CN1196464A

CN1196464A - 水气灶

Info

Publication number: CN1196464A
Application number: CN 97104001
Authority: CN
Inventors: 黄仁清
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-21

Abstract

本发明涉及一种能将水分解成氢氧混合可燃气体、用于炊事的装置,包括动力机构、微型发电机、电解槽和通用灶具。本装置由大型发条等组成的原动机构,经过一组齿轮组成的传动增速机构,推动微型发电机的电枢飞速旋转,产生感生电流,通过外电路将电流引入电解槽的电极,使电解槽内的水分解,生成氢氧混合可燃气体,经输气管供给通用灶具,用以做饭、炒菜、烧水等等。本水气灶洁净、热值高、成本低,适于普遍推广。

Description

水气灶

本发明涉及一种炊事用的能将水分解成氢氧混合可燃气体的装置。

人们做饭、烧水，最早使用的能源为秸杆和薪材。在漫长的年代里，这种能源对促进人类文明起了重要的作用。这种能源由于含氧，故热值较低。18世纪中叶蒸汽机的发明，导致了产业革命，动力机要求有高热值的燃料来驱动，于是人工脱氧燃料——炭、继而天然脱氧燃料——煤取代秸杆和薪材，成为能源包括生活用能源的主要来源。1959年中东发现大油田，石油比煤炭更加质优价廉，由此取得的天然气和液化石油气以及在此基础上研制的各种燃气，将逐步成为人们生活用能源的主要部分。但是这些化石燃料是一种非再生性能源，储量虽丰，终将有枯竭之日，而且这些能源含有杂质或因燃烧不完全，烟气内除了含有一氧化碳、二氧化硫等有害成份外，还含有温室气体——二氧化碳。现在世界二氧化碳排放形势严峻，长此增长下去，有可能使全球平均温度提高，海平面上升，造成更多的水灾、旱灾、风灾，粮食减产，使生活在岛屿和三角洲的人沦为难民，几亿人面临饥饿和疾病的危险。因此，氢能作为热值高、没有资源限制的清洁燃料，将成为未来取代化石燃料的理想的新能源。但在目前技术条件下，氢的制造难题较多，成本较高，难以在日常生活中应用。如何制造出既清洁又廉价的日用氢能燃料，是当今考验人类智慧的一大课题。

本发明的目的是提供一种能将水分解成洁净、热值高、成本低的氢氧混合燃气(其中氢是主要的，氧只起助燃作用)的水气灶。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括箱式电化学反应器及通用灶具，反应器上方固定一动力机构和微型单极发电机，下方为电解槽。其特征在于：动力机构有一安装架，安装架焊接在矩形钢盒内，钢盒固定在反应器后上方；微型发电机下部两边焊接两个底脚，底脚固定在矩形钢盒底上，钢盒固定在反应器左上方。安装架右面固定由发条和头轮等组成的原动机构，二轮轴、三轮轴、四轮轴、五轮轴、六轮轴、七轮轴的两端分别穿进安装架的孔眼里，头轮片、二轮片、三轮片、四轮片、五轮片、六轮片、七轮片的轮齿分别与二轮轴、三轮轴、四轮轴、五轮轴、六轮轴、七轮轴、八轮轴相啮合。反应器后壁右上方有一可以插入上条柄的孔眼。八轮轴即微型单极发电机的电枢(转子)，电枢的电刷有导线与电解槽的电极连通。箱体左壁上部有输气管，与通用灶具连通。

当插入上条柄，旋转柄头，将发条上紧时，发条便产生恢复力矩，驱动条盒轮(即头轮)旋转，由此驱动传动机构的各级轮轴和轮片增速旋转。各轮子间的逐级增速传动，使位于磁极间的八轮轴即微型发电机的电枢飞速旋转，产生感生电流，输入反应器下方的电解槽的电极，使槽内25～30％的NaOH水溶液电解，在阴极上析出氢，阳极上析出氧，上升到储气室内，形成氢氧混合可燃气体，通过输气管供给通用灶具，用电子打火使可燃气体燃烧，产生高温浅蓝色火焰，即可用来做饭、炒菜、烧水等等，生成物为水蒸气，实现取自水又还原于水的顺应自然的良性循环，既可免除温室气体二氧化碳过量排放给人类带来的危害，又使人们获得了清洁纯净、热值较高、成本低廉的燃气。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明水气灶的主视图；

图2为动力机构展开的俯视图；

图3为微型单极发电机内部结构的主视图；

图4为水电解用箱式电解槽内部结构的主视图；

图5为单极式电解槽电联结的示意图。

图中，1.动力机构；2.进水口；3.微型单极发电机；4.气压计；5.输气管；6.通用灶具；7.储气室；8.电解槽；9.液位计；10.大型发条；11.条盒；12.二轮片；13.二轮轴；14.三轮片；15.三轮轴；16.四轮片；17.四轮轴；18.五轮片；19.五轮轴；20.六轮片；21.六轮轴；22.七轮片；23.七轮轴；24.八轮轴(即电枢轴)；25.轴承；26.电刷I；27.机座；28.外电路；29.永磁单极磁极；30.电刷II；31.端盖；32.铜质园筒形电枢；33.塑料支架；34.电枢轴(即八轮轴)；35.石棉隔膜；36.槽体；37.电极；38.25～30％的NaOH水溶液；39.槽电压。

图1为箱式电化学反应器(右)及通用灶具(左)。要生产氢，最好的办法是电解水。但用电换氢，所费不赀，使氢燃料的成本远高于化石燃料。因此要电解水，决不能使用现有电力，必须另辟蹊径，寻找廉价电源。一种可行的解决办法为图1右方的箱式电化学反应器，其上部为微型单极发电机3和动力机构1，中部为储气室7，下部为单极箱式电解槽8。由动力机构1的八轮轴24带动发电机3的电枢32旋转，发出低压、大电流的直流电，由外电路28导入电解槽8的电极37，使水分解，生成氢氧混合燃气7，通过输气管5供给通用灶具6，即可打火做饭。这种电源的成本，除了微型单极发电机3和动力机构1的折旧外，没有任何消耗；所生成的氢氧混合燃气的成本，除了反应器(包括发电机3和动力机构1)的折旧和少量水的耗费外，没有任何消耗，所以极为低廉。

该反应器顶上有气压计4，左侧有液位计9，当燃气用完(气压为0.1MPa)，NaOH电解液液位较低时，应从进水口2添入纯净水(或凉开水)，以达到规定的液位。反应器为长方形箱式钢板结构，因需耐0.5～1MPa高压，应取3～4mm厚的钢板压制而成，尺寸约50×40×80cm³，视需要而定。

图2为动力机构1的详图，包括原动机构(有发条、条盒、条盒轮、条轴等)和传动机构(有2～7轮片，2～8轮轴)。动力机构1有一安装架，安装架焊接在矩形钢盒内，钢盒固定在反应器后上方。原动机构内，发条10的外钩与条盒11内壁的槽口相钩扣，整根发条10盘绕在条盒11内，组成带扁盒的轮子，称为条盒轮(即头轮)。传动机构内，上一级轮片与下一级轮轴相啮合，轮轴的两端分别穿进安装架的孔眼里，共同起着传动和增速作用。为了通过各级齿轮的增速传动，使铜质园筒形电枢32(即八轮轴24)每分钟旋转几千周，必须采用大型的、强劲有力的发条10，确保各级轮轴旋转时有足够的动力；同时，安装架上的孔眼要采用镶有人造宝石钻眼的轴承，各级轮轴要配以细轴榫，从而提高传动机构的润滑性和耐磨性，延长使用寿命。反应器后壁(即动力机构钢盒后面)右上方有一孔眼，可以插入上条柄给原动机构上条。

图3为微型单极发电机3的详图，由机座27、铜质园筒形电枢32、永磁单极磁极29、电刷I26和II30、端盖31、电枢轴34等组成。端盖31固定在机座27上。电刷装置I26和II30分别固定在机座27和端盖31上。永磁单极磁极29固定在机座27上。发电机下部两边焊接两个底脚，底脚固定在矩形钢盒底上，钢盒固定在反应器的左上方。园筒形电枢32(转子)中空，没有绕组，可用铜或钢制作，比较轻，电枢轴34两头为较细的轴榫，放置在端盖和安装架镶有宝石钻眼的轴承内。动力机构钢盒和发电机钢盒间有一孔眼，电枢轴34穿过其中。电枢一端装有开闭钳(图中未画出)，不需燃气时把发电机关闭，需要时打开。因为没有电源，不能利用激磁线圈，只能采用永久磁铁29作定子，用螺杆固定在机座27上。因为采用单极箱式电解槽8，只需要低压直流电源，故采用单极磁极29。铜质园筒形电枢32在永磁单极磁极29中飞速旋转，产生低压感生电流，经电刷II30流向外电路28。

图4为单极箱式电解槽8的详图。在电解槽8中，电极37为平板状，按阴阳交错地垂直平行放置，用截面为矩形的绝缘钢条横穿着加以固定，钢条两头焊接在反应器内壁上；两极之间用特制的石棉布35作隔膜，隔膜的细孔大小合适，能防止氢、氧气体混合，而表面孔隙率大，以减少对离子的阻力；电解质38为25～30％的NaOH水溶液，取其价廉，无腐蚀性；电解用的水必须是纯净水(或凉开水)，取其清净无杂质。槽体36即反应器外壁。

图5为单极式电化学反应器内电极的联结，每个电极均与电源的一端联接，而电极的两个表面均为同一极性，或为阳极，或为阴极。当发电机电枢32飞速旋转时，感生电流经电刷II30流向外电路28，经电解槽阳极通过电解液38和石棉隔膜35，流向电解槽阴极，再经外电路28流向电刷I26，组成闭合电路，使水电解得以进行。

本反应器运行5～6小时，约消耗纯净水(或凉开水)560～590克，生成氢氧混合燃气1m³，燃烧时温度达2000℃以上，可供3～5口之家使用。除做饭、炒菜、烧水外，还可供给热水器燃气。

本水气灶结构紧凑，安全性好，设计制造简单，造价低廉，维修容易，适合于在城乡居民中普遍推广使用，取代秸杆、薪材、煤炭、煤气、天然气、沼气、液化石油气及各种其他燃气，借以告别烟气，减少温室气体排放，创建一个清新纯净的绿色世界，为全体炎黄子孙乃至全人类造福。

Claims

1.一种自发电装置，包括动力机构和微型发电机，由大型发条等组成的原动机构，经过一组齿轮组成的传动增速机构，推动微型发电机的电枢飞速旋转，产生感生电流。可以用来制作自发电式手电筒、自发电式电源装置。

2.一种用于炊事的燃气装置即水气灶，包括动力机构、微型单极发电机、电解槽和通用灶具，由大型发条等组成的原动机构，经过一组齿轮组成的传动增速机构，推动微型单极发电机的电枢飞速旋转，产生低压、大电流的直流电，由外电路引入电解槽的电极，使水分解，生成氢氧混合可燃气体，经输气管供给通用灶具，用以做饭、炒菜、烧水，并供给热水器用来洗澡等等。

3.上述权利要求2所述燃气装置的特点是，可以用来单独制成水气式热水器、水气式暖气系统、水气式水焊机等等。

4.上述权利要求2所述燃气装置的另一特点，是可以将微型单极发电机改为一般微型发电机，发出高压、小电流的直流电，引入压滤机式双极性电解槽，槽中用25～30％的KOH水溶液，加大反应器容量，实行液位、液温、气压的自动控制，把水分解成氢氧混合燃气，提高时间—空间产气率，不仅可以用来做饭、炒菜、烧水，还可供给热水器、小型暖气锅炉和水气式冷热两用空调器燃气，用来洗澡、取暖和降温。