CN104419948A - 一种氢氧发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢氧发生器，属于电化学设备领域。氢氧发生器包括：壳体、电解室、电极组、电极组座、薄膜隔片和导电接头，电解室设置在壳体内部，电极组座设置在电解室内部下方，电极组设置在电极组座上，电极组中每两个相邻的电极片之间均设置有薄膜隔片，通过薄膜隔片将每两个相邻的电极片隔开，导电接头设置在电极组座下方，且导电接头与电极组连接，通过导电接头为电极组通电。本发明通过在相邻电极片之间设置薄膜隔片，将两片相邻电极片分隔，使每一片电极片产生的气体不会与其他电极片产生的气体混合，得到纯度较高的氢气及氧气；且本发明结构简单，便于加工，成本较低，具有广泛的应用前景。

Description

一种氢氧发生器

技术领域

本发明涉及电化学设备领域，特别涉及一种氢氧发生器。

背景技术

随着社会的发展，越来越多的机动车或船舶等交通工具的被投入使用，随之而来的石油资源的大量消耗，但地球上的石油资源是有限的，为了减少石油资源的消耗，全世界的科学家都在研究可以代替石油的清洁能源——氢气。当前以及未来很长一段时间内，氢气在能源等方面的应用具有非常广阔的发展前景。目前，市面上开始出现一些可应用于机动车或船舶等设备上并为其提供氢气作为辅助燃料的设备，这种设备被称为氢氧发生器。

现有的氢氧发生器大多包括机体和电解单元，机体包括外壳、氢气液分离器、氧气液分离器，并且氢气液分离器、氧气液分离器与外壳注塑成为一个整体，电解单元中包括电极总成和电极骨架，且电极总成和电极骨架注塑为一个整体，机体各部分与电解槽各部分之间通过管道连接并将电解的氢气和氧气送出氢氧发生器。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的氢氧发生器在电解的过程中，产生的氢气与氧气是混合的，需要通过专门的氢气液分离器、氧气液分离器对氢气和氧气进行分离，但由于氢气液分离器、氧气液分离器本身结构较为复杂，且分离的效果较差，得到的氢气纯度较低，不能满足实际对氢气的使用需求，同时现有的氢氧发生器结构复杂，加工工艺繁琐，成本较高。

发明内容

为了解决现有技术制取氢气纯度较低的问题，本发明实施例提供了一种氢氧发生器。所述技术方案如下：

一种氢氧发生器，所述氢氧发生器包括：壳体、电解室、电极组、电极组座、薄膜隔片和导电接头，所述电解室设置在所述壳体内部，所述电极组座设置在所述电解室内部下方，所述电极组设置在所述电极组座上，所述电极组中每两个相邻的电极片之间均设置有所述薄膜隔片，通过所述薄膜隔片将每两个相邻的电极片隔开，所述导电接头设置在所述电极组座下方，且所述导电接头与所述电极组连接，通过所述导电接头为所述电极组通电。

进一步地，所述氢氧发生器还包括氢氧发生器用恒流电源，所述氢氧发生器用恒流电源与所述导电接头连接，通过所述氢氧发生器用恒流电源，为所述导电接头提供电能。

更进一步地，所述氢氧发生器用恒流电源包括：电源转换器与控制器，所述电源转换器的输入端与机动车的电源连接，所述电源转换器的输出端与所述导电接头连接，所述电源转换器用于将所述机动车的电源电压转化并输出至所述导电接头，所述电源转换器与所述控制器串接，所述电源转换器还与所述机动车数据信号连接，所述控制器根据所述机动车的相关参数智能控制所述电源转换器。

进一步地，所述氢氧发生器还包括储水槽，所述储水槽设置在所述壳体与所述电解室之间，所述储水槽用于储存电解液。

更进一步地，所述氢氧发生器还包括补水口，所述补水口设置在所述壳体上部，且所述补水口用于向所述储水槽中补充所述电解液。

更进一步地，所述氢氧发生器还包括氢气出气口和氧气出气口，所述氧气出气口与所述氢气出气口均设置在所述电解室上部，所述氧气出气口用于将电解制取的氧气导出，所述氢气出气口用于将电解制取的氢气导出。

进一步地，所述氢氧发生器还包括入水口，所述入水口设置在所述电解室下部，所述储水槽通过所述入水口与所述电解室连通，使所述电解液由所述储水槽进入所述电解室。

更进一步地，所述氢氧发生器还包括电解槽，所述电解室内部每两个相邻的薄膜隔片之间均设置有所述电解槽，且每两个相邻的薄膜隔片之间的电极片均设置在对应的电解槽中，所述电极片在对应的电解槽中进行电解。

更进一步地，所述氢氧发生器还包括气体储存室，所述气体储存室设置在所述电解槽内部，且所述气体储存室位于所述电解液的液面上方，所述气体储存室用于储存从所述电极片电解出的氢气或氧气。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过在相邻电极片之间设置薄膜隔片，从而将两片相邻电极片进行分隔，由于两片相邻电极片中每片电极片电极相反，电解产生的气体是不同的，分别为氧气和氢气，薄膜隔片的设置使每一片电极片产生的气体不会与其他电极片产生的气体混合，从而得到纯度较高的氢气及氧气，满足实际对气体的使用需求；另外，本发明结构简单，便于加工，成本较低，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的氢氧发生器正面剖面图；

图2是本发明又一实施例提供的氢氧发生器电解室立体图；

图3是本发明又一实施例提供的氢氧发生器侧面剖视图。

其中：1壳体，2电解室，3电极片，4电极组座，5薄膜隔片，6导电接头，7储水槽，8补水口，9氢气出气口，10氧气出气口，11入水口，12电解槽，13气体储存室，14电解液液面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了

一种氢氧发生器，所述氢氧发生器包括：壳体1、电解室2、电极片3、电极组座4、薄膜隔片5、导电接头6和电极组，电解室2设置在壳体1内部，且电解室2底部设置在壳体1底部，电解室2顶部与壳体1顶部在同一个平面上或电解室2顶部从壳体1顶部向上伸出，电极组座4设置在电解室2内部下方，电极组设置在电极组座4上，电极组由至少两个电极片3平行设置，电极片3分为正电极片与负电极片，正电极片与负电极片交替设置，至少一个薄膜隔片5设置在每两个电极片3之间的间隙内，且薄膜隔片5分别与电解室2、电极组座4连接，薄膜隔片5与电解室2和电极组座4将电解室2分割成若干个独立的空间，用于将每一个电极片3分隔开，导电接头6设置在电极组座4下方，导电接头6设置有两个，其中一个导电接头6用于将所有正电极片与电源正极连接，另一个导电接头6用于将所有负电极片与电源负极连接。

本发明通过在电极片之间的间隙中设置薄膜隔片，可以将每一片电极片分隔，使每一片电极片产生的气体不会与其他电极片产生的气体混合，得到纯度较高的氢气及氧气；本发明结构简单，便于加工，成本较低，具有广泛的应用前景。

进一步地，本发明实施例提供了一种氢氧发生器用恒流电源，所述氢氧发生器用恒流电源与导电接头连接，通过氢氧发生器用恒流电源为导电接头提供电能。

更进一步地，本发明实施例提供了一种氢氧发生器用恒流电源，所述氢氧发生器用恒流电源包括：电源转换器与控制器，电源转换器的输入端与机动车的电源连接，电源转换器的输出端与导电接头连接，电源转换器用于将机动车的电源电压转化并输出至导电接头，电源转换器与控制器串接，电源转换器还与机动车数据信号连接，控制器根据机动车的相关参数智能控制电源转换器。

其中，所述氢氧发生器恒流电源不仅可以应用在机动车，还可以应用在军事、野外勘探、种养殖、船舶、医疗等领域。

其中，电源转换器一般通过一种电源转换电路来实现，而控制器则通过一种智能控制电路来实现，电源转换器的输入端一般直接连接于机动车或船舶等设备的油路电源线上，本发明实施例通过控制器根据机动车或船舶等设备的实际参数，如机动车或船舶等设备的速度、电源电压等参数，智能控制电源转换器，对机动车或船舶等设备的电源电压进行转化供电解使用，即将机动车或船舶等设备电源电压转化为低电压，从而向电解过程提供恒流且低电压的电源，使得氢氧发生器可以在合适的恒流低电压环境下进行制氢工作，从而使得电解液不易发黄，制氢质量持久优质，出氢气的效率也较高；而且，低电压制氢使得整个设备温度变化不明显，安全系数高，设备的负荷较小，保证了氢氧发生器的使用寿命；另外，机动车或船舶等设备在启动时，其消耗的功耗部分提供给机动车或船舶等设备本身运动消耗，其余部分则无法充分利用而浪费掉，本发明通过控制器的智能切换控制，使电源转换器在机动车或船舶等设备不同的运动情况下适合转化电压，从而为氢氧发生器有效地提供不同的电压和功率来制造氢和氧，以供机动车或船舶等设备燃烧使用，可以充分利用机动车或船舶等设备剩余功耗，增加动力的同时还达到节能减排的目的。

进一步地，所述机动车或船舶等设备的相关参数包括：机动车或船舶等设备的电源电压与机动车或船舶等设备的行驶速度。当然，本领域技术人员可知，还可根据机动车或船舶等设备的其它相关参数，如电源温度、剩余油量等，合理调配整个机动车或船舶等设备的功耗，达到充分利用的效果。

作为优选，所述控制器包括第一感应侦测器、第二感应侦测器和微电脑控制单元，第一感应侦测器、第二感应侦测器分别与微电脑控制单元连接，微电脑控制单元还与电源转换器连接，第一感应侦测器与机动车或船舶等设备的电源连接，第一感应侦测器用于检测机动车或船舶等设备的电源的电压，第二感应侦测器与机动车或船舶等设备的速度表连接，第二感应侦测器用于检测机动车或船舶等设备的速度，微电脑控制单元用于控制电源转换器。

进一步地，所述微电脑控制单元内设置有阈值电压，当第一感应侦测器检测到机动车或船舶等设备的电源的电压低于阈值电压时，微电脑控制单元控制电源转换器开始工作；当第一感应侦测器检测到机动车或船舶等设备的电源的电压高于阈值电压时，微电脑控制单元控制电源转换器停止工作。

更进一步地，所述阈值电压为13V。

其中，通过第一感应侦测器检测机动车或船舶等设备的电源的电压，并将检测结果传输至微电脑控制单元进行判断，并控制电源转换器是否开始工作，如果机动车或船舶等设备电源的电压较低时，表明机动车或船舶等设备此时需要的功率较底，并不需要氢氧发生器补充提供动力，所以控制电源转换器停止工作；反之，则控制电源转换器开始工作。本领域技术人员可知，一般将该阈值电压设置为13V，也可根据实际需要，灵活设置，第二感应侦测器与机动车或船舶等设备的速度表连接，目的在于检测机动车或船舶等设备的速度，也可将第二感应侦测器与机动车或船舶等设备电脑总线连接，检测出机动车或船舶等设备的速度即可。

进一步地，所述微电脑控制单元控制电源转换器输出功率至氢氧发生器，所述功率随所述机动车或船舶等设备的速度的增加而增加。

更进一步地，在机动车或船舶等设备怠速状态时的功率是所述机动车或船舶等设备在行驶状态下功率的50％～80％。

更进一步地，在机动车或船舶等设备怠速状态时的功率为90～113W。

其中，通常情况下，机动车或船舶等设备运行的速度越高，其消耗的功率就越多，同时剩余的没有完全利用的功耗就越多，本发明通过设置微电脑控制单元控制电源转换器灵活转化电压和功率，将机动车或船舶等设备剩余的功耗合理分配给氢氧发生器，以使其合理利用剩余功耗，不会增加汽车的负担；并在机动车或船舶等设备需要时提供适合的辅助动力，达到节能减排的效果；通过试验发现，当机动车或船舶等设备处于怠速状态下，其发动机处于低功率状态，当机动车或船舶等设备处于行驶状态(时速20KM以上)时，其发动机处于大功率状态，此时机动车或船舶等设备发电能力较强，并且具有较多剩余的功率可供输出，具体见下表：

作为优选，所述控制器控制所述电源转换器输出的电压为2.2V～3.3V。

进一步地，所述控制器控制所述电源转换器输出的电压为2.7V。

其中，实际使用时，电源转换器输出端空载时，其提供的电压为4.5V，而由于最佳制氢的低电压为恒流电源介于2.2V-3.3V之间，尤其是在恒流电源在2.7V的电压情形下所产生的氢气质量最好，并其出氢气的效率也最高，所以电源转换器输出端提供的电压介于2.2V-3.3V之间；本发明实施例电解产生氢和氧的功耗较低，如机动车或船舶等设备电源电压为12V，按每分钟产氢和氧300cc的量，氢氧发生器所需要的功率为(DC12V*4.5A＝90W)，真正做到利用汽车剩余的功耗来产生氢和氧。(一颗普通汽车大灯为50～60W，疝气灯为110～120W)；另外，低电压电解制氢的另一优点，通过试验发现，电解溶液的温度不会升高，详细见下表(本测试在相同的电解槽)

供给氢氧发生器的功率	测试时间	温度
				113W	连续72小时	52℃	温度与开始一致
118W	连续72小时	55℃	温度与开始一致
				225W	连续48小时	59℃	温度与开始一致
450W	连续24小时	76℃	温度与开始一致

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供了一种氢氧发生器，所述氢氧发生器还包括储水槽7，储水槽7设置在壳体1内部，且储水槽7设置在电解室2外部，即储水槽7设置在壳体1与电解室2之间，储水槽7用于储存电解液。

更进一步地，如图1所示，本发明实施例提供了一种氢氧发生器，所述氢氧发生器还包括补水口8，补水口8设置在壳体1上部，且补水口8用于向储水槽7中补充电解液，工作时，工作人员通过补水口8向储水槽7中注入电解液，使电解液环绕在电解室2周围。

进一步地，如图2所示，本发明实施例提供了一种氢氧发生器，所述氢氧发生器还包括氢气出气口9和氧气出气口10，氢气出气口9与氧气出气口10均设置在电解室2上部，氢气出气口9用于将电解制取的氢气从氢氧发生器中导出，且从氢氧发生器中导出的氢气被送入机动车或船舶等设备等设备的发动机作为辅助燃料，增加发动机的动力，并减少发动机中燃料的消耗，氧气出气口10用于将电解制取的氧气从氢氧发生器中导出，且从氢氧发生器中导出的氧气被送入驾驶室为驾乘人员供氧，补充驾驶室内空气的含氧量。

进一步地，如图1所示，本发明实施例提供了一种氢氧发生器，所述氢氧发生器还包括入水口11，入水口11设置在电解室2下部，入水口11可设置有一个或多个，储水槽7通过入水口11与电解室2连通，使电解液进入电解室2进行电解，工作时，应保证电极片3完全浸入到电解液中，以增加电极片3与电解液的接触面积，从最大程度上提高制氢的效率。

更进一步地，如图3所示，本发明实施例提供了一种氢氧发生器，所述氢氧发生器还包括电解槽12，电解室2内部每两个相邻的薄膜隔片5之间均设置有电解槽12，且每两个相邻的薄膜隔片5之间的电极片3均设置在对应的电解槽12中，电极片3在对应的电解槽12中进行电解，电解槽12用于为每个电极片3提供独立的电解环境，电解液通过入水口11进入每一个电解槽12中，工作时，每个电极片3在各自的电解槽12中进行电解，以保证每个电极片3电解出的气体不会与其他电极片3电解出的气体混合到一起，保证了电解出的氢气及氧气的纯度。

更进一步地，如图3所示，本发明实施例提供了一种氢氧发生器，所述氢氧发生器还设置有气体储存室13，气体储存室13设置在电解槽12内部，且气体储存室13设置在电解槽12中电解液液面14上方，气体储存室13用于储存从电极片3电解出的氢气或氧气，气体储存室13根据储存气体的种类不同分为氢气储存室和氧气储存室，氢气储存室设置在负电极板所在的电解槽中电解液液面14上方，用于储存电解出的氢气，氧气储存室设置在正电极板所在的电解槽中电解液液面14上方，用于储存电解出的氧气，氧气或氢气电解出后直接进入各自的气体储存室13，并且将氢气从氢气出气口9送出氢氧发生器，将氧气从氧气出气口10送出氢氧发生器。

本发明通过在电极片之间的间隙中设置薄膜隔片，可以将每一片电极片分隔在独立的电解槽中，通过设置气体储存室可以将每一片电极片电解出的气体单独收集，得到纯度较高的氢气；同时本发明使用氢氧发生器用恒流电源，氢氧发生器用恒流电源可以将外部普通电源转化为低电压恒流电源并输出给氢氧发生器，使氢氧发生器在低电压环境中进行电解，降低了氢氧发生器使用时的危险性，并且减少了电解液发黄的情况，保证制取的氢气质量较高，同时保证了氢氧发生器的使用寿命；本发明结构简单，便于加工，成本较低，具有广泛的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器包括：壳体、电解室、电极组、电极组座、薄膜隔片和导电接头，所述电解室设置在所述壳体内部，所述电极组座设置在所述电解室内部下方，所述电极组设置在所述电极组座上，所述电极组中每两个相邻的电极片之间均设置有所述薄膜隔片，通过所述薄膜隔片将每两个相邻的电极片隔开，所述导电接头设置在所述电极组座下方，且所述导电接头与所述电极组连接，通过所述导电接头为所述电极组通电。

2.根据权利要求1所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器还包括氢氧发生器用恒流电源，所述氢氧发生器用恒流电源与所述导电接头连接，通过所述氢氧发生器用恒流电源，为所述导电接头提供电能。

3.根据权利要求2所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器用恒流电源包括：电源转换器与控制器，所述电源转换器的输入端与机动车的电源连接，所述电源转换器的输出端与所述导电接头连接，所述电源转换器用于将所述机动车的电源电压转化并输出至所述导电接头，所述电源转换器与所述控制器串接，所述电源转换器还与所述机动车数据信号连接，所述控制器根据所述机动车的相关参数智能控制所述电源转换器。

4.根据权利要求1所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器还包括储水槽，所述储水槽设置在所述壳体与所述电解室之间，所述储水槽用于储存电解液。

5.根据权利要求4所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器还包括补水口，所述补水口设置在所述壳体上部，且所述补水口用于向所述储水槽中补充所述电解液。

6.根据权利要求1所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器还包括氢气出气口和氧气出气口，所述氧气出气口与所述氢气出气口均设置在所述电解室上部，所述氧气出气口用于将电解制取的氧气导出，所述氢气出气口用于将电解制取的氢气导出。

7.根据权利要求1所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器还包括入水口，所述入水口设置在所述电解室下部，所述储水槽通过所述入水口与所述电解室连通，使所述电解液由所述储水槽进入所述电解室。

8.根据权利要求7所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器还包括电解槽，所述电解室内部每两个相邻的薄膜隔片之间均设置有所述电解槽，且每两个相邻的薄膜隔片之间的电极片均设置在对应的电解槽中，所述电极片在对应的电解槽中进行电解。

9.根据权利要求8所述的氢氧发生器，其特征在于，所述氢氧发生器还包括气体储存室，所述气体储存室设置在所述电解槽内部，且所述气体储存室位于所述电解液的液面上方，所述气体储存室用于储存从所述电极片电解出的氢气或氧气。