CN1617952A - 布朗气体发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有一个在电解液进行电解的电解池内的不同部分中独立产生布朗气体的结构的布朗气体发生器，并且不同部分独立地完成供水及水冷却，以使电解池内的温度保持在一个最佳状态，使布朗气体的产生效率达到最大。

Description

布朗气体发生器

技术领域

本发明涉及一种布朗气体(Brown gas)发生器，更确切的说，涉及一种具有布朗气体在其内部独立产生的结构的布朗气体发生器，从而改进布朗气体的产生效率。

背景技术

布朗气体是一种水电解而得到的气体并且是氢气和氧气的比率为2∶1的混合气体。通常，如果电解水，阴极和阳极分别产生氢气和氧气。这时，同时地而不是分别地收集这两种气体可得到布朗气体。

与普通的气体不同，布朗气体具有其燃烧时产生内爆现象这一特殊性质。换句话说，布朗气体燃烧期间不会发生外爆现象。或者说，火焰向内部聚集从而形成一个焦点并使周围空虚。

结果，若布朗气体被燃烧，可获得超高温度，在此温度即使熔点最高的钨也会升华。

另外，由于热力线不向外辐射，不会有由于热辐射而造成的能量损失，因此得到极好的能量效率。

布朗气体燃烧期间不需额外的氧气因为布朗气体本身包含氧气。进一步地，由于燃烧产物只有水也不存在污染问题。

由于以上所描述的优点，布朗气体发生器的性能和安全得到持续改进并被广泛使用。

图1为传统布朗气体发生器的电解池的示意图。

下文中，传统布朗气体发生器的电解池将结合图1被详细描述。

韩国实用新型注册No.20-203926公布于2000年9月8日，公开了布朗气体发生器的电解池，其中，通过由绝缘体形成的上、下固定板310a和310b，多个内槽330a固定在外槽320内。

这里，内槽330a用作电极，并且优选通过采用无电镀的方法将镍镀到低碳钢的表面制造。同样，内槽330能被多样地加工成圆柱形、矩形或多边圆柱形。

电解池充满了水和电解质(KOH)彼此混合的电解液。中央柱330、竖立的内槽330a及置于最外位置的外槽320与绝缘材质的上、下固定板310a和310b相连，因此保持了彼此的绝缘状态。然而，由于电解液填充在各部件之间，如果电流被同时加到中央柱330和外槽320上，内槽330a被交替地设置为阳极(+)和阴极(-)。

如以上所描述的，由于电流在作为阳极(+)和阴极(-)的各个内槽330a上交替地感应，氧气和氢气产生并相互混合从而产生布朗气体。

在这样一个电解池中，当使用电解产生布朗气体时，不可避免的产生电流引起的热。当电解池内的温度在50℃到60℃范围内时，布朗气体可最大地产生。同时，如果电解池内的温度高于60℃，布朗气体的产生量便迅速减小。

因此，当产生布朗气体时，如果电解池内的温度上升超过了预定温度，电解液的温度就必须被降低。

按照相关技术，为了降低电解池内电解液的温度，提供有与外槽外表面接触并具有宽的热辐射区的散热片，如图1所示。通过用风扇使散热片与冷空气接触，外槽被冷却，于是与冷却的外槽接触的电解液也被冷却。

然而，若电解池使用以上所描述的气冷法来冷却，由于冷空气，与散热片接触的外槽先得到冷却，电解液通过与冷却的外槽内表面的面间接触而被冷却。因此，由于冷却时间延迟，冷却性能下降。所以，由于当产生布朗气体时难以保持电解池处于最佳温度(50℃到60℃)，故布朗气体的产率下降。

另外，尽管电解池(电解板)已被加工成圆柱形、矩形或多边形以扩展电解区，但在电解区的扩展上仍存在局限性。

更进一步，电解液仅在彼此相对的各个内槽330a间被电解来产生布朗气体。此时，电解液独立存在于各个内槽330a之间，并且也是足够充满的以使所有内槽330a带电。故，电压也被施加于与布朗气体的产生并无关系的内槽330a之间，从而使电流通过它们。结果导致电损失。因此，从外加电压考虑，传统布朗气体发生器具有降低气体产生效率的缺点。

发明内容

因此，本发明为一种布朗气体发生器，其充分避免了由于相关技术的局限性和缺点所带来的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种布朗气体发生器，在其中执行电解液电解的预定部分在电解池内被独立地设置，且对独立的部分分别进行供水和水冷却，因此保持电解池内温度处在最佳状态并最大化布朗气体的产生效率。

本发明的其它特点和优点将在以下说明中被阐述，一部分将由说明中得到表现，或由本发明的应用而得以了解。本发明的目的及其他优点将在书面说明及其权利要求中及附图中特别指出的结构被实现和获得。

为了达到该目标，提供有一种布朗气体发生器，它包括：具有以下结构的电解池，在该结构中，平面型电极板/绝缘板与另一平面型电极板/绝缘板成对结合，并与平面型电极板/绝缘板面间接触，从而独立地产生布朗气体；平面型电极板和绝缘板被固定在围绕中间固定板上、下方的相同的位置，平面型电极板和绝缘板通过中间固定板以规则间距连接；一个电解液调节装置，用于循环电解池内的电解液以交换电解液的热量，也用于补充电解液的不足；一个冷却装置，用于当电解液的热量被交换时，通过将电解液调节装置的热交换器冷却至预定温度来调节电解液的温度；一个安装在电解池上部的多级除雾器，用于将布朗气体收集到一处。

本发明的布朗气体发生器具有如下结构，该结构中，平面型电极板/绝缘板与另一平面型电极板/绝缘板成对结合，并与平面型电极板/绝缘板面间接触从而独立地产生布朗气体。换句话说，因为平面型电极板和相应的绝缘板构成一个单元以不受其他单元影响独立地产生布朗气体，所以能有效地产生布朗气体而没有电损失。另外，因为电解液是独立提供的并循环到各单元，故保持产生布朗气体的最佳温度是可能的。

可以理解，前述的概括说明和以下的详细说明是范例性的和说明性的，并用于提供如权利要求所述的本发明的更进一步的解释。

附图说明

所含附图，提供本发明更深层的理解并且构成本说明书的一部分，说明了本发明的实施方式并结合说明书来解释本发明的原理。

在图中：

图1为一个示意图，显示传统布朗气体发生器的电解池；

图2为一个显示按照本发明的布朗气体发生器的构造图；

图3为沿A-A’线截取的电解池侧面剖视图，电解池安装在按照本发明的布朗气体发生器中；

图4为安装在按照本发明的布朗气体发生器的电解池的上部的除雾器的视图；和

图5为沿B-B’线截取的安装在图2的布朗气体发生器内包括水位传感器的电解池内部的剖视图。

具体实施方式

现在详细说明本发明的优选实施方式，其实施例在附图中得到表示。

图2为显示按照本发明的布朗气体发生器的构造图，图3为安装在本发明的布朗气体发生器中电解池沿A-A’线截取的侧面剖视图有。

这里，图2是布朗气体发生器的顶视图，其中除雾器没有在图2中显示以说明电解池的内部构造。

另外，尽管图3是表示图2电解池预定部分的侧面剖视图，图2没有显示的除雾器在图3中得到表示。

按照本发明的布朗气体发生器的构造将在以下结合图2、图3加以描述。

本发明的布朗气体发生器包括：电解池12，具有与中间固定板32连接的平面型电极板20和绝缘板18，在其中充满有由水和电解质(KOH)组成的电解液，且通过使用在平面型电极板20间交替产生的感应电流电解电解液产生布朗气体；一个电解液调节单元16，用于交换电解液的热量和补充电解液的不足，其中电解液调节单元16包括一个循环泵24，用于循环电解池12内的电解液，一个定量泵，用于供水，及一个热交换器28，用于在被引入到冷却单元14内的电解液被冷却后执行热交换和使电解液循环到电解池12；和冷却单元14，用于当电解池内的电解液的热量通过热交换器28交换时，通过将热交换器28冷却至预定温度来自动降低电解液的温度。

电解池12的构造将在下文详细描述。

结合图3，电解池2包括：一个下固定板34；与中间固定板32相连的多个平面型电极板20，按规则间距连接到下固定板34上部和中间固定板32下部；及以与平面型电极板20一样的间距连接到中间固定板32上部的多个绝缘板18。

另外，收集产生的气体的多级除雾器30安装在电解池12上部。在电解池12上部和除雾器30之间形成一个防水屏44。一个抽气孔46安装在除雾器30的最上部分。

更进一步，压力传感器38附于电解池12的外部侧面。水位传感器(未示出)内置于电解池箱42内部的预定空间中，与电解池12的侧面相邻。电引入单元40穿过电解池箱42，安装在电解池12的侧面及朝向电解池12的外侧。

按照本发明的布朗气体发生器的操作将在以下做详细描述。

中间固定板32和下固定板34由绝缘体构成。优选起到电极作用的平面型电极板20通过采用无电镀的方法将镍镀到低碳钢的表面制造。绝缘板18由绝缘体构成。

另外，平面型电极板20和绝缘板18与中间固定板32的上、下部等距相连。相互面间接触的平面型电极板20和绝缘板18成对结合且每一对构成作为产生布朗气体的独立结构的一个单元。

换句话说，一个平面型电极板/绝缘板与相应的平面型电极板/绝缘板成对结合，其与平面型电极板/绝缘板接触，并且各对独立产生布朗气体。

详细描述了结构后，彼此相对的平面型电极板20由于加在穿过电解池12侧面的电引入单元40上的电压被交替地设置为阳极(+)和阴极(-)，且其间充满的电解液被电解从而产生布朗气体。

这时，电解池内的电解液必须保持高于平面型电极板最上部分，即，中间固定板32的下部的水位。

按照相关技术，在这种情况下，由于与布朗气体的产生毫无关系的平面型电极板间的导电电解液而加以电压以便电流穿过它们。结果，造成电损失。因此，从外加电压考虑，传统布朗气体发生器的一个缺点就是降低的气体产生效率。

为了克服相关技术的缺点，即使当电解液保持高于平面型电极板最上部分的水位时，本发明的电解池12使电解液不流向平面型电极板20，其不对应以与平面型电极板20相同间距连接到中间固定板32的绝缘板。

这里，中间固定板32在以规则间距连接的平面型电极板20和绝缘板18间具有孔洞，以便电解液在成对结合的平面型电极板20和绝缘板18间上下流过中间固定板32。

换句话说，电解液仅在独立结构内流动，在该结构内，平面型电极板/绝缘板与另一平面型电极板/绝缘板成对结合，并与平面型电极板/绝缘板面间接触，且电解液在与绝缘板不对应的平面型电极板内不流动。

因此，由于施加的电压，相应的平面型电极板20电解存于其间的电解液而没有任何电损失，因而有效地产生布朗气体。

又考虑到由于电解而被加热的电解液的体积和压力的增加，电解液的水位升高，因此绝缘板18要造的足够高。

众所周知，当产生布朗气体时，电解池12内的电解液的最佳温度大约在50℃到60℃。然而，因为在电解期间电解池12产生高温热，如果电解池12不被冷却，那么由于温度的升高布朗气体的产生量迅速下降。

因此，在本发明的布朗气体发生器中，冷却单元14安装在电解池12的外侧。同样，电解池12内的电解液循环穿过热交换器28以使热交换器被冷却。结果，因为电解液的温度降低，电解池12的温度能够一直保持恒定状态。

执行以上功能的电解液调节单元16包括循环泵24，用于循环电解池12内的电解液，定量泵26，用于供水，热交换器28，用于在被引入冷却单元14的电解液被冷却后执行热交换和将电解液循环到电解池12。

另外，电解池12内的电解液的供给和循环在构成各单元的平面型电极板20和绝缘板18间独立进行。电解液能够被引入构成单元的绝缘板18中或流到平面板20。或者，电解液能够被引入平面板电极板20或流入绝缘板18。

图4为按照本发明安装在布朗气体发生器的电解池上部的除雾器的视图。

以下，安装在电解池上部的除雾器将结合图4被描述。在相关技术中，除雾器30安装在各电解池12中。如图4所示，然而，按照本发明，能将电解池12中产生的所有布朗气体收集到一处的除雾器30安装在电解池12的上部。

如果由除雾器30收集的布朗气体含有水，布朗气体的性质就会受严重影响。因此，如图3所示，在除雾器30和电解池12上部之间，防水溅的多层防水屏14被形成。

防水屏14内形成有多个孔洞，布朗气体通过这些孔洞排到除雾器中。在各防水屏44内形成的孔洞位置不与上下彼此相对的防水屏44内形成的孔洞位置交迭。因此，水不会溅到任何地方。如果防水屏44由更多层构成，水溅能够被减到最小。然而，如果防水屏44由过多层构成，布朗气体的通道被阻塞而难于收集布朗气体。所以，防水屏44要考虑这些来制造。

更进一步，因为除雾器30具有多级结构并且其内也具有冷却布朗气体的结构，布朗气体内的湿气被去掉以使纯净的布朗气体被收集。因为从抽气孔46排出的布朗气体最后通过冷却单元，纯净的布朗气体能够获得。

此外，除雾器30内冷却的蒸汽回流到电解池12，从而阻止电解池12内的电解液温度上升。

图5为安装在图2所示的布朗气体发生器中包括水位传感器的电解池的内部沿B-B’线截取的剖视图。

这里，虽然图5为图2所示的电解池的预定部分的沿A-A’线截取的剖视图，图2未示出的除雾器在图5中表示。

具有水位传感器的电解池的内部构造将结合图5加以描述。

在传统布朗气体发生器中，通过部分电解池箱以与电解池内保持相同水位的水位表安装在电解池箱的外面，而且水位传感器附于水位表的内部。

然而，由于电解池内部临时压力变化，出现短时间电解池内部压力与装有水位表的外部压力不一致的情况。结果，为了保持电解液水位超过平面型电极板最上部分而安装的水位传感器不能充分执行其功能。

相反地，在本发明的布朗气体发生器中，通过在电解池箱42内部提供预定空间来保持与电解池12内部相同的空间，而水位传感器36连接于预定空间。

预定空间是电解池箱42内部提供的空间，此处平面型电极板20的最上部分是最低点而绝缘板18的预定高度是最高点。

因为水位传感器36所附的空间和电解池12的内部具有相同的空间而且其压力彼此相等，水位传感器36能够一直正确测定电解池12内部的水位。

更进一步，因为电解池箱42由绝缘体构成，电解池12内部的电压或电流不影响电解池12的外面。

压力传感器38测定电解池12的内压。如果电解池12的内压大于预定压力，通过将信号应用于气体控制单元50使电解池12的供电被切断。同时，如果电解池12的内压小于预定压力，电解池12再次通电以产生布朗气体。

工业应用

如上所描述的，本发明的布朗气体发生器具有如下结构，该结构中，平面型电极板/绝缘板与另一平面型电极板成对结合，并与平面型电极板/绝缘板面间接触，从而独立地产生布朗气体。换句话说，因为平面型电极板和相应的绝缘板构成一个单元以独立地产生布朗气体而不受其他单元的影响，布朗气体能够有效地产生而没有任何电损失。

另外，因为电解液是独立的供给和循环到各单元，因此保持布朗气体产生的最佳温度是可能的。

更进一步，因为通过冷却由防水屏和多极除雾器收集到的布明气体中的湿气被除去，得到纯净的布朗气体是可能的。

此外，因为水位传感器被设置在与电解池的内部相同的空间，按照电解池内部临时压力变化来正确测定水位变化是可能的。

尽管本发明是结合其优选实施例进行描述和说明的，对于本领域的技术人员，作出不背离本发明的精神和范畴的各种修改和改变是显然的。因此，本发明旨在包括在本发明的附加权利要求及同等意义的范围内的修改和改变。

Claims (12)

1、一个布朗气体发生器，包括：

一个电解池，具有如下结构：平面型电极板/绝缘板与另一平面型电极板/绝缘板成对结合，并与平面型电极板/绝缘板面间接触，从而独立地产生布朗气体，平面型电极板和绝缘板被固定在围绕中间固定板上、下方的相同的位置，平面型电极板和绝缘板通过中间固定板以规则间距连接；

一个电解液调节装置，用于循环电解池内的电解液以交换电解液的热量，也用于补充电解液的不足；

一个冷却装置，在电解液的热量被交换时，用于通过将电解液调节装置的热交换器冷却至预定温度来调节电解液的温度；

一个安装在电解池上部的多级除雾器，用于将布朗气体收集到一处。

2、如权利要求1所述的布朗气体发生器，其中彼此相对的平面型电极板由于加在通过电解池侧面的电引入单元上的电压被交替设置为阳极(+)和阴极(-)，并且平面型电极板间充满的电解液被电解以产生布朗气体。

3、如权利要求1所述的布朗气体发生器，还包括一个置于电解池箱内部预定空间的水位传感器。

4、如权利要求1或权利要求3所述的布朗气体发生器，其中电解池箱由绝缘体构成并且预定空间有一个平面型电极板的最上部分是最低点而绝缘板的预定高度是最高点的区域。

5、如权利要求1所述的布朗气体发生器，还包含一个安装在电解池上部和除雾器之间的防水屏，该防水屏包含多个孔洞，用来当除雾器收集布朗气体时防止充满到电解池下部的电解液溅到除雾器。

6、如权利要求1所述的布朗气体发生器，其中电解液调节装置独立地向平面型电极板/绝缘板与另一平面型电极板/绝缘板成对结合，并与平面类型电极板/绝缘板面间接触，从而独立地产生布朗气体的结构提供电解液。

7、如权利要求1所述的布朗气体发生器，其中多级除雾器包括用于冷却布朗气体的结构。

8、如权利要求5所述的布朗气体发生器，其中防水屏由多层构成，并且在防水屏中形成的孔洞按上、下层孔洞位置交替排列以使电解液的飞溅减到最小。

9、一种布朗气体发生器，该布朗气体发生器包括一个电解池，一个用于调节电解池水位的电解液调节装置，一个用于降低电解液温度的冷却装置，和一个除雾器，其中电解池包括：

以规则间距安装的平面型电极板和绝缘板，每对面间接触的平面型电极板和绝缘板独立地产生布朗气体；和

中间固定板，用于将平面型电极板和绝缘板固定在上、下方相同的位置。

10、一个布朗气体发生器，包括：

具有平面型电极板和绝缘板的电解池，一个平面型电极板和一个绝缘板构成一个产生布朗气体的单元；

一个电解液调节装置，用于循环电解池内的电解液以交换电解液的热量，也用于补充电解液的不足；和

一个冷却装置，用于自动降低电解池内的电解液的温度。

11、如权利要求9所述的布朗气体发生器，其中平面型电极板和绝缘板通过中间固定板以规则间距连接，由平面型电极板和绝缘板组成的一个单元产生布朗气体而不受另一由平面型电极板和绝缘板组成的单元的影响。

12、如权利要求9所述的布朗气体发生器，其中电解池内的电解液独立地供给和循环到各个由平面型电极板和绝缘板组成的单元。

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