CN111467967B - 一种模块化的脉冲式曝气装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理技术领域，具体是涉及一种模块化的脉冲式曝气装置，包括有保护壳体、阴极电解箱、阳极电解箱、外管、连通管、限流机构、升降机构、扩散管、光伏组件和控制器，阳极电解箱和外管上分别设有第一通孔和第二通孔；该装置通过电解法生成清洗过滤膜的气体，同时产生了具有经济价值的氢气能源。该方案解决了现有技术中的膜清洗问题，利用了太阳能作为能源，环境友好度高，产生了可作为清洁能源的氢气，经济效益高，曝气可控性高。

Description

一种模块化的脉冲式曝气装置

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体是涉及一种模块化的脉冲式曝气装置。

背景技术

水资源是对人类生存最关键的资源之一。而如今生态环境遭破坏、水体污染日益严重，为实现可持续发展，水处理技术尤为重要。膜分离技术已广泛应用于水的净化处理或液体的过滤分离等领域，其中在浸没式膜系统中由于膜内外两侧的浓差极化现象，常需要通过曝气的方式，即在待处理液中接入空气形成气泡的方式，来产生扰动，减少膜外表面积附的浓缩悬浮物，以达到清洗膜的目的。现有技术中多是采用连续曝气的工作模式，使用鼓风机等设备提供不间断的大流量空气流，且越大流量的空气流的对膜的清洗效果越明显，但此类鼓风机等设备连续运转对电能的消耗很高。而在实际应用中，膜表面的污染积附是需要一定时间周期的，所以也可使用间歇曝气的工作模式实现同样的膜清洗效果。现有技术中也有用管路中的阀门开闭切换来实现间歇曝气，但阀门频繁的开闭切换严重影响设备的可靠性及使用寿命，维修更换会增加很大的成本投入。

中国专利申请号CN201080050537.9揭示的用于滤膜的气体分布器，可提供间歇曝气的工作模式。但在实际应用中当液体中悬浮物含量过高时，所述结构中未贯通的腔道或管道内易发生沉降堵塞；当系统曝气停止时，气源输入口易发生倒灌堵塞，从而造成气体通道堵塞使曝气失效；另一方面，在同一位置，各出气口应该曝气均匀对膜产生均匀的冲刷效果；同时，由于浸没式膜系统中受膜过滤影响，膜池中液体会产生浓差分化，在每个浸没式膜堆越靠中心的位置，膜越集中，此现象越是明显，此处膜的污染也就越严重，这时需要更高的曝气强度以提高膜清洗效果，所以需要在同一个浸没式膜堆中配置的曝气装置可在不同位置可提供不同强度的曝气，即对这种间歇曝气的工作模式，则要求不同位置的曝气装置具有提供不同频率、不同流量的曝气。而现有技术及中国专利申请号CN201080050537.9揭示的用于滤膜的气体分布器，均不能满足以上需求。

鉴于水处理的重要性和巨大规模，解决相关设备的可靠性，耐久性和运营能耗问题有非常重要的意义。

中国专利CN201410191725.3公开了一种模块化的脉冲式曝气装置、标准曝气系统模块及过滤系统，提供了一种模块化的脉冲式曝气装置，连续输入小流量的空气流后，可实现瞬间均匀释放大流量空气流产生大气泡的脉冲式曝气效果，既提高了膜的曝气清洗效果，又可降低设备能耗；可避免发生堵塞而造成曝气失效。该结构提供了一种解决思路，但也可以通过电解法使装置更具有经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化的脉冲式曝气装置，该技术方案解决了现有技术中的膜清洗问题，利用了太阳能作为能源，环境友好度高，产生了可作为清洁能源的氢气，经济效益高，曝气可控性高。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于，包括有保护壳体、阴极电解箱、阳极电解箱、外管、连通管、限流机构、升降机构、扩散管、光伏组件和控制器，阳极电解箱和外管上分别设有第一通孔和第二通孔；

阴极电解箱、阴极电解箱安装在阴极电解箱内且底部与保护壳体底部留有一定间隙，阴极电解箱通过设置在输出端的管道与外界连接，阳极电解箱为通过中间水平隔板分为上端和下端两个部分，第一通孔开设在阳极电解箱上端底部侧壁上，保护壳体上留有使第一通孔与外界连通的过孔，外管顶部与阳极电解箱的水平隔板底部连接，第二通孔开设在外管顶部周壁上，连通管贯穿阳极电解箱水平隔板，连通管底部伸入外管内并与外管内壁之间留有间隙，连通管顶部伸入阳极电解箱上端且顶部开口高度高于第一通孔顶部和扩散管底部开口或与之平齐，限流机构顶端与外管底端连接且与连通管底部留有间隙，限流机构顶部通流截面面积小于连通管底部通流截面面积，升降机构设置在阳极电解箱顶部，扩散管安装在升降机构的活动端并与阳极电解箱、升降机构间隙配合，扩散管与阳极电解箱间隙配合处做密封处理，光伏组件设置在水面上并与阴极电解箱、阳极电解箱电连接，升降机构、光伏组件均与控制器电连接。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，还包括有氢气收集装置；氢气收集装置与阴极电解箱通过管道连接。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，所述阴极电解箱包括有第一箱体、阴极电解片和导气管；第一箱体安装在保护壳体内且底端高于保护壳体底端以形成间隙，阴极电解片安装在第一箱体内壁上并与光伏组件电连接，导气管设置在第一箱体顶端并与外界连通。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，所述阳极电解箱还包括有第二箱体、阳极电解片和顶盖；阳极电解片安装在第二箱体内，顶盖安装在第二箱体上方且底端与第二箱体顶端之间设有水平隔板，阳极电解片与光伏组件电连接，第二箱体、顶盖均安装在保护壳体内且第二箱体底端高于保护壳体底端。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，所述限流机构包括有限流外壳、顶部通孔、球体和格栅；限流外壳顶端与外管底端连接，顶部通孔与外管内部连通，格栅安装在限流外壳底部，球体设置在限流外壳内且介于顶部通孔和格栅之间，球体密度大于水。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，所述升降机构包括有支撑杆、驱动组件、升降板和导向侧板；支撑杆围绕阳极电解箱轴线垂直安装在阳极电解箱顶端，驱动组件设置在支撑杆顶端，驱动组件输出端与阳极电解箱顶端通过防水轴承连接，升降板周侧与支撑杆间隙配合，升降板与驱动组件输出端螺纹连接，扩散管对称地贯穿安装在升降板上，驱动组件与控制器电连接。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，升降机构还设有导向侧板；导向侧板底部与阳极电解箱顶板垂直连接，导向侧板与升降板两侧滑动连接。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，所述驱动组件包括有驱动器托板、旋转驱动器和驱动螺杆；驱动器托板水平设置在支撑杆顶端，旋转驱动器安装在驱动器托板顶部且输出端竖直向下贯穿驱动器托板,驱动螺杆顶端与旋转驱动器输出端固定连接，驱动螺杆底部通过轴承可旋转地安装在阳极电解箱顶板上，驱动螺杆与升降板螺纹连接，驱动器托板与控制器电连接。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，所述扩散管与阳极电解箱间隙配合处通过柔性波纹管连接。

作为一种模块化的脉冲式曝气装置的一种优选方案，所述光伏组件包括有太阳能光伏板、太阳能控制器和蓄电池；太阳能光伏板、太阳能控制器、蓄电池相互间电连接，太阳能控制器与控制器电连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

所述曝气装置各个组件共同形成独立的模块，可与其他模块串联使用。工作人员将光伏组件置于水面上而将其他组件整体安装到水下的过滤系统底部。光伏组件将太阳光的光能转化为电能储存起来，通过控制器的控制使其对阴极电解箱和阳极电解箱供电在保护壳体内部形成电流通路对水体进行电解。电解产生的氢离子带正电向阴极电解箱内部集中，而氧离子带负电向阳极电解箱内部集中，然后氢离子和氧离子分别在阴极电解箱和阳极电解箱内形成氢气和氧气。氢气和氧气密度均小于水，除少量氧气溶于水之外，其他气体均上浮。氢气从阴极电解箱顶端被引导出装置，避免氢气和氧气混合产生爆炸的危险。氧气从阳极电解箱底部向上运动，然后当氧气运动到阳极电解箱内隔板底部时从第二通孔处钻入外管，然后当阳极电解箱内隔板底部气压增大时外管内的水位逐渐下降，当水位下降到连通管底部时氧气从连通管底端处进入，然后又从连通管顶端进入阳极电解箱的上端空间内。因连通管顶端高度高于扩散管底端，因此气体逐渐在两者之间形成的腔室内聚集。阳极电解箱上端的水在压力作用下从第一通孔处排出，当气体下行到扩散管下方时瞬时间从扩散管内自下而上喷出，由此形成瞬间的曝气，对过滤系统的工作端进行清洁。当气体从连通管处上行时，连通管底部压强减小，限流机构的活动端被吸附到限流机构顶端避免曝气过程中过多液体进入气体通道造成堵塞。而当曝气结束时，腔室内的气压恢复，限流机构活动端在自身重力作用下下行解除对限流机构顶端的封挡。控制器发送信号给升降机构,升降机构收到信号后驱动其活动端带着扩散管一起进行升降运动从而改变其底部与连通管顶端的高度差，从而改变两者之间形成的腔室的体积，工作人员可以方便的控制每次瞬间曝出的气体量。工作人员还通过控制器改变光伏组件提供电流的大小以改变气体生成的速率来改变集气速度。通过在阳极电解箱顶部增设导向侧板对升降板的运动起到进一步的引导和限位，提高了结构的稳定性。借助于波纹管的柔性，无论扩散管如何运动始终与阳极电解箱之间保持密闭，避免液体从间隙处通过。

1、利用了太阳能作为能源，环境友好度高；

2、产生了可作为清洁能源的氢气，经济效益高；

3、曝气可控性高。

附图说明

图1为本发明的串联立体示意图；

图2为本发明的立体图一；

图3为本发明所采用的光伏组件立体分解图；

图4为本发明去除保护壳体的立体图；

图5为本发明的正视图；

图6为本发明的左视图；

图7为图6中A-A方向剖视图；

图8为图7的轴侧图；

图9为本发明的限流机构立体分解图；

图10为本发明的局部立体分解图。

图中标号为：

1、保护壳体；

2、阴极电解箱；2a、第一箱体；2b、阴极电解片；2c、导气管；

3、阳极电解箱；3a、第一通孔；3b、第二箱体；3c、阳极电解片；3d、顶盖；

4、外管；4a、第二通孔；

5、连通管；

6、限流机构；6a、限流外壳；6b、顶部通孔；6c、球体；6d、格栅；

7、升降机构；7a、支撑杆；7b、驱动组件；7b1、驱动器托板；7b2、旋转驱动器；7b3、驱动螺杆；7c、升降板；7d、导向侧板；

8、扩散管；

9、光伏组件；9a、太阳能光伏板；9b、太阳能控制器；9c、蓄电池。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1至10所示，一种模块化的脉冲式曝气装置，包括有保护壳体1、阴极电解箱2、阳极电解箱3、外管4、连通管5、限流机构6、升降机构7、扩散管8、光伏组件9和控制器，阳极电解箱3和外管4上分别设有第一通孔3a和第二通孔4a；

阴极电解箱2、阴极电解箱2安装在阴极电解箱2内且底部与保护壳体1底部留有一定间隙，阴极电解箱2通过设置在输出端的管道与外界连接，阳极电解箱3为通过中间水平隔板分为上端和下端两个部分，第一通孔3a开设在阳极电解箱3上端底部侧壁上，保护壳体1上留有使第一通孔3a与外界连通的过孔，外管4顶部与阳极电解箱3的水平隔板底部连接，第二通孔4a开设在外管4顶部周壁上，连通管5贯穿阳极电解箱3水平隔板，连通管5底部伸入外管4内并与外管4内壁之间留有间隙，连通管5顶部伸入阳极电解箱3上端且顶部开口高度高于第一通孔3a顶部和扩散管8底部开口或与之平齐，限流机构6顶端与外管4底端连接且与连通管5底部留有间隙，限流机构6顶部通流截面面积小于连通管5底部通流截面面积，升降机构7设置在阳极电解箱3顶部，扩散管8安装在升降机构7的活动端并与阳极电解箱3、升降机构7间隙配合，扩散管8与阳极电解箱3间隙配合处做密封处理，光伏组件9设置在水面上并与阴极电解箱2、阳极电解箱3电连接，升降机构7、光伏组件9均与控制器电连接。

所述曝气装置各个组件共同形成独立的模块，可与其他模块串联使用。工作人员将光伏组件9置于水面上而将其他组件整体安装到水下的过滤系统底部。光伏组件9将太阳光的光能转化为电能储存起来，通过控制器的控制使其对阴极电解箱2和阳极电解箱3供电在保护壳体1内部形成电流通路对水体进行电解。电解产生的氢离子带正电向阴极电解箱2内部集中，而氧离子带负电向阳极电解箱3内部集中，然后氢离子和氧离子分别在阴极电解箱2和阳极电解箱3内形成氢气和氧气。氢气和氧气密度均小于水，除少量氧气溶于水之外，其他气体均上浮。氢气从阴极电解箱2顶端被引导出装置，避免氢气和氧气混合产生爆炸的危险。氧气从阳极电解箱3底部向上运动，然后当氧气运动到阳极电解箱3内隔板底部时从第二通孔4a处钻入外管4，然后当阳极电解箱3内隔板底部气压增大时外管4内的水位逐渐下降，当水位下降到连通管5底部时氧气从连通管5底端处进入，然后又从连通管5顶端进入阳极电解箱3的上端空间内。因连通管5顶端高度高于扩散管8底端，因此气体逐渐在两者之间形成的腔室内聚集。阳极电解箱3上端的水在压力作用下从第一通孔3a处排出，当气体下行到扩散管8下方时瞬时间从扩散管8内自下而上喷出，由此形成瞬间的曝气，对过滤系统的工作端进行清洁。当气体从连通管5处上行时，连通管5底部压强减小，限流机构6的活动端被吸附到限流机构6顶端避免曝气过程中过多液体进入气体通道造成堵塞。而当曝气结束时，腔室内的气压恢复，限流机构6活动端在自身重力作用下下行解除对限流机构6顶端的封挡。控制器发送信号给升降机构7,升降机构7收到信号后驱动其活动端带着扩散管8一起进行升降运动从而改变其底部与连通管5顶端的高度差，从而改变两者之间形成的腔室的体积，工作人员可以方便的控制每次瞬间曝出的气体量。工作人员还通过控制器改变光伏组件9提供电流的大小以改变气体生成的速率来改变集气速度。

还包括有氢气收集装置；氢气收集装置与阴极电解箱2通过管道连接。

氢气作为曝气装置的副产物，同时也是一种有用的能源，通过氢气收集装置对其进行统一收集，进一步提高装置的价值，提高经济效益。

所述阴极电解箱2包括有第一箱体2a、阴极电解片2b和导气管2c；第一箱体2a安装在保护壳体1内且底端高于保护壳体1底端以形成间隙，阴极电解片2b安装在第一箱体2a内壁上并与光伏组件9电连接，导气管2c设置在第一箱体2a顶端并与外界连通。

阴极电解箱2底部与保护壳体1底部留有一定间隙用来避免多个模块串联起来时阴极相互产生干扰。控制器控制光伏组件9对电路通电使氢离子向阴极电解片2b处聚集然后形成氢气从第一箱体2a底部上升到导气管2c处并最终逸出，避免其与阳极电解箱3生成的氧气发生混合。

所述阳极电解箱3还包括有第二箱体3b、阳极电解片3c和顶盖3d；阳极电解片3c安装在第二箱体3b内，顶盖3d安装在第二箱体3b上方且底端与第二箱体3b顶端之间设有水平隔板，阳极电解片3c与光伏组件9电连接，第二箱体3b、顶盖3d均安装在保护壳体1内且第二箱体3b底端高于保护壳体1底端。

第二箱体3b底端与保护壳体1底端留有一定距离以避免多个模块串联式阳极相互干扰。第二箱体3b对阳极电解片3c提供固定，控制器通过控制光伏组件9产生电流使水电解后产生的氧离子在阳极电解片3c处聚集并在第二箱体3b内形成氧气。

所述限流机构6包括有限流外壳6a、顶部通孔6b、球体6c和格栅6d；限流外壳6a顶端与外管4底端连接，顶部通孔6b与外管4内部连通，格栅6d安装在限流外壳6a底部，球体6c设置在限流外壳6a内且介于顶部通孔6b和格栅6d之间，球体6c密度大于水。

曝气时产生的压强大于球体6c重力减去球体6c浮力的值，因此当曝气时连通管5底部将球体6c向顶部通孔6b方向吸附，球体6c从而将顶部通孔6b封挡住，避免过多的水流进入腔室将气道堵塞。格栅6d用于托住球体6c使其不会掉出限流外壳6a，同时又不会对水流正常流动产生影响。

所述升降机构7包括有支撑杆7a、驱动组件7b、升降板7c和导向侧板7d；支撑杆7a围绕阳极电解箱3轴线垂直安装在阳极电解箱3顶端，驱动组件7b设置在支撑杆7a顶端，驱动组件7b输出端与阳极电解箱3顶端通过防水轴承连接，升降板7c周侧与支撑杆7a间隙配合，升降板7c与驱动组件7b输出端螺纹连接，扩散管8对称地贯穿安装在升降板7c上，驱动组件7b与控制器电连接。

支撑杆7a为升降板7c提供导向作用，同时使驱动组件7b顶端与阳极电解箱3顶板之间留有供升降板7c升降运动的空间。控制器发送信号给驱动组件7b,驱动组件7b收到信号后驱动升降板7c沿竖直方向做升降运动，升降板7c带着扩散管8一同做升降运动从而改变阳极电解箱3内集气腔体的体积。同时驱动组件7b顶端和阳极电解箱3顶板对升降板7c的行程起到限位作用，既保证了升降板7c不会从支撑杆7a顶端脱离也保证了扩散管8底端高度始终高于第一通孔3a顶部而低于连通管5顶部或与其平齐。

升降机构7还设有导向侧板7d；导向侧板7d底部与阳极电解箱3顶板垂直连接，导向侧板7d与升降板7c两侧滑动连接。

通过在阳极电解箱3顶部增设导向侧板7d对升降板7c的运动起到进一步的引导和限位，提高了结构的稳定性。

所述驱动组件7b包括有驱动器托板7b1、旋转驱动器7b2和驱动螺杆7b3；驱动器托板7b1水平设置在支撑杆7a顶端，旋转驱动器7b2安装在驱动器托板7b1顶部且输出端竖直向下贯穿驱动器托板7b1,驱动螺杆7b3顶端与旋转驱动器7b2输出端固定连接，驱动螺杆7b3底部通过轴承可旋转地安装在阳极电解箱3顶板上，驱动螺杆7b3与升降板7c螺纹连接，驱动器托板7b1与控制器电连接。

所述旋转驱动器7b2为伺服电机。驱动器托板7b1为旋转驱动器7b2提供支撑，驱动组件7b整体对升降板7c的驱动原理和丝杆滑台原理相同，通过控制器发送信号给旋转驱动器7b2,旋转驱动器7b2驱动驱动螺杆7b3旋转，通过与驱动螺杆7b3的螺纹连接，升降板7c沿着驱动螺杆7b3的轴线方向做直线往复运动从而实现对扩散管8的升降。

所述扩散管8与阳极电解箱3间隙配合处通过柔性波纹管连接。

借助于波纹管的柔性，无论扩散管8如何运动始终与阳极电解箱3之间保持密闭，避免液体从间隙处通过。

所述光伏组件9包括有太阳能光伏板9a、太阳能控制器9b和蓄电池9c；太阳能光伏板9a、太阳能控制器9b、蓄电池9c相互间电连接，太阳能控制器9b与控制器电连接。

太阳能控制器9b用于将太阳能光伏板9a转化来的电能生成稳定的电流存储到蓄电池9c内，并负责控制蓄电池9c的充放电状态切换。控制器通过控制太阳能控制器9b来对蓄电池9c放电进行干预和控制。

本发明的工作原理：

所述曝气装置各个组件共同形成独立的模块，可与其他模块串联使用。工作人员将光伏组件9置于水面上而将其他组件整体安装到水下的过滤系统底部。光伏组件9将太阳光的光能转化为电能储存起来，通过控制器的控制使其对阴极电解箱2和阳极电解箱3供电在保护壳体1内部形成电流通路对水体进行电解。电解产生的氢离子带正电向阴极电解箱2内部集中，而氧离子带负电向阳极电解箱3内部集中，然后氢离子和氧离子分别在阴极电解箱2和阳极电解箱3内形成氢气和氧气。氢气和氧气密度均小于水，除少量氧气溶于水之外，其他气体均上浮。氢气从阴极电解箱2顶端被引导出装置，避免氢气和氧气混合产生爆炸的危险。氧气从阳极电解箱3底部向上运动，然后当氧气运动到阳极电解箱3内隔板底部时从第二通孔4a处钻入外管4，然后当阳极电解箱3内隔板底部气压增大时外管4内的水位逐渐下降，当水位下降到连通管5底部时氧气从连通管5底端处进入，然后又从连通管5顶端进入阳极电解箱3的上端空间内。因连通管5顶端高度高于扩散管8底端，因此气体逐渐在两者之间形成的腔室内聚集。阳极电解箱3上端的水在压力作用下从第一通孔3a处排出，当气体下行到扩散管8下方时瞬时间从扩散管8内自下而上喷出，由此形成瞬间的曝气，对过滤系统的工作端进行清洁。当气体从连通管5处上行时，连通管5底部压强减小，限流机构6的活动端被吸附到限流机构6顶端避免曝气过程中过多液体进入气体通道造成堵塞。而当曝气结束时，腔室内的气压恢复，限流机构6活动端在自身重力作用下下行解除对限流机构6顶端的封挡。控制器发送信号给升降机构7,升降机构7收到信号后驱动其活动端带着扩散管8一起进行升降运动从而改变其底部与连通管5顶端的高度差，从而改变两者之间形成的腔室的体积，工作人员可以方便的控制每次瞬间曝出的气体量。工作人员还通过控制器改变光伏组件9提供电流的大小以改变气体生成的速率来改变集气速度。通过在阳极电解箱3顶部增设导向侧板7d对升降板7c的运动起到进一步的引导和限位，提高了结构的稳定性。借助于波纹管的柔性，无论扩散管8如何运动始终与阳极电解箱3之间保持密闭，避免液体从间隙处通过。

Claims (1)

1.一种模块化的脉冲式曝气装置，其特征在于，包括有保护壳体（1）、阴极电解箱（2）、阳极电解箱（3）、外管（4）、连通管（5）、限流机构（6）、升降机构（7）、扩散管（8）、光伏组件（9）和控制器，阳极电解箱（3）和外管（4）上分别设有第一通孔（3a）和第二通孔（4a）；

阴极电解箱（2）、阴极电解箱（2）安装在保护壳体（1）内且底部与保护壳体（1）底部留有一定间隙，阴极电解箱（2）通过设置在输出端的管道与外界连接，阳极电解箱（3）为通过中间水平隔板分为上端和下端两个部分，第一通孔（3a）开设在阳极电解箱（3）上端底部侧壁上，保护壳体（1）上留有使第一通孔（3a）与外界连通的过孔，外管（4）顶部与阳极电解箱（3）的水平隔板底部连接，第二通孔（4a）开设在外管（4）顶部周壁上，连通管（5）贯穿阳极电解箱（3）水平隔板，连通管（5）底部伸入外管（4）内并与外管（4）内壁之间留有间隙，连通管（5）顶部伸入阳极电解箱（3）上端且顶部开口高度高于第一通孔（3a）顶部和扩散管（8）底部开口或与扩散管（8）底部开口平齐，限流机构（6）顶端与外管（4）底端连接且与连通管（5）底部留有间隙，限流机构（6）顶部通流截面面积小于连通管（5）底部通流截面面积，升降机构（7）设置在阳极电解箱（3）顶部，扩散管（8）安装在升降机构（7）的活动端并与阳极电解箱（3）、升降机构（7）间隙配合，扩散管（8）与阳极电解箱（3）间隙配合处做密封处理，光伏组件（9）设置在水面上并与阴极电解箱（2）、阳极电解箱（3）电连接，升降机构（7）、光伏组件（9）均与控制器电连接；

还包括有氢气收集装置；氢气收集装置与阴极电解箱（2）通过管道连接；

所述阴极电解箱（2）包括有第一箱体（2a）、阴极电解片（2b）和导气管（2c）；第一箱体（2a）安装在保护壳体（1）内且底端高于保护壳体（1）底端以形成间隙，阴极电解片（2b）安装在第一箱体（2a）内壁上并与光伏组件（9）电连接，导气管（2c）设置在第一箱体（2a）顶端并与外界连通；

所述阳极电解箱（3）还包括有第二箱体（3b）、阳极电解片（3c）和顶盖（3d）；阳极电解片（3c）安装在第二箱体（3b）内，顶盖（3d）安装在第二箱体（3b）上方且底端与第二箱体（3b）顶端之间设有水平隔板，阳极电解片（3c）与光伏组件（9）电连接，第二箱体（3b）、顶盖（3d）均安装在保护壳体（1）内且第二箱体（3b）底端高于保护壳体（1）底端；

所述限流机构（6）包括有限流外壳（6a）、顶部通孔（6b）、球体（6c）和格栅（6d）；限流外壳（6a）顶端与外管（4）底端连接，顶部通孔（6b）与外管（4）内部连通，格栅（6d）安装在限流外壳（6a）底部，球体（6c）设置在限流外壳（6a）内且介于顶部通孔（6b）和格栅（6d）之间，球体（6c）密度大于水；

所述升降机构（7）包括有支撑杆（7a）、驱动组件（7b）、升降板（7c）和导向侧板（7d）；支撑杆（7a）围绕阳极电解箱（3）轴线垂直安装在阳极电解箱（3）顶端，驱动组件（7b）设置在支撑杆（7a）顶端，驱动组件（7b）输出端与阳极电解箱（3）顶端通过防水轴承连接，升降板（7c）周侧与支撑杆（7a）间隙配合，升降板（7c）与驱动组件（7b）输出端螺纹连接，扩散管（8）对称地贯穿安装在升降板（7c）上，驱动组件（7b）与控制器电连接；

升降机构（7）还设有导向侧板（7d）；导向侧板（7d）底部与阳极电解箱（3）顶板垂直连接，导向侧板（7d）与升降板（7c）两侧滑动连接；

所述驱动组件（7b）包括有驱动器托板（7b1）、旋转驱动器（7b2）和驱动螺杆（7b3）；驱动器托板（7b1）水平设置在支撑杆（7a）顶端，旋转驱动器（7b2）安装在驱动器托板（7b1）顶部且输出端竖直向下贯穿驱动器托板（7b1）,驱动螺杆（7b3）顶端与旋转驱动器（7b2）输出端固定连接，驱动螺杆（7b3）底部通过轴承可旋转地安装在阳极电解箱（3）顶板上，驱动螺杆（7b3）与升降板（7c）螺纹连接，驱动器托板（7b1）与控制器电连接；

所述扩散管（8）与阳极电解箱（3）间隙配合处通过柔性波纹管连接；

所述光伏组件（9）包括有太阳能光伏板（9a）、太阳能控制器（9b）和蓄电池（9c）；太阳能光伏板（9a）、太阳能控制器（9b）、蓄电池（9c）相互间电连接，太阳能控制器（9b）与控制器电连接。

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