CN111621801A - 一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，该制氢装置包括电解槽、阳极、阴极、隔膜；阴极包括导电基底、析氢尖锥、弹性尖锥。应用时，应用外力搅拌阴极一侧的电解液，使得电解液产生运动，电解液的运动带动弹性尖锥发生摆动，弹性尖锥的摆动使得相邻析氢尖锥间的流体压强发生波动，从而产生紊流；在弹性尖锥的作用下，析氢尖锥也产生振动。这两方面的作用，均导致作用到氢气气泡的力增加，增强了氢气气泡的脱附能力，从而提高电解水制氢的效率。本发明具有使用方便、制氢效率高的优点，在电解水制氢领域具有重要的应用。

Description

一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，具体涉及一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置。

背景技术

近年来，随着全球经济的高速发展，全球的能源需求快速持续增长，寻找太阳能、潮汐能、风能、地热能等新能源方面的研究越来越受到人们的关注。氢能，具有清洁无污染、燃烧效率高效、可运输等诸多优点，是一种理想的绿色能源。因为地球的水资源很多，所以氢能也是一种潜在的取之不尽的能源，氢能的开发和利用受到各国的高度重视。电解水制氢是利用太阳能照射阳极光解水制氢。电解水制氢是一种获取氢能的重要方式。但是，由于氢气从阴极表面脱附速度慢，限制了传统光解水制氢的效率。提高阴极氢气脱附能力，是提高光解水制氢的重要途径。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，该电解水制氢装置包括电解槽、阳极、阴极、隔膜；阳极、阴极、隔膜置于电解槽内，隔膜置于阳极和阴极间，阴极包括导电基底、析氢尖锥、弹性尖锥，析氢尖锥和弹性尖锥置于导电基底上，析氢尖锥和弹性尖锥间隔设置。

更进一步地，导电基底和析氢尖锥的材料为镍。

更进一步地，弹性尖锥的材料为弹性材料。

更进一步地，还包括碳纳米管层，碳纳米管层置于析氢尖锥和弹性尖锥上。

更进一步地，弹性尖锥的高度大于所述析氢尖锥的高度。

更进一步地，还包括碳纳米管层，碳纳米管层置于析氢尖锥和弹性尖锥上。

更进一步地，弹性尖锥的顶部深入所述碳纳米管层。

更进一步地，弹性尖锥的顶部穿透所述碳纳米管层。

更进一步地，弹性尖锥的高度或粗细不同。

本发明的有益效果：本发明提供了一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，该制氢装置包括电解槽、阳极、阴极、隔膜；阴极包括导电基底、析氢尖锥、弹性尖锥。应用时，应用外力搅拌阴极一侧的电解液，使得电解液产生运动，电解液的运动带动弹性尖锥发生摆动，弹性尖锥的摆动使得相邻析氢尖锥间的流体压强发生波动，从而产生紊流；在弹性尖锥的作用下，析氢尖锥也产生振动。这两方面的作用，均导致作用到氢气气泡的力增加，增强了氢气气泡的脱附能力，从而提高电解水制氢的效率。本发明具有使用方便、制氢效率高的优点，在电解水制氢领域具有重要的应用。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置中阴极的示意图。

图2是又一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置中阴极的示意图。

图3是再一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置中阴极的示意图。

图4是再一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置中阴极的示意图。

图中：1、导电基底；2、析氢尖锥；3、弹性尖锥；4、碳纳米管层。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，该装置包括电解槽、阳极、阴极、隔膜。阳极、阴极、隔膜置于电解槽内。隔膜置于阳极和阴极间。阳极的电极材料为铂、石墨、石墨烯或二氧化钛。如图1所示，阴极包括导电基底1、析氢尖锥2、弹性尖锥3。析氢尖锥2和弹性尖锥3置于导电基底1上，析氢尖锥2和弹性尖锥3间隔设置。导电基底1和析氢尖锥2的材料为镍。弹性尖锥3的材料为弹性材料。

应用时，应用外力搅拌阴极一侧的电解液，使得电解液产生运动，电解液的运动带动弹性尖锥3发生摆动，弹性尖锥3的摆动使得相邻析氢尖锥2间的流体压强发生波动，从而产生紊流，紊流增加了作用在氢气气泡上的作用力；在弹性尖锥3的作用下，析氢尖锥2也产生振动，析氢尖锥2的振动使得氢气气泡更容易脱离析氢尖锥2。由于弹性尖锥3这两方面的作用均导致作用到氢气气泡的力增加，增强了氢气气泡的脱附能力，因此，本发明提高了电解水制氢的效率。本发明具有使用方便、制氢效率高的优点，在电解水制氢领域具有重要的应用。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，弹性尖锥3的高度大于析氢尖锥2的高度。这样一来，弹性尖锥3更容易受到电解液的作用，产生更多幅度的摆动，从而在析氢尖锥2附近产生更强的紊流、析氢尖锥2产生更大幅度的振动，提高氢气气泡从析氢尖锥2上脱附的能力，从而提高了电解水制氢装置的制氢效率。

实施例3

在实施例1的基础上，如图3所示，阴极还包括碳纳米管层4，碳纳米管层4置于析氢尖锥2和弹性尖锥3上。如此一来，碳纳米管层4和析氢尖锥2、导电基底1共同作为阴极，均产生了析氢的功能。由于碳纳米管的尺寸更小，碳纳米管上产生的氢气气泡更小，更有利于氢气气泡脱附。引入弹性尖锥3后，在电解液的作用下，弹性尖锥3摆动，也带动了碳纳米管摆动，也提高了碳纳米管的氢气气泡脱附能力，从而提高了电解水制氢装置的制氢效率。

实施例4

在实施例2的基础上，如图4所示，阴极还包括碳纳米管层4，碳纳米管层4置于析氢尖锥2和弹性尖锥3上。弹性尖锥3的顶部深入或穿透碳纳米管层4。这样一来，弹性尖锥3能够更多地作用到碳纳米管层4，当弹性尖锥3摆动时，碳纳米管层4能够产生更大幅度的摆动，更多地提高氢气气泡的脱附能力，从而提高电解水制氢装置的制氢效率。此外，弹性尖锥3深入或穿透碳纳米管层4，也能够更好地将碳纳米管层4连接到弹性尖锥3和析氢尖锥2上，使得结构更稳定。

实施例5

在以上所有实施例的基础上，弹性尖锥3的高度或粗细不同。这样一来，不同弹性尖锥3的固有振动频率不同。对于电解液的作用，可能有些弹性尖锥3达到了固有振动频率，有些弹性尖锥3没有达到固有振动频率。也就是说，弹性尖锥3的振动幅度和相位不同。这样一来，所有弹性尖锥3的摆动不是步调一致的。步调不一致的弹性尖锥3摆动跟容易形成更强的紊流，更能够提高氢气气泡的脱附能力，更多地提高装置的制氢效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于，包括：电解槽、阳极、阴极、隔膜；所述阳极、所述阴极、所述隔膜置于所述电解槽内，所述隔膜置于所述阳极和所述阴极间，所述阴极包括导电基底、析氢尖锥、弹性尖锥，所述析氢尖锥和所述弹性尖锥置于所述导电基底上，所述析氢尖锥和所述弹性尖锥间隔设置。

2.如权利要求1所述的弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：所述导电基底和所述析氢尖锥的材料为镍。

3.如权利要求2所述的弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：所述弹性尖锥的材料为弹性材料。

4.如权利要求3所述的所述的强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：还包括碳纳米管层，所述碳纳米管层置于所述析氢尖锥和所述弹性尖锥上。

5.如权利要求3所述的弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：所述弹性尖锥的高度大于所述析氢尖锥的高度。

6.如权利要求5所述的弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：还包括碳纳米管层，所述碳纳米管层置于所述析氢尖锥和所述弹性尖锥上。

7.如权利要求6所述的弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：所述弹性尖锥的顶部深入所述碳纳米管层。

8.如权利要求6所述的弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：所述弹性尖锥的顶部穿透所述碳纳米管层。

9.如权利要求7-8任一项所述的弹性尖锥增强型强氢气脱附电解水制氢装置，其特征在于：所述弹性尖锥的高度或粗细不同。

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