CN214060654U - 一种氢气生成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种氢气生成装置，包括水箱和电解槽，所述电解槽包括依次设置的第一固定板、第一绝缘板、阳极电解板、第一钛纤维板、离子膜、第二钛纤维板、阴极电解板、第二绝缘板和第二固定板；所述阳极电解板设有水流槽，所述水流槽贯穿所述阳极电解板，所述水流槽由下往上呈弯曲形，所述水流槽的下部与进水口连通、上部与出水口连通；所述阴极电解板上设有出气孔，所述出气孔与第一钛纤维板连通；所述水箱通过导管连接所述进水口和出水口，连接进水口的导管与水箱的连接位置低于连接出水口的导管与水箱的连接位置。工作时，阴极电解板连接直流电源的负极，阳极电解板连接直流电源的正极。采用本实用新型，可稳定可靠地生成氢气，体积小，结构紧凑。

Description

一种氢气生成装置

技术领域

本实用新型涉及民用氢气制备领域，尤其涉及一种氢气生成装置。

背景技术

现有的电解制氢装置主要是将电解器浸入水中，通过电解的方式生成氢气和氧气，再将氢气收集。上述结构占用空间大，不便携带。在生成氢气和氧气时，气体会在电解器的电解片上聚集，影响电解片与水的接触面积，因而影响电解效率。

在阳极反应端，为了保证水和离子膜充分接触，同时生成的氧气能及时排出，如图1所示，现有的阳极电解板1需要进行铣槽形成水流槽11，由于阳极电解板1的材料为钛，钛基材切削加工时刀具容易磨损，且刀具成本比较高，导致铣槽加工成本过高，而且生产加工的效率低。

另外也有用冲拉钛网垫在阳极电解板和第一钛纤维板之间，由于钛网网眼四边高低不平，因此可通过与阳极电解板接触面形成的空隙来走水，但水路狭窄，走水不是特别理想。

发明内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种氢气生成装置，成本低，保证水和离子膜充分接触，同时生成的氧气能及时排出。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种氢气生成装置，包括水箱和电解槽，所述电解槽包括依次设置的第一固定板、第一绝缘板、阳极电解板、第一钛纤维板、离子膜、第二钛纤维板、阴极电解板、第二绝缘板和第二固定板；

所述阳极电解板设有水流槽，所述水流槽贯穿所述阳极电解板，所述水流槽由下往上呈弯曲形，所述水流槽的下部与进水口连通、上部与出水口连通；

所述阴极电解板上设有出气孔，所述出气孔与第一钛纤维板连通；

所述水箱通过导管连接所述进水口和出水口，连接进水口的导管与水箱的连接位置低于连接出水口的导管与水箱的连接位置。

作为上述方案的改进，所述阳极电解板设有两组对称设置的水流槽，两组水流槽相互独立，从下部进水口进入的水分成两路在水流槽内流动。

作为上述方案的改进，所述阳极电解板的材料为钛，其厚度小于等于1mm。

作为上述方案的改进，所述阳极电解板采用钣金冲孔落料模加工方式形成水流槽。

作为上述方案的改进，所述第一钛纤维板、离子膜和第二钛纤维板的外围设有硅胶密封框，当第一固定板和第二固定板对第一导电板和第二导电板施加压力时，所述第一导电板和第二导电板将硅胶密封框压紧，在第一导电板和第二导电板之间形成密封空间；所述第一导电板与第一钛纤维板抵接，所述第二导电板与第二钛纤维板抵接，所述第一钛纤维板和第二钛纤维板均匀夹紧所述离子膜。

作为上述方案的改进，所述水箱顶部设有盖子，所述盖子设有止水通气腔；所述止水通气腔内设有下通气孔、上通气孔和容纳腔，所述容纳腔内设有圆珠，所述圆珠的直径分别大于下通气孔和上通气孔的直径。

作为上述方案的改进，所述盖子顶部设有高于其所在平面的手持部，所述手持部的顶面为山脊状；所述上通气孔设于所述手持部的顶面。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型的阳极电解板通过设置通孔水流槽，保证水和离子膜充分接触，同时生成的氧气能及时排出。由于阳极电解板不用盲孔水流槽，因此阳极电解板的厚度可以小于等于1mm，有效减轻整体氢气生成装置的重量和体积。由于钛基材的成本很高，本实用新型的阳极电解板的厚度从现有的2mm减薄到1mm以下，有效降低成本。

本实施例的阳极电解板设有两组对称设置的水流槽，两组水流槽相互独立，从下部进水口进入的水分成两路在水流槽内流动，两路水流可以快速为第一钛纤维板补水；此外，生成的氧气气泡分别随着两组水流槽内的水流汇集到出水口排出，可以保证氧气的持续排出，进而保证制氢流程的顺畅。

所述盖子设有止水通气腔，所述止水通气腔内设有下通气孔、上通气孔和容纳腔，所述容纳腔内设有圆珠，所示盖子结构简单，省去了弹簧等部件，不仅起到防漏水的效果，还有效提高设备的使用寿命长。

附图说明

图1是现有阳极电解板的结构示意图；

图2是本实用新型一种氢气生成装置的结构示意图；

图3是本实用新型一种氢气生成装置的电解槽的装配状态示意图；

图4是本实用新型一种氢气生成装置的电解槽的爆炸图；

图5是本实用新型一种氢气生成装置的阳极电解板的结构示意图；

图6是本实用新型一种氢气生成装置的盖子的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

参见图2，本实用新型提供的一种氢气生成装置包括水箱1和电解槽2，参见图3和图4，所述电解槽2包括依次设置的第一固定板21、第一绝缘板22、阳极电解板23、第一钛纤维板24、离子膜25、第二钛纤维板26、阴极电解板27、第二绝缘板28和第二固定板29，所述阳极电解板23设有水流槽231，所述水流槽231贯穿所述阳极电解板23，所述水流槽231由下往上呈弯曲形，所述水流槽231的下部与进水口232连通、上部与出水口233连通；所述阴极电解板27上设有出气孔271，所述出气孔271与第一钛纤维板24连通。所述第一固定板21和第二固定板29可以由铝合金制成，所述第一绝缘板22和第二绝缘板28可以是硅胶板、橡胶板或塑料板，所述阳极电解板23需要是钛基材，所述阴极电解板27可以是一般的导电金属板，所述离子膜25表面可以涂覆或电镀贵金属催化剂，如铂催化剂。所述水箱1通过导管连接所述进水口232和出水口233，连接进水口232的导管与水箱1的连接位置低于连接出水口233的导管与水箱1的连接位置。

工作时，阴极电解板27连接直流电源的负极，阳极电解板23连接直流电源的正极。阴极电解板27将电场传递到第二钛纤维板26，阳极电解板23将电场传递到第一钛纤维板24，使离子膜25的两侧形成电势差，水中的氢离子和阳离子在电势差的作用下定向移动，在离子膜25的一侧产生氢气，另一侧产生氧气，产生的氢气经过第二钛纤维板26传回阴极电解板27，产生的氧气经过第一钛纤维板24传回阳极电解板23。

所述水箱1中可以设有水位感应器和TDS感应器，所述水位感应器用于检测水箱1的水位；由于电解槽的组成部件离子膜，在催化电解过程中，如果有过多的矿物质离子在水中，会导致离子膜的空隙堵塞，导致离子膜影响催化效率并寿命缩短。因此，所述TDS感应器实时监测注水仓内水的TDS，如果TDS过大，停止工作并指示灯报警；TDS感应器的主要部分为水质检测探针，其采用纯钛螺丝针。

本实用新型通过在第一固定板21和第二固定板29的边沿设置成排的螺栓3，对第一固定板21和第二固定板29之间的多种板材施加均匀的压力。在上述压力的加持下，通过橡胶密封框20在阳极电解板23与离子膜25、阴极电解板27与离子膜25之间形成密封腔室；在所述密封腔室中设置表面平整的第一钛纤维板24和第二钛纤维板26，利用第一钛纤维板24和第二钛纤维板26的疏水性和透气性，保证离子膜25表面持续被水覆盖，并且产生的气体能够及时从第一钛纤维板24和第二钛纤维板26排出；利用第一钛纤维板24和第二钛纤维板26的导电性，使离子膜25两侧形成均匀电场，保证电解反应的稳定进行；利用第一钛纤维板24和第二钛纤维板26强度大，内孔致密，表面平整细滑的物理特性，将离子膜25各部位夹紧，防止离子膜25在电解过程中受到周期力而反复涨缩，延长离子膜25的使用寿命。

在阳极反应端，要保证水和离子膜25充分接触，同时生成的氧气能及时排出，现有的阳极电解板需要进行铣槽形成水流槽，由于阳极电解板的材料为钛，钛基材切削加工时刀具容易磨损，且刀具成本比较高，导致铣槽加工成本过高，而且生产加工的效率低。另外也有用冲拉钛网垫在阳极电解板和第一钛纤维板之间，由于钛网网眼四边高低不平，因此可通过与阳极电解板接触面形成的空隙来走水，但水路狭窄，走水不是特别理想。参见图5，本实用新型采用通孔水流槽231，即对阳极电解板23冲压形成通孔的水流槽231，这样水流和气流均通畅无阻。

由于本实用新型的水流槽231为通孔结构，因此本实用新型的阳极电解板可以直接用钣金冲孔落料模加工，加工效率高，成本低。由于阳极电解板23不用盲孔水流槽，因此阳极电解板23的厚度可以小于等于1mm，有效减轻整体氢气生成装置的重量和体积。由于钛基材的成本很高，本实用新型的阳极电解板23的厚度从现有的2mm减薄到1mm以下，有效降低成本。本实用新型水流槽231的形状不限于弯曲形，其它不同形状的水流槽231都属于本实用新型保护范围。

优选的，本实施例的阳极电解板23设有两组对称设置的水流槽231，两组水流槽231相互独立，从下部进水口232进入的水分成两路在水流槽231内流动，两路水流可以快速为第一钛纤维板24补水；此外，生成的氧气气泡分别随着两组水流槽231内的水流汇集到出水口233排出，可以保证氧气的持续排出，进而保证制氢流程的顺畅。由于发明的水流槽231是贯穿阳极电解板23，因此生成的氧气气泡不会在水流槽231内过快聚集，变成大气泡，阻碍水流的流动。在水流槽231内的小气泡向上移动，同时为水流带来向上流动的动力，使得只需要将进水口232与出水口233与水箱1直接连通，无需设置水泵等主动动力装置，水流即可自发地从进水口232进入、从出水口233流出。

优选地，所述水流槽231与进水口232和出水口233连通的位置，其宽度大于其余部位的宽度，防止由于进水或出水通道堵塞而造成整个水流槽的水流都无法流动，或者气体压力异常增大。

正如上文所说的，要使第一钛纤维板24、离子膜25和第二钛纤维板26中的水的电解反应迅速而稳定，必须保证第一钛纤维板24和第二钛纤维板26受力均匀地紧贴在离子膜25表面，并同时为它们提供水密和气密环境。为此，所述第一钛纤维板24、离子膜25和第二钛纤维板26的外围设有硅胶密封框20，当第一固定板21和第二固定板29对阳极电解板23和阴极电解板27施加压力时，所述阳极电解板23和阴极电解板27将硅胶密封框20压紧，在阳极电解板23和阴极电解板27之间形成密封空间；所述阳极电解板23与第一钛纤维板24抵接，所述阴极电解板27与第二钛纤维板26抵接，所述第一钛纤维板24和第二钛纤维板26均匀夹紧所述离子膜25。所述离子膜25从第一钛纤维板24和第二钛纤维板26的四周边沿延伸出来，并被硅胶密封框20夹持；阳极电解板23、硅胶密封框20和离子膜25之间形成密封的水流容腔，阴极电解板27、橡胶密封框20和离子膜25之间形成密封的氢气容腔。通过上述结构，第一钛纤维板24、离子膜25和第二钛纤维板26的紧贴程度不受装配精度的影响，外围的密封由具有弹性的硅胶密封框20完成，对各元件的公差精度要求降低，也更利于装配。

电解槽生成的氧气随出水口233重新进入水箱1，因此，水箱1必须具有排气功能。另外，为了提高本设备的便携性，水箱1能够排气的同时应该能防止水从里面倒出。为此，所述水箱1顶部设有盖子11，参见图6，所述盖子11设有止水通气腔111；所述止水通气腔111内设有下通气孔112、上通气孔113和容纳腔114，所述容纳腔114内设有圆珠115。具体地，所述圆珠115的直径分别大于下通气孔112和上通气孔113的直径；初始状态下，所述圆珠115堵住下通气孔112，上通气孔113和容纳腔114连通。当水箱1内的气压大于环境气压时，水箱1内的气体推动所述圆珠115向上运动，水箱1内的气体下通气孔112进入容纳腔114，再通过上通气孔113排出。当设备倾倒时，水箱1内的水通过下通气孔112流入容纳腔114，推动圆珠115堵住上通气孔113，以防止水箱1中的水流出。本方案的盖子结构简单，省去了弹簧等部件，有效提高设备的使用寿命长。优选的，所述圆珠115为钢珠。

需要说明的是，当水箱1内的气压大于环境气压时，水箱1内的气体对圆珠115产生的推力并不足够推动将圆珠将上通气孔113堵住。技术人员可以通过圆珠的大小、重量、容纳腔的大小来进行设计，本实用新型不作具体限定。

优选地，所述盖子11顶部设有高于其所在平面的手持部116，所述手持部116的顶面为山脊状；所述上通气孔113设于所述手持部116的顶面。在日常使用中，高于其所在平面的手持部116的顶面不容易堆积灰尘，山脊状的顶面也不容易被杂物完全覆盖，因此，其上设置的上通气孔113不易堵塞，保证使用可靠。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种氢气生成装置，包括水箱和电解槽，其特征在于，所述电解槽包括依次设置的第一固定板、第一绝缘板、阳极电解板、第一钛纤维板、离子膜、第二钛纤维板、阴极电解板、第二绝缘板和第二固定板；

所述阳极电解板设有水流槽，所述水流槽贯穿所述阳极电解板，所述水流槽由下往上呈弯曲形，所述水流槽的下部与进水口连通、上部与出水口连通；

所述阴极电解板上设有出气孔，所述出气孔与第一钛纤维板连通；

所述水箱通过导管连接所述进水口和出水口，连接进水口的导管与水箱的连接位置低于连接出水口的导管与水箱的连接位置。

2.如权利要求1所述的氢气生成装置，其特征在于，所述阳极电解板设有两组对称设置的水流槽，两组水流槽相互独立，从下部进水口进入的水分成两路在水流槽内流动。

3.如权利要求1所述的氢气生成装置，其特征在于，所述阳极电解板的材料为钛，其厚度小于等于1mm。

4.如权利要求1所述的氢气生成装置，其特征在于，所述第一钛纤维板、离子膜和第二钛纤维板的外围设有硅胶密封框，当第一固定板和第二固定板对第一导电板和第二导电板施加压力时，所述第一导电板和第二导电板将硅胶密封框压紧，在第一导电板和第二导电板之间形成密封空间；所述第一导电板与第一钛纤维板抵接，所述第二导电板与第二钛纤维板抵接，所述第一钛纤维板和第二钛纤维板均匀夹紧所述离子膜。

5.如权利要求1所述的氢气生成装置，其特征在于，所述水箱顶部设有盖子，所述盖子设有止水通气腔；所述止水通气腔内设有下通气孔、上通气孔和容纳腔，所述容纳腔内设有圆珠，所述圆珠的直径分别大于下通气孔和上通气孔的直径。

6.如权利要求5所述的氢气生成装置，其特征在于，所述盖子顶部设有高于其所在平面的手持部，所述上通气孔设于所述手持部的顶面。

Images