CN104781450A - 气体发生装置及其组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体发生装置(100)，气体发生装置包括电极板组组件(160)，电极板组组件包括用于隔开电极板组组件(160)的相邻电极板(162,164)的隔板装置(170)。隔板装置(170)包括：渗透膜部分(174)；非渗透性部分(172)，其围绕渗透膜部分(174)；密封边界部(171)，其模制在所述非渗透性部分(172)上并且围绕所述渗透膜部分(174)；以及第一气体收集孔(176)，其形成在所述非渗透性部分(172)的第一气体中转腔室限定部分(173)上。第一气体中转腔室(173)横跨所述渗透膜部分(174)的主要横向部分或整个横向部分。所述第一气体中转腔室限定部分(173)中的所述密封边界部(171)与所述渗透膜部分(174)之间的纵向间隔距离随着所述密封边界部(171)从所述渗透膜部分(174)的一个横向端部朝向所述第一气体收集孔(176)横向延伸而增大。
Description
技术领域
本发明涉及气体发生装置及其组件，并且更具体而言，本发明涉及诸如通过电解分别产生氢气和/或氧气的氢气发生器和/或氧气发生器等气体发生装置。更具体而言，本发明涉及向内燃机供应作为燃料或燃料添加物的氢气的移动式氢气发生装置。
背景技术
与化石燃料相比，诸如氧气和氢气等可燃气体被公众视为清洁能源，因为在燃烧过程中可燃气体能够产生更少的污染物和/或更少的二氧化碳。
US 4,442,801公开了一种设置有燃料补充系统的内燃机，在燃料补充系统中，水被电解成氢气和氧气，然后氢气和氧气被添加到燃料输送系统。然而，使用氢气作为具有内燃机的动力车辆的燃料或化石燃料的燃料补充物还没有被广泛应用于大众市场。
WO 2010/117384公开了一种用于车辆的氢气电解装置。该装置包括保持有氢气电解发生器的储罐和装满水的管。从气体出口输送氢气和氧气的混合物。
期望的是能够提供改进的气体发生装置。
附图说明
将参考附图以非限制性实例的方式对本发明的公开内容进行描述。
图1是根据本发明的部分露出电解液储罐的示例性气体发生装置的正透视图，
图2是电解芯组件移位且处于局部分解形式的图1的氢气发生装置的透视图，
图2A是从下方观察到的图2的立体图，
图3是在移除了电解液储罐的顶盖的情况下的图1的气体发生装置的后透视图，
图3A是拆下电解芯组件的图3的局部分解图，
图3B是示出电解芯组件的分解图，
图3C是示出沿着纵轴线切开的电极板组的示意性截面图，
图3D是示例性端部联接装置的放大图，
图3E是示例性隔板的放大图，
图3F示出图3E的示例性隔板的背面，
图4是示出气体发生装置的主壳体和图3D的联接装置的正透视图，
图4A是从下方观察到的图4的正透视图，以及
图5示出另一示例性电解式气体发生装置的立体图。
具体实施方式
图1至图4所示的气体发生装置100包括电解液储罐120和电解槽140。电解液储罐120用于经由液体供应路径向电解槽140连续供给水系电解液来补充电解液，因为当产生气态的氢气和氧气时在电解槽中进行电解操作期间会消耗所述电解液。在本实例中，电解槽和电解液储罐共享由硬塑料制成的共用主壳体110，但当然也可以将电解槽和电解液储罐分开。除了在电解槽与电解液储罐相接之处的结合界面之外，电解槽是流体密封性的。共用主壳体110被在结合界面处的桥接装置130分成限定了电解液储罐的上部和限定了电解槽的下部。除了在桥接装置处之外，电解槽是流体密封性的，使得可以通过桥接装置在电解槽与电解液储罐之间实现流体连通。
主壳体的下部限定有接纳用于电解的水系电解液的储槽，并且电极板组组件160浸在储槽中，以便在供应直流电流来操作电极板组组件160时电解与正极板和负极板接触的水。为了获得最大电解效率，储槽中的水被保持在这样的水位：使电极板组的正极板和负极板上的活性区域被浸在水中。
电极板组组件160包括分别与正电源端子和负电源端子连接的正极板162和负极板164，以获得直流(DC)电源来帮助电解操作。正极板和负极板均为金属板，优选为非多孔或非渗透性的金属板，诸如铜、铝、不锈钢、钛、铂等金属板或涂覆有上述金属之一的板。在正极板和负极板上限定有位于底端附近的液体入口孔，以便在通过电解产生的气体在顶端附近排出的同时水系电解液可以在底端进入电极板组组件160，从而减少干扰。正极板和负极板具有相同的活性电解区域，并因此优选地具有相同的外形尺寸。这样，电极板组组件160在与电极板的活性表面正交的方向上大致成棱柱形，以获得最大的空间效率。
如图3A至图3C所示，正极板162和负极板164在被绝缘隔板170隔开的同时紧密地安装在一起。隔板170包括塑料框架172，其上安装有渗透膜或多孔膜174。渗透膜是网状膜，它可以透水，但不能透气泡，特别是储槽中的水的电解所产生的氢气泡和氧气泡。多孔膜与正极板和负极板的活性区域并列放置，并且多孔膜的尺寸等于或比得上电极板上的活性区域的尺寸。在塑料框架上分布有诸如肋或节点等间隔物，以保持绝缘板与相邻电极板之间的横向间隔，从而减轻膜朝正极板或负极板的塌陷。
隔板上的气泡不可透的膜允许水穿过隔板，但防止电解所产生的氢气泡和氧气泡穿过。在具有这些特性的情况下，隔板两侧的水位因液体能够渗透穿过膜而相等，同时由于电解所产生的气泡太大而不能移动或迁移穿过多孔膜，使得借助气泡的不可渗透性而减轻了因气泡移动穿过多孔膜而造成的氧气泡或氢气泡的混合。适用于本发明的示例性膜在5mm×5mm的面积内具有约3000个孔。一般来说，每平方毫米具有超过80个孔，优选地每平方毫米具有超过100个孔，并且更优选地每平方毫米具有超过120个孔的膜比较合适。例如，具有孔径大小在纳米范围内(例如，在100nm至500nm的范围内)的微孔的膜是有利的。该膜可以由聚酯或诸如具有很细的孔的尼龙等聚酰胺制成。
绝缘隔板170包括与负极板162对置的第一表面和与正极板164对置的第二表面。
氢气排出孔176和氧气排出孔178形成为位于隔板顶部附近的左拐角和右拐角处且位于塑料隔板框架在膜区域上方的部分中的单独且独立的通孔。
由诸如橡胶板或硅橡胶板等不透气或气密性弹性材料形成的第一密封垫圈180装配在负极板164和隔板170之间。该第一密封垫圈180包括外周部182，外周部182限定并围绕窗口开口部184。窗口开口部184限定了窗口孔，该窗口孔具有与负极板的活性区域相等或相当的大小和尺寸。本文中的活性区域指的是在电解过程中产生氧气泡或氢气泡的区域。
隔板170、第一密封垫圈180和电极板组组件的负极板164紧密地安装和/或紧密地连接在一起，以共同限定氢气发生腔室。该氢气发生腔室是气泡密封性的(bubble sealed)，由于在负极板表面上产生的氢气泡不能移动穿过绝缘板，因此氢气泡在克服重力穿过储槽中的水向上移动的同时被限制在氢气发生腔室中。氢气发生腔室基本上是板间腔室，这是因为氢气发生腔室的体积由负极板上的活性区域、绝缘板、以及第一密封垫圈的窗口开口部之间的窄的区域所限定。由于氢气泡发生过程基本上是在负极板的活性区域上发生的反应，因此对于便携式应用或移动应用而言，为获得紧凑性或最大空间效率，窄的板间腔室(其为具有非常小的板间间隔距离的腔室)是优选的。
当产生新的气泡时，随着在电解期间氢气泡被推离负极板表面并且从储槽向上移动，通过电解产生的氢气通过负极板上的氢气出口孔166从氢气发生腔室移除。从图3到图3C中可以注意到，氢气出口孔166与氢气发生腔室直接流体连通，并且直接面对第一密封垫圈的窗口开口部。为了将所产生的氢气输送到氢气发生腔室的外部，在负极板上形成氢气出口孔166，并且氢气出口孔166位于与绝缘隔板上的氢气排出孔176的位置对应的位置。在本实例中，隔板上的该氢气排出孔176不用于氢气输送。虽然位于隔板的右上角的氢气排出孔176与氢气发生腔室流体连通，但因为负极板上仅需单个氢气出口，所以在本实例中附接在第二密封垫圈和正极板上的背板将该氢气排出孔176密封。
与第一密封垫圈相同的第二密封垫圈190以镜像对称的方式安装在绝缘板的第二表面上。与第一密封垫圈190类似，第二密封垫圈包括外周部192，外周部192限定并围绕窗口开口部194。窗口开口部194限定了窗口孔，该窗口孔具有与正极板的活性区域相等或相当的大小和尺寸。
隔板170、第二密封垫圈190以及正极板162紧密地安装和/或紧密地连接在一起，以共同限定氧气发生腔室。该氧气发生腔室是气泡密封性的，由于在正极板表面上产生的氧气泡不能横向移动穿过绝缘板，因此氧气泡在克服重力穿过储槽中的水向上移动的同时被限制在氧气发生腔室中。氧气发生腔室基本上是板间腔室，这是因为氧气发生腔室的体积由正极板上的活性区域、绝缘板、以及第二密封垫圈的窗口开口部之间的窄的区域所限定。
类似地，通过电解产生的氧气经由负极板上的氧气出口孔168从氧气发生腔室移除。由于氧气出口孔168远离氧气发生腔室，因此在电极板组组件的内部形成密封的氧气输出通道。该密封的氧气输出通道包括绝缘板上的氧气排出孔178和第一密封垫圈的外周部上的对应的孔。
图3C所示的正极板162还包括氢气出口孔和氧气出口孔。在本实例中，正极板上的氢气出口孔和氧气出口孔被背板密封。
在操作中，当直流电流被供应至电极板组组件时，通过电解储槽中的水，将在负极板的面向正极板的表面上的活性区域处产生氢气泡。同时，将在正极板的表面上的活性区域处产生氧气泡。因为氢气泡的密度显著低于水，氢气泡将克服重力上升穿过储槽中的水并且朝向储槽的顶部向上移动。当氢气泡被限制或限定在板间氢气发生腔室的内部时，氢气泡将通过负极板上的氢气出口孔166排出。经由水入口孔169(特别是负极板上的水入口孔)将水供应到电极板组组件中，以补充在电解过程中消耗的水。水因离开密封性气体腔室(即氢气发生腔室和氧气发生腔室)的气体所产生的低压环境而被吸入到电极板组组件中。
类似地，在氧气发生腔室中产生的氧气将上升穿过储槽中的水并且通过密封的氧气输出通道。应该注意的是，氢气出口孔和氧气出口孔位于电极板组组件的同一侧。
当需要氢气出口孔和氧气出口孔位于电极板组组件的相反两侧时，可以密封负极板上的氧气出口孔并且打开正极板162上的氧气出口孔，以便于与外部的气体联接。在这种布置中，从负极板上的氢气出口孔166将氢气输送到电极板组组件的外部，而从正极板上的氧气出口孔或从最远离负极板的正极板输送氧气。
在可选的布置中，堵塞负极板164上的氢气出口孔166，打开负极板上的氧气出口孔168，打开正极板上的氢气出口孔，堵塞正极板上的氧气出口孔。在这种布置中，氧气和氢气在电极板组组件的相反两侧被输送到电极板组组件的外部。
在另一可选的布置中，堵塞负极板164上的氢气出口孔166和氧气出口孔168，而打开正极板162上的氢气出口孔和氧气出口孔。结果，氢气和氧气在电极板组组件的同一侧被输送到电极板组组件的外部。
在分开的氢气发生腔室和氧气发生腔室形成在电极板组组件的两侧的情况下，可以沿用户或设计者所选择或确定的路线和/或方向分开输送在电解槽中通过电解产生的氢气和氧气。
在图1的示例性装置中，通过电解产生的氢气和氧气与联接装置150联接，以便被输送到电解槽的外部。联接装置包括由硬塑料(例如，聚甲醛(POM)，其也被称为乙缩醛)制成的刚性固体块。在固体块上一体地形成有氢气收集路径、氧气收集路径和供水路径，以提高装置的坚固性和可靠性。氢气收集路径包括：氢气入口孔151，其形成在固体块的主侧面上；氢气出口152，其形成在固体块的顶面；以及氢气穿孔，其形成在固体块的内部并且连接氢气入口与氢气出口。氧气收集路径包括：氧气入口孔153，其形成在固体块的主表面上；氧气出口154，其形成在顶面；以及氧气穿孔，其形成在固体块的内部并且连接氧气入口与氧气出口。供水路径位于氢气收集路径与氧气收集路径之间，并且供水路径包括：水入口孔155，其形成在固体块的顶面；水出口，其形成在固体块158的主侧面上；以及内部水穿孔159，其连接水入口与水出口。露出的水分配通道从储槽顶部附近的水出口延伸到底部附近，以经由水入口孔将水供给到电极板组组件中。水分配通道包括敞开通道156，敞开通道156朝储槽的底部向下延伸，然后在储槽的中部附近分开，以便于更平均地将水分配到储槽中。
联接装置150和电极板组组件160借助于诸如螺母和螺栓等紧固件紧固在一起，以形成电极板组组件160与联接装置150之间气密性联接的模块化电解芯组件。如图2、图3A和图3B所示，联接装置安装在电极板组组件上，使得主侧面以气密性的方式与负极板紧密联接，从而氢气入口孔和氧气入口孔分别与负极板上的氢气排出孔和氧气排出孔对准。
虽然供水路径、氧气收集路径和收集路径一体地形成在图1的联接装置的固体块上，但应认识到，氧气收集路径和氢气收集路径可以单独形成在分开的联接装置上。例如，在氧气输出孔和氢气出口孔形成在电极板组组件的相反两侧的情况下，分开的联接装置(一个与氧气收集路径一体地形成在一起，而另一个与氢气收集路径一体地形成在一起)可以安装在电极板组组件的相反两侧，以与氢气出口孔和氧气出口孔对应，而不失通用性。在使用两个联接装置的情况下，水收集路径可以形成在联接装置中的一者或两者上。
桥接装置130包括：刚性桥接部件131，其将共用壳体分成电解液储罐和电解槽；以及多个刚性喷嘴，其延伸到电解槽中，以便于电解液储罐与电解槽之间的流体连通。
图1、图2和图2A所示的桥接部件包括形成了电解液储罐的底部或底板的刚性塑料板，刚性塑料板上限定有便于电解液储罐与电解槽之间的流体连通的多个孔。刚性喷嘴一体地形成在桥接装置中，并且作为用于与电解芯组件对准联接的对准装置来进行操作。多个喷嘴包括：氢气喷嘴132，其与联接装置的氢气穿孔气密性联接；氧气喷嘴134，其与联接装置的氧气穿孔气密性联接；以及供水喷嘴136，其用于通过水穿孔将水供应到电解槽中。
电解液储罐120被分成三个隔室，即，氢气隔室122、氧气隔室124以及位于氢气隔室和氧气隔室之间的水隔室126。氢气隔室位于桥接装置上的氢气喷嘴的竖直上方，氧气隔室位于氧气喷嘴的竖直上方，并且水隔室位于供水喷嘴的竖直上方。氧气隔室、氢气隔室和水隔室借助于形成在将各个隔室分开的竖直隔室壁上的横向通孔流体连通。
在操作中，在电解期间通过氢气喷嘴从电解槽进入的氢气将竖直上升到氢气隔室的顶部，以通过密封的氢气管道输送到外部用户目的地，通过氧气喷嘴从电解槽进入的氧气将竖直上升到氢气隔室的顶部，以通过密封的氧气管道输送到外部用户目的地，并且水将穿过供水喷嘴，以补充电解槽中的因电解而消耗的水。应该注意的是，氧气和氢气将快速上升而穿过电解液储罐中的水，并且氧气隔室和氢气隔室的顶部不与保持有水柱的水隔室流体连通，因此在电解液储罐中不存在氧气和氢气的交换。还应该注意的是，密封的氢气管道和氧气管道彼此分开。
虽然本发明中的电极板组组件安装有上述联接装置，但应认识到，可以通过诸如管道装置等其它联接装置将氧气和/或氢气输送到电极板组组件的外部，而不失通用性。虽然示例性气体发生装置包括内置的电解液储罐，但应认识到，电解液储罐也可以不失通用性地从电解槽或共用壳体拆下。
在图3B的实例中，示出了包括单个电解单元的电极板组160，该电解单元包括一对具有相反极性的电极板以及一个子组件，该子组件包括隔板176和位于隔板两侧的垫圈182、192。通过包括多个子组件的方式，电极板组160可以扩展成包括多个电解单元的结构，每个电解单元包括电极板以及相关联的含有隔板176和垫圈182、192的子组件。在电解操作期间，当将电压施加在位于电极板组的端部处的附加的电极板上时，会在该附加的电极板的相反表面上出现正极表面和负极表面。
如图3E和图3F所示，在隔板176的非渗透性塑料部分上形成有密封边界部171。该密封边界部171形成为围绕渗透性部分174的模制突起部。当组装电极板组时，隔板176将压靠在电极板组上，并且该密封边界部171将与相应的电极板配合，以限定气体发生腔室。在电解操作期间，将在电极板的面向渗透性部分174的活性区域上产生气体。所产生的气体将经由气体中转腔室173朝向气体收集孔移动，在本实例中，气体收集孔可以是氢气出口176或氧气出口。气体中转腔室173是气体发生腔室的一部分，气体中转腔室173位于塑料框架的含有气体收集孔176、178的部分上并且位于密封边界部171与渗透性部分174之间。为了便于更有效地收集所产生的气体，气体中转腔室173横跨整个气体发生腔室。应该注意的是，气体发生腔室延伸横跨渗透性部分174的整个宽度。为了在同一塑料框架上形成氧气出口和氢气出口，氧气出口和氢气出口中的每一者均形成在渗透性部分的一个横向端部上或其附近。例如，如图3E所示，氢气出口176形成在最左边的拐角上，而氧气出口178形成在最右边的拐角上。如图3F所示，绝缘板176具有与另一侧相同的布局，并且氧气出口和氢气出口的相对横向位置是反转的。因此，如图3F所示，氢气出口176形成在最右边的拐角上，而氧气出口178形成在最左边的拐角上，当翻转时，示出了图3E的绝缘板的另一表面。
在图3E和图3F中，将非渗透性部分的一部分绘制为较暗是为了示出：在使用垫圈提高气密性的情况下，该较暗部分是将被垫圈材料覆盖的部分。
为了改善气体从气体中转腔室朝向气体收集孔的输送，气体中转腔室的位于远离气体收集孔的横向端部处的部分随着该部分朝向气体收集孔延伸而朝向收集孔扩张开(flare)。这种具有位于气体中转腔室的远离气体收集孔的端部处的较窄部分的漏斗状构造用于对从气体发生腔室的横向端部收集到的气泡进行加速，以使气泡朝气体收集孔更快速地移动，因为气体中转腔室173的横向端部处的气体压力因腔室的变窄而升高。应注意的是，气体中转腔室173在所述气体中转腔室173的横向端部处变窄能够减轻气泡在该横向端部处的聚集。为了进一步增强气体的运输，在气体收集孔周围分布有多个气体引导翼片175。气体引导翼片175的取向分布为：因气体引导翼片175取向为对来自气体中转腔室的不同横向区域的气体提供不同的阻力，使得从气体中转腔室的不同横向区域流过来的气体具有更均等的到达气体收集孔176的机会。
本发明的隔板教导了隔板装置的实例。
在一些实施例中，第一气体中转腔室由所述非渗透性部分的在所述密封边界部与渗透膜部分之间延伸的部分所限定。所述非渗透性部分的第一气体中转腔室限定部分横跨所述渗透膜部分的主要横向部分或整个横向部分。所述第一气体中转腔室限定部分中的所述密封边界部与所述渗透膜部分之间的纵向间隔距离随着所述密封边界部从所述渗透膜部分的一个横向端部朝向第一气体收集孔横向延伸而增大。
在一些实施例中，所述渗透膜部分可以在第一横向端部与第二横向端部之间延伸，并且所述第一气体收集孔位于所述渗透膜部分的所述第一横向端部的附近或旁边，其中，在所述第一气体中转腔室限定部分处的所述密封边界部与所述渗透膜部分之间的纵向间隔距离的增长率在所述第一气体收集孔的横向两侧上不同，其中在第一横向端部侧上的所述纵向间隔距离的增长率较高，而在第二横向端部侧上的所述纵向间隔距离的增长率较低。
在一些实施例中，在所述第二横向端部侧上的所述纵向间隔距离的增长率包括第一增长率部分和第二增长率部分，其中，靠近所述第二横向端部的一侧上的增长率低于靠近所述第一气体收集孔的一侧上的增长率。
在一些实施例中，所述非渗透性部分的第一气体中转腔室限定部分具有从所述渗透膜部分的各横向端部朝向所述第一气体收集孔聚合的漏斗形状。
在一些实施例中，在所述非渗透性部分上安装有多个气体引导翼片，并且所述气体引导翼片分布在所述第一气体收集孔周围，以引导和分配朝向所述第一气体收集孔的气流，其中，所述气体引导翼片中的一个沿朝向所述渗透膜部分的远离所述第一气体收集孔并且与所述非渗透性部分的所述第一气体中转腔室限定部分邻接的横向端部的方向延伸。
在一些实施例中，所述隔板装置是双面的并且包括正面和背面，并且在所述隔板装置的第二面或背面上形成有用于与另一电极板配合的相应或等同的特征；其中所述相应的特征包括形成在所述非渗透性部分的第二气体中转腔室限定部分上的第二气体收集孔，并且所述非渗透性部分的所述第二气体中转腔室限定部分在所述密封边界部与所述渗透膜部分之间延伸；所述非渗透性部分的所述第二气体中转腔室限定部分横跨所述渗透膜部分的主要横向部分或整个横向部分；并且在所述第二气体中转腔室限定部分处的所述密封边界部与所述渗透膜部分之间的纵向间隔距离随着所述密封边界部从所述渗透膜部分的所述一个横向端部朝向所述第二气体收集孔横向延伸而增大。
在一些实施例中，所述第二气体收集孔位于所述第一气体中转腔室限定部分的外部并且位于所述渗透膜部分的远离所述第一气体收集孔的横向端部的附近。
在一些实施例中，当翻转所述第二面进行观察时，所述相应的特征在所述第二面上的布局和构造与在第一面上的布局和构造相同。
在本发明中公开了一种电解式气体发生装置的电极板组组件。所述电极板组组件包括多个电极板和借助或不借助密封垫圈夹设在具有相反极性的相邻电极板之间的隔板，其中，各个隔板是本文公开的隔板装置。
在一些实施例中，所述隔板装置的布局和构造设置为：所述隔板装置的第一表面相对地面向具有第一极性的相邻电极板，从而所述隔板装置的所述第一表面的所述密封边界部与所述相邻电极板配合而限定第一气体发生腔室和所述第一气体中转腔室；并且在操作期间在所述第一气体发生腔室中产生的气体经由所述第一气体中转腔室通过所述第一气体收集孔排出。
在一些实施例中，所述隔板装置设置为：所述隔板装置的第二表面相对地面向具有与所述第一极性相反的第二极性的相邻电极板，并且所述隔板装置的所述第二表面上的所述密封边界部与具有所述相反极性的被相对地面向的电极板配合而限定第二气体发生腔室和所述第二气体中转腔室；并且在操作期间在所述第二气体发生腔室中产生的气体经由所述第二气体中转腔室通过所述第一气体收集孔排出。
在本发明中公开了一种气体发生装置的电极板组组件的端部联接部件，所述气体发生装置通过电解产生气体。所述端部联接部件包括：第一气体出口和第二气体出口，其用于将通过电解产生的气体连通到所述电极板组组件的外部；以及电解液入口，其用于将电解液供给到所述电极板组组件中。所述第一气体出口、所述第二气体出口和所述电解液入口中的每一者包括一体地形成在单件材料上的管路部分。
在一些实施例中，所述管路部分一体地形成在硬塑料制成的块上，并且每个所述管路部分包括位于所述块的内部的穿孔。
在一些实施例中，与所述电解液入口流体连通的电解液分配通道一体地形成在所述块上并且从所述电解液入口延伸到所述块的远离所述电解液入口的端部，以将电解液供给到所述电极板组组件中，并且所述电解液分配通道包括在所述块上纵向地和横向地延伸和蔓延的路径。
在本发明中公开了一种电解式气体发生装置的电极板组组件，其中，所述电极板组组件包括：多个电极板，具有相反极性的相邻电极板被绝缘隔板隔开；以及根据本文公开内容所述的端部联接部件，并且所述电极板组组件与所述端部联接部件以气密性的方式联接，使得所述端部联接部件的第一气体出口和第二气体出口分别与所述电极板组组件的第一气体收集孔和第二气体收集孔联接，并且所述端部联接部件的电解液入口与所述电极板组组件的电解液入口联接。
在本发明中公开了一种包括根据前述中的任一所述电极板组组件的电解式气体发生装置，其中，所述电解式气体发生装置用于通过水系电解液的电解产生氢气和/或氧气。
在本发明中公开了一种包括电解槽和内置的电解液储罐的气体发生装置，其中，所述电解槽包括电极板组组件和储槽，而所述电解液储罐用于向所述储槽补充在电解期间消耗的水；所述电极板组组件包括正极板和负极板，所述正极板和所述负极板设置为：当向所述电极板组组件供应直流电流时，通过电解所述储槽中的水产生氢气，并且以与所产生的氧气分离的形式供应氢气和/或以与所产生的氢气分离的形式供应氧气；并且所述电解槽和所述电解液储罐共享刚性的共用壳体，且所述电解槽和所述电解液储罐能够作为单一单元而被移动和移除。
在一些实施例中，所述电极板组组件是根据本文公开内容所述的电极板组组件。在一些实施例中，所述桥接装置将所述刚性的共用壳体分为所述电解液储罐和所述电解槽，并且在所述桥接装置上形成有供水孔，以便于水从所述电解液储罐流动到所述电解槽的储槽。
例如如图5的气体发生装置200所示出的那样，电解液储罐220和电解槽240可以分开。在一些实施例中，电解液储罐220和电解槽240可以通过诸如挠性管道等管路或管道相连接。
附图标记表
| 气体发生装置 | 100 |
| 共用壳体 | 110 |
| 电解液储罐 | 120 |
| 桥接装置 | 130 |
| 桥接板 | 131 |
| 氢气喷嘴 | 132 |
| 氧气喷嘴 | 134 |
| 水喷嘴 | 136 |
| 电解槽 | 140 |
| 联接装置 | 150,151-156 |
| 电极板组 | 160 |
| 正极板 | 162 |
| 负极板 | 164 |
| 水入口孔 | 169 |
| 隔板 | 170 |
| 密封边界部 | 171 |
| 隔板塑料框架 | 172 |
| 气体中转腔室 | 173 |
| 隔膜 | 174 |
| 气体引导翼片 | 175 |
| 氢气排出孔 | 176 |
| 氧气排出孔 | 178 |
| 第一密封垫圈 | 180 |
| 第一密封框架 | 182 |
| 第一密封窗口 | 184 |
| 第二密封垫圈 | 190 |
| 第二密封框架 | 192 |
| 第二密封窗口 | 194 |
| 气体发生装置 | 200 |
| 电解液储罐 | 220 |
| 电解槽 | 240 |
Claims (26)
1.一种隔板装置，用于隔开气体发生装置的电极板组组件的相邻电极板，所述气体发生装置通过电解产生气体，其中，所述隔板装置包括：渗透膜部分；非渗透性部分，其围绕所述渗透膜部分；密封边界部，其模制在所述非渗透性部分上并且围绕所述渗透膜部分；以及第一气体收集孔，其形成在所述非渗透性部分的第一气体中转腔室限定部分上，所述非渗透性部分的所述第一气体中转腔室限定部分在所述密封边界部与所述渗透膜部分之间延伸；所述非渗透性部分的所述第一气体中转腔室限定部分横跨所述渗透膜部分的主要横向部分或整个横向部分；并且在所述第一气体中转腔室限定部分处的所述密封边界部与所述渗透膜部分之间的纵向间隔距离随着所述密封边界部从所述渗透膜部分的一个横向端部朝向所述第一气体收集孔横向延伸而增大。
2.根据权利要求1所述的隔板装置，其中，所述渗透膜部分在第一横向端部与第二横向端部之间延伸，并且所述第一气体收集孔位于所述渗透膜部分的所述第一横向端部的附近或旁边，在所述第一气体中转腔室限定部分处的所述密封边界部与所述渗透膜部分之间的纵向间隔距离的增长率在所述第一气体收集孔的横向两侧上不同，其中在所述第一横向端部侧上的所述纵向间隔距离的增长率较高，而在所述第二横向端部侧上的所述纵向间隔距离的增长率较低。
3.根据权利要求2所述的隔板装置，其中，在所述第二横向端部侧上的所述纵向间隔距离的增长率包括第一增长率部分和第二增长率部分，并且靠近所述第二横向端部的一侧上的增长率低于靠近所述第一气体收集孔的一侧上的增长率。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的隔板装置，其中，所述非渗透性部分的所述第一气体中转腔室限定部分具有从所述渗透膜部分的各横向端部朝向所述第一气体收集孔聚合的漏斗形状。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的隔板装置，其中，在所述非渗透性部分上安装有多个气体引导翼片，并且所述气体引导翼片分布在所述第一气体收集孔周围，以引导和分配朝向所述第一气体收集孔的气流，并且所述气体引导翼片中的一个沿朝向所述渗透膜部分的远离所述第一气体收集孔并且与所述非渗透性部分的所述第一气体中转腔室限定部分邻接的横向端部的方向延伸。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的隔板装置，其中，所述隔板装置是双面的并且包括正面和背面，并且在所述隔板装置的第二面或背面上形成有用于与另一电极板配合的相应或等同的特征；所述相应的特征包括形成在所述非渗透性部分的第二气体中转腔室限定部分上的第二气体收集孔，并且所述非渗透性部分的所述第二气体中转腔室限定部分在所述密封边界部与所述渗透膜部分之间延伸；所述非渗透性部分的所述第二气体中转腔室限定部分横跨所述渗透膜部分的主要横向部分或整个横向部分；并且在所述第二气体中转腔室限定部分处的所述密封边界部与所述渗透膜部分之间的纵向间隔距离随着所述密封边界部从所述渗透膜部分的所述一个横向端部朝向所述第二气体收集孔横向延伸而增大。
7.根据权利要求6所述的隔板装置，其中，所述第二气体收集孔位于所述第一气体中转腔室限定部分的外部并且位于所述渗透膜部分的远离所述第一气体收集孔的横向端部的附近。
8.根据权利要求6或7所述的隔板装置，其中，当翻转所述第二面进行观察时，所述相应的特征在所述第二面上的布局和构造与在第一面上的布局和构造相同。
9.一种电解式气体发生装置的电极板组组件，其中，所述电极板组组件包括多个电极板和借助或不借助密封垫圈夹设在具有相反极性的相邻电极板之间的隔板，各个隔板是根据前述权利要求中的任一项所述的隔板装置；所述隔板装置设置为：所述隔板装置的第一表面相对地面向具有第一极性的相邻电极板，从而所述隔板装置的所述第一表面的所述密封边界部与所述相邻电极板配合而限定第一气体发生腔室和所述第一气体中转腔室；并且在操作期间在所述第一气体发生腔室中产生的气体经由所述第一气体中转腔室通过所述第一气体收集孔排出。
10.根据权利要求9所述的电极板组组件，其中，所述隔板装置设置为：所述隔板装置的第二表面相对地面向具有与所述第一极性相反的第二极性的相邻电极板，并且所述隔板装置的所述第二表面上的所述密封边界部与具有所述相反极性的被相对地面向的电极板配合而限定第二气体发生腔室和所述第二气体中转腔室；并且在操作期间在所述第二气体发生腔室中产生的气体经由所述第二气体中转腔室通过所述第一气体收集孔排出。
11.一种气体发生装置的电极板组组件的端部联接部件，所述气体发生装置通过电解产生气体，其中，所述端部联接部件包括：第一气体出口和第二气体出口，其用于将通过电解产生的气体连通到所述电极板组组件的外部；以及电解液入口，其用于将电解液供给到所述电极板组组件中，所述第一气体出口、所述第二气体出口和所述电解液入口中的每一者包括一体地形成在单件材料上的管路部分。
12.根据权利要求11所述的端部联接部件，其中，所述管路部分一体地形成在硬塑料制成的块上，并且每个所述管路部分包括位于所述块的内部的穿孔。
13.根据权利要求11所述的端部联接部件，其中，与所述电解液入口流体连通的电解液分配通道一体地形成在所述块上并且从所述电解液入口延伸到所述块的远离所述电解液入口的端部，以将电解液供给到所述电极板组组件中，并且所述电解液分配通道包括在所述块上纵向地和横向地延伸和蔓延的路径。
14.一种电解式气体发生装置的电极板组组件，其中，所述电极板组组件包括：多个电极板，具有相反极性的相邻电极板被绝缘隔板隔开；以及根据权利要求11至13中的任一项所述的端部联接部件，并且，所述电极板组组件与所述端部联接部件以气密性的方式联接，使得所述端部联接部件的第一气体出口和第二气体出口分别与所述电极板组组件的第一气体收集孔和第二气体收集孔联接，并且所述端部联接部件的电解液入口与所述电极板组组件的电解液入口联接。
15.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的电极板组组件的电解式气体发生装置，其中，所述电解式气体发生装置用于通过水系电解液的电解产生氢气和/或氧气。
16.一种包括电解槽和内置的电解液储罐的气体发生装置，其中，所述电解槽包括电极板组组件和储槽，而所述电解液储罐用于向所述储槽补充在电解期间消耗的水；所述电极板组组件包括正极板和负极板，所述正极板和所述负极板设置为：当向所述电极板组组件供应直流电流时，通过电解所述电解液储罐中的水产生氢气，并且以与所产生的氧气分离的形式供应氢气和/或以与所产生的氢气分离的形式供应氧气；并且所述电解槽和所述电解液储罐共享刚性的共用壳体，且所述电解槽和所述电解液储罐能够作为单一单元而被移动和移除。
17.根据权利要求16所述的气体发生装置，其中，所述电极板组组件是根据前述权利要求中的任一项所述的电极板组组件。
18.根据权利要求16或17所述的气体发生装置，其中，桥接装置将所述刚性的共用壳体分为所述电解液储罐和所述电解槽，并且在所述桥接装置上形成有供水孔，以便于水从所述电解液储罐流动到所述电解槽的储槽。
19.根据权利要求16至18中的任一项所述的气体发生装置，其中，所述桥接装置的刚性部分形成所述电解液储罐的底部，并且所述桥接装置的刚性部分形成所述电解槽的天花板。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的气体发生装置，其中，所述电解槽是气密性的，并且所述桥接装置包括刚性桥接部件，在所述刚性桥接部件上形成有多个刚性喷嘴，以便于所述电解液储罐与所述电解槽之间的流体连通。
21.根据权利要求20所述的气体发生装置，其中，所述多个刚性喷嘴是细长的并且从所述桥接装置伸入到所述电解槽中。
22.根据权利要求20或21所述的气体发生装置，其中，所述多个刚性喷嘴包括用于将通过电解产生的氢气引导且移动到所述电解槽外部的氢气输出喷嘴。
23.根据权利要求20至22中的任一项所述的气体发生装置，其中，所述多个刚性喷嘴包括用于将水从所述供水孔供应至所述储槽的供水喷嘴。
24.根据权利要求23所述的气体发生装置，其中，所述多个刚性喷嘴包括用于将通过电解产生的氧气引导且移动到电解槽外部的氧气输出喷嘴，所述供水喷嘴位于所述氧气输出喷嘴和所述氢气输出喷嘴之间并将于所述氧气输出喷嘴和所述氢气输出喷嘴分开。
25.根据权利要求22至24中的任一项所述的气体发生装置，其中，所述电极板组组件用于在电解所述电解槽中的水期间将氢气泡与氧气泡分开，并且经由所述桥接装置上的所述氢气输出喷嘴将所分开的氢气从所述电极板组组件输送到所述电解液储罐。
26.根据权利要求25所述的气体发生装置，其中，所述电极板组组件用于经由所述桥接装置上的所述氧气输出喷嘴将所分开的氧气从所述电极板组组件输送到所述电解液储罐。
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| Publication number | Publication date |
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| HK1206799A1 (zh) | 2016-01-15 |
| WO2014064627A1 (en) | 2014-05-01 |
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