CN116732553A - 一种氢气发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢气发生装置，包括电解槽机构和气水分离机构；所述电解槽机构包括外壳，外壳内安装有阳极室和阴极室；所述阳极室内设置有阳极部件；所述阳极室连通外部的补液机构，且阳极室与阴极室之间连通有补液管和进气管；所述阴极室内设置有氢气出气管，氢气出气管的下部设置有密封的SPE离子膜，且SPE离子膜内的氢气出气管内安装有阴极部件；所述阴极室与外壳之间连通有氧气出气管。本发明的电解液进入阳极室后，在阳极部件上分解成的负氧离子和氢质子，随即在阳极部件上放出电子，形成氧气，从阳极室排出，携带部分水汽进入到阴极室，纯水可循环使用，氧气通过氧气出气管排出，直接排到大气中或者再利用。
Description
技术领域
本发明涉及氢气生成技术领域，特别是涉及一种氢气发生装置。
背景技术
目前随着世界能源的逐渐匮乏，新能源的开发利用已经成为各国需解决的当务之急，而氢气就是一种有巨大发展前景的绿色新能源，应用范围广阔。
氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味且难溶于水的气体，氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气发生器是指可以生产和制备氢气的设备，由于氢气的特殊性能，在进行制热时可以通过制造氢气进行辅助燃烧，降低二氧化碳的排放量进而提高整体设备的环保性。
现有申请号为2016209647524的中国发明专利，该发明公开了一种高纯氢气发生装置，该发明主要技术要点壳体，其结构要点壳体内设置有电解槽、储液罐、干燥管总成、第一三通接头、第二三通接头、压力开关、回流管。壳体上设置有平钮开关、压力表、液晶显示屏、报警器、接头、旋钮阀、电源插座。所述壳体上在储液罐对应位置开设有观察窗及液位高度曲线。所述平钮开关与电解槽的电源开闭控制端口相连。所述储液罐上端进口露出壳体并设置有中部具有通孔的储液罐盖，干燥管总成上端口露出壳体并设置有干燥管总成盖。
专利号为CN2012205734737的中国实用新型专利，该实用新型专利公布了一种氢气发生器，利用电解的方式把水分解成氧气和氢气，然后可以把分解后的氧气和氢气分别引流到不同的地方以方便使用，结构简单，操作简便，实用性强。
这样的结构存在缺陷，主要是：
1、上述的氢气发生装置易产生冲液污染负载管路，长时间使用对配套色谱及实验室人员健康有危害；
2、上述的氢气发生装置提取的氢气纯度不够，收集氢气较麻烦，容易泄露，污染环境，而且遇到明火易爆炸，危害人的生命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种氢气发生装置，可以保证工作的安全可靠，并且保证氢气的纯度，保证氢气不会泄露，保护环境的安全和人身安全。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氢气发生装置，包括电解槽机构和气水分离机构；所述电解槽机构包括外壳，外壳内安装有阳极室和阴极室；所述阳极室内设置有阳极部件；所述阳极室连通外部的补液机构，且阳极室与阴极室之间连通有补液管和进气管；所述阴极室内设置有氢气出气管，氢气出气管的下部设置有密封的SPE离子膜，且SPE离子膜内的氢气出气管内安装有阴极部件；所述阴极室与外壳之间连通有氧气出气管；所述阳极部件和阴极部件连接外部的控制器部分； 所述气水分离机构包括气水分离器，且氢气出气管通过氢气输送管路连通到气水分离器的下部；所述气水分离器内安装有干燥机构和氢气输出管；所述氢气出气管与氢气输送管路之间的连接处安装有控制阀；所述的控制器部分还连接补液机构和控制阀。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述补液机构包括安装在外壳内的补液箱，补液箱内安装有循环泵；所述补液箱通过补液管路连通阳极室。
通过采用了上述技术方案，补液机构可以快速地补充电解室机构的阳极室与阴极室的电解液，且补液机构还可以连接外部的控制器以及与其连接的传感器，还可以实现自动补液。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述氢气出气管的上端安装有三通阀；所述三通阀的一端通过管路连通控制阀，所述三通阀的另一端通过管路连通回液机构。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述回液机构包括回液管，回液管连通在三通阀和阳极室之间。
通过采用了上述技术方案，回液管内流动的是带有一定水汽的氢气，避免出现氢气堵塞造成的危害，也保证了设备的安全，对环境和工作人员起到了一定的保护。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述回液管上安装有缓冲箱。
通过采用了上述技术方案，缓冲箱的作用是起到存储和缓冲作用，保证管路内气压稳定，避免出现气爆等突发危害，保证设备的安全。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述气水分离器包括气水分离器外壳，气水分离器外壳内充有分离液；所述气水分离器外壳的上部有干燥机构。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述干燥机构包括安装在气水分离器外壳上部的干燥外壳，干燥外壳内设置有干燥器；所述干燥外壳连通氢气输出管。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述阳极室和所述阴极室内分别设置有液位传感器和液压传感器；所述缓冲箱内安装有液位传感器和液压传感器；所述控制部分分别连接所有的液位传感器和所有的液压传感器。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述控制部分包括控制箱，控制箱内安装有控制器；所述控制箱的前部安装有显示屏和若干控制按键，显示屏和若干控制按键分别连接控制器。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述控制器采用的是PLC、工业电脑、单片机或者电路控制板中的其中一种。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：
1、本发明的电解液进入阳极室后，在阳极部件上分解成的负氧离子和氢质子，随即在阳极部件上放出电子，形成氧气，从阳极室排出，携带部份水汽进入到阴极室，纯水可循环使用，氧气通过氧气出气管排出，直接排到大气中或者再利用。阳极室产生的氢质子随着电解液进入到阴极室内，此时氢质子以水合离子的形式，在阴极部件的电场力的作用下，通过SPE离子膜，到达阴极部件上吸收电子形成氢气。氢气进入气水分离器，在此除去从电解槽机构携带出的大部分水份，含微量水份的氢气再经干燥器吸湿后，纯度便达到99.999%以上氢气，氢气收集后再使用；
2、本发明的氧气和氢气分别在不同的位置生成，因而避免氢气和氧气发生混合，提高了氢气的纯净度；
3、本发明有补液功能，并且采用传感器检测，使用控制器进行控制，可以实现电解液的自动补充，实现自动化操作；
4、本发明具有回液功能，在氢气出气管上的三通阀连接回液管，在发生氢气输出遇到阻力的时候，实现回液，保证设备整体运行的安全，也便于余气的回收再利用，保证电解液利用的最大化；
5、本发明的各个管路是相互连通的，保证阳极室和阴极室内有足够的气压，使补液箱只需存储少量电解液即可产生使电解液进入阳极室的压力，循环泵也是在需要的时候才开动，从而节约了生产成本。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：
图1为本发明实施例的原理结构示意图。
图中：1、氧气出气管出口；2、氧气出气管；3、缓冲箱；4、SPE离子膜；5、阴极室；6、回液管；7、进气管；8、阳极部件；9、阳极室；10、补液管路；11、补液管；12、补液箱；14、气水分离机构；15、气水分离器；16、氢气输出管；17、干燥机构；18、外壳；19、氢气出气管；20、氢气输送管路；21、控制阀；22、管路。
实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明介绍了一种氢气发生装置，包括电解槽机构和气水分离机构。电解槽机构的作用是通过阳极和阴极电解电解液，产生氧气和氢气。气水分离机构可以去除氢气中的杂质和水汽。
所述电解槽机构包括外壳18，外壳18内安装有阳极室9和阴极室5。所述阳极室9内设置有阳极部件8，阳极室9连通外部的补液机构，且阳极室9与阴极室5之间连通有补液管11和进气管7。
所述补液机构包括安装在外壳18内的补液箱12，补液箱12内安装有循环泵。所述补液箱12通过补液管路10连通阳极室9。通过采用了上述技术方案，补液机构可以快速地补充电解室机构的阳极室与阴极室的电解液，且补液机构还可以连接外部的控制器以及与其连接的传感器，还可以实现自动补液。循环泵的设计是个备案，只有在需要的时候才会启动，平时不启动，依靠整个设备内部管路的气压来实现补液。
所述阴极室5内设置有氢气出气管19，氢气出气管19的下部设置有密封的SPE离子膜4，且SPE离子膜4内的氢气出气管19内安装有阴极部件。所述阴极室与外壳之间连通有氧气出气管2，氧气出气管2的端部为开放形状，具体来说，氧气出气管2的端部为氧气出气管出口1，截面呈喇叭状。这种设计的好处是方便连接外部设备，氧气可以方便收集，用在别处有用的地方。
所述气水分离机构14包括气水分离器15，且氢气出气管19通过氢气输送管路20连通到气水分离器14的下部。所述气水分离器15内安装有干燥机构17和氢气输出管16。所述氢气出气管19与氢气输送管路20之间的连接处安装有控制阀21。
所述氢气出气管19的上端安装有三通阀，三通阀的一端通过管路连通控制阀21，所述三通阀的另一端通过管路连通回液机构。
所述回液机构包括回液管6，回液管6连通在三通阀和阳极室9之间。通过采用了上述技术方案，回液管内流动的是带有一定水汽的氢气，避免出现氢气堵塞造成的危害，也保证了设备的安全，对环境和工作人员起到了一定的保护。
所述回液管6上安装有缓冲箱3。通过采用了上述技术方案，缓冲箱的作用是起到存储和缓冲作用，保证管路内气压稳定，避免出现气爆等突发危害，保证设备的安全。
气水分离器的基本机构大致相同。所述气水分离器15包括气水分离器外壳，气水分离器外壳内充有分离液，气水分离器外壳的上部有干燥机构17。所述干燥机构17包括安装在气水分离器外壳上部的干燥外壳，干燥外壳内设置有干燥器。所述干燥外壳连通氢气输出管。
上述的气水分离器15和干燥机构17都是基本机构，其他的气水分离作用的设备和干燥作用的机器，也在本发明的保护范围。
所述控制部分包括控制箱，控制箱内安装有控制器。控制箱的前部安装有显示屏和若干控制按键，显示屏和若干控制按键分别连接控制器。所述阳极室和所述阴极室内分别设置有液位传感器和液压传感器，缓冲箱内安装有液位传感器和液压传感器。控制部分分别连接所有的液位传感器和所有的液压传感器。所述的控制器部分还连接补液机构和控制阀，阳极部件和阴极部件连接外部的控制器部分。
另外，所述控制器采用的是PLC、工业电脑、单片机或者电路控制板中的其中一种。上述的控制器都是现有的产品，在市面上可以买到，并且本领域技术人员可以轻松掌握其工作原理和连接关系，方便使用。
工作的时候，电解液进入阳极室后，在阳极部件上分解成的负氧离子和氢质子，随即在阳极部件上放出电子，形成氧气，从阳极室排出，携带部份水汽进入到阴极室，纯水可循环使用，氧气通过氧气出气管排出，直接排到大气中或者再利用。阳极室产生的氢质子随着电解液进入到阴极室内，此时氢质子以水合离子的形式，在阴极部件的电场力的作用下，通过SPE离子膜，到达阴极部件上吸收电子形成氢气。氢气进入气水分离器，在此除去从电解槽机构携带出的大部分水份，含微量水份的氢气再经干燥器吸湿后，纯度便达到99.999%以上氢气，氢气收集后再使用。
一般情况下，电解液使用的是纯水，还可以使用去离子水或二次蒸馏水，可以快速产生氧气和氢气。本实施例的装置对压控、过压保护、流量显示、流量追踪等均实行自动控制，使氢气能在恒压下输出。根据气相色谱仪用氢气量，实现全自动调节。本实施例利用SPE技术电解纯水制高纯氢气。氧气直接释放到大气中，还可以进行收集后用于别处，也有一定的经济效益。
本发明的氧气和氢气分别在不同的位置生成，因而避免氢气和氧气发生混合，提高了氢气的纯净度。
本发明有补液功能，并且采用传感器检测，使用控制器进行控制，可以实现电解液的自动补充，实现自动化操作。
本发明具有回液功能，在氢气出气管上的三通阀连接回液管，在发生氢气输出遇到阻力的时候，实现回液，保证设备整体运行的安全，也便于余气的回收再利用，保证电解液利用的最大化。
本发明的各个管路是相互连通的，保证阳极室和阴极室内有足够的气压，使补液箱只需存储少量电解液即可产生使电解液进入阳极室的压力，循环泵也是在需要的时候才开动，从而节约了生产成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种氢气发生装置，其特征在于：包括电解槽机构和气水分离机构；
所述电解槽机构包括外壳，外壳内安装有阳极室和阴极室；所述阳极室内设置有阳极部件；所述阳极室连通外部的补液机构，且阳极室与阴极室之间连通有补液管和进气管；所述阴极室内设置有氢气出气管，氢气出气管的下部设置有密封的SPE离子膜，且SPE离子膜内的氢气出气管内安装有阴极部件；所述阴极室与外壳之间连通有氧气出气管；
所述阳极部件和阴极部件连接外部的控制器部分；
所述气水分离机构包括气水分离器，且氢气出气管通过氢气输送管路连通到气水分离器的下部；所述气水分离器内安装有干燥机构和氢气输出管；所述氢气出气管与氢气输送管路之间的连接处安装有控制阀；
所述的控制器部分还连接补液机构和控制阀。
2.根据权利要求1所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述补液机构包括安装在外壳内的补液箱，补液箱内安装有循环泵；所述补液箱通过补液管路连通阳极室。
3.根据权利要求2所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述氢气出气管的上端安装有三通阀；所述三通阀的一端通过管路连通控制阀，所述三通阀的另一端通过管路连通回液机构。
4.根据权利要求3所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述回液机构包括回液管，回液管连通在三通阀和阳极室之间。
5.根据权利要求4所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述回液管上安装有缓冲箱。
6.根据权利要求1所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述气水分离器包括气水分离器外壳，气水分离器外壳内充有分离液；所述气水分离器外壳的上部有干燥机构。
7.根据权利要求6所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述干燥机构包括安装在气水分离器外壳上部的干燥外壳，干燥外壳内设置有干燥器；所述干燥外壳连通氢气输出管。
8.根据权利要求5所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述阳极室和所述阴极室内分别设置有液位传感器和液压传感器；所述缓冲箱内安装有液位传感器和液压传感器；所述控制部分分别连接所有的液位传感器和所有的液压传感器。
9.根据权利要求8所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述控制部分包括控制箱，控制箱内安装有控制器；所述控制箱的前部安装有显示屏和若干控制按键，显示屏和若干控制按键分别连接控制器。
10.根据权利要求9所述的一种氢气发生装置，其特征在于：所述控制器采用的是PLC、工业电脑、单片机或者电路控制板中的其中一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230912 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |