CN201901708U - 氢氧能源发生器 - Google Patents

Abstract

一种氢氧能源发生器，它克服了现有技术存在的制氢效率低，电解液散热差，升温过快、电解槽耗电多等缺陷，包括机体及组装其上的氢、氧气发生罐，循环水泵以及通过导线连接的高频直流脉冲电源，其技术要点是：氢、氧气发生罐的罐体由金属外罐体和非金属绝缘内罐体复合而成，其通过连接管件和循环水泵与散热器组成循环水管路，氢、氧气发生罐的氢、氧气输出管连接气液分离罐以及防回火罐，并经防回火罐的氢、氧气出口连接供气管，氢、氧气发生罐通过阴、阳极接线柱悬挂由外表面涂镀释氢合金层的电解紫铜板制成的栅板式电极板。其与同类设备相比，结构简单，设计合理，体积小、散热好，功率大、显著提高生产效率和产气质量，实现了节电降耗。

Description

氢氧能源发生器

技术领域

本实用新型涉及一种清洁能源氢气的可再生燃料的制备装置，特别是一种通过电解水来制取氢、氧气的氢氧能源发生器。

背景技术

据不完全统计，我国2008年开采原煤25.5亿吨，预测中国已探明的煤储量还能开采30年。2008年中国开采石油1.89亿吨，2008年中国进口原油1.7888亿吨，2008年中国进口液化天然气0.3336亿吨。专家预测世界已探明储量的石油还能开采80年。从以上数据可以看出，能源危机离我们越来越近，新能源的开发利用已是当务之急。在如何实现中国的可持续性发展这个大课题中，清洁能源、低碳减排和环境保护无疑是当今世界最令人关注的问题。使中国燃料能源的长期供应得以确保的有效办法，唯有自力更生。而以自力更生实现可持续的燃料能源自给的办法，必须发展利用可再生燃料。在各种可再生燃料中，氢长期以来被视为最理想的选择。

目前，为发展可再生燃料而进行的研发，已在各国科技界进行了数十年，投入了数万亿美元。近年来，因能源及环境问题的尖锐化，氢经济更得到一些国家政府的大力倡导和资助，并被各界人士广为重视。然而，使氢经济成为可以取代目前石油经济的一种实用燃料经济，尚有待在若干关键（如氢气的高效制取与储运）技术上的突破性发展。作为清洁能源氢气的制备装置的制造技术现有诸多种，但真正意义上能形成批量生产及广泛应用的氢氧发生器确不多。制约氢氧发生器普及应用的主要因素有： 1制氢效率低。2结构设计存在的缺陷造成电解液流通不畅。3电解过程电解液升温过快，不能及时散热，造成设备连续工作稳定性差，使用寿命低。4采用铁质电极板，易产生电阻效应发热耗功。5电解槽耗电多。

现有氢氧发生器的结构主要有：如专利号为ZL200921004216.5的“一种内燃机用氢氧发生器”，其技术特点是设置连通的由不锈钢电极片制成的第一和第二电解罐，将第二电解罐的罐体内层作阳极板，利用第一电解罐的罐体内层作阴极板，使罐体外层的电极电位为中间极，并分别与各自的内阳极板形成环形电极。由于作为电极板的罐体内、外层的本身也是电阻，所以其耗电多，产生电阻效应后发热也很高，因此，制氢效率低，发热问题无法解决，设备不能连续工作。如专利号为ZL200720106734.3的“一体化串并组合式电解槽”、专利号为ZL95221027.4的“电解槽”和中国专利申请号为90107241.9的“高效电解水制氢氧装置”等，以上三个专利都采用了加密电极板技术，并分别在全密封的极板上设置导流孔。这种设计的电解槽内的电解液流通不畅，发热问题很大，不利于强制散热，其极板电阻发热耗电也很大，影响高效制氢及连续工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种氢氧能源发生器，它克服了现有技术存在的制氢效率低、电解液流通不畅、无法及时散热，升温过快、电极板发热耗功、电解槽耗电多等缺陷，其与同类设备相比，结构简单，设计合理，体积小、散热好，功率大、显著提高生产效率和产气质量，有效地实现了节电降耗。

本实用新型所采用的技术方案是：该氢氧能源发生器包括机体，组装在机体上的带有浮子液位计、补水单向阀和安全阀的氢、氧气发生罐，循环水泵以及通过导线连接的高频直流脉冲电源，其技术要点是：所述氢、氧气发生罐的罐体由金属外罐体和非金属绝缘内罐体复合而成，通过所述罐体上部进水口的连接管件和底部排水口的循环水泵与散热器组成循环水管路，所述氢、氧气发生罐的氢、氧气输出管连接内置消泡不锈钢网和浮子针阀的气液分离罐以及防回火罐，并经所述防回火罐的氢、氧气出口连接供气管，所述氢、氧气发生罐的罐体内，通过固定在罐体两侧的阴、阳极接线柱悬挂由外表面涂镀释氢合金层的电解紫铜板制成的栅板式电极板，阴、阳极接线柱与所述高频直流脉冲电源连接。

悬挂在所述氢、氧气发生罐的罐体两侧的阴、阳极接线柱的栅板式电极板，通过绝缘定位柱和绝缘隔离支撑套组装成栅板。

所述氢、氧气发生罐的罐体内腔通过五通管件分别连通压力开关和补水单向阀、安全阀以及与所述散热器连通的循环水管路。

所述散热器设置强制通风的风冷电风扇。

所述防回火罐内填充不锈钢微珠。否点媚

本实用新型具有的优点及积极效果是；由于本实用新型的氢、氧气发生罐的罐体由金属外罐体和非金属绝缘内罐体复合而成，内罐体采用绝缘技术，电解时罐体不再作为电极板，所以解决了电解槽耗电多的问题。另外，因其对电极板的结构和布置进行了重新设计，不仅将传统的不锈钢板材料替换为超导材料电解紫铜板制作栅板式电极板，而且还在紫铜板外表面涂镀释氢合金层，使电极板具有耗电大幅降低，释氢量大的特点，提高了电氢比；内置消泡不锈钢网和浮子针阀的气液分离罐可自动连续运行，也解决了氢、氧气携水的问题，为氢能的利用提供理想的设备和有力的技术支持。同时通过固定在罐体两侧的与高频直流脉冲电源连接的阴、阳极接线柱悬挂栅板式电极板，采用开放式电解，使罐体内的电解质上、下流动自如，更符合流体力学的要求，从而有利于氢、氧气发生罐内的电解液全部参与流动散热，实现没有不流动的死角，这不仅能提高电的利用率，而且可以进一步提高电解效率，还能从根本上解决发生罐内的电解液因散热不好而无法连续工作的问题。因此，克服了现有技术存在的制氢效率低、电解液流通不畅、无法及时散热，升温过快等缺陷，其与同类设备相比，其结构简单，设计合理，体积小、散热好，便于工业化批量生产，可以显著地提高生产效率和产气质量，有效地实现了节电降耗。

如果在散热器上设置强制通风的风冷电风扇，通过循环水管路中的循环水泵可以进一步彻底解决发生器散热不好的问题，为本实用新型大功率的应用提供了技术保障。

经实际检验表明，本实用新型的氢氧能源发生器的各项技术指标明显优于同类设备，其中电氢比为3︰1，提高生产效率40%，节电40%。

附图说明

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型的一种具体结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1中的气液分离罐的一种结构示意图。

图4是图1中的氢、氧气发生罐的一种结构示意图。

图5是图4沿A-A线的剖视图。

图中序号说明：1安全阀、2补水单向阀、3氢、氧气输出管、4氢、氧气发生罐、5防回火罐、6散热器、7风冷电风扇、8气液分离罐、9循环水泵、10机体、11排污阀、12阴极接线柱、13浮子液位计、14阳极接线柱、15氢、氧气出口、16浮子针阀、17消泡不锈钢网、18极板定位柱、19电极板、20隔离支撑套、21金属外罐体、22非金属绝缘内罐体、23压力开关。

具体实施方式

下面结合图1～5对本实用新型的具体结构作进一步说明。该氢氧能源发生器包括机体10，组装在机体10上的带有浮子液位计13、补水单向阀2和安全阀1的氢、氧气发生罐4，气液分离罐8，防回火罐5，循环水泵9，散热器6和压力开关23以及通过导线连接的高频直流脉冲电源（图中未示出）等部件。其中机体10和氢、氧气发生罐4的规格、形状应根据实际使用要求和相关标准规定进行选择。浮子液位计13、补水单向阀2、安全阀1、循环水泵9、散热器6、防回火罐5和压力开关23等采用常用的市售部件。氢、氧气发生罐4采用全新设计，其罐体由金属外罐体21和非金属绝缘内罐体22（可采用玻璃钢及塑料加工）复合而成。氢、氧气发生罐4的罐体内腔通过五通管件分别连通压力开关23、补水单向阀2、安全阀1以及通过罐体上部进水口的连接管件和底部排水口的循环水泵9与散热器6组成的循环水管路。

氢、氧气发生罐4的氢、氧气输出管3连接内置消泡不锈钢网17和浮子针阀16的气液分离罐8以及防回火罐5，并经防回火罐5的氢、氧气出口15连接氢、氧气的供气管。电极板19的结构及安装形式与现有技术完全不同，其由外表面涂镀释氢合金层的电解紫铜板制成，并通过极板定位柱18和绝缘隔离支撑套20组装成栅板。释氢合金可以选用释氢性能比较好的金属制成的合金，如钯银合金、银汞合金或等。栅板式电极板19通过阴极接线柱12、阳极接线柱14悬挂组装在氢、氧气发生罐4的罐体内，形成开放式电解，使罐体内的电解质上下流动自如，无不流动的死角。因流动散热，故能使发生罐内的电解液连续工作。阴、阳极接线柱12、14分别固定在氢、氧气发生罐4的罐体两侧，并与常用的高频直流脉冲电源连接供电。采用上述结构形式既能提高电的利用率，又可以进一步提高电解效率。本实施例中，采用常规控制技术将上述相应部件与常用电子元件联接组成自动控制回路，在此不一一赘述。

为了进一步彻底解决发生器散热不好的问题，为其大功率的应用提供技术保障，散热器6可以设置强制通风的风冷电风扇7。由于不锈钢微珠具有高吸热性，可以有效的阻止明火穿过，所以可以在防回火罐5内填充不锈钢微珠（图中未示出）来消除回火隐患，以便确保安全使用氢、氧气。

该氢氧能源发生器按要求安装后，在氢、氧气发生罐4内注入的电解液可以根据电极板19的结构及安装形式选用含电解质或活化剂的水，也可以直接选用符合电解要求的水。将阳极接线柱14及阴极接线柱12通过导线与高频直流脉冲电源接通，即可按操作规程的规定和和需求来制取氢、氧气。本实施例电解液中的电解质根据实际需要，可以采用比较常用的氢氧化钠、氢氧化钾或钼酸钠等溶剂，活化剂可以采用氯铂酸或硝酸钴等溶剂。电解液被电解时，便在罐体内迅速产生氢、氧气。氢、氧气通过氢、氧气输出管3进入气液分离罐8中。将氢、氧气中携带的少部分水及水气泡，经由消泡不锈钢网17进行消泡冷凝分离，纯净的氢、氧气透过消泡不锈钢网17，从气液分离罐8上的出气管道进入防回火罐5中，由其氢、氧气出口15输送到氢、氧气的供气管。冷凝下来的水留存到气液分离罐8中，当留存的冷凝水积到一定容量时，会将浮子针阀16打开，冷凝积水便顺着浮子针阀16的排水管自动外排，存留备用。

工作过程：按要求将氢氧能源发生器装配好，经打压试验合格后，打开与氢、氧气出口15连接的氢、氧气的供气管路，接通补水单向阀2的输送电解液的管路，向氢、氧气发生罐4中加入符合要求的水或已在水中添加电解质或活化剂的电解液，液位到达设定的上限值时，浮子水位仪13报警，停止加电解液。氢、氧气发生罐4加电解液后，启动与阴、阳极接线柱12、14连接的高频直流脉冲电源，使氢、氧气发生罐4开始工作，即可产生需要量的氢、氧气外供。氢、氧气发生罐4的罐体内的电解质上、下流动自如，电解液全部参与流动散热，与此同时，电解液通过循环水管路由罐体底部排水口的循环水泵9进入散热器6，经强制通风的散热器6后，再从罐体上部进水口的连接管件流回氢、氧气发生罐4的罐体内。若产气的同时将该氢、氧气作为燃料，则氢、氧气发生罐4内连续产生的氢、氧气的压力会升高。当压力升高到2.5KG时，压力开关23就会自动关闭向氢、氧气发生罐4供电的电源，氢、氧气发生罐4即刻停止工作。如在意外情况下氢、氧气发生罐4内的压力超过4KG时，安全阀1会自动卸压，从而保证罐体的使用安全。

Claims (5)

1.一种氢氧能源发生器，包括机体，组装在机体上的带有浮子液位计、补水单向阀和安全阀的氢、氧气发生罐，循环水泵以及通过导线连接的高频直流脉冲电源，其特征在于：所述氢、氧气发生罐的罐体由金属外罐体和非金属绝缘内罐体复合而成，通过所述罐体上部进水口的连接管件和底部排水口的循环水泵与散热器组成循环水管路，所述氢、氧气发生罐的氢、氧气输出管连接内置消泡不锈钢网和浮子针阀的气液分离罐以及防回火罐，并经所述防回火罐的氢、氧气出口连接供气管，所述氢、氧气发生罐的罐体内，通过固定在罐体两侧的阴、阳极接线柱悬挂由外表面涂镀释氢合金层的电解紫铜板制成的栅板式电极板，阴、阳极接线柱与所述高频直流脉冲电源连接。

2.根据权利要求1所述的氢氧能源发生器，其特征在于：悬挂在所述氢、氧气发生罐的罐体两侧的阴、阳极接线柱的栅板式电极板，通过绝缘定位柱和绝缘隔离支撑套组装成栅板。

3.根据权利要求1所述的氢氧能源发生器，其特征在于：所述氢、氧气发生罐的罐体内腔通过五通管件分别连通压力开关和补水单向阀、安全阀以及与所述散热器连通的循环水管路。

4.根据权利要求1所述的氢氧能源发生器，其特征在于：所述散热器设置强制通风的风冷电风扇。

5.根据权利要求1所述的氢氧能源发生器，其特征在于：所述防回火罐内填充不锈钢微珠。

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