CN102560523B - 一种低电抗水电解节能设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低电抗水电解节能设备，其包括电解槽；其还包括电源、控制系统、高温碱液循环系统、蒸气冷却系统、气液分离系统、洗涤阻火系统，所述电解槽为低电抗电解槽；所述控制系统分别与电源、电解槽、高温碱液循环系统、蒸气冷却系统、气液分离系统、洗涤阻火系统连接，以及，所述电源与电解槽连接，以及，所述电解槽经气液分离系统、高温碱液循环系统后构成循环回路，以及，所述气液分离系统还经蒸气冷却系统、洗涤阻火系统后再与高温碱液循环系统连接。本发明能够减少制氢氧过程的用电量，通过降低耗电而节约电解制造氢氧的成本，同时，本发明还能够回收利用能源并且环保。

Description

一种低电抗水电解节能设备

技术领域

本发明涉及水电解领域，更具体地说，涉及一种低电抗水电解节能设备。

背景技术

在水电解领域，采用电解槽对纯净水进行电解以分离氢、氧的技术较为常见。然而，一方面，传统电解槽在电解水的过程中需要损耗大量电能并且其电解效果较为一般，由于需要损耗大量电能从而导致成本增加；另一方面，在电解过程中所造成的污染较为严重并且能源缺少有效的回收系统而造成浪费，因此，传统电解槽的发展进入瓶颈阶段。如何攻克上述技术难题，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低电抗水电解节能设备，该设备能够减少制氢氧过程的用电量，通过降低耗电而节约电解制造氢氧的成本，同时，该设备还能够回收利用能源并且环保。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低电抗水电解节能设备，其包括电解槽；其还包括电源、控制系统、高温碱液循环系统、蒸气冷却系统、气液分离系统、洗涤阻火系统，所述电解槽为低电抗电解槽；所述控制系统分别与电源、电解槽、高温碱液循环系统、蒸气冷却系统、气液分离系统、洗涤阻火系统连接，以及，所述电源与电解槽连接，以及，所述电解槽经气液分离系统、高温碱液循环系统后构成循环回路，以及，所述气液分离系统还经蒸气冷却系统、洗涤阻火系统后再与高温碱液循环系统连接。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，其还包括自动检测及加液系统，该自动检测及加液系统与所述电解槽连接。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，所述电源为谐振电源。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，所述谐振电源包括电源主控单元、交流直流功率转换单元、电源频谱控制单元、脉冲直流输出单元、电解槽检测信号单元、信号放大单元，所述主控单元分别与交流直流功率转换单元、电源频谱控制单元、脉冲直流输出单元、电解槽检测信号单元连接，以及，所述电解槽检测信号单元经信号放大单元后与电源频谱控制单元连接，以及，所述电源频谱控制单元经交流直流功率转换单元后与脉冲直流输出单元连接。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，所述电解槽包括设置在两侧的端板以及设置在上述两个端板之间的若干阴极板、阳极板，在所述阴极板表面镀有三元合金析氢层，在所述阳极板表面镀有三元合金析氧层，相邻阴极板、阳极板之间通过绝缘支撑胶钉连接，上述两个端板通过端板拉杆紧固而使端板以及设置在上述两个端板之间的若干阴极板、阳极板紧固在一起而形成的低电抗电解槽。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，在所述端板拉杆上套有栏杆绝缘套。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，所述端板为大面积端板并且端板的面积不小于2m²，并且，在所述端板上设有布铜导电网。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，所述三元合金析氢层、三元合金析氧层的厚度范围都为0.01～0.06毫米。

在上述的一种低电抗水电解节能设备中，其还包括用于密封所述电解槽的密封胶圈。

本发明由于采用了上述结构，故其具有如下有益效果：

本发明通过采用上述结构，一方面，低电抗电解槽能够节能；另一方面，通过电源、电解槽、控制系统、高温碱液循环系统、蒸气冷却系统、气液分离系统、洗涤阻火系统配合工作，电解槽产生的水蒸气、氢气、氧气经气液分离系统分离后，高温碱液循环系统可直接把气液分离系统的高温碱液循环流回到电解槽而不需要采取任何液体散热方式以实现回收利用，以及，蒸气冷却系统可对从气液分离系统里分离出来的水蒸气、氢气、氧气进行换热冷却，然后，洗涤阻火系统对经过蒸气冷却系统换热冷却过的氢气和氧气进行洗涤把碱洗掉不让气体带走并避免了环境的污染，并且，洗涤阻火系统洗涤后的液体还可以回收利用能源。因此，本发明能够减少制氢氧过程的用电量，通过降低耗电而节约电解氢氧的成本，同时，本发明还能够回收利用能源并且减少环境污染。本发明能够更好的为人类提供了即环保又节能的氢气和氧气，并且克服传统的因为耗电大而不愿普及使用电解槽的问题。

在结合附图阅读本发明的实施方式的详细描述后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明的实施方式的示意图；

图2是电源部分的电路方框图，

图3是电解槽部分的示意图。

具体实施方式

下面以一个实施方式对本发明作进一步详细的说明，但应当说明，本发明的保护范围不仅仅限于此。

请参阅图1，一种低电抗水电解节能设备，其包括电解槽2；其还包括电源1、控制系统3、高温碱液循环系统4、蒸气冷却系统5、气液分离系统6、洗涤阻火系统7，所述电解槽2为低电抗电解槽；所述控制系统3分别与电源1、电解槽2、高温碱液循环系统4、蒸气冷却系统5、气液分离系统6、洗涤阻火系统7连接，以及，所述电源1与电解槽2连接，以及，所述电解槽2经气液分离系统6、高温碱液循环系统4后构成循环回路，以及，所述气液分离系统6还经蒸气冷却系统5、洗涤阻火系统7后再与高温碱液循环系统4连接。在本实施方式中，其还可包括自动检测及加液系统8，该自动检测及加液系统8与所述电解槽2连接。

下面对本实施方式的电源1、电解槽2、控制系统3、高温碱液循环系统4、蒸气冷却系统5、气液分离系统6、洗涤阻火系统7、自动检测及加液系统8进行如下描述：

(1)电源1：

参阅图2，电源1可为谐振电源，如采用谐振IGBT电源的工作效率可达到98％左右，从而可以起到省电的功效。

其中，谐振电源可包括电源主控单元110、交流直流功率转换单元120、电源频谱控制单元130、脉冲直流输出单元140、电解槽检测信号单元150、信号放大单元160，所述主控单元110分别与交流直流功率转换单元120、电源频谱控制单元130、脉冲直流输出单元140、电解槽检测信号单元150连接，以及，所述电解槽检测信号单元150经信号放大单元160后与电源频谱控制单元130连接，以及，所述电源频谱控制单元130经交流直流功率转换单元120后与脉冲直流输出单元140连接。

具体来说，通过电解槽检测信号单元150对电解槽2内的氢离子序数和强弱进行监测，电解槽检测信号单元150在不同次序和强弱的H⁺冲击时就会产生微弱电信号，上述微弱电信号通过信号放大单元160加以放大后送到电源频谱控制单元130；由电源频谱控制单元130与主控单元110相配合与预设数值进行监测比对，从而可实时根据电解槽2内的氢离子序数和强弱传送不同的信号；然后，主控单元110根据上述信息配合电源频谱控制单元130工作，即可由电源频谱控制单元130分析出相应信号电源信号传送给交流直流功率转换单元120，再由交流直流功率转换单元120把上述电源信号由交流转换为合适功率的直流电源信号再传送给脉冲直流输出单元140；最后，脉冲直流输出单元140传送相应电源信号给电解槽2，实现电源1给电解槽2供电。通过上述操作，本发明实现了按照水在水电解小室里，氢离子通过次序和强弱而实施监测得到的电信号来控制电源谐振方式的频谱间断性而输出直流脉动电流，这种电流适合水分子在不同频段的不同脉冲电解程度，从而使水分子达到最佳电离和析出氢氧的效果，并且，能够减少电解槽制氢氧过程的用电量。本发明的电源应用价值极高，是当今电解水行业中的首选。

(2)电解槽2：

参阅图3，电解槽2为低电抗电解槽，通过采用了低电抗组装技术，所有小室电解电压可降到2伏左右并能最佳工作。

具体来说，电解槽2可包括设置在两侧的端板21以及设置在上述两个端板21之间的若干阴极板24、阳极板25，其中，阴极板24、阳极板25的数量不受到限制，可根据实际需要来设置，在所述阴极板24表面镀有三元合金析氢层26，在所述阳极板25表面镀有三元合金析氧层27，相邻阴极板24、阳极板25之间通过绝缘支撑胶钉28连接，上述两个端板21通过端板拉杆22紧固而使端板21以及设置在上述两个端板21之间的若干阴极板24、阳极板25紧固在一起而形成的低电抗电解槽。其中，对于绝缘支撑胶钉28，绝缘支撑胶钉28可均匀分布在各极板各处，以保证各阴极板24、阳极板25在工作中，相邻阴极板24、阳极板25之间不会因间距过近而短路。

在本实施方式中，所述端板21为大面积端板并且端板21的面积不小于2m²，并且，在所述端板21上设有布铜导电网，采用上述端板21结构，可以大大减少端板带来的电阻和电流不均现象，对电解槽2能起到极有效的降电抗作用。

在端板拉杆22上套有栏杆绝缘套23，端板拉杆22用圆钢冷拉成形而保证抗拉力度，每根端板拉杆22上套有栏杆绝缘套23。用玻璃钢加工而成，使拉杆在两端板之间不会导通或漏电。

所述三元合金析氢层26、三元合金析氧层27的厚度范围都为0.01～0.06毫米，如三元合金析氢层26的厚度为0.04毫米、三元合金析氧层27的厚度为0.01毫米，通过采用三元合金结构，能够降低极板导通内阻、增强耐碱、析氢析氧能力，对降低电解槽2的电抗起到重要作用。电解槽2还可包括用于密封所述电解槽2的密封胶圈(未图示)，密封胶圈可采用四氟材料，其具有抗强碱和耐高温性能，起到了高温电解槽的有效密封。

在本实施方式中，当电抗达到2.2伏小室工作电压时，电解槽2内电抗在0.1-0.15欧姆内，比传统的2.2伏小室工作电压时，电解槽2内电抗在0.8-1欧姆的水平有极大的优势；传统1立方米氢氧气要5°电左右，而本发明的低电抗水电解节能设备1立方米氢氧气只要2.5°电左右，其耗能较少。

(3)控制系统3：

控制系统3可采用CPU微电脑控制功能，对整台机起到了很好的自动控制功能，控制系统3可具有远程监控功能。

(4)高温碱液循环系统4：

高温碱液循环系统4可直接把气液分离系统6的高温碱液循环流回到电解槽2而不需要采取任何液体散热方式。

(5)蒸气冷却系统5：

蒸气冷却系统5对从气液分离系统6里分离出来的水蒸气、氢气、氧气进行换热冷却。

(6)气液分离系统6：

气液分离系统6对从电解槽2出来的水蒸气、氢气、氧气从液体中分离出来。

(7)洗涤阻火系统7：

洗涤阻火系统7对经过蒸气冷却系统5换热冷却过的氢气和氧气进行洗涤把碱洗掉不让气体带走。

(8)自动加液系统8：

自动加液系统8对整个水电解系统进行监测，当发现电解槽2缺水时，即自动给电解槽2补水。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围之内作出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低电抗水电解节能设备，其包括电解槽(2)；其特征在于：其还包括电源(1)、控制系统(3)、高温碱液循环系统(4)、蒸气冷却系统(5)、气液分离系统(6)、洗涤阻火系统(7)，所述电解槽(2)为低电抗电解槽；所述控制系统(3)分别与电源(1)、电解槽(2)、高温碱液循环系统(4)、蒸气冷却系统(5)、气液分离系统(6)、洗涤阻火系统(7)连接，以及，所述电源(1)与电解槽(2)连接，以及，所述电解槽(2)经气液分离系统(6)、高温碱液循环系统(4)后构成循环回路，以及，所述气液分离系统(6)还经蒸气冷却系统(5)、洗涤阻火系统(7)后再与高温碱液循环系统(4)连接。

2.根据权利要求1所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：其还包括自动检测及加液系统(8)，该自动检测及加液系统(8)与所述电解槽(2)连接。

3.根据权利要求1所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：所述电源(1)为谐振电源。

4.根据权利要求3所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：所述谐振电源包括电源主控单元(110)、交流直流功率转换单元(120)、电源频谱控制单元(130)、脉冲直流输出单元(140)、电解槽检测信号单元(150)、信号放大单元(160)，所述主控单元(110)分别与交流直流功率转换单元(120)、电源频谱控制单元(130)、脉冲直流输出单元(140)、电解槽检测信号单元(150)连接，以及，所述电解槽检测信号单元(150)经信号放大单元(160)后与电源频谱控制单元(130)连接，以及，所述电源频谱控制单元(130)经交流直流功率转换单元(120)后与脉冲直流输出单元(140)连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：所述电解槽(2)包括设置在两侧的端板(21)以及设置在上述两个端板(21)之间的若干阴极板(24)、阳极板(25)，在所述阴极板(24)表面镀有三元合金析氢层(26)，在所述阳极板(25)表面镀有三元合金析氧层(27)，相邻阴极板(24)、阳极板(25)之间通过绝缘支撑胶钉(28)连接，上述两个端板(21)通过端板拉杆(22)紧固而使端板(21)以及设置在上述两个端板(21)之间的若干阴极板(24)、阳极板(25)紧固在一起而形成的低电抗电解槽。

6.根据权利要求5所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：在所述端板拉杆(22)上套有栏杆绝缘套(23)。

7.根据权利要求5所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：所述端板(21)为大面积端板并且端板(21)的面积不小于2m²，并且，在所述端板(21)上设有布铜导电网。

8.根据权利要求5所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：所述三元合金析氢层(26)、三元合金析氧层(27)的厚度范围都为0.01～0.06毫米。

9.根据权利要求5所述的一种低电抗水电解节能设备，其特征在于：其还包括用于密封所述电解槽(2)的密封胶圈。