电极20的外侧端结合一绝缘垫36，且在相邻的两电极20之间均结合一绝缘垫36，以固定相邻两电极20之间的间距。本实施例有7片电极20。

请参阅图6所示，第一框架31、第二框架32、复数金属片33、复数绝缘片34分别设有相对应的孔311、321、331、341；绝缘螺杆37穿透孔311、321、331、341的一端螺接绝缘螺帽38，使金属片33、绝缘片34被夹于第一框架31及第二框架32之间；最外侧的两金属片33之间至少有一绝缘片34。本实施例两金属片33之间有6片绝缘片34。第一框架31及第二框架32分别设有相对应的凹槽312、322；凹槽312、322分别结合第一导电件21、第二导电件22；第一导电件21接触邻近第一框架31的金属片33；第二导电件22接触邻近第二框架32的金属片33。复数金属片33的一端分别接触两最外侧电极20的外侧边；复数绝缘片34的一端分别置于相邻的两电极20之间，使最外侧的电极20的边缘分别被夹于相邻的复数金属片33及复数绝缘片34之间，其余的电极20的边缘分别被夹于相邻的复数绝缘片34之间，使复数电极20的边缘被固定呈互相平行的状态。

请参阅图1、2所示，第一容器41包括一第一本体411及一第一盖体412；第一本体411设有一第一容置槽413、一第一进液口414；第一进液口414位于第一本体411的底端；第一进液口414连通第一容置槽413；第一盖体412气密结合第一本体411使第一容置槽413成一气密的空间；第一盖体412设有一第一出气口415及第二进液口416；第二进液口416平时被一第一密封件417封闭，使用者可打开第一密封件417，将补充液经由第二进液口416输入第一容置槽413内。第一本体411结合第一水位传感器44，第一水位传感器44包括一高水位感测单元441及一低水位感测单元442，用以感测第一容置槽413内的电解水溶液(Electrolyte)51的高度。电解结构2的串元3被置于第一容置槽413内，但第一导电件21、第二导电件22的上端分别穿过第一盖体412伸至第一盖体412的上方，并分别电连接直流电源供应器49的正极、负极。

第二容器42包括一第二本体421及一第二盖体422；第二本体421设有一第二容置槽423、一第一出液口424；第一出液口424连通第二容置槽423；第二盖体422气密结合第二本体421使第二容置槽423成一气密空间；第二盖体422设有一进气口425、一第二出气口426及至少一第三进液口427；第三进液口427平时被第二密封件428封闭，使用者可打开第二密封件428，将补充液经由第三进液口427输入该第二容置槽423内；第二盖体422另结合一管429；管429置于第二容置槽423内连通进气口425。第二本体421结合第二水位传感器47，用以感测第二容置槽426内的补充液52的高度。管429的底端低于第二水位传感器47。一第一管61的两端分别结合第一本体411及泵45用以连通第一进液口414及泵45的出口。第二盖体422结合气压传感器46以感测第二容置槽423内的气压。一第二管62的两端分别连接泵45及第二本体421以连通泵45的入口及第一出液口424。一第三管63的两端分别连接第一盖体412及第二盖体422以连通第一出气口415及进气口425。一第四管64的两端分别连接第二盖体422及逆火阀48以连通第二出气口426及逆火阀48的入口。一第五管65的一端连接逆火阀48以连通逆火阀48的出口。

当直流电源供应器49的正极、负极分别电连接第一导电件21、第二导电件22并供电时，电解结构2的复数电极20即对电解水溶液51进行电解作用而产生氢气及氧气；氢、氧混合气由第一出气口415流出第一容置槽413，经第三管63、进气口425及管429导引至补充液52内，且升至补充液52的上方的第二容置槽423内，再经第二出气口426流出，再经由第四管64、逆火阀48及第五管65流出第五管65。

当控制器43侦测到第一水位传感器44发出的高、低水位讯号时，即分别发出讯号控制泵45停止或启动，使泵45停止带动补充液52进入第一容置槽413或带动补充液52进入第一容置槽413，自动补充电解水溶液使电解水溶液51的高度维持在设定的范围。

当第二水位传感器47感测到补充液52的高度低于设定高度时即可发出一感测讯号，当控制器43侦测到第二水位传感器47发出的感测讯号时，即可发出控制讯号使一警报器发出声、光讯号，提醒使用者打开第二密封件428，将补充液52经由第三进液口427输入第二容置槽423内。由逆火阀48及第二容置槽423内的补充液52的阻隔，使第五管65外部的火焰，不会沿着氢、氧混合气体的流动路径而点燃第一容置槽413内的氢、氧混合气。

当控制器43侦测到气压传感器46发出气压超过设定值的讯息时，即发出控制讯号使直流电源供应器49停止输出电压至第一导电件21、第二导电件22，使电解结构2的电极20停止对电解水溶液51进行电解作用，避免再产生氢、氧混合气体。

请参阅图4所示，本发明中所使用的碳纤维纸基材23，原为氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)组合体中的核心材料，称为气体扩散层(GDL)，通常是使用碳纤维堆栈形成多孔性材料(如碳纸或碳布)作为气体扩散基材(GDM)。因为碳布(Carbon cloth)及碳纸(Carbon paper)属多孔性材料，同时具备良好的导电性与较高的孔隙率(Porosity)，有利于氢气与氧气的均匀透气分布反应及产出物水的均匀附着。碳纤维纸基材外侧的微孔层(MicroPorous Layer)，主要是由高导电性的碳粉所组成，另外还包含分散剂、溶剂及亲/疏水剂等。微孔层(MPL)的制作方式，是先利用超音波震荡器将这些组成进行混合及拌搅，最后制成液态的浆料(Ink)，再利用涂布技术(如喷涂法、刮刀法、网印法)，将此浆料涂布于气体扩散层的表面，的后再经过高温烧结就可获得此微孔层(MPL)。

气体扩散层(GDL)与微孔层(MPL)在氢燃料电池中扮演相当重要的角色与功能，例如(1)提供反应气体(氢、氧)透气通道，(2)提供反应产物(水、热)离开微孔层的通道，(3)提供电化学反应电子的进出信道，(4)充当微孔层的触媒及质子交换膜体的结构支撑。因此，气体扩散层(GDL)与微孔层(MPL)必须同时具有良好的导电性、触媒性、导热性、多孔性、透气性及亲水性等特性。

氢燃料电池利用氢与氧的结合而产出电，恰与水利用电解产出氢与氧的反应过程刚好相反。但良好的电极设计需求却完全相同。

请参阅图4所示，本发明的第一金属层24及第二金属层25是将多数微粒径金属球分别涂镀于碳纤维纸基材23的第一表面231、第二表面232所构成者。包含多数微粒径金属球的第一金属层24及第二金属层25的作用如同氢燃料电池组中的微孔层的功效，主要在于以极高的接触表面与水分子作触媒转化(Catalytic)，触媒的作用在于加速阴阳离子的转化效率。因此触媒物与水分子的接触面积影响因素极大。可利用无电解金属的工艺，先将碳纤维纸基材23以丙酮(Acetone)用超音波去脂洗净(Degrease)、浸润于硫酸锡液中进行敏化反应(Sensitization)、于钯盐溶液中进行活化反应、最后于次亚磷酸钠(Sodium Hypophosphite)的酸性溶液将金属还原附着于碳纤维纸基材23的第一表面231、第二表面232。金属层所成长的厚度可用浸镀参数来加以控制。一般无电解金属膜成长速度可控制为每分钟一个微米厚(1μm/min)以形成密度较为致密的第一内金属层241、第二内金属层251及密度较为粗糙的第一外金属层242、第二外金属层252。利用较致密的第一内金属层241、第二内金属层251来增加第一金属层24及第二金属层25在碳纤维纸基材23的第一表面231、第二表面232上的附着力。精密的温控与浓度的掌握，可将微粒径金属球(Micro Metal Particle)包覆形成于碳纤维纸基材23的第一表面231、第二表面232，其形态如同糖葫芦一般。由于微粒径金属球的粒径极其微小约为15～30微米(μm)，除了可提供更大的接触面积，球粒表面的细微凸尖亦可强化触媒转化反应。

水分子的键结是以共价方式键合，共价键(Covalent Bonding)的键结能相当的高，利用极化作用(Polarization)，可迫使解离的水分子能在脉冲电场中作成排列导引，利用频率调变(Demodulation)，一旦水分子的极化作用频率达到与调变频率相对应时，水分子的解离能即充分足以断键，此现象为达到共振阶段(Resonant Stage)，在此阶段电解的效率提升极大。

请参阅图1、3、5所示，本发明的直流电源供应器49可为具有脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)功能者，采用脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation，PWM)方式，将脉冲式直流电供给电极20。利用频率调变，可准确控制供给功率与达成电解共振(600Hz～45Khz)。本发明可再配合电解结构2中复数电极20之间平行相隔空间中，置放若干扁型的压电材料薄片39，如图5所示，由于压电材料，如石英薄片或陶瓷压电片，在电场的感应激发条件下，可驱使电极20间的水分子经电解后所产生的混合气迅速远离电极20，增强排气性，并由振荡效应来增益电解效能。

本发明的电极系采用串元方式结构，由最外侧所供给的总电压在各个串元间作分压。如图1、5所示，在本发明中，当电解水溶液51的浓液被调控在pH＝12；控制电流密度(Current Density)值为1A(安培)/cm²(平方公分)；电极20的面积为25cm²，故直流电源供应器49显示的电流值为25A，同时电压值为11.5V。经8个电极20的串联分压，相邻两个电极20之间的电解分压为11.5V/7＝1.643V，此单一串联分压所得的电解效率为90％：1.48/1.643＝0.9；且产气速率(Production Rate)为94.7L/Hr(公升/小时)，大幅超越公知传统的技术。

请参阅图1、4所示，本发明的纤维纸基材23利用碳纤维纸的极高的接触表面(Ultrahigh Surface Contact)及纤维纸基材23的表面所被覆的微粒径金属球(Micro Metal Particle)极高的触媒作用(Catalytic Reaction)，对水分子进行电解(Electrolyzing)以产生出氢气与氧气；或以脉冲式的直流电源供应器49(Pulse-Width-Module Power Supplier)，利用频率调变(Demodulation)激发电极20之间的水分子，使水分子在电解过程形成共振电解(ResonantElectrolysis)，可达成约90％以上的高效能水电解效率。

请参阅图7所示，本发明电解结构7的第三实施例，包括复数串元71、72、73、第一导电件74、第二导电件75及复数U型的第三导电件76所组成。复数串元71、72、73形成串联延伸(Serial Elongation)的结构，两串元71、72分别在最外侧端。

复数串元71、72、73的结构分别与图3所示的电极串接单元3相同。串元71、72、73分别具有第一框架711、721、731及第二框架712、722、732；第一框架711、721、731分别具有第一凹槽713、723、733；第二框架712、722、732分别具有第二凹槽714、724、734；串元73置于两串元71、72之间；第一框架731及第二框架732分别抵靠第二框架712及第一框架721。

第一凹槽713结合第一导电件74；第二凹槽724结合第二导电件75；第三导电件76分别结合第二凹槽714、第一凹槽733；另有第三导电件分别结合第二凹槽734、第一凹槽723；因而使串元71、72、73依序电连接。当第一导电件74、第二导电件75分别连接一直流电源供应器的正极、负极时，可同时使串元71、72、73对电解水溶液进行电解作用。

请参阅图8所示，本发明电解结构8的第四实施例，包括复数串元81、82、83、第一导电件84及第二导电件85所组成。复数串元81、82、83形成并联延展(Parallel Extension)的结构，两串元81、82分别在最侧边。

串元81、82、83分别具有第一框架811、821、831及第二框架812、822、832；第一框架811、第二框架812的两侧边之间分别结合复数金属片813、复数绝缘片814；第一框架821、第二框架822的两侧边之间分别结合复数金属片823、复数绝缘片824。第一框架811的凹槽815结合第一导电件84；第二框架822的凹槽825结合第二导电件85。

串元81、82、83的结构分别与图3所示的串元3相同，但两第一框架811、831分别接触相同的金属片813，两第二框架812、832分别接触相同的金属片813；两第一框架821、831分别接触相同的金属片823；两第二框架822、832分别接触相同的金属片823；因而使串元81、82、83具有第一框架811、821、831的一端依序电连接而具有相同的电位，且使串元81、82、83具有第二框架812、822、832的另一端依序电连接而具有相同的电位，而扩大电极的面积。当第一导电件84、第二导电件85分别连接一直流电源供应器的正极、负极时，可同时使串元81、82、83对电解水溶液进行电解作用。

本发明利用碳纤维纸基材的导电性、导热性、多孔性、透气性，亲水性及疏水性等特性，以增加水分子与电极面的极大表面接触性、触媒及排气性、并防止产出氢氧气体的堆积以及使电极的电流均匀化。

本发明利用碳纤维纸基材的表面改质，以无电解法(ElectrolessPlating)、溅镀法(Sputtering)、物理气相蒸镀法(Physical Vapor Deposition，PVD)、化学气相蒸镀法(Chemical Vapor Deposition，CVD)或微纳米粉末烧结法(Micro/Nano Powder Sintering)等方法将金属或金属的化合物披覆于碳纤维纸基材的纤维表面上，作双层碳纤维纸基材的表面改质的对称触媒层。

本发明碳纤维纸基材的表面改质，其改质层(第一金属层及第二金属层)可为单层或为双层结构，该改质层的成分不限于金属镍或镍的化合物，也可如铂、铑、钴、铁、钯等等金属或其化合物。

本发明脉冲式的直流电源供应器(Pulse-Width-Module PowerSupplier)，利用频率调变(Demodulation)激发电极之间的水分子，使水分子在电解过程形成共振电解(Resonant Electrolysis)，以提升电解的效率。并利用压电材料，如石英薄片或陶瓷压电片于电极之间隙中，作电解水溶液的均匀扰动与增强产出气的流动性以增益电解效能。

本发明的电解水溶液可为碱性溶液可为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，该碱性浓度范围为0.001M～0.1M摩尔浓度，其酸碱值为pH＝11～pH＝13之间。

以上所记载，仅为利用本发明技术内容的实施例，本领域技术人员运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明主张的权利要求范围，而不限于实施例所描述的内容。

Claims (33)

1.一种氢氧电解装置，用以使用电解水方式产生氢气及氧气，包括：

一第一容器，设有一容置槽，该容置槽用以容置电解水溶液；

一电解结构，包括：

至少一串元，包括复数电极；相邻的两该电极之间有一间隙；

一第一导电件，用以电连接一直流电源供应器的正极；

一第二导电件，用以电连该直流电源供应器的负极；

其中该第一导电件及该第二导电件分别电连接该复数电极片中最外侧的两该电极；其特征在于：该电极，为一双面表层改质碳纤维纸电极，包括：

一碳纤维纸基材，具有相对的一第一表面、一第二表面；

一第一金属层，结合该第一表面；

一第二金属层，结合该第二表面；

其中该串元置于该容置槽内。

2.如权利要求1所述的氢氧电解装置，其中，该第一金属层、该第二金属层分别由多数微粒径金属球所构成。

3.如权利要求2所述的氢氧电解装置，其中，包括一压电材料薄片；该压电材料薄片置于两该电极之间，均匀扰动电解水溶液增强产生氢气及氧气的流动性以增加电解效能。

4.如权利要求3所述的氢氧电解装置，其中，该微粒径金属球的成分选自镍、镍化合物、铂、铂化合物、铑、铑化合物、钴、钴化合物、铁、铁化合物、钯及钯化合物其中的单一物或混合物。

5.如权利要求4所述的氢氧电解装置，其中，该第一金属层及该第二金属层分别具有第一内金属层、第二内金属层及第一外金属层、第二外金属层；该第一内金属层置于该第一表面及该第一外金属层之间；该第二内金属层置于第二表面及该第二外金属层之间。

6.如权利要求5所述的氢氧电解装置，其中，该第一金属层的该微粒径金属的密度较该第二金属层的该微粒径金属球的密度致密。

7.如权利要求6所述的氢氧电解装置，其中，该微粒径金属球的粒径为15～30微米。

8.如权利要求7所述的氢氧电解装置，其中，该微粒径金属球是以选自无电解法、溅镀法、物理气相蒸镀法、化学气相蒸镀法及微纳米粉末烧结法其中之一的方法披覆于该碳纤维纸基材的该第一表面及该第二表面。

9.如权利要求1至8中任一项所述的氢氧电解装置，其中，包括一脉冲式的直流电源供应器；该第一导电件及该第二导电件分别电连接该直流电源供应器的一正极、一负极，使该直流电源供应器将脉冲式直流电供给该些电极，利用频率调变激发该些电极之间的水分子，使水分子在电解过程形成共振电解，以提升电解的效率。

10.如权利要求1至8中任一项所述的氢氧电解装置，其中，该串元包括复数绝缘杆及复数绝缘垫；该电极设有复数孔；该复数个绝缘杆分别贯穿该复数电极的该复数孔；该绝缘杆的一帽部抵靠一最外侧的该电极，该绝缘杆在另一最外侧的该电极的外侧端结合一该绝缘垫，且在相邻的两该电极该之间均结合一该绝缘垫，以固定相邻两该电极之间的间距。

11.如权利要求10所述的氢氧电解装置，其中，该第一容器包括一第一本体及一第一盖体；该第一本体设有该第一容置槽；第一盖体气密结合该第一本体，使该第一容置槽成一气密的空间；该第一盖体设有一第一出气口；该串元被置于该第一容置槽内；该第一导电件、该第二导电件的上端分别穿过该第一盖体伸至该第一盖体的上方。

12.如权利要求11所述的氢氧电解装置，其中，该第一本体的底端设有一第一进液口；该第一进液口连通该第一容置槽；该第一盖体设有一第二进液口，该第二进液口平时被一第一密封件封闭，供使用者打开该第一密封件，将补充液经由该第二进液口输入该第一容置槽内。

13.如权利要求12所述的氢氧电解装置，其中，该第一本体结合第一水位传感器；该第一水位传感器包括一高水位感测单元及一低水位感测单元，以感测该第一容置槽内的电解水溶液的高度。

14.如权利要求13所述的氢氧电解装置，其中，包括一第二容器及一泵；该第二容器包括一第二本体及一第二盖体；该第二本体设有一第二容置槽、一第一出液口；该第一出液口连通该第二容置槽；该第二盖体气密结合该第二本体使该第二容置槽成一气密空间；该第二盖体设有一进气口、一第二出气口及至少一第三进液口；该第三进液口平时被一第二密封件封闭，供使用者打开该第二密封件，将补充液经由该第三进液口输入该第二容置槽内；该第二盖体另结合一管；该管置于第二容置槽内连通该进气口；一第一管的两端分别结合该第一本体及该泵，连通该第一进液口及该泵；一第二管的两端分别连接该泵及该第二本体，连通该泵及该第一出液口；一第三管的两端分别连接该第一盖体及该第二盖体，连通该第一出气口及该进气口。

15.如权利要求14所述的氢氧电解装置，其中，包括一控制器；该控制器分别电连接该第一水位传感器及该泵；当该控制器侦测到该第一水位传感器发出的高、低水位讯号时，即分别发出讯号控制该泵停止或启动，使该泵停止带动补充液进入该第一容置槽或带动补充液进入该第一容置槽，使电解水溶液的高度维持在设定的范围。

16.如权利要求15所述的氢氧电解装置，其中，包括一脉冲式的直流电源供应器；该第一导电件及该第二导电件分别电连接该直流电源供应器的一正极、一负极，使该直流电源供应器将脉冲式直流电供给该些电极，利用频率调变激发该些电极之间的水分子，使水分子在电解过程形成共振电解，以提升电解的效率。

17.如权利要求16所述的氢氧电解装置，其中，该第二盖体结合一气压传感器，感测该第二容置槽内的气压；该控制器电连接该气压传感器及该直流电源供应器；当该控制器侦测到该气压传感器发出气压超过设定值的讯息时，即发出控制讯号使该直流电源供应器停止输出电压至该第一导电件、该第二导电件，使该些电极停止对电解水溶液进行电解作用，而不再产生氢、氧混合气体。

18.如权利要求17所述的氢氧电解装置，其中，该第二本体结合一第二水位传感器，以感测该第二容置槽内的补充液的高度；该管的底端低于该第二水位传感器。

19.如权利要求18所述的氢氧电解装置，其中，包括一第四管及一逆火阀；该第四管的两端分别连接该第二盖体及该逆火阀，连通该第二出气口及该逆火阀。

20.如权利要求19所述的氢氧电解装置，其中，该串元包括一第一框架、一第二框架、复数金属片、复数绝缘片；该第一框架、该第二框架、该复数金属片、该复数绝缘片分别设有相对应的孔；该绝缘螺杆穿过该些孔的一端螺接该绝缘螺帽，使该金属片、该绝缘片被夹于该第一框架及该第二框架之间；最外侧的两该金属片之间至少有一该绝缘片；该复数金属片的一端分别接触两最外侧该电极的外侧边；该复数绝缘片的一端置于相邻的两该电极之间，使该复数电极的边缘被固定呈互相平行的状态。

21.如权利要求20所述的氢氧电解装置，其中，该电解结构具有一串元；该第一框架及该第二框架分别设有相对应的凹槽；该第一框架的凹槽结合该第一导电件；该第二框架的凹槽结合该第二导电件；该第一导电件接触邻近该第一框架的金属片；该第二导电件接触邻近该第二框架的金属片。

22.如权利要求21所述的氢氧电解装置，其中，两最外侧的电极的边缘分别被夹于相邻的该金属片及该绝缘片之间，其余的该电极的边缘被夹于相邻的两该绝缘片之间。

23.如权利要求20所述的氢氧电解装置，其中，该电解结构具有复数串元；该复数串元形成串联延伸的结构，该复数串元依序电连接；该第一框架及该第二框架分别设有相对应的第一凹槽、第二凹槽；一最外侧的串元的第一框架的第一凹槽结合该第一导电件，该第一导电件接触邻近该第一框架的该金属片；另一最外侧的串元的第二框架的第二凹槽结合该第二导电件，该第二导电件接触邻近该第二框架的该金属片。

24.如权利要求23所述的氢氧电解装置，其中，该复数串元中相邻两第一框架及第二框架的相对应的第一凹槽、第二凹槽分别结合一U型的第三导电件。

25.如权利要求20所述的氢氧电解装置，其中，该电解结构具有复数串元；该复数串元形成并联延展的结构，两相邻的第一框架之间及两相邻的第二框架之间分别接触相同的金属片；该第一框架及该第二框架分别设有相对应的凹槽；一最侧边的串元的第一框架的一凹槽结合该第一导电件，该第一导电件接触邻近该第一框架的该金属片；另一最侧边的串元的第二框架的一凹槽结合该第二导电件，该第二导电件接触邻近该第二框架的该金属片。

26.如权利要求25所述的氢氧电解装置，其中，该串元的第一框架、第二框架的两侧边分别接触金属片及绝缘片，且该串元的第一框架、第二框架的相同侧边分别接触金属片及绝缘片；相邻的两该第一框架之间分别接触相同的金属片或绝缘片其中之一；相邻的两该第二框架之间分别接触相同的金属片或绝缘片其中之一；该第一导电件、该第二导电件分别接触最侧边的该串元的金属片。

27.一种氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，用以使用电解水方式产生氢气及氧气，包括：

一碳纤维纸基材，具有相对的一第一表面、一第二表面；

一第一金属层，结合该第一表面；

一第二金属层，结合该第二表面。

28.如权利要求27所述的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，其中，该第一金属层、该第二金属层分别包括多数微粒径金属球所构成。

29.如权利要求28所述的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，其中，该微粒径金属球的成分选自镍、镍化合物、铂、铂化合物、铑、铑化合物、钴、钴化合物、铁、铁化合物、钯及钯化合物其中的单一物或混合物。

30.如权利要求29所述的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，其中，该第一金属层及该第二金属层分别具有第一内金属层、第二内金属层及第一外金属层、第二外金属层；该第一内金属层置于该第一表面及该第一外金属层之间；该第二内金属层置于第二表面及该第二外金属层之间。

31.如权利要求30所述的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，其中，该第一金属层的该微粒径金属球的密度较该第二金属层的该微粒径金属球的密度致密。

32.如权利要求31所述的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，其中，该微粒径金属球的粒径为15～30微米。

33.如权利要求32所述的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，其中，该微粒径金属球是以选自无电解法、溅镀法、物理气相蒸镀法、化学气相蒸镀法及微纳米粉末烧结法其中之一的方法披覆于该碳纤维纸基材的该第一表面及该第二表面。

Images