CN113046764A - 氢氧机电解反应机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氢氧机电解反应机构，其由一本体及一设于本体上方的集气单元所组成，本体包括有一承载架及一盖设于承载架上的壳盖，使得本体内部形成一个封闭的电解槽，电解槽内设有系列间隔排列的电极片，而该些电极片包括成对的阳极电极片及阴极电极片，其中该些电极片的排列为至少一组同极性相邻的二电极片及位于该组同极性电极片两侧的不同极性电极片，如此，电解槽内的阴极电极片被置于相邻隔板的同一空间内，使其在与间隔的阳极电极片进行电解反应时，可使得空间的氢气产生内集中，并加大其排出的压力，其能提高集气速度及集气量，并氢气与氧气能被分离导流，而能有效提升电解的反应效率。
Description
技术领域
本发明涉及氢氧电解技术领域，具体是指一种氢氧机电解反应机构，用以能增加氢、氧气的生成量，以及氢、氧气的输出速度。
背景技术
随着科技不断地开发及演进，能源的需求也日益迫切，目前燃煤、天然气、石油等可燃性能源逐渐减少已是不逆的事实，再加上这些可燃性能源燃烧后的二氧化碳所造成的温室效应日益严重，因此替代能源需求殷切，使得再生能源的运用与发展呈现快速的成长。举凡太阳能、风能、氢氧能等绿色能源均为人们研究开发的对象，如何撷取低廉的自然界能量而有效转换成电力是人们首要追求的目标，其中以氢氧机进行电解以生成氢气来做为引擎或燃料电池等的燃料为较有经济效益的绿色能源。
而氢氧电解作用是指以电流通过电解质溶液，而在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程。而传统上皆使用单独槽位的电解槽来进行氢氧电解作用，虽然单独槽位的电解槽具有制程简单、技术相对成熟以及成本低廉的优点，然而单独槽位的电解槽生产氢气与氧气的效率不高，需要大量的电能才能产出些许氢气与氧气，同时还可能存在着氢气与氧气共存所产生的爆炸风险。
为解决前述传统氢氧装置效能不佳的问题，业界提出不同的解决方式如中国专利号CN208933487U所公开的「氢氧机的电解槽取气结构」，其主要由一本体、一阳极板及一阴极板所构成，其中本体内部横向设置有一板件，令本体的内部分隔一液室及一位于液室上方的气室，并令气室分隔成彼此互不相通的一氢室与一氧室，而液室分隔成彼此部分相通的一设置有阳极板的阳极室与一设置有阴极板的阴极室，分隔板并设有一与阳极室相通的氧气孔及一与阴极室相通的氢气孔，以此令电解后的氢气与氧气可分别经由氢气孔与氧气孔流入氢气室与氧气室进行气体收集。
但前述液室中的阳极室与阴极室是分别利用一氧气孔与氢气孔与气室连通，且阵列化的电解槽的阳极室与阴极室是呈间隔交错排列〔即为十一十一十一〕，不仅使结构趋于复杂，且使电解液在电解槽内的流动性低，造成其集气速度因压力不足而降底，进而造成工作效率降低。再者目前电解槽容易在两极之间产生极化作用，又电解水的过程中会产生温升现象，使电解槽内的温度升高，则极易影响电解效率。
简言之，现有的氢氧机效能仍有未臻完善之处，例如无法平衡液体中氢氧含量而降低反应效率，氢气与氧气的分离收取仍不理想，氢氧机内外部的压力不易平衡，无法扰动液体而影响反应效率，故有进一步改良的必要，而如何解决此一问题，是目前业界的重要课题。
有鉴于此，本发明人乃针对现有氢氧机在使用时所面临的问题深入探讨，并通过多年从事相关产业的研发与制造经验，积极寻求解决之道，经不断努力的研究与试作，终于成功的开发出一种氢氧机电解反应机构，其能克服现有因氢氧电解效率及集气不足所造成的不便与困扰。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种氢氧机电解反应机构，能有效提升电解的反应效率，增加氢气的生成量。
又，本发明的次一主要目的是在提供一种氢氧机电解反应机构，其能提高集气速度及集气量，以增加氢气的生成量。
再者，本发明的再一主要目的是在提供一种氢氧机电解反应机构，其能降低电解温度，以确保电解效率，减少电能的损耗，其可降低氢气的电解成本。
据此，本发明主要通过下列的技术方案，来具体实现前述的目的与效能：其包括有：
一本体，其包括有一承载架及一盖设于该承载架上的壳盖，以使该本体内部形成一可供填充水或电解液的封闭状电解槽，又该承载架上设有偶数朝壳盖横向一侧延伸、且间隔排列的电极片，而该等电极片包括成对的阳极电极片及阴极电极片，又该些电极片的排列为至少一组同极性相邻的二电极片及位于该组同极性电极片两侧的不同极性电极片，该壳盖内具有系列向该承载架横向一侧延伸的隔板，且各该隔板是形成于不同极性的相邻电极片之间，各该电极片顶缘上方与隔板底缘下方分别形成有一令两侧空间相互连通的通道；
一集气单元，其设于该本体上方，该集气单元由一罩体及形成于该本体顶面连通该电解槽的至少一第一开孔与至少一第二开孔，其中该第一开孔与该第二开孔分别对应该电解槽中的阳极电极片空间与阴极电极片空间，再者前述的罩体具有开口向下、且分隔的一第一集气室及一第二集气室，而该罩体的第一集气室对应形成于该本体的第一开孔，且该罩体的第二集气室对应形成于该本体的第二开孔，该罩体上具有分别连通该第一集气室与该第二集气室的一第一接管及一第二接管，使该集气单元的罩体可分别导流氧气及氢气。
优选地，该电极片是依序以一阳极电极片、二相邻阴极电极片及一阳极电极片的排列。
优选地，该电极片是依序以一阴极电极片、二相邻阳极电极片及一阴极电极片的排列。
优选地，该电极片是以一阳极电极片、二相邻的阴极电极片、二相邻的阳极电极片及一阴极电极片的连续线性排列。
优选地，该电极片是以一阴极电极片、二相邻的阳极电极片、二相邻的阴极电极片及一阳极电极片的连续线性排列。
优选地，该电极片邻近该承载架底部的一端设有至少一连通道，该连通道可提供尚未反应或尚未完全反应的水或电解液给各该电极片进行电解反应。
优选地，该本体的壳盖于对应最外一侧电极片的一侧形成有一挡片，供于该电解槽一侧形成一注液区。
优选地，该壳盖上具有一对应该电解槽的可选择性封闭的注液孔，该注液孔用以方便添加该液体。
优选地，该本体外侧具有一冷却回流装置，该冷却回流装置至少包括一冷却器、一流体管路及一帮浦，其中该流体管路一端连通该本体的电解槽一侧，而该流体管路另一端连通该冷却器，且该帮浦设于该流体管路。
优选地，该帮浦输送方向为单方向。
优选地，该本体一侧设有一补液机构，该补液机构通过一导管连通该本体的注液孔，用以提供水或电解液。
优选地，该补液机构于该本体的电解槽内设有一感测单元，该感测单元电性连接该补液机构，用以感测该电解槽内液体液面高度而传递讯息给该补液机构，供该液体液面低于设定值时可选择性进行补液。
通过上述本发明的上述结构，使本发明的氢氧机电解反应机构能利用本体电解槽内的阴极电极片被置于相邻隔板的同一空间内，使其在与间隔的阳极电极片进行电解反应时，可使得该空间的氢气产生内集中，并加大其排出的压力，其能提高集气速度及集气量，再配合该集气单元的设计，使氢气与氧气能被分离导流，进而能有效提升电解的反应效率，增加氢气的生成量，从而有效提升其附加价值，增进其经济效益。
为使审查员能进一步了解本发明的构成、特征及其他目的，以下乃举本发明的若干较佳实施例，并配合附图详细说明如后，同时让熟悉该项技术领域的技术人员能够依据本说明书具体实施。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的外观立体示意图。
图2是本发明较佳实施例的部分分解立体示意图，供说明其主要元件的态样及其相对关系。
图3是本发明较佳实施例的结构立体示意图。
图4是本发明较佳实施例于图1中4-4方向的剖视图。
图5是本发明较佳实施例于图1中5-5方向的剖视图。
图6是本发明另一较佳实施例的外观立体示意图，供说明其搭载一回流管路系统的态样。
图7是本发明的图6另一较佳实施例的内部构成示意图，供说明其搭载该回流管路系统的内部状态。
图8是本发明再一较佳实施例的侧视剖面示意图，供说明其搭载一补液机构的态样。
具体实施方式
本发明提供一种氢氧机电解反应机构，随附图例示本发明的具体实施例及其构件中，所有关于前与后、左与右、顶部与底部、上部与下部、以及水平与垂直的参考，仅用于方便进行描述，并非限制本发明，亦非将其构件限制于任何位置或空间方向。附图与说明书中所指定的尺寸，当可在不离开本发明的申请专利范围内，根据本发明的具体实施例的设计与需求而进行变化。
本发明提供一种氢氧机电解反应机构，其如图1、图2所示，其是由一本体10及一设于该本体10上方的集气单元30，以供电解生成氢、氧气，并分别导流提取；
而关于本发明较佳实施例的详细构成，则如图2、图3、图4及图5所示，所述本体10包括有一设于底部的承载架11及一盖设于该承载架11上的壳盖12，以使该本体10内部形成一封闭的电解槽13，该电解槽13可供充填一液体如水或含有NaOH、KOH、Na2SO4、K2SO4或H2SO4等电解质的水溶液，又该承载架11上设有偶数朝该壳盖12横向一侧延伸、且间隔排列的电极片14，而该些电极片14包括成对的阳极电极片141及阴极电极片142，又该些电极片14的排列为至少一组同极性相邻的二电极片14及位于该组同极性电极片14两侧的不同极性电极片14，如图3、4中的电极片14由左至右呈一阳极电极片141、二相邻阴极电极片142及一阳极电极片141的排列〔十一一十〕，又或电极片14由左至右呈一阴极电极片142、二相邻阳极电极片141及一阴极电极片142的排列〔一十十一〕。而根据本实施例的技术沿用，该些电极片14可以是由左至右呈一阳极电极片141、二相邻阴极电极片142、二相邻阳极电极片141及一阴极电极片142的连续线性排列〔十一一十十一〕，又或电极片14由左至右呈一阴极电极片142、二相邻阳极电极片141、二阴极电极片142及一阳极电极片141的连续线性排列〔一十十一一十〕，用以较佳地电解产出更多的气体。再跟据本实施例的技术，该些电极片14可以是中间内圈均是阴极电极片142而外圈均是阳极电极片141的矩阵排列，用以较佳地电解产出更多的气体。再者，各该电极片14邻近该承载架11底部的一端设有至少一连通道145如凹陷或开孔，该连通道145可提供尚未反应或尚未完全反应的该水或电解液给予各该电极片14进行较佳的电解反应。
又该壳盖12内具有系列向该承载架11一侧延伸的隔板15，且各该隔板15是形成于不同极性的相邻电极片14中，如相邻的阳极电极片141与阴极电极片142之间，又各该电极片14顶缘上方与隔板15底缘下方分别形成有一令两侧空间相互连通的通道140、150，使前述电解槽13中的水或电解液可相互流动产生电解反应。又该壳盖12进一步于对应最外一侧电极片14的一侧形成有一挡片155，以供形成一注液区130，且该壳盖12上具有一对应该注液区130的可选择性封闭的注液孔16，该注液孔16用以方便添加该液体，其中本发明注液孔16可进一步包括一螺栓161，用以开关该注液孔16。再者，本发明更包括一透气孔17，该透气孔17是对应该注液区130，用以较顺畅地添加该液体，且该透气孔17进一步包括一螺栓171用以不完全地封闭。
所述的集气单元30是由一罩体31及形成于该本体10顶面连通电解槽13的至少一第一开孔32与至少一第二开孔33，其中该本体10的第一开孔32与第二开孔33分别对应电解槽13中的阳极电极片141空间与阴极电极片142空间，用以分别利用该第一开孔32收集各该阳极电极片141所产生的氧气，而该第二开孔33用以收集各该阴极电极片142所产生的氢气，供分别导出氧气与氢气，其中该罩体31具有开口向下、且分隔的一第一集气室34及一第二集气室35，而该罩体31的第一集气室34对应形成于该本体10的第一开孔32，以供通过第一开孔32连通该本体10电解槽13与该第一集气室34，且该罩体31的第二集气室35对应形成于该本体10的第二开孔33，以供通过第二开孔33连通该本体10电解槽13与该第二集气室35，再者该罩体31上具有分别连通该第一集气室34与该第二集气室35的一第一接管36及一第二接管37，使得该集气单元30的罩体31可分别导流氧气及氢气。
再者，请参阅图6及图7，其是本发明的另一实施例，其进一步包括有一设于该本体10外侧的冷却回流装置40，该冷却回流装置40至少包括一冷却器41、一流体管路42及一帮浦43，其中该流体管路42一端是连通该本体10的电解槽13一侧，而该流体管路42另一端连通该冷却器41，且该帮浦43设于该流体管路42，该帮浦43可设为单方向输送，用以抽取该本体10电解槽13的液体经由该流体管路42进入该冷却器41进行冷却，让电解槽13内的水或电解液能降温、且增加扰流效应，而更有较佳的电解反应效率。
另请参阅图8，本发明更包括一补液机构50及一感测单元55，该补液机构50通过一导管51连通该本体10的注液孔16，用以提供水或电解液，而该感测单元55设于该本体10电解槽13内，且该感测单元55电性连接该补液机构50，用以感测该电解槽13内液体液面高度而传递讯息予该补液机构50，供该液体液面低于设定值时可选择性进行补液。
通过前述的设计，本发明于实际使用状态，则请参照图1、图3及图4所示，再进行电解反应时，由于该本体10电解槽13内的阴极电极片142〔或阳极电极片141〕被置于相邻隔板15的同一空间内，使其在与间隔的阳极电极片141〔或阴极电极片142〕进行电解反应时，可使得该空间的氢气产生内集中，并加大其排出的压力，其能提高集气速度及集气量，再配合该集气单元30的设计，使氢气与氧气能被分离导流，进而能有效提升电解的反应效率，增加氢气的生成量，再者加大的氢气生成空间，能有效降低电解温度，以确保电解效率，减少电能的损耗，其可降低氢气的电解成本。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
Claims (12)
1.一种氢氧机电解反应机构，其特征在于，其包括有：
一本体，其包括有一承载架及一盖设于该承载架上的壳盖，以使该本体内部形成一可供填充水或电解液的封闭状电解槽，该承载架上设有偶数朝壳盖横向一侧延伸、且间隔排列的电极片，而该些电极片包括成对的阳极电极片和阴极电极片，该些电极片的排列为至少一组同极性相邻的二电极片及位于该组同极性电极片两侧的不同极性电极片，该壳盖内具有系列向该承载架横向一侧延伸的隔板，且各该隔板是形成于不同极性的相邻电极片之间，各该电极片顶缘上方与隔板底缘下方分别形成有一令两侧空间相互连通的通道；
一集气单元，其设于该本体上方，该集气单元是由一罩体及形成于该本体顶面连通该电解槽的至少一第一开孔与至少一第二开孔，其中该第一开孔与该第二开孔分别对应该电解槽中的阳极电极片空间与阴极电极片空间，所述罩体具有开口向下、且分隔的一第一集气室及一第二集气室，而该罩体的第一集气室对应形成于该本体的第一开孔，且该罩体的第二集气室对应形成于该本体的第二开孔，该罩体上具有分别连通该第一集气室与该第二集气室的一第一接管及一第二接管，使该集气单元的罩体可分别导流氧气及氢气。
2.如权利要求1所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该电极片是依序以一阳极电极片、二相邻阴极电极片及一阳极电极片的排列。
3.如权利要求1所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该电极片是依序以一阴极电极片、二相邻阳极电极片及一阴极电极片的排列。
4.如权利要求1所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该电极片是以一阳极电极片、二相邻的阴极电极片、二相邻的阳极电极片及一阴极电极片的连续线性排列。
5.如权利要求1所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该电极片是以一阴极电极片、二相邻的阳极电极片、二相邻的阴极电极片及一阳极电极片的连续线性排列。
6.如权利要求1至5中任一项所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该电极片邻近该承载架底部的一端设有至少一连通道，该连通道可提供尚未反应或尚未完全反应的水或电解液给各该电极片进行电解反应。
7.如权利要求1所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该本体的壳盖于对应最外一侧电极片的一侧形成有一挡片，供于该电解槽一侧形成一注液区。
8.如权利要求1或7所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该壳盖上具有一对应该电解槽的可选择性封闭的注液孔，该注液孔用以方便添加该液体。
9.如权利要求1所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该本体外侧具有一冷却回流装置，该冷却回流装置至少包括一冷却器、一流体管路及一帮浦，其中该流体管路一端连通该本体的电解槽一侧，而该流体管路另一端连通该冷却器，且该帮浦设于该流体管路。
10.如权利要求9所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该帮浦输送方向为单方向。
11.如权利要求8所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该本体一侧设有一补液机构，该补液机构通过一导管连通该本体的注液孔，用以提供水或电解液。
12.如权利要求1所述的氢氧机电解反应机构，其特征在于，该补液机构于该本体的电解槽内设有一感测单元，该感测单元电性连接该补液机构，用以感测该电解槽内液体液面高度而传递讯息给该补液机构，供该液体液面低于设定值时可选择性进行补液。
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