CN112553640A - 太阳能电解水动态制氢·氧设备 - Google Patents

Abstract

太阳能动态制氢·氧设备提出了一种无污染、小体积、大功率、高效利用可再生能源对水进行电解，电解出的氢气与氧气自动分开、输出的装置。本发明采用了发明人首创的技术：引导式无隔膜氢·氧气分离与收集技术，符合尖端释放电子原理的——极针阵列电解技术，横向大面积动态供电技术等。大幅度降低了电解槽的内部损耗；与光伏、风电等电源的动态匹配效果极佳；实现了低品质的电能回收并转化成氢能储存或输送。使可再生能源具备了替代传统化石能源的能力。独特简单的结构设计，更容易用无污染的材料大规模制造，它是由夹板组件(7)、标准分离塔(4‑1)、端子分离塔(4‑2)、框架(5‑1)等零部件装配而成。

Description

太阳能电解水动态制氢·氧设备

本发明——太阳能电解水动态制氢(氧)设备：是一台无需人看守就能自动化工作的能量转换设备，与可再生能源光伏、风电等电源电压的动态匹配效果极佳。用于电解水，可以高效率制取高纯度的氢气和氧气。氢气和氧气可以利用传统燃气的储存和运输技术，进行大规模储存和输送，这就意味着可再生能源可以大规模储存和输送。因此，可再生能源就具备了取代化石能源的能力，它将为可持续发展，实现零排放发挥重要的作用。

我国主要是以化石能源(石油、煤炭、天然气等)为主，可再生能源(光伏、风电等)为辅的国家。由于大量使用化石能源，必然大量排放温室气体、粉尘颗粒等一系列有毒有害物质，对自然环境造成了极大的污染和破坏。

可再生能源(阳光、风、波浪)虽然能有效地解决污染问题，但其本身的物理特性——间歇性(也叫随机性)。在没有高效的转化技术之前，根本没有办法对这些能源进行大规模储存和输送，更谈不上有效使用。因此，就目前而言可再生能源还没有能力取代化石能源，这使得可再生能源的应用推广举步维艰。

利用可再生能源电解水制氢·氧，是将可再生能源产生的能量转移储存到了氢·氧中，氢·氧反应释放出能量后排出的是水。在这个能量循环过程中，能实对现可再生能源的大规模储存、输送与高效利用，可以彻底解决环境污染、温室气体排放的问题。而解决这个问题的关键是：特别需要一种能高效利用可再生能源分离水的技术。

一、本发明的目的：

为了解决上述提出的问题，本发明的目的：是要提供一种安全、环保、廉价、小体积、大功率、自动化(无人值守)，能高效利用可再生能源(光伏、风电等)制氢·氧的技术——太阳能电解水动态制氢·氧设备。

二、本发明出现的原因：

本人经过对上一项发明——太阳能水电解制氢·氧装置(专利号：ZL200810172947.5) 在长期使用过程中存在的问题，进行了深入的探索与研究，并总结出，以下几个主要问题：

1、该装置属于单室电解槽，本身的固有电压极低，不能与光伏、风电等间歇性电源有效匹配，效率较低；

2、没有解决电解槽与相关辅助系统在工作时的协同配合问题；在不借助外力的条件下，电解槽不能实现自动进水；

3、没有解决自动检测和自动控制的问题；

4、没有解决在电解过程中，由于氢·氧气，气体体积不同造成的电解槽内电解液的平衡问题——即氢·氧气排放量的比例问题；

5、没有解决在排气过程中，大量携带电解质泡沫的氢气和氧气，进行分离、回收、返回和再利用问题；其结果会造成电解槽内电解质浓度降低，导电率减小，造成效率降低的问题；

6、没有解决电解槽氢室和氧室内电解液平面的平衡问题；

7、没有解决氢气和氧气在排放时的连续输出问题；

8、该装置没有解决在工作过程中进水、氢·氧的排放，都需要专业技术工人操作才能完成——即自动化问题；

9、该装置没有解决在保持功率，效率不变的情况下，大幅度缩小整机体积的问题；

综上所述：由于该装置存在上述九大问题没有解决，目前该装置的功能尚不完善，技术尚不成熟，因此只能算是一个装置，还不能算是一个完整的机器或设备。这是该装置不能市场化的真正原因

由于能源里蕴藏的是能量，如果从安全的角度讲就是蕴藏的危险。一个制造能源的机器，要走向市场、走向家庭，它就必须满足：安全、高效、环保、廉价、小体积、大功率、自动化(无人值守)这七个最基本的条件，而该项发明只能满足其中的小部分条件，离市场化成熟商品的应用要求还存在着很大的差距。因此，还不能将其推向市场。

三、针对上述提出的九大问题，本发明独自提出了以下的一整套解决方案：

1、采用动态电解槽与不可调电解槽配合工作解决了：电解槽的动态工作问题；

2、采用一级水箱自动进水与二级电解槽自动进水法解决了：在不借助任何外力的情况下，仅由机器自身提供的压力，以少量的氧气损失，解决了电解槽的自动进水问题；

3、采用对称连通器系统解决了：

①电解槽各小室内电解液浓度的一致性问题；

②不借助任何外力对进水与电解液进行混合，均衡分配再返回到电解槽各小室的问题；

③电解槽的所有氢小室内和所有氧小室内，电解液的水平面保持平衡的问题；

4、采用液体天平控量进水综合系统解决了：

①电解槽内外部泡沫分离后的沉淀电解液，在回收后的返回控制问题；

②由外部检测电解槽内部氢·氧室电解液的水平面位置问题；

③电解槽进水量的控制问题。

5、采用液体天平控量排气(氢·氧气)系统解决了：

电解槽在排出氢·氧气的过程中，由于气体体积比例不同，氢·氧气排气量的控制问题；

6、采用缓冲系统解决了：氢·氧气的均衡连续输出问题；

7、采用空气泵解决了：泵在频繁工作过程中的寿命问题；

8、采用晶体管全控集成开关解决了：动态电解槽在动态工作时与可再生能源的电源电压在匹配过程中的快速响应问题；

9、采用精妙的外围辅助设计解决了：机器的高效率、大功率与小型化难题。

本发明是一个系统工程，采用了本人最新的科学发现、最新的科研成果，运用了崭新的思路，在满足七个基本的条本下，解决了许多理论与技术难题，才能使机器自动完成工作。它的成功得益于上述九个问题的完美解决，而解决上述问题的九个方法(或方案)，是在没有任何资料参考的情况下，由本发明独自提出的，均属首创。

四、本发明的系统构成(结合说明书附图14)：

本发明是一个高度自动化，长时期工作无需人看守的设备。它是由：①电解槽(指：动态电解槽和不可调电解槽的结合体)；②对称连通器；③以水箱为节点的一级水箱进水与二级电解槽进水构成的进水系统；④由七位汇集管与两个集成体构成的控制电解槽进水量的——液体天平控量进水系统；⑤由氢·氧气计量杯与空气泵构成的——液体天平控量排气系统；⑥氢·氧气缓冲不间断连续输出系统；⑦，是由电解槽通过两组回流管与七位汇集管连通构成的电解液(氢·氧气泡沫在电解槽内的腰形通道沉淀后形成的电解液)回收系统；⑧全控集成开关；⑨可移动车架等零部件装配而成。

五、本发明的目的是这样实现的：

说明书附图说明

图1车架；

图2电解槽左视轴侧图；

图3电解槽右视轴侧图；

图4电解槽内部泡沫分离与外部回收；

图5连通器——水与电解液的混合与分配；

图6给水与排水；

图7平衡杯与计量杯的结构；

图8集成体；

图9电解槽进水分配与控制；

图10氢·氧泡沫分离后电解液的回收与返回；

图11计量控制；

图12缓冲输出；

图13全控集成开关。

图14为本发明——太阳能动态制氢·氧设备的总装配轴侧图。

下面结合说明书附图1、附图2、…、及附图13叙述本发明的具体结构及工作原理：

附图说明：

1、动态电解槽(动态电解槽和不可调电解槽的结合体)：

电解槽的内部结构及工作原理，以名为《塔式无膜动态电解槽》的发明称，在2019年8月26日向专利局提交的申请中对电解槽的结构及工作原理做了详细的叙述。本发明中的泡沫分离器及自动控制器将在以后的申请中陆续提出。

I、在叙述动态电解槽的结构与工作原理之前，先说明一下目前对可再生能源利用的现状：

i、由于目前还没有找到用于可再生能源的廉价、高效的能量转化技术，就不能实现对可再生能源的大规模储存和输送，因此就谈不上有效利用；

ii、可再生能源并网输送能源浪费大：第一个原因是与电网匹配效果差，第二个原因是电网没有储能的功能，浪费了低谷用电时段的富裕电能。

以晴天，24光伏并网为例(风力发电及浪潮发电与光伏同理，下面不再叙述)，来详细说明光伏并网时存在的问题：一个负载电压24伏的标准光伏电源其空载电压一般大于28伏。太阳从早晨升起到正午，光照由弱到强，电源电压将从0伏突增至15伏，之后逐渐增高至28伏。从正午开始至黄昏，太阳全部落下，光照又由强到弱，电源电压又从最大的28伏逐渐降至15伏，之后突降至0伏。如以日照时间12小时计算，平均每小时电压变化量为2伏，光伏逆变到220伏并网的电压比是1∶9.4，并网电压应大于22.9伏。并网时间在上午九点半以后，下午四点半之间的七个半小时。也就是说并网之外的五个小时时间，大约有三分之一的电能(这里不包括半阴半晴天)是浪费的。

间歇性是所有可再生能源(水力能除外)共有的特征，不能很好与电网匹配，才是造成电能浪费的最根本原因。

II、本发明将从根本上解决与可再生能源的匹配与转化问题，为可再生能源的大规模储存、输送与利用创造了条件，提供了有力的技术支撑：

i、采用先进的动态电解与分离技术；采用先进的无膜动态电解槽制氢技术；采用先进的液体天平控制与电压同步跟踪技术；对可再生能源光伏、风电等的电源电压，实行全天候同步——即时跟踪，使电解槽处于最佳匹配状态，实现对可再生能源最高效率的转化利用。以满足市场对产品：安全、环保、廉价、高效、小体积、大功率、自动化(无人值守)设备的要求；

ii、由于本发明是一个自动化工作的能量转换设备，与可再生能源光伏、风电等电源的动态匹配效果极佳。用于电解水，可以高效率制取高纯度的氢和氧，而氢和氧可以利用传统储存燃气的方式，进行大规模储存和管网输送(包括罐装车载运输)，为可再生能源取代化石能源创造了条件。

III、电解槽的基本结构：(结合说明书附图2及附图3)

①电解槽的构成：动态电解槽是在不可调电解槽的后面，增加了一组带有接线端子 (3-11)、(3-12)、…的可调单位电解槽构成。通过控制电流的通断，使电流选择性的通过接线端子，用来调整动态电解槽的工作状态，与不可调电解槽配合，使其与可再生能源产生的电源的电压达到最佳的匹配状态，实现提高制氢·氧效率的目的。

②两夹板上中部构造：电解槽左右两夹板(3-13)和(2-8)平面的中下部装有对称的负极导电体(2-2)和正极导电体(3-1)；两夹板顶部两侧装有两组孔径较大的带丝弯头，一组是排氢大弯头(2-7)和(3-18)，另一组是排氧大弯头(2-5)和(3-19)。大弯头(3-18) 上装有手动阀门(3-17)供机器调试时排氢气使用，紧靠顶部两组大弯头的下面分别装有两组对称小弯头，氢组——是(2-3)和(3-21)，氧组——是(2-4)和(3-20)，这两组弯头是电解槽内部泡沫分离后沉积电解液的出口。

③沉积电解液的回收：氢组——氢回流管(4-9)和(4-2)，氧组——氧回流管(4-8)和(4-1)，与七位汇集管(4-5)对应连通，构成电解槽内部氢·氧泡沫分离后的电解液回收通道。

④温度测量：电解槽顶部中间位置，制有一个深入电解槽内部，可供安装电子温度计探头的插孔(3-15)。此插孔下端被封堵，将电子温度计插入此孔内，可以通过电子显示屏随时观察电解槽内部的温度变化。

IV、供电线路：用直角导体(3-2)，把正极导电体(3-1)与全控集成开关(3-4)末尾的桥接导体连接。集成开关中其余的桥接导体，分别与接线端子(3-11)、(3-12)、…对应连接。集成开关中的公用导体(13-2)依次连接，正极电缆(3-5)、分流器(3-6)、过桥导体(3-7)，与固定在电源插座保护罩(3-9)内的正极插座(3-8)连接，构成电解槽的正极供电线路。负极回路是按照，负极导电体(2-2)、负极电缆(2-10)，与固定在插座保护罩(3-9)内的负极插座(2-9)依次连接构成负极回路。

V、工作原理：通过对变化电源电压的信号取样，用来控制一组可控晶体管中相应晶体管的通断，让大电流选择性地通过接线端子给动态电解槽供电，使动态电解槽小室工作数量的增减，与不可调电解槽配合。实现电解槽与不断波动变化的电源电压，始终保持最佳的匹配状态，以达到对可再生能源产生的波动性电能的高效利用。

2、以水箱为节点的一级水箱进水与二级电解槽进水构成的进水系统(结合说明书附图2、附图3、附图6及附图10)：

I、水箱顶部的管路连接：

水箱(6-1)是电解槽储存用水的重要容器，也是水由外部进入电解槽内部的节点容器。电解槽的自动进水需要借助节点容器，由机器自身提供的内压以及重力的共同作用才能完成。因此，水箱的安装位置必须高于电解槽顶部，为避免水箱晃动，水箱基座(6-2)固定在电解槽上方。

①在水箱顶部两端分别装上一个三通(10-11)和一个液位计(6-17)，中间装上水箱盖(6-16)；

②将排气电磁阀(10-9)依次连接水箱(6-1)顶部三通(10-11)、三通(10-12)、进氧电磁阀(10-13)、活接(10-14)，最后通过三通(10-15)与氧集成体(9-10)中氧气泡沫器(10-21)的顶部连接，构成水箱的自动供氧通道；

③再将电解槽左边的手动阀门(10-6)，通过异形输氧管(10-7)，与三通(10-12)连接构成水箱手动供氧通道。

II、水箱下部的管路连接：

水箱下部的管路是通过三通(6-5)将两路连接。第一路：由手动阀门(6-12)，依次连接水箱下部的三通管(6-11)、手动阀门(6-10)、快接弯管(6-9)，最后与三通(6-5) 的丁字口连接，构成一级水箱进水和二级电解槽手动进水管路；第二路：由一级水箱自动进水电磁阀(6-13)，依次连接三通管(6-3)、二级电解槽自动进水电磁阀(6-14)、快接管(6-4)，最后与三通(6-5)朝上的对接口连接后构成的管路并联。再通过三通(6-5) 下面的接口连接快接直管(6-6)及七位汇集管中间的带丝弯管(6-7)，构成电解槽的总进水管路。

III、一级水箱自动进水与二级电解槽自动进水的工作原理：

一级水箱自动进水(手动阀门全部关闭)：是通过水箱液位计(6-17)上的浮子(6-18)，检测到最低水平面的位置并发出控制信号。关闭水箱进氧电磁阀(10-13)和二级进水电磁阀(6-14)，打开排气电磁阀(10-9)，使水箱内部气压与外部环境气压相同，打开进水电磁阀(6-13)，给水箱自动进水。随着进水量的增加，水箱液位计上的浮子检测到最高水平面位置时，发出控制信号，控制进水电磁阀和排气电磁阀关闭，自动停止水箱进水，完成一级水箱进水。

二级电解槽自动进水(手动阀门全部关闭)：是通过氢·氧气平衡杯中液位计(9-6) 和(9-7)，上的浮子(9-5)和(9-8)。检测到预先设定在各自计量杯内最低水平面的位置，并发出控制信号，通过最低水平面的位置信号控制关闭排气电磁阀(10-9)和一级水箱进水电磁阀(6-13)。打开水箱进氧电磁阀(10-13)，使装满水的水箱上部建立了与电解槽氧气室的连通，使水箱内的上部气压与电解槽内的氧气室压力(压强)相同(此处应用了帕斯卡原理)，打开二级进水电磁阀(6-14)，与水箱下部的二级进水管路，由七位汇集管通过对称连通器与电解槽的各个小室建立连通，这时利用电解槽工作时，自身产生的内部压力，水箱内的水在重力作用下自动进入电解槽各小室内；随着电解槽进水量的增加，氢·氧气平衡杯内液位计(9-6)和(9-7)上的浮子(9-5)和(9-8)，检测到最高水平面的位置并发出控制信号。控制二级进水电磁阀(6-14)和水箱进氧电磁阀(10-13)的关闭，自动停止电解槽进水，这个过程实现了电解槽存水量的计量控制，完成了电解槽的二级自动进水。

一级手动水箱进水(氢·氧计量电磁阀正常工作，其余电磁阀全部自动关闭)：机器启动之前，只需打开水箱盖，将水直接灌入水箱，盖好水箱盖拧紧即可。

二级电解槽手动进水(氢·氧计量电磁阀正常工作，其余电磁阀全部自动关闭)：打开进氧手动阀门(10-6)，使装满水的水箱上部建立与电解槽氧气室的连通；打开二级电解槽进水手动阀门(6-10)，建立水箱与电解槽各个电解室的水路连通。利用电解槽工作时，自身产生的内部压力，使水箱内的水在重力作用下自动进入电解槽内，实现电解槽的二级手动进水。

3、对称连通器系统(结合说明书附图1、附图3及附图5)：

I、连通器系统的结构及工作原理：

①首先，用螺母及螺栓(5-8)将连通体(5-7)固定在底板(1-14)上。再以连通体的中轴线为对称轴，将第一组快接管(5-14)中的B1、B2、…的一端与连通体(5-7)，右侧的一组外丝接头(5-2)中的C1、C2、…连接；将第二组快接管(5-10)中的E1、 E2、…的一端与连通体(5-7)，左侧的一组接头(5-9)中的F1、F2、…连接；再将连通体左右两侧的快接管与动态电解槽左右两侧的接头(5-12)中的D1、D2、…和(5-13) 中的A1、A2、…对应连通，这时连通体与动态电解槽的内腔贯通就构成了——对称连通器。

②通过变径接头(5-6)、快接管(5-5)，将连通体(5-7)与排水阀(5-4)连接起来之后，再通过管卡座(5-3)固定构成总排水。

II、连通器工作原理：

根据帕斯卡连通器原理知道：在密闭的条件下连通器内部各处压力相等，利用连通器的压力分配与平衡作用，对进入连通体(5-7)内的自来水和回收的电解液进行充分地混合，再经连通体左右两侧的连通管均衡地返回到电解槽的各个小室。

4、液体天平控量进水综合系统：

由于电解槽在电解时，只是把氢气和氧气分开，此时的氢气和氧气携带着大量的泡沫。泡沫在经过电解槽内部腰形孔通道时，在重力作用下会自行沉淀和分离，一部分泡沫消散后沉淀为电解液，经过电解槽两边的回流管回收后进入七位汇集管；另一部分携带有少量泡沫的气体，通过各自的管路，进入集成体中的氢·氧泡沫分离器，进行二次分离、沉淀，沉淀后的电解液，经过各自管路与腰形孔通道沉淀后的电解液在七位汇集管汇合。汇合后的电解液与水箱进水，在连通器中进行混合，无需任何外力，就能使混合后的电解液均衡分配、返回给电解槽每个小室。

(1)集成体的构成(结合说明书附图7、附图8)：

①杯子的构造：杯子是由杯体、玻璃管以及接口法兰三部分构成。

杯子(7-1)的下部是由：杯子底部的三通(7-2)与外丝活接(7-3)通过焊接制成，杯子的口部制有杯口法兰(7-5)，其口部端面环形凸起的台面上制有环形沟槽，此沟槽与上法兰(7-9)下面凸台上所制的环形沟槽对应，中央部位制有向上的凸台，凸台中央制有台阶内丝孔(7-11)供装配液位计使用。上法兰(7-9)可以更换，当杯子作平衡杯使用时更换成单接口法兰(7-12)；当杯子作计量杯使用时更换成双接口法兰(7-13)。

②杯子的装配细节：先将两个密封垫分别放入杯口法兰和上法兰的沟槽内，再将玻璃管(7-6)对准两法兰的沟槽之后压入，通过螺栓(7-8)紧固之后再装上液位计，就完成了杯子的装配。

集成体的构造：

集成体是由平衡杯、泡沫自动分离器、弯管以及腰形托等零件集成在一起通过焊接构成。

①将泡沫分离器(8-1)放在平衡杯(8-6)的右边，用弯管(8-4)较长的一端对准平衡杯的单口法兰的接口焊接，另一端对准泡沫分离器上部左侧的接口焊接，构成平衡杯的气压通道；

②下部用弯管(8-4)较长的一端对准三通(8-5)的丁字口焊接，另一端对准泡沫分离器的下部接口焊接，构成平衡杯与泡沫分离器内电解液流动的公用通道，再它们的中下部焊上腰形托(8-3)，就形成了具有泡沫分离与平衡控制两种功能的部件——集成体。

(2)，由电解槽通过两组回流管与七位汇集管连通构成的电解液(电解槽内部氢·氧气泡沫沉淀后形成的电解液)回收系统(结合说明书附图2、附图3、附图4)：

I、氢气泡沫回收与返回系统的结构：

①氢回流管(4-9)的一端与电解槽左侧小弯头(2-3)连接，另一端与七位汇集管(4-5) 的左丁字口(4-6)连接，构成左侧氢气泡沫沉淀电解液的回收通道；

②氢回流管(4-2)的一端与电解槽右侧小弯头(3-21)连接，另一端与七位汇集管(4-5) 的丁字口连接，构成右侧氢气泡沫沉淀电解液的回收通道。

II、氧气泡沫回收与返回系统的结构：

①氧回流管(4-8)的一端与电解槽左侧小弯头(2-4)连接，另一端与七位汇集管(4-5) 左外侧的左弯管(4-7)连接，构成左侧氧气泡沫沉淀电解液的回收通道；

②氧回流管(4-1)一端与电解槽右侧小弯头(3-20)连接，另一端与七位汇集管(4-5) 的右外侧右弯管(4-3)连接，构成右侧氧气泡沫沉淀电解液的回收通道。

(3)电解槽外部氢·氧气泡沫沉淀后电解液的外部回收系统(结合说明书附图5、附图6、附图9、附图10)：

①将电解槽上部左侧前方的大弯头依次连接快接短管(10-4)、弯管(10-3)、快接头 (10-2)，最后与氢集成体中的氢气泡沫分离器连接，构成氢气通道；

②将电解槽上部右侧后方的大弯头依次连接快接长管(10-18)、弯管(10-19)、快接头(10-20)、最后与氧集成体中的氧气泡沫分离器连接，构成氧气通道。通过七位汇集管上的两个活接(9-1)和(9-12)，将左右两个集成体连通。最后通过快接弯管(5-11)把七位汇集管下方的接头(6-8)与连通体(5-7)的前方接口连通，就构成了回收电解液与二级进水的混合、分配与返回的系统。此时，氢集成体中的氢平衡杯与氧集成体中的氧平衡杯就构成了一个——液体天平。

工作原理：通过上述的连接，七位汇集管的上部与电解槽连通，构成了氢·氧气各自封闭的排气系统。同时也构成了氢·氧气泡沫分离后沉淀电解液的独立回收系统与水箱连通后构成的二级进水系统。七位汇集管的下部与电解槽连通后构成了电解液的回收、混合、均衡分配与返回系统。系统构成后，电解槽的氢气室内和氧气室内电解液的水平面与液体天平的氢气平衡杯和氧气平衡杯内的水平面会时时保持一致。电解槽氢气室内与氧气室内电解液水平面的变化，会导致液体天平的氢·氧平衡杯内水平面的同步变化，这样就构成了一个能动态称量电解槽内电解液储存量的——液体天平。这时通过氢·氧气平衡杯中的液位计(9-6)和(9-7)上的浮子(9-5)和(9-8)，来检测预先设定在氢·氧气平衡杯内，最高和最低水平面位置。通过检测低水位平面位置发出控制信号，来控制电解槽的进水，通过检测高水位平面位置发出来控制信号，控制停止进水，从而达到了由外部控制电解槽内部进水量的目的。

5、液体天平控量排放氢·氧气系统(见附图1、附图10、附图11)：

I、具体结构：

首先将氢气计量杯(11-12)、空气泵(11-22)和氧气计量杯(11-1)，分别向下插入桌面(1-13)对应的三个大圆孔(1-5)、(1-7)和(1-8)内，再将各自的法兰托(11-11)、 (11-10)和(11-2)上的小过孔，与桌面(1-13)上三个大圆孔周围的小过孔对准后，再通过螺栓和螺母紧固固定。

将氢气计量杯的上法兰，所装的活接螺母(11-16)与氢气泡沫分离器的顶部弯管(10-8)连通，构成氢气进入氢气计量杯的通道。和另一个由三通(11-17)、氢气计量电磁阀(11-19)与弯管(11-20)连通构成的，由氢气计量电磁阀(11-19)控制的氢气排出通道。三通(11-17)上部接口装有手动排气阀(11-18)供机器调试时使用。

再将氧气计量杯的上法兰，所装的活接螺母(11-23)与氧气泡沫分离器的顶部弯管(10-16)连通，构成氧气进入氧气计量杯的通道。和另一个由三通、氧气计量电磁阀 (11-25)与弯管(11-26)连通构成的，由氧气计量电磁阀(11-25)控制的氧气排气通道。三通上部接口装有手动排气阀(11-24)供机器调试时使用。之后，再用弯管(11-9 活接(11-8)、(11-6)、(11-3)三通(11-7)、三通管(11-5)及手动阀门(11-4)将氢气计量杯、空气泵和氧气计量杯的底部连通，再将氢·氧计量杯装满水，装上各自的液位计，就构成了一个能称量氢·氧气排气量的——液体天平。液体天平工作时，会通过各自液位计上的浮子，对杯内水平面高低位置进行检测，并发出信号控制对应电磁阀的通断，打开排气和关闭排气。这是一个集检测、计量、控制与排气于一体的完整系统——简称为液体天平控量排气系统。

II、工作原理：

打开氢气计量杯顶部手动排气阀(11-18)和氧气计量杯顶部手动排气阀(11-24)，打开手动阀门(114)将自来水灌满氢气计量杯和氧气计量杯。由于空气泵是一个密闭的壳体，水不能进入其内，这样就构成了可压缩的空气室，使得氢气计量杯和氧气计量杯能共享同一个空气泵。由帕斯卡连通器原理知道，在共压条件下，氢气计量杯和氧气计量杯将处于动态平衡状态。当电解槽工作时，不断电解出被分离的氢气和氧气，将各自计量杯内的水压入空气泵内，这时透过氢气计量杯的玻璃窗，可以观察到氢气计量杯液位计(11-15)上的浮子(11-13)和氧气计量杯液位计(11-27)上的浮子(11-29)向下运动，将各自杯内的水压入空气泵内。氢气计量杯内的水比氧气计量杯内的水下降速度要快，氢气计量杯液位计上的浮子(11-13)，首先检测到预先设定的最低目标位置，并发出信号控制氢气计量电磁阀(11-19)打开，并通过弯管(11-20)迅速排出氢气。这时在空气泵内压作用下，空气泵内的水迅速被压入氢气计量杯内，杯内的水平面迅速上升，浮子(11-13)迅速检测到预先设定的最高目标位置，发出信号控制氢气计量电磁阀(11-19) 迅速关闭。氧气计量杯的检测、计量、信号控制与排气方式与氢气计量杯的检测、计量、信号控制与排气方式完全相同(这里就不在叙述)。

液体天平控量排气(氢·氧气)系统的工作状态，是一个动态的工作过程。即使氢气计量杯和氧气计量杯工作到n次，电解槽内部氢气室与氧气室，它们最终也只是相差一杯气体(氢气或者氧气)，不会破坏液体天平的动态平衡和电解槽内部氢室与氧室的平衡。它完满解决了电解槽在排放氢·氧气的过程中，由于气体体积比与质量比相反时，氢·氧气的排放量的控制问题。

6、缓冲输出系统(结合说明书附图1、附图12)：

I、缓冲器系统的具体结构：

①先将氢气缓冲瓶(12-21)向下插入桌面(1-13)的孔(1-11)内，之后，在通过法兰托(12-15)上的过孔与桌面(1-13)上的过孔用螺钉和螺母紧固固定。再将顶部活接螺母(12-20)与氢气计量电磁阀连通。之后，再将顶侧部的弯管(12-19)依次连接三通(12-18)、直管(12-17)、单向阀(12-16)、氢气管(12-10)，最后与阀门保护罩(12-13) 内的氢气针阀(12-12)连通，就构成了氢气缓冲输出的最后输出通道。三通(12-18)的丁字口，供外接压力表用。目的是通过压力表观察机器的内部压力；

②再将氧气缓冲瓶(12-1)向下插入桌面(1-13)的孔(1-9)内，之后，再通过法兰托(12-3)上的过孔与桌面(1-13)的过孔，用螺钉与螺母紧固固定。将氧气缓冲瓶顶部通过活接与氧气计量电磁阀的输出端连通，之后，再将顶部左侧的弯管(12-23)依次连接单向阀(12-2)、氧气管(12-9)、最终与阀门保护罩(12-13)内的氧气针阀(12-11) 连通，构成了氧气缓冲输出的最后通道；

③最后将氢气缓冲瓶与氧气缓冲瓶的底部，通过活接(12-14)、(12-4)、弯管(12-8)、手动阀门(12-7)、(12-5)、三通管(12-6)连通起来，为氢气缓冲瓶和氧气缓冲瓶做真空处理时使用。

II、缓冲系统的工作原理：

由于本发明采取了计量排气的方式，使得氢·氧气的输出不连续。为解决这个问题，本发明利用了气体的可压缩性质，对缓冲瓶的储气方式采用了大压进小压出的方式，解决了氢·氧气在最终输出时的不连续问题。

7、空气泵的结构及工作原理：

结构：空气泵是一个圆柱形的空腔壳体，它的两端为球面形。球面的一端制有接头，可连接三通，另一端球面也制有接头，供装配安全阀用。在圆柱形腔体靠近球面的结合部位制有一个法兰托，与桌面固定用。

工作原理：当氢气计量杯与氧气计量杯内的水，通过底部管道被压入空气泵内腔时，空气泵内的空气被压缩，随着氢·氧计量杯不断的计量排出氢气和氧气，空气泵内的空气被反复压缩使用，解决了泵在频繁工作时的寿命问题。

8、全控集成开关的结构(结合说明书附图3、附图13)：

结构：集成开关(3-4)是通过一组桥接导体(13-1)与固定在散热器(13-3)之上的一组全控晶体管(13-4)的输出端对应连接，再把这组晶体管的输入端并联连接在公用导体(13-2)之上构成(工作原理在前面已叙述)。

9、车架的构造(结合说明书附图1)：

可移动车架：是将桌子放在底座上面通过螺栓及螺母紧固后，在再底座下面的四角装上两组脚轮：一组定向脚轮(1-16)另一组万向脚轮(1-2)构成，目的是支撑零部件，方便设备的移动。

底座：底座(1-15)是一个框架形构件，它是用几种不同规格的方管按照一定的尺寸切割、去角、拼装，再加装一个底板(1-14)和四个带孔小方块后焊接而成。四个带孔的方块可供安装两组脚轮用。

桌子：桌子是一个用于支撑零部件用的零件，是在四个支撑(1-3)的下端分别焊上四个带孔的小铁块，支撑上端与桌面通过焊接构成。桌子的台面上共制有十一个孔供装配零部件使用，其中有两个腰形孔(1-4)、(1-6)，五个大圆孔(1-5)、(1-7)、(1-8)、(1-9)、 (1-11)和两个小孔(1-10)、(1-12)。腰形孔以及大圆孔周围所制小孔，是用来固定相应零部件的螺丝孔，另外(1-10)、(1-12)两个小孔，是氢气管和氧气管在装配时的过孔。

10本发明的总装细节：(见说明书附图1～附图13)

I、前部——综合性主体结构：

①首先通过螺栓螺母及左右地脚(3-3)、(2-11)将电解槽(2-1)固定在车架底座(1-15) 之上；

②用螺栓螺母将连通体(5-7)固定在底板(1-14)上；

③用两组快接管(5-14)和(5-10)将电解槽与连通管连通构成——连通器；

④用快接弯管(5-11)从下方连通七位汇集管(4-5)和连通体(5-7)，构成动态混合与分配系统；

⑤固定水箱，安装一级进·排水，将二级进·排水与七位汇集管(4-5)中间上部位置的带丝弯管(6-7)连通，构成二级进水系统；

⑥将桌子固定在车架上，再将氢集成体与氧集成体固定在桌面上，通过它门下面的活接连通七位汇集管，通过氢集成体左边的氢泡沫分离器的快接头(10-2)、弯管(10-3)及氢气快接短管(10-4)与大弯头(2-7)连通，构成氢气输送通道；再通过氧集成体右边的氧泡沫分离器的快接头(10-20)、弯管(10-19)及氧气快接长管(10-18)与大弯头(3-19) 连通，构成氧气输送通道；

⑦依次将正极导电体(3-1)、直角导体(3-2)，与一组桥接导体(13-1)中末尾的桥接导体连接，其余的桥接导体分别与接线端子(3-11)、(3-12)对应连接；再将这组桥接导体(13-1)与安装在散热器(13-3)之上的一组全控晶体管(13-4)的输出端对应连接。再把这组全控晶体管的输入端，并联连接在公共(用)导体(13-2)之上。最后按照：公用导体(13-2)、正极电缆(3-5)、分流器(3-6)、过桥导体(3-7)与固定在电源插座保护罩(3-9)内的正极插座(3-8)依次连接，构成电解槽的正极供电线路。负极导电体(2-2)、负极电缆(2-10)与固定在插座保护罩(3-9)内的负极插座(2-9)依次连接构成负极回路。

II、中部——动态平衡计量器的结构：

①将氢气计量杯(11-12)、空气泵(11-22)与氧气计量杯(11-1)依次插入桌面的圆孔(1-5)(1-7)(1-8)中固定；

②通过氢气泡沫分离器顶部的弯管(10-8)连接氢气计量杯的活接螺母(11-16)，构成氢气进入氢气计量杯的进气通道；

③通过氧气泡沫分离器顶部三通(10-15)丁字口连通的弯管(10-16)与氧气计量杯 (11-1)的活接螺母(11-23)，构成氧气进入氧气计量杯的进气通道；

④通过弯管(11-9)、活接(11-8)、(11-6)、(11-3)、手动阀门(11-4)及三通管(11-5) 将氢气计量杯、空气泵与氧气计量杯连通起来构成的动态检测、计量控制排气系统。

III、后部——缓冲器的输出结构：

①先将氢气缓冲瓶(12-21)与氧气缓冲瓶(12-1)分别向下插入桌面的孔(1-11)和(1-9)内。之后，再将各自的法兰托(12-15)及(12-3)固定在桌面上。将氢气计量电磁阀与氢气缓冲瓶顶部通过活接螺母(12-20)连通。顶部的弯管(12-19)依次连通三通(12-18)、直管(12-17)、单向阀(12-16)、氢气管(12-10)最后与阀门保护罩(12-13) 内的氢气针阀(12-12)连通，构成氢气缓冲输出的最后输出通道；

②氧气计量电磁阀与氧气缓冲瓶，通过顶部的活接螺母(12-22)连通，再将顶部的弯管(12-23)依次连通单向阀(12-2)、氧气管(12-9)最终与阀门保护罩(12-13)内的氧气针阀(12-11)连通，构成氧气缓冲输出的最后通道；

③将氢气缓冲瓶与氧气缓冲瓶的底部，通过活接(12-14)、(12-4)、弯管(12-8)、手动阀门(12-7)、(12-5)、三通管(12-6)连通起来，为氢气缓冲瓶和氧气缓冲瓶做真空处理时使用；

④最后将三通(12-18)的丁字口接上压力表，以方便观察电解槽的内部压力。

11、本发明的工作原理及工作过程：

I、准备工作：打开水箱盖(6-16)将配置好的电解液灌入水箱，打开手动阀门(10-6)、 (3-17)，再打开二级进水手动阀门(6-10)，水箱内的电解液将在重力作用下沿二级进水管路通过七位汇集管，进入对称连通器。对称连通器会自动将电解液均衡分配到电解槽的各个小室，直到电解液上升到氢·氧平衡杯玻璃管的三分之二处的位置时停止。这时，关闭手动阀门(10-6)、(3-17)和(6-10)，切断电解槽与外部的联系，完成电解液的人工灌装过程。

II、动态电解槽的工作过程：

i、一级自动进水：接通光伏电源后，电解槽开始自动工作。这时水箱液位计上的浮子(6-18)感应到低水位并发出控制信号，使与自来水连接的一级进水电磁阀(6-13)和水箱顶部的排气电磁阀(10-9)同时打开，同时关闭二级进水电磁阀(6-14)和水箱进氧电磁阀(10-13)。这时，水箱内部压力与外部的大气压相同，自来水将自动进入水箱(6-1) 内。随着进水量的增加，水位不断上升，浮子(6-18)检测到最高水位并发出控制信号，控制进水电磁阀(6-13)和排气电磁阀(10-9)关闭。这时的二级进水电磁阀(6-14)和水箱进氧电磁阀(10-13)仍然关闭，自动切断水箱与外部的联系，完成一级自动进水的过程。

ii、二级自动进水——即电解槽内部进水：

下面以24伏一个日照为例，来说明光伏制氢的工作原理及工作过程。将正极插座(3-8)和负极插座(2-9)，接通光伏电源。若此时太阳刚升起，电源电压由0伏突增至 15伏，控制器通过取样信号，控制紧靠不可调电解槽后面的动态电解槽的接线端子(3-11) 相连的全控晶体管导通，这时动态电解槽的不可调部分开始工作。随着电源电压的升高，新的取样信号将控制下一个全控晶体管导通，前一个晶体管关闭，动态电解槽就新增加了一个小室，这时电解槽已进入了动态工作状态。随着电源电压的继续升高，控制器会根据光伏电压增长的数值信号，不断的选择控制下一个对应全控晶体管的导通，上一个晶体管则断开，这个过程等于不断地增加电解槽小室的数量。直到正午十二点，与最后的正极导电体(3-1)连通，其余控晶体管全部断开，此时所有的小室全部工作，电解槽达到最最大功率的工作状态。十二点以后直至黄昏，太阳全部落下，动态电解槽将按照相反的路径重复上面的过程。动态电解槽工作时，由于动态电解槽小室数量的增减，随着光伏电源电压变化而变化，因此，能使动态电解槽与光伏电源的电压始终保持在最佳的匹配状态，从而最大限度地利用了光伏的能量。

电解槽不停地工作，不停地把水电解成氢气和氧气，同时把氢气和氧气分开。此时的氢气和氧气携带着大量的泡沫，再经过电解槽内部腰形通道进行分离，一部分泡沫消散沉积为电解液，经电解槽两侧的左右回流管汇集于七位汇集管进行混合，完成第一次泡沫分离回收；另一部分未被分离的少量泡沫的氢气和氧气，沿着自己的专用管道进入各自的泡沫分离器，被彻底分离后的氢气和氧气分别送入各自的计量杯，进行计量输出；再次分离后的电解液，通过各自集成体下的活接汇集于七位汇集管内，进行混合。混合后的电解液由连通器均衡分配后，返回到电解槽的每一个小室，完成第二次泡沫分离回收。

经计量输出的氢气再送入氢气缓冲瓶进行缓冲，缓冲后的氢气最后经专用管道从氢气针阀(12-12)输出。

经计量输出的氧气再送入氧气缓冲瓶进行缓冲，缓冲后的氧气最后经专用管道从氧气针阀(12-11)输出。

由于机器长时间工作，会消耗大量的水。这时氢·氧气平衡杯其中的一个液位计上的浮子，首先检测到最低水位并发出控制信号，由该信号控制打开二级进水电磁阀(6-14) 和水箱进氧电磁阀(10-13)。由帕斯卡连通器原理知道，这时水箱内的气压与电解槽内的气压相等。水箱内的水在重力的作用下，经过二级管路沿七位汇集管中间的带丝弯管(6-7) 进入连通器内与回收的电解液进行混合，再由连通器均衡分配后，返回到电解槽的每一个小室，实现了二级进水。电解过程就是不断重复上述的进水过程，不断进水、不断电解、不断分离、不断回收、不断排出氢气和氧气。

本发明——太阳能电解水动态制氢·氧设备的出现：将使可再生能源能高效地转化成氢气和氧气；就可以利用传统燃气储存运输的技术，进行大规模储存和输送，从而解决了可再生能源的大规模储存、运输和利用的问题。使可再生能源完全具备了取代化石能源的能力，本发明将被广泛应用于工业及家庭，为我国早日实现可持续发展、绿色发展，最终实现零排放、零污染的目标发挥重要作用。

说明书附图说明：

图1为车架轴侧图；

图2为电解槽左视轴侧图；

图3为电解槽右视轴侧图；

图4为电解槽与外部管路连接轴侧图；

图5为连通器与电解槽连接轴侧图；

图6为给水系统与排水系统轴侧图；

图7为平衡杯和计量杯的结构轴侧图；

图8为集成体的结构轴侧图；

图9为电解槽给水分配系统与控制轴侧图

图10为氢氧泡沫分离后的回收系统与返

回系统轴侧图；

图11为计量控制系统轴侧图；

图12为缓冲输出系统轴侧图；

图13为全控集成开关轴侧图；

图14为本发明——太阳能动态制氢·氧设备的总装配轴侧图。

Claims (10)

1.本发明——太阳能电解水动态制氢(氧)设备：是一台无需人看守就能自动化工作的能量转换设备。与可再生能源光伏、风电等电源电压的动态匹配效果极佳。用于电解水，能高效率制取高纯度的氢和氧，可以利用传统燃气的储存与输送技术，进行大规模储存和管网输送(包括罐装车载运输)。这就意味着，可再生能源可以大规模储存和输送。这让可再生能源具备了取代化石能源的能力，它将为可持续发展，实现零排放发挥重要的作用。本发明具体由：①电解槽(是指：动态电解槽和不可调电解槽的结合体)；②以水箱为节点的一级水箱进水与二级电解槽进水构成的进水系统；③对称连通器系统；④由七位汇集管与两个集成体连通构成的控制电解槽进水量的——液体天平控量进水系统；⑤由氢·氧气计量杯与空气泵连通构成的——液体天平控量排气系统；⑥氢·氧气缓冲输出系统；⑦电解槽通过两组回流管与七位汇集管连通构成的电解液回收系统；⑧全控集成开关；⑨底座与桌子结合构成的可移动车架等零部件(或系统)装配而成的高效率自动化设备。

2.根据权利要求1的要求所述的——电解槽(见附图2、附图3、附图5、附图13)：

电解槽是本发明中的核心部件。其正前方的最下侧制有两组与电解槽小室相通的接头：一组是(5-12)，另一组是(5-13)。左右两侧夹板(3-13)和(2-8)顶部制有两组与内部相通的对称排气大弯头；一组是排放氢气的大弯头(2-7)和(3-18)；另一组是排放氧气的大弯头(2-5)和(3-19)。紧靠顶部两组大弯头的下面，分别制有与内部相通，且成对称布置的两组排放氢·氧气泡沫沉淀后的电解液通过的小弯头：一组是(2-3)和(3-21)，另一组是(2-4)和(3-20)。中下部制有一组与内部电极连接的两个对称导电体，负极导电体(2-2)和正极导电体(3-1)。顶部制有直通电解槽内腔的盲管作为温度计插孔(3-15)，供放置温度计探头使用。动态电解槽与不可调电解槽的最大不同之处，是在两夹板之间，紧靠不可调电解槽的后部，增加了一组带有接线端子(3-11)、(3-12)、…的单位电解槽，接线端子与全控集成开关中的晶体管对应连接。通过电源电压变化的取样信号，控制全控集成开关(3-4见附图13)中相应晶体管的通断，使电解槽随着电源电压的变化，同步增减动态电解槽小室数量，与不可调电解槽形成密切配合，使电解槽处于即(瞬)时工作状态，以达到与可再生能源产生的电源电压，始终处于最佳的匹配状态，实现对可再生能源的最大利用效果。

3.根据权利要求1的要求所述的——以水箱为节点构成的一级水箱进水与二级电解槽进水系统(见附图2、附图6、附图9、附图10)：

水箱(6-1)是电解槽储存用水的重要容器，也是水由外部进入电解槽内部的节点容器。电解槽的自动进水需要借助节点容器，由机器自身提供的内压以及重力的共同作用才能完成。因此，水箱的安装位置必须高于电解槽顶部，为避免水箱晃动，水箱基座(6-2)安装在支架(2-6)之上，再通过螺母及双头丝杆(3-14)将支架(2-6)固定在电解槽上方。在水箱顶部两端分别装上一个三通(10-11)和一个液位计(6-17)，中间装有水箱盖(6-16)；将排气电磁阀(10-9)依次连接水箱(6-1)顶部三通(10-11)、三通(10-12)、进氧电磁阀(10-13)、活接(10-14)，最后通过三通(10-15)与氧集成体(9-10)中氧气泡沫分离器(10-21)的顶部连通，构成水箱的自动供氧通道；再将电解槽左边的手动阀门(10-6)，通过异形输氧管(10-7)与三通(10-12)连通构成水箱手动供氧通道。水箱下部的管路是通过三通(6-5)将两路连通，第一路：由手动阀门(6-12)，依次连接水箱下部的三通管(6-11)、手动阀门(6-10)、快接弯管(6-9)，最后与三通(6-5)的丁字口连接，构成一级水箱进水和二级电解槽手动进水管路；第二路：由一级水箱自动进水电磁阀(6-13)，依次连通三通管(6-3)、二级电解槽自动进水电磁阀(6-14)、快接管(6-4)，最后与三通(6-5)朝上的对接口连通后构成的管路并联。再通过三通(6-5)下面的直接口连通快接直管(6-6)及七位汇集管中间的带丝弯管(6-7)，构成电解槽的总进水管路。

一级水箱自动进水(手动阀门全部关闭)：是通过水箱液位计(6-17)上的浮子(6-18)检测到最低水平面的位置并发出控制信号，关闭水箱进氧电磁阀(10-13)和二级进水电磁阀(6-14)，打开排气电磁阀(10-9)使水箱内部气压与外部环境气压相同，打开进水电磁阀(6-13)完成水箱自动进水；随着进水量的增加，水箱液位计上的浮子检测到最高水平面位置时，发出控制信号，控制进水电磁阀(6-13)和排气电磁阀关闭(10-9)，自动停止水箱进水，完成一级水箱自动进水。

二级电解槽自动进水(手动阀门全部关闭)：是通过氢·氧气平衡杯中液位计(9-6)和(9-7)上的浮子(9-5)和(9-8)，由最先检测到最低水平面位置的浮子发出控制信号，关闭排气电磁阀(10-9)和一级水箱进水电磁阀(6-13)，打开水箱进氧电磁阀(10-13)，使装满水的水箱上部建立与电解槽氧气室的联系，使水箱内的上部气压与电解槽内的氧气室压力相同，打开二级进水电磁阀(6-14)，使水箱下部的二级进水管路与七位汇集管、对称连通器及电解槽的各个小室连通。这时利用电解槽工作时，自身产生的内部压力，使水箱(6-1)内的水在重力作用下，自动进入电解槽各小室内。随着电解槽进水量的增加，氢·氧气平衡杯内液位计(9-6)和(9-7)上的浮子(9-5)和(9-8)，由最先检测到最高水平面位置的浮子发出控制信号，控制二级进水电磁阀(6-14)和水箱进氧电磁阀(10-13)的关闭，自动停止电解槽进水。这个过程实现了电解槽存水量的检测与计量控制，完成了电解槽的二级自动进水。

一级手动水箱进水(除氢·氧计量电磁阀正常工作外，其余电磁阀全部自动关闭)：机器启动之前，只需打开水箱盖(6-16)，将水直接灌入水箱(6-1)，盖好水箱盖拧紧即可。

二级电解槽手动进水(除氢·氧计量电磁阀正常工作外，其余电磁阀全部自动关闭)：打开电解槽顶部左侧上部的进氧手动阀门(10-6)，使装满水的水箱(6-1)上部建立与电解槽氧气室的联系。再打开二级电解槽进水手动阀门(6-10)，使水箱通过连通器与电解槽各个小室连通，利用电解槽工作时，自身产生的内部压力，使水箱内的水在重力作用下自动进入电解槽内，实现电解槽的二级手动进水。

4.根据权利要求1的要求所述的——对称连通器系统(见附图4、附图5)：

其功能是将水与沉淀回收的电解液进行混合，由对称连通器均衡分配后，再返回到电解槽的每一个小室。以电解槽正前方的面为基准面，取竖直中线为对称轴，在对称轴两侧的下边分别装有两组接头(5-12)和(5-13)，通过连通体(5-7)两侧的接头，分别与它(连通体)左右两边的两组快接管(5-10)和(5-14)对应连通。对称连通体(5-7)的正前方装有快接弯管(5-11)，可与七位汇集管(4-5)连通构成水与沉淀电解液的混合回收通道。对称连通体的后方通过变径接头(5-6)、快接管(5-5)，将连通体(5-7)与排水阀(5-4)连通之后，再通过管卡座(5-3)固定构成总排水。

5.根据权利要求1的要求所述的由七位汇集管与两个集成体连通构成控制电解槽进水量的——液体天平自动控量进水系统(见附图2、附图3、附图4、附图9、附图10)：

具体是由氢集成体(9-3)中的氢气平衡杯(9-2)，氧集成体(9-10)中的氧气平衡杯(9-11)，通过各自的活接(9-1)和(9-12)与七位汇集管(4-5)连通，再通过七位汇集管、连通器与电解槽下部的管接头连通。氢集成体(9-3)中的氢气泡沫分离器(10-1)，依次连通快接头(10-2)、弯管(10-3)以及氢气快接短管(10-4)，最后与电解槽左面前方的大弯头(2-7)连通，此时，氢集成体与电解槽各小室连通构成了：由电解液隔离开的氢气气路封闭系统；氧集成体(9-10)中的氧气泡沫分离器(10-21)，依次连通快接头(10-20)、弯管(10-19)以及氧气快接长管(10-18)，最后与电解槽右面的大弯头(3-18)连通，此时，氧集成体与电解槽各小室连通构成了：由电解液隔离开的氧气气路封闭系统。这时电解槽的氢气室内和氧气室内电解液的水平面，与液体天平的氢气平衡杯和氧气平衡杯内的水平面会时时保持一致。当电解槽氢气室内与氧气室内的电解液水平面变化时，会导致液体天平氢·氧平衡杯内的水平面同步变化，这样就构成了一个能动态称量电解槽内电解液存量多少的——液体天平。这时通过氢·氧气平衡杯中的液位计(9-6)和(9-7)上的浮子(9-5)和(9-8)来检测预先设定在氢·氧气平衡杯内最高和最低水平面的位置。用低水位平面位置的信号，控制电解槽的进水，用高水位平面位置的信号控制停止进水，从而达到了由外部控制电解槽内部进水量的目的。

6.根据权利要求1的要求所述的由氢·氧气计量杯与空气泵构成的——液体天平控量排气(氢·氧气)系统(见附图10、图11)：

氢气计量杯的上法兰装有一个活接螺母(11-15)，可与氢气泡沫分离器的顶部弯管(10-8)连通，构成氢气进入氢气计量杯的通道。和另一个由三通(11-16)、氢气计量电磁阀(11-18)与弯管(11-19)连通构成的由氢气计量电磁阀(11-18)控制的氢气排气通道。三通(11-16)顶部直通接口装有手动排气阀(11-17)供机器调试时使用。

氧气计量杯的上法兰装有一个活接螺母(11-22)，可与氧气泡沫分离器的顶部弯管(10-16)连通，构成氧气进入氧气计量杯的通道，由三通、氧气计量电磁阀(11-24)与弯管(11-25)连通构成的由氧气计量电磁阀(11-24)控制的氧气排气通道。三通顶部直通接口装有手动排气阀(11-23)供机器调试时使用。

通过弯管(11-9)、活接(11-8)、(11-6)、(11-3)、三通管(11-5)，将装满水的氢气计量杯(11-12)和氧气计量杯(11-1)与空气泵(11-21)并连连通构成液体天平(手动阀门(11-4)调试用)。由于电解槽工作时会产生较大的气压，氢气计量杯内的水和氧气计量杯内的水将在该气压作用下，通过它们底部管道压入装满空气的共用空气泵内(在这里利用了空气的可压缩性质)，通过利用同一压强、同一参考标准，解决了氢·氧气在实行计量检测，控制与输出时的参考标准的选取问题。由于氢·氧气气压比例的变化，导致了两个计量杯内水平面的高低变化，带动各自液位计(11-15)和(11-27)上的浮子(11-13)和(11-29)，上下移动来检测预先设定的水平面的高低位置。当氢气计量杯液位计上的浮子首先检测到杯内最低水平面位置时，发出控制信号，控制氢气计量电磁阀(11-19)打开后排出氢气。这时在空气泵(11-22)的内压作用下，空气泵内的水被迅速压入氢气计量杯内，使氢气计量杯内的水平面迅速上升。浮子(11-13)检测到最高水平面位置后，发出信号控制电磁阀(11-19)关闭，停止氢气排出，这就是氢气的自动检测、计量及动态控制输出的全过程。氧气计量杯的自动检测、计量及动态控制输出的过程与氢气的完全相同。

7.根据权利要求1的要求所述的——氢·氧气缓冲输出系统(见说明书附图12)：

氢气缓冲输出系统：通过活接螺母(12-20)连通氢气计量杯的弯管(11-20)与氢气缓冲瓶(12-21)，构成氢气进入氢气缓冲瓶的通道。再由氢气缓冲瓶顶侧部的弯管(12-19)，依次连通三通(12-18)、直管(12-17)、单向阀(12-16)、氢气管(12-10)，最后与阀门保护罩(12-13)内的氢气针阀(12-12)连通后构成氢气缓冲输出系统；

氧气缓冲输出系统：通过活接螺母(12-22)连通氧气计量杯的弯管(11-26)与氧气缓冲瓶(12-1)，构成氧气进入氧气缓冲瓶的通道。再由氧气缓冲瓶顶侧部的弯管(12-23)，依次连通单向阀(12-2)、氧气管(12-9)，最后与阀门保护罩(12-13)内的氧气针阀(12-11)连通后构成氧气缓冲输出系统(氢·氧气的缓冲输出系统，是利用了氢·氧气的可压缩性质，采用大压进小压出的方式，实现了氢·氧气的不间断连续输出)。

8.根据权利要求1的要求所述的——电解槽通过两组回流管与七位汇集管连通构成的电解液回收系统(见附图2、附图3、附图4)：

通过两组回流管连通电解槽与七位汇集管(4-5)构成的电解液回收系统。第一组是氢回流管(4-9)和(4-2)，与电解槽上部前方左右两端的小弯头(2-3)和(3-21)连通；第二组是氧回流管(4-8)和(4-1)，与电解槽上部后方左右两端的小弯头(2-4)和(3-20)连通。目的是将电解槽腰形通道内沉淀后的电解液与二级进水通过七位汇集管汇集在一起，便于连通器的进一步混合、分配与回收再利用。

9.根据权利要求1的要求所述的——全控集成开关(附图2、附图3、附图13)：

全控集成开关(3-4)的构成，是通过一组桥接导体(13-1)，与固定在散热器(13-3)，之上的一组全控晶体管(13-4)的输出端对应连接，再把这组全控晶体管的输入端并联连接在公共导体(13-2)之上构成。

10.根据权利要求1的要求所述的——可移动车架与桌子结合构成的支撑构件(见附图1)：

桌子是由：桌面和四个支撑构成，四个支撑上分别制有带孔的小铁块，便于与车架用螺栓连接固定。

车架是由：安装在底座四角下面的定向脚轮(1-16)、万向脚轮(1-2)和底座(1-15)构成。

桌面(1-13)上有固定氢·氧集成体用的两个腰形孔(1-4)、(1-6)，以及支撑固定氢·氧计量杯、空气泵和氢·氧气缓冲瓶用的五个大圆孔(1-5)、(1-7)、(1-8)、(1-9)、(1-11)，还有氢气管和氧气管穿过桌面时的两个小过孔(1-10)和(1-12)共同构成。

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