CN101736355A

CN101736355A - 氢氧气体制取系统

Info

Publication number: CN101736355A
Application number: CN200910211409A
Authority: CN
Inventors: 黄富成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2010-06-16
Also published as: BRPI0905971A2; US20100264021A1; AU2009230747A1; ZA200907809B; EP2184382A1; RU2009140165A; TW201026900A; JP2010111945A; KR100891486B1

Abstract

本发明提供一种氢氧气体制取系统，其包括贮水收集槽(10)、电极组件(20)、供水管(30、30′)、供气管(40、40′)以及吸热散热装置(50)。贮水收集槽(10)是用于贮水和收集氢氧气体；电极组件(20)内置有多个电极(21、22)用于对水进行电解；供水管(30、30′)连接贮水收集槽(10)的下端和电极组件(20)，通过其从贮水收集槽(10)朝向电极组件(20)供水；供气管(40、40′)连接贮水收集槽(10)的上端和电极组件(20)，通过其将电极组件(20)生成的氢氧气体输送并存储在贮水收集槽(10)中的水面上；吸热散热装置(50)贯穿贮水收集槽(10)并内置于其中，经吸收贮水收集槽(10)的热量后再散热。

Description

氢氧气体制取系统

技术领域

本发明涉及一种用水产生氢氧气的氢氧气体制取系统。

背景技术

一般而言，氢氧气体制取系统是利用电解水的方法制取氢气和氧气的装置，即，在安装正、负电极的电解槽内加入含有少量电解质的水并接通直流电源，使其产生无公害的能源资源即氢氧气。此时氢气和氧气按2∶1的摩尔百分比生成，在负电极的表面以气泡的形式生成氢气，而在正电极的表面以气泡的形式生成氧气。由此产生的氢气和氧气经混合后成为可燃烧的混合气体。由于氢气和氧气在燃烧时不会产生污染物，所以作为环保型能源资源而受到广泛关注。

但是，由于水在被电解的过程中会产生较多热量，为了使系统冷却还需采用散热装置。因此不仅需要安装散热装置的空间，还需要配备启动散热装置的各种电气装置，例如冷却风扇或泵类等等。最终导致该系统的体积变大，其整体结构也较为复杂。而且由于氢氧混合气内部含有氧气，即使没有外界供应的氢气也能燃烧，因此存在燃烧中生成的火花随时可能会出现逆火的可能性。

发明内容

本发明以解决上述背景技术中的技术问题作为出发点，目的在于提供一种采用空气自然循环方式的吸热散热装置的氢氧气体制取系统，即使没有冷却风扇或泵类电气装置也能实现使其散热的目的，还可简化系统的整体结构而使其更加紧凑。另一目的在于排除可能会出现的火花逆火隐患，以提供安全得到保障的氢氧气制取系统。

本发明提供的氢氧气体制取系统，包括贮水收集槽、电极组件、供水管、供气管以及吸热散热装置。

贮水收集槽用于贮水和收集氢氧气体；电极组件内置有多个电极用于对水进行电解；供水管连接贮水收集槽的下端和电极组件，通过其从贮水收集槽朝向电极组件供水；供气管连接贮水收集槽的上端和电极组件，通过其将电极组件中生成的氢氧气体输送并存储在贮水收集槽中的水面上；吸热散热装置贯穿贮水收集槽并内置于其中，通过吸热散热装置吸收贮水收集槽的热量后再散热。这里，吸热散热装置由以上下方向贯穿的方式安装的一个以上的散热管和内置于散热管内以便于加大空气接触面积的散热销形成装置组成。

本发明提供的氢氧气体制取器，包括贮水和收集氢氧气体的贮水收集槽、贯穿并内置于贮水收集槽中的吸热散热装置，即使没有冷却风扇或泵类电气装置，本发明也能通过空气的自然循环而实现散热的目的，还可简化系统的整体结构而使其更加紧凑。

而且，本发明通过采用防回流过滤器组件来防止燃烧火花出现逆火现象，同时可产生高纯度混合气体，具有可提供更安全的氢氧气制取系统的作用与效果。

附图说明

图1是表示本发明氢氧气体制取系统的详细结构的示意图。

图2是详细表示图1中吸热散热装置的示意图。

<图纸主要部位符号说明>

10...贮水收集槽 10a...导热层

11...混合气体分离过滤器 12...收集装置

20...电极组件 21、22...电极

30、30′...供水管 40、40′...供气管

50...吸热散热装置 51...散热管

51a...导热层 52...散热销形成装置

53...散热风扇 54...温度传感器

60...水位保持装置 61...电磁阀

62...水位传感器 70...防回流过滤器组件

71...贮水装置 71a...副收集装置

72...催化剂存储装置 73...文氏管装置

74...水位感应装置 75...供气管道

76...清除异物过滤器 80...喷嘴

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明。

图1是表示本发明氢氧气体制取系统的详细结构的示意图，图2是详细表示图1中吸热散热装置的示意图。

如图所示，本发明提供的氢氧气体制取系统，包括用于贮水和收集氢氧气体的贮水收集槽10；内置有多个电极21、22用于对水进行电解的电极组件20；连接贮水收集槽10的下端和电极组件20，通过其从贮水收集槽10向电极组件20供水的供水管30、30′；连接贮水收集槽10的上端和电极组件20，通过其将电极组件20中生成的氢氧气体输送并存储在贮水收集槽10中的水面上的供气管40、40′；贯穿贮水收集槽10并内置于其中，用于吸收贮水收集槽10的热量后再散热的吸热散热装置50；连接外界供水用的主供水管S，使贮水收集槽10中的存水始终保持一定水位的水位保持装置60；用来防止从贮水收集槽10中流出的氢氧气体重新回流到贮水收集槽10中的防回流过滤器组件70；连接防回流过滤器组件70用以喷射氢氧气体的喷嘴80。

贮水收集槽10在向电极组件20供水的同时收集从电极组件20中生成的氢氧气体，贮水收集槽10整体上呈筒状，其采用耐压、耐久性良好的金属材料制成。

在贮水收集槽10的内部安装有对从水中分离的氢氧气体进行过滤的混合气体分离过滤器11，在混合气体分离过滤器11的上端设置有收集氢氧气体的收集装置12。

此时，混合气体分离过滤器11采用细网眼丝网并涂敷有光催化剂，最好应用托玛琳光催化剂。托玛琳光催化剂可涂敷在成品丝网上或者在制造丝网过程中就使丝网中含有托玛琳光催化剂。

混合气体分离过滤器11用于过滤上升的氢氧气体内部所包含的异物，即，对在电解过程中正、负电极上产生的异物或在供水中含有的异物进行过滤，以便收集纯净的氢氧气体。尤其是当混合气体分离过滤器11中含有光催化剂时，异物在光催化作用下可更有效地被清除。

另外，优选贮水收集槽10表面上具有导热层10a以用来提高贮水收集槽10的散热效率。在导热层10a上单独或混合涂敷纳米级规格、最好是10-60纳米级规格的碳纳米管和托玛琳光催化剂。

电极组件20用于电解水并制成氢气和氧气，包括隔开一定间距而设置的多个负电极21和正电极22，此时正、负电极21、22的表面经过纳米研磨加工，以便于有效产生电解以及使所生成的氢氧气气泡更易于脱离它。

纳米研磨是指按纳米级单位对正、负电极21、22的表面进行研磨加工。经纳米研磨加工后可最大限度地降低正、负电极21、22的表面摩擦力，使所生成的氢气和氧气气泡轻易地脱离上述表面。尤其是物质从大块状态减小到纳米级规格后，其机械性能、热学性能、电性能、磁性能和光学特性等均出现独特变化，正、负电极21、22的表面经纳米研磨加工后可使其理化性能产生变化，从而可促使电解过程更加活跃。

另外，在正、负电极21、22的表面上还可以粘贴托玛琳光催化剂。托玛琳光催化剂的制成和粘贴方法是：将托玛琳粉碎并制成数微米级到数纳米级单位的粉末，并在约1300℃温度中对其进行烧成之后，再利用粘接剂将其粘贴到正、负电极21、22上。托玛琳具有与水晶相同的结晶结构，其属于六方晶系矿物，经摩擦产生电荷且可产生大量的负离子，因而能够更进一步促进电解，使氢气及氧气的生成量更多。这种托玛琳经制成粉末状并烧成之后，可成为能够扩大与水的接触面积并形成有无数微细气孔的光催化剂，在正、负电极21、22上粘贴托玛琳光催化剂后可以进一步促进水的电解。而且正、负电极21、22还可通过对托玛琳光催化剂进行板状成型加工的方法而制成。

正、负电极21、22位于整体上呈密封结构的管或箱内。

通过供水管30、30′从贮水收集槽10朝向电极组件20供水；通过供气管40、40′将电极组件20中生成的氢氧气体输送并存储在贮水收集槽10中。

通过吸热散热装置50吸收贮水收集槽10的热量后再散热。其由以上下方向或左右方向贯穿贮水收集槽10的方式安装的一个以上的散热管51和内置于散热管51内以便于加大空气接触面积的散热销形成装置52组成。

此时，优选吸热散热装置50还包括安装在散热管51上端或下端的散热风扇53、用来测定贮水收集槽10温度的如发现其温度超出标准温度以上时随即发出信号启动散热风扇53的温度传感器54。

散热管51由沿着上下方向或左右方向贯穿贮水收集槽10的多个小口径管组成，本实施例中采用7个小口径管。

散热销形成装置52插在散热管51内用以加大经过散热管51的空气的接触面积。这类散热销形成装置52可以采用多种形状的结构，如图2所示，本实施例采用了将薄带状金属板拧成螺旋状的结构，金属板上形成有多个凹凸52a。

此时，在散热管51的内侧或者散热销形成装置52的表面会形成导热层51a，以便提高从贮水收集槽10吸热及散热的传导效率。在导热层51a的表面上可单独或混合涂敷10-60纳米级规格的碳纳米管和托玛琳光催化剂。

散热风扇53可强行吸入空气并使其经过散热管51。

当贮水收集槽10的温度上升至标准温度以上或因异常操作导致温度过高时，经温度传感器54感应后发出信号启动散热风扇53对其进行快速散热。

水位保持装置60连接主供水管S用以保持贮水收集槽10中的存水处于一定水位，其保持方式可以通过多种形式实现。本实施例中的水位保持装置60由连接主供水管S的电磁阀61和内置在贮水收集槽10中的在用来感应存水水位的同时通过发出信号启动关闭电磁阀61的水位传感器62组成。但水位保持装置60也可以采用诸如马桶中的浮标方式。

由防回流过滤器组件70清除通过收集装置12经由供气管道75而流入的氢氧气体中的异物，可用于制造高纯度混合气体，进而还起到防止氢氧气体回流到收集装置12中的防逆火功能。为此，防回流过滤器组件70包括其内部存水并连接供气管道75的贮水装置71、安装在贮水装置71的上端并存储有催化剂的催化剂存储装置72以及用来连接贮水装置71和催化剂存储装置72的文氏管装置73。此时，在贮水装置71中，在水面的上端设置有副收集装置71a，其用于收集途径水中的氢氧气体。

催化剂存储装置72用来存储催化剂，这类催化剂有托玛琳光催化剂或白金催化剂。催化剂存储装置72通过其催化作用来清除以化合物形态存在的异物。

文氏管装置73用于使混合路径中的氢气和氧气均匀混合，同时可防止上升到催化剂存储装置72中的混合气体再次回流到副收集装置71a中。因此，在文氏管装置73的内部形成有一个或多个微细流路，优选该微细流路呈螺旋状。

在文氏管装置73中形成的流路直径应在0.2mm～10mm之间。

事实上，流入贮水装置71中的氢气和氧气呈部分未混合的状态，这些氢气和氧气在流经文氏管装置73的流路的过程中会自然而然地进行混合。

另外，在贮水装置71的内部安装有监测水位的水位监测装置74。水位监测装置74在测量贮水装置71中所消耗的水量之后发出从供水箱(未图示)朝向贮水装置71中供水的指令。这类水位监测装置74的机能可以通过多种形式实现，例如采用浮标方式或传感器方式。因水位监测装置74及供水箱属于该行业的现有技术，这里将省略其详细说明。

在与贮水装置71连接的供气管道75的末端上还可安装清除异物过滤器76。该清除异物过滤器76用以清除通过供气管道75流入贮水装置71中的氢氧气体内所含的异物。

采用上述防回流过滤器组件70时，通过供气管道75流入贮水装置71的氢氧气体中所含的异物，将被清除异物过滤器76所清除。之后，异物已被清除的混合气体会上升汇集到副收集装置71a中，不再向供气管道75逆行。同时，汇集到副收集装置71a中的混合气体，在通过文氏管装置73过程中会混合得更加均匀，在通过催化剂存储装置72的过程中其呈化合物状态存在的异物将被清除，最后会形成高纯度混合气体。

下面，对氢氧气体制取系统的运行进行详细描述。

采用上述结构时，在对电极组件20接通直流电源后，负电极21及正电极22之间会对水进行电解而生成氢气和氧气气泡，该混合气体会与水一同通过供气管40、40′流入贮水收集槽10内部而存留在水面的上方。这样，贮水收集槽10内部的压力就会上升，不断上升的内部压力促使存水向供水管30、30′排出，即使不采用泵类结构，因流向贮水收集槽10的氢氧混合气体的压力，存水也会自然通过供水管30、30′朝向电极组件20供应。之后，该氢氧气体经由混合气体分离过滤器11后会汇集到收集装置12中，在收集装置12中汇集的氢氧气体再通过供气管道75-＞防回流过滤器组件70-＞喷嘴80后可作为燃料来使用。

另外，由于电极组件20在电解过程中会产生较多热量，这些热量通过供气管40、40′传导给贮水收集槽10并使该贮水收集槽10的温度上升，同时也会使以贯穿贮水收集槽10的方式安装的吸热散热装置50的散热管51以及散热销形成装置52的温度上升，在散热管51内部的空气被加热上升后会排向外界。即，传导到包括散热管51和散热销形成装置52的贮水收集槽10中的热量，会使散热管51内部的空气的温度上升促使该热量排向外界，从而可以实现自然散热的目的。

同时，当贮水收集槽10温度上升至标准温度以上，或因异常操作而导致其温度过高时，经温度传感器54感应后会发出信号启动散热风扇53对其进行快速散热。

综上所述，本发明就以上附图示意的一个实施例作参考进行了说明，但在不超越本发明要旨与保护范围的情况下，凡拥有本发明技术领域的一般知识的人士均能了解到本发明可进行多种修改或变型，这些变型均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种氢氧气体制取系统，其特征在于：

包括贮水收集槽(10)、电极组件(20)、供水管(30、30′)、供气管(40、40′)以及吸热散热装置(50)，其中，贮水收集槽(10)用于贮水和收集氢氧气体；电极组件(20)内置有多个电极(21、22)用于对水进行电解；供水管(30、30′)连接贮水收集槽(10)的下端和电极组件(20)，通过其从贮水收集槽(10)朝向电极组件(20)供水；供气管(40、40′)连接贮水收集槽(10)的上端和电极组件(20)，通过其将电极组件(20)中生成的氢氧气体输送并存储在贮水收集槽(10)中的水面上；吸热散热装置(50)贯穿贮水收集槽(10)并内置于其中，经吸收贮水收集槽(10)的热量后再散热，这里，吸热散热装置(50)由以上下方向贯穿的方式安装的一个以上的散热管(51)和内置于散热管(51)内的以便于加大空气接触面积的散热销形成装置(52)组成。

2.根据权利要求1所述的氢氧气体制取系统，其特征在于：

吸热散热装置(50)还包括安装在散热管(51)的上端或下端的散热风扇(53)、用来测定贮水收集槽(10)的温度而发现其温度超出标准温度以上时发出信号来启动散热风扇(53)的温度传感器(54)。

3.根据权利要求1所述的氢氧气体制取系统，其特征在于：

在贮水收集槽(10)的表面、散热管(51)的内表面或散热销装置(52)的表面上形成有用来提高其散热效率的导热层。

4.根据权利要求3所述的氢氧气体制取系统，其特征在于：

在所述导热层上单独或混合地涂敷有纳米级规格碳纳米管和托玛琳光催化剂。

5.根据权利要求1所述的氢氧气体制取系统，其特征在于：

还包括连接外界供水用的主供水管(S)以及使贮水收集槽(10)中的存水保持一定水位的水位保持装置(60)，该水位保持装置(60)由连接主供水管(S)的电磁阀(61)和内置在贮水收集槽(10)中在感应存水水位同时通过发出信号启动关闭电磁阀(61)的水位传感器(62)组成。

6.根据权利要求1所述的氢氧气体制取系统，其特征在于，

还包括：安装在贮水收集槽(10)的内部，用来对从水中上升的氢氧气体进行分离的混合气体分离过滤器(11)；位于混合气体分离过滤器(11)的上端，用于收集经由混合气体分离过滤器(11)上升的氢氧气体的收集装置(12)。