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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem, genauer gesagt auf ein Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem zum Gebrauch mit einem Elektrolysetank eines Gesundheitsgasgenerators, der ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff herstellen kann.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Seit jeher bis heute hat die Menschheit der Lebenserhaltung stets eine hohe Priorität gegeben. Viele Entwicklungen in der Medizintechnologie werden für Krankheiten verwendet und erhöhen die Lebenserwartung. Zuletzt waren die meisten medizinischen Behandlungen passiv. Mit anderen Worten werden Krankheiten lediglich dann behandelt, wenn Leute krank werden, indem eine chirurgische Operation, eine Medikation, eine Chemotherapie, eine Strahlenbehandlung usw. durchgeführt werden. Jedoch richten in letzter Zeit viele Medizinexperten den Fokus auf die Vorbeugung gegen Krankheiten, etwa durch Studium der Gesundheitswirkungen von Nahrungsmitteln, und dem Screening genetischer Störungen, um das Risiko des Krankwerdens aktiv zu verringern. Außerdem wurden zum Verlängern der Lebenserwartung viele Anti-Aging-Technologien entwickelt, einschließlich Hautpflegeprodukten und antioxidanten Nahrungsmitteln/Medizin.
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In Studien wurde herausgefunden, dass es eine instabile Sauerstoffspezies (O+), die auch als freie Radikale bekannt sind, in dem menschlichen Körper gibt. Die freien Radikalen werden für gewöhnlich durch Krankheiten, die Ernährung, die Umwelt und die Lebensweise einer Person erzeugt, sie können jedoch in der Form von Wasser ausgeschieden werden, indem sie mit dem inhalierten Wasserstoff reagieren. Mit diesem Verfahren kann die Menge freier Radikale im menschlichen Körper verringert werden, wodurch die Körperkonstitution von einem saueren Zustand in einen basischen Zustand wiederhergestellt wird, wodurch eine Anti-Oxidations-, Anti-Aging- und Beauty-Health-Wirkung erreicht wird, und sogar chronische Leiden beseitigt werden. Außerdem gibt es auch klinische Versuche, die zeigen, dass Patienten, die eine hohe Sauerstoffkonzentration für eine lange Zeitspanne inhalieren müssen, einen Lungenschaden erleiden würden und der Lungenschaden durch Inhalieren von Wasserstoff abgeschwächt werden kann. Zusammenfassend wird das wasserstoffenthaltende Gas als eine Art Gesundheitsgas betrachtet, das durch Elektrolyse von Wasser erhalten werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem zum Gebrauch mit einem Elektrolysetank eines Gesundheitsgasgenerators bereitzustellen, der ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff herstellen kann. Das Flüssigkeits/Gas-Kreislaufsystem ist dazu angepasst, die Mengen von Wasserstoff und Sauerstoff in dem Gasgenerator zu steuern, um eine Wasserstoffexplosion zu verhindern.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt im Bereitstellen eines Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystems zum Gebrauch mit einem Elektrolysetank eines Gesundheitsgasgenerators, der ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff herstellen kann. Das Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem ist dazu angepasst, die Temperatur des Elektrolysetanks zu verringern, um eine Wasserstoffexplosion zu verhindern.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt im Bereitstellen eines Flüssigkeits/Gas-Kreislaufsystems zum Gebrauch mit einem Elektrolysetank eines Gesundheitsgasgenerators, der ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff herstellen kann. Das Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem hat eine automatische Nachfüllfunktion.
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Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem vorgesehen, das auf die Elektrolyse von Wasser angewendet wird, welches einen Elektrolysetank mit einem ersten Flüssigkeitseinlass und einem ersten Gasauslass aufweist. Der erste Gasauslass ist an den oberen Abschnitt des Elektrolysetanks montiert. Der Elektrolysetank wird zum Aufnehmen von Wasser, etwa Elektrolysewasser, und zum Erzeugen des Gasgemischs aus Wasserstoff und Sauerstoff durch die Elektrolyse von Wasser verwendet. Das Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem weist ferner einen ersten Tank zum Aufnehmen von reinem Wasser auf. Der erste Tank weist einen Gaseinlass, einen ersten Flüssigkeitsauslass, einen zweiten Gasauslass und ein Druckablassventil auf. Der Gaseinlass ist an den unteren Abschnitt des ersten Tanks montiert und an den ersten Gasauslass des Elektrolysetanks gekoppelt. Der erste Flüssigkeitsauslass ist an den ersten Flüssigkeitseinlass gekoppelt. Der zweite Gasauslass und das Druckablassventil sind an den oberen Abschnitt des ersten Tanks montiert. Wenn der Druck des Gasgemischs in dem ersten Tank einen vorbestimmten Wert überschreitet, dann kann das Druckablassventil den überschüssigen Druck ablassen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der erste Tank ferner einen ersten Niveaudetektor und einen ersten Wassereinlass auf. Der erste Niveaudetektor wird zum Detektieren des Niveaus des reinen Wassers in dem ersten Tank verwendet. Der erste Wassereinlass wird zum Zuführen von reinem Wasser in den ersten Tank verwendet, wenn das Niveau des reinen Wassers unter einem vorbestimmten Wert liegt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem ferner einen zweiten Tank auf. Der zweite Tank weist einen zweiten Flüssigkeitsauslass auf und wird zum Aufnehmen von reinem Wasser verwendet. Der erste Tank weist ferner einen zweiten Flüssigkeitseinlass auf, der an den zweiten Flüssigkeitsauslass gekoppelt ist. Außerdem gibt es ein Flüssigkeitsventil, das zwischen dem ersten Flüssigkeitseinlass und dem zweiten Flüssigkeitsauslass gekoppelt ist. Der erste Tank weist einen ersten Niveaudetektor zum Detektieren des Niveaus des reinen Wassers in dem ersten Tank auf. Wenn der erste Niveaudetektor erfasst, dass das Niveau des reinen Wassers unter einen vorbestimmten Wert fällt, dann wird das Flüssigkeitsventil geöffnet, sodass das reine Wasser in dem zweiten Tank zum Nachfüllen in den ersten Tank strömen kann, währenddessen das Druckablassventil zum Ablassen des Drucks ebenso geöffnet wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist der zweite Tank ferner einen zweiten Niveaudetektor und einen zweiten Wassereinlass auf. Der zweite Niveaudetektor wird zum Erfassen des Niveaus von reinem Wasser in dem zweiten Tank verwendet. Der zweite Wassereinlass ist dazu an gepasst, reines Wasser in den zweiten Tank zuzuführen, wenn das Niveau des reinen Wassers unter einen vorbestimmten Wert fällt.
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Da das Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff von dem Elektrolysetank durch den an dem unteren Abschnitt des ersten Tanks montierten Gaseinlass zu dem ersten Tank übertragen wird, wird dem Gasgemisch ermöglicht, durch das reine Wasser in dem ersten Tank hindurchzudringen, wodurch die Temperatur des Gasgemischs verringert wird, um eine Wasserstoffexplosion zu verhindern. Eine weitere Maßnahme zum Verhindern der Wasserstoffexplosion liegt darin, die Speichermenge des Gasgemischs bei einem sicheren Wert zu halten. In der vorliegenden Erfindung stellen der erste Niveaudetektor, das Druckablassventil und der zweite Tank sicher, dass sich das Gasgemisch bei einem sicheren Wert befindet. Ferner realisieren der erste Flüssigkeitseinlass und der erste Gasauslass des Elektrolysetanks, sowie der Gaseinlass und der erste Flüssigkeitsauslass des ersten Tanks gemeinsam das Nachfüllen des reinen Wassers in dem ersten Tank. Als ein Ergebnis kann das Gasgemisch in dem Elektrolysetank automatisch zu dem ersten Tank übertragen werden, wodurch das Ziel des Kreislaufs von Flüssigkeit/Gas erreicht wird.
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Viele weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen verstanden.
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KURZBESCHREIBUNG DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Schaubild, das ein dreischichtiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt, wobei der Elektrolysetank ein Chip-Elektrolyseur ist;
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2 ist ein schematisches Schaubild, das ein dreistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellt, wobei der Elektrolysetank ein bimodaler Elektrolyseur ist;
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3 ist ein schematisches Schaubild, das ein zweistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellt, wobei der Elektrolysetank ein Chip-Elektrolyseur ist; und
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4 ist ein schematisches Schaubild, das ein zweistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt, wobei der Elektrolysetank ein bimodaler Elektrolyseur ist.
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Zum erleichterten Verständnis wurden identische Bezugszeichen verwendet, wo es möglich ist, identische Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemein sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Damit die Vorteile, das Wesen und die Merkmale der vorliegenden Erfindung leichter und klarer verstanden werden können, werden deren Ausführungsbeispiele und beiliegenden Zeichnungen im Folgenden erörtert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und beiliegenden Zeichnungen beschränkt.
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Nun wird Bezug auf 1 genommen. 1 ist ein schematisches Schaubild, das ein dreistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt, wobei der Elektrolysetank ein Chip-Elektrolyseur ist. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem 100 einen Elektrolysetank 110 auf, der zum Aufnehmen von Wasser 112 (etwa Elektrolysewasser) verwendet wird. Die Hauptbestandteile des Wassers 112 sind entweder reines Wasser oder Wasser mit einer kleinen Menge hinzugefügter Elektrolyte, etwa Natriumhydroxid, Calciumkarbonat, Natriumchlorid, falls dies erforderlich ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Elektrolysetank 110 ein Chip-Elektrolyseur, der eine Vielzahl von Blechelektroden 114 hat. Wenn der Elektrolysetank 110 mit Strom versorgt wird, dann wird das Wasser 112 der Elektrolyse unterworfen, sodass ein Gasgemisch 116 aus Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt wird. Da das Gasgemisch 116 aus Wasserstoff und Sauerstoff zu dem oberen Abschnitt des Elektrolysetanks abgeschieden wird, gibt es einen ersten Gasauslass 118 an dem oberen Abschnitt des Elektrolysetanks, um das Gasgemisch 116 zu entnehmen. Ferner gibt es einen ersten Flüssigkeitseinlass 120 an dem unteren Abschnitt des Elektrolysetanks, um reines Wasser als Wasser 112, das durch die Elektrolyse von Wasser verbraucht wird, dem Elektrolysetank 110 zuzuführen.
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Ein erster Tank 122 wird zum Aufnehmen von reinem Wasser 124 und zum Zuführen des reinen Wassers zu dem Elektrolysetank 110 verwendet. Der erste Tank 122 weist einen Gaseinlass 126 auf, der über eine Leitung mit dem ersten Gasauslass 118 verbunden ist. Das Gasgemisch 116 von dem Elektrolysetank 110 kann durch den Gaseinlass 126 in das Wasser 124 in dem ersten Tank 122 eingebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt wird lediglich ein sehr kleiner Anteil des Gasgemischs 116 in dem reinen Wasser 124 aufgelöst, da das meiste des Gasgemischs 116 das reine Wasser 124 zu dem oberen Abschnitt des ersten Tanks 124 durchdringen kann. Außerdem kann das reine Wasser 124 während des Vorgangs, in dem das Gasgemisch 116 das reine Wasser 124 durchdringt, die meiste Wärme absorbieren und die Temperatur des Gasgemischs 116 etwa auf Zimmertemperatur (25°C) infolge der hohen spezifischen Wärme verringern. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit einer Wasserstoffexplosion verringert, wodurch die Systemsicherheit verbessert wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Gaseinlass 126 an der Außenwand des unteren Abschnitts des ersten Tanks 122 montiert, wie dies in 1 gezeigt ist, solange die Stelle des Gaseinlasses 126 wesentlich niedriger als das normale Wasserniveau des ersten Tanks 122 ist. Übrigens kann eine geringe Menge unerwünschter Elektrolysegase, etwa Chlor, in dem reinen Wasser 124 gelöst werden, wodurch das reine Wasser 124 zu einem Filter gemacht wird. Der erste Tank 122 weist ferner einen ersten Flüssigkeitsauslass 128 auf, der an dem unteren Abschnitt des ersten Tanks 122 montiert ist. Der erste Flüssigkeitsauslass 128 ist über eine Leitung mit dem ersten Flüssigkeitseinlass 120 verbunden, um das reine Wasser 124 in dem ersten Tank 122 zum Nachfüllen in den Elektrolysetank 110 herauszuführen. Vorzugsweise ist der erste Tank 122 an einer Stelle montiert, die geringfügig höher als diejenige ist, an der sich der Elektrolysetank 110 befindet (wie in 1 gezeigt ist, ist entweder der Boden des ersten Tanks 122 höher als die Oberseite des Elektrolysetanks 110, oder der Boden des ersten Tanks 122 ist höher als der Boden des Elektrolysetanks 110, sowie der Boden des ersten Tanks 122 höher als das untere Viertel des Elektrolysetanks 110 ist), sodass der Elektrolysetank 110 infolge des Siphon-Prinzips oder des Schwerkraftprinzips automatisch nachgefüllt werden kann, ohne dass Bedarf für eine zusätzliche Druckbeaufschlagungsausstattung besteht. Außerdem würde der infolge des Einbringens des Gasgemischs 116 in den ersten Tank 122 erzeugte Druck zudem das reine Wasser 124 in dem ersten Tank 122 dazu zwingen, für das Nachfüllen in den Elektrolysetank 110 zu strömen.
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Nachdem es durch das reine Wasser 124 gekühlt und gefiltert wurde, wird das Gasgemisch 116 in dem oberen Abschnitt des ersten Tanks 122 gespeichert und zu dem Zweck, durch einen Anwender inhaliert zu werden, von einem zweiten Gasauslass 130 herausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Durchflussmenge des Gasgemischs 116 in dem zweiten Gasauslass 130 zwischen 0,1 L/min und 2 L/min. Ein Druckablassventil 132 ist an dem oberen Abschnitt des ersten Tanks 122 montiert. Wenn der Druck des Gasgemischs 116 in dem ersten Tank 122 einen vorbestimmten Wert überschreitet, dann wird das Druckablassventil 132 das Gasgemisch 116 freigeben, um eine Wasserstoffexplosion zu verhindern. Das heißt, das Druckablassventil 132 kann das Gasgemisch 116 in dem ersten Tank 122 selektiv freigeben. Falls beispielsweise der zweite Gasauslass 130 eine Fehlfunktion hat, etwa weil er blockiert ist usw., wird der Druck des ersten Tanks 122 ansteigen, da das Gasgemisch 116 von dem Elektrolysetank 110 kontinuierlich in den ersten Tank 122 eingeführt wird, und das Druckablassventil 122 wird das Gasgemisch 116 in dem ersten Tank 122 freigeben, um eine Wasserstoffexplosion zu verhindern. In einem Ausführungsbeispiel wird das Druckablassventil 132 in den offenen Zustand gebracht, um das Gasgemisch 116 bei einem Atmosphärendruck (1 Pa) freizugeben. Der erste Tank 122 weist ferner einen ersten Niveaudetektor 134 zum Detektieren des Niveaus des reinen Wassers in dem ersten Tank 122 auf, wobei der Betriebsmodus des ersten Niveaudetektors 134 nachstehend ausführlich beschrieben ist.
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Das Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem 100 weist ferner einen zweiten Tank 136 zum Aufnehmen von reinem Wasser 124 auf. Der zweite Tank 136 weist einen zweiten Flüssigkeitsauslass 138 auf, der durch eine Leitung an einen zweiten Flüssigkeitseinlass 140 des ersten Tanks 122 gekoppelt ist. In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Flüssigkeitsauslass 138 an den unteren Abschnitt des zweiten Tanks 136 montiert und der zweite Flüssigkeitseinlass 140 ist an den oberen Abschnitt des ersten Tanks 122 montiert. Es gibt ferner ein Flüssigkeitsventil 142, das zwischen den ersten Flüssigkeitseinlass 140 und den zweiten Flüssigkeitsauslass 138 gekoppelt ist. Wenn der erste Niveaudetektor 134 erfasst, dass das Niveau des reinen Wassers 124 in dem ersten Tank 122 unter einem vorbestimmten Wert gefallen ist, kann das Flüssigkeitsventil 142 geöffnet werden, sodass das reine Wasser 124 in dem zweiten Tank 136 zum Nachfüllen in den ersten Tank 122 strömen kann. Das heißt, der erste Niveaudetektor 134 kann das Flüssigkeitsventil 142 selektiv öffnen. Wenn der erste Tank 122 den Elektrolysetank 110 kontinuierlich mit reinem Wasser 124 versorgt, dann werden die Menge des erzeugten und gespeicherten Gasgemischs 116 vergrößert, und das Niveau des reinen Wassers 124 in dem ersten Tank 122 fällt. Eine Wasserstoffexplosion würde dazu neigen, aufzutreten, falls die Menge des Gasgemischs 116 zu hoch ist. Daher kann mit dem ersten Niveaudetektor 134 die Menge des Gasgemischs 116 in den ersten Tank 122 bei einem sicheren Wert gehalten werden. Das Freigeben des Gasgemischs 116 und das Nachfüllen des reinen Wassers 124 sind zum Steuern des Drucks und zum Speichern des Gasgemischs 116 in dem ersten Tank 122 nützlich, wodurch eine Wasserstoffexplosion verhindert wird.
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Wenn der erste Niveaudetektor 134 in einem anderen Ausführungsbeispiel erfasst, dass das Niveau des reinen Wassers 124 unter einen vorbestimmten Wert fällt, kann das Flüssigkeitsventil 142 geöffnet werden, sodass das reine Wasser 124 in dem zweiten Tank 136 zum Nachfüllen in den ersten Tank 122 strömen kann. Übrigens kann das Druckablassventil 132 auch geöffnet werden, um das Gasgemisch 116 freizugeben. Mit anderen Worten kann der erste Niveaudetektor 134 das Druckablassventil 132 selektiv öffnen, wobei das Flüssigkeitsventil 142 und das Druckablassventil 132 gleichzeitig eingeschaltet werden. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zweite Tank 136 geringfügig höher als der erste Tank 122 (wie dies in 1 gezeigt ist, ist der Boden des zweiten Tanks 136 höher als die Oberseite des ersten Tanks 122, oder der Boden des zweiten Tanks 136 ist höher als der Boden des ersten Tanks 122, sodass der Boden des zweiten Tanks 136 höher als das untere Viertel des ersten Tanks 122 ist), sodass dann, wenn das Flüssigkeitsventil 142 geöffnet wird, der erste Tank 122 infolge des Siphon-Prinzips oder des Schwerkraftprinzips automatisch nachgefüllt werden kann, ohne dass Bedarf für eine zusätzliche Druckbeaufschlagungsausstattung besteht.
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Der zweite Tank 136 weist zudem einen zweiten Niveaudetektor 144 und einen zweiten Wassereinlass 146 auf. Der zweite Niveaudetektor 144 wird zum Erfassen des Niveaus des Wassers 124 (oder Elektrolysewassers) in dem zweiten Tank 136 verwendet. Wenn der zweite Niveaudetektor 144 erfasst, dass das Niveau des Wassers 124 (oder des Elektrolysewassers) unter einen vorbestimmten Wert fällt, wird an eine Warnlampe an dem zweiten Niveaudetektor 144 den Anwender darüber informieren, das reine Wasser 124 durch den zweiten Wassereinlass 146 nachzufüllen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Strom des Elektrolysetanks ausgeschaltet werden, um dem Anwender das Nachfüllen des reinen Wassers 124 in den zweiten Tank 136 zu ermöglichen. Außerdem kann der zweite Niveaudetektor 144 des zweiten Tanks 136 ebenso dazu verwendet werden, zu erfassen, ob das Niveau des reinen Wassers 124 zu hoch ist. Falls das Niveau zu hoch ist, wird eine Warnlampe an dem zweiten Niveaudetektor 144 den Anwender darüber informieren, das Nachfüllen des reinen Wassers 124 zu stoppen.
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Außerdem sind zum Erleichtern des Reinigens und der Wartung der Elektrolysetank 110, der erste Tank 122 und der zweite Tank 136 mit einem ersten Ablassauslass 148, einem zweiten Ablassauslass 150 und einem dritten Ablassauslass 152 jeweils versehen. Der erste Ablassauslass 148, der zweite Ablassauslass 150 und der dritte Ablassauslass 152 werden jeweils durch ein erstes Ablassventil 154, ein zweites Ablassventil 156 und ein drittes Ablassventil 158 gesteuert. Das erste Ablassventil 154, das zweite Ablassventil 156 und das dritte Ablassventil 158 können Wasser von dem Elektrolysetank 110, dem ersten Tank 122 und dem zweiten Tank 136 ablassen, wodurch Anwendern ermöglicht wird, Wartungs- oder Reparaturarbeiten durchzuführen.
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Nun wird auf 2 Bezug genommen. 2 ist ein schematisches Schaubild, das ein dreistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt, wobei der Elektrolysetank ein bimodaler Elektrolyseur ist. Der einzige Unterschied zwischen dem Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem 200 aus 2 und dem Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem 100 aus 1 liegt darin, dass der Elektrolysetank 210 ein bimodaler Elektrolyseur mit zylindrischen Elektroden 220 ist. Die übrigen Komponenten, Konfiguration und Betriebsmodi sind die gleichen wie in 1 und werden hier nicht erörtert. Es ist wichtig, dass in einigen Ausführungsbeispielen das Druckentlastungsventil 132 und das Flüssigkeitsventil 142 durch einen einfachen Steuerkreis oder ein Computersystem gesteuert werden, und dass das Druckentlastungsventil 132 und das Flüssigkeitsventil 142 Solenoidventile sind.
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Nun wird auf 3 Bezug genommen. 3 ist ein schematisches Schaubild, das ein zweistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung zeigt, wobei der Elektrolysetank ein Chip-Elektrolyseur ist. In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das in 1 und 2 gezeigte dreistufige Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem in ein zweistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem vereinfacht werden. Wie in 3 gezeigt ist, hat das Flüssigkeit/Gas-Kreislaufssystem 300 keinen zweiten Tank, wie er in 1 vorhanden ist, sondern hat stattdessen einen ersten Wassereinlass 310 an dem ersten Tank 122. Wenn der erste Niveaudetektor 134 erfasst, dass das Niveau des reinen Wassers 124 in dem ersten Tank 122 auf unter einen vorbestimmten Wert gefallen ist, wird eine Warnlampe an dem ersten Niveaudetektor 134 den Anwender darüber informieren, das reine Wasser 124 durch den ersten Wassereinlass 310 nachzufüllen.
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Die Flüssigkeit/Gas-Zirkulation zwischen dem Elektrolysetank 110 und dem ersten Tank 122 ist gleich wie in 1, es wird daher auf die Beschreibung von 1 hinsichtlich der Information über die verbleibenden Komponenten, Konfiguration und den Betrieb genommen. Außerdem sind der zweite Tank in 1 und 2 und der erste Tank in 3 mit Warnvorrichtungen, etwa Pfeifen, Hupen, Warnlampen oder Alarmmitteilungen versehen, um die Anwender an das Nachfüllen oder das Stoppen des Nachfüllens von reinem Wasser zu erinnern. Wie in 3 gezeigt ist, kann der erste Niveaudetektor 134 dazu verwendet werden, zu erfassen, ob das Niveau des reinen Wassers 124 zu niedrig oder zu hoch ist. Wenn das Niveau des reinen Wassers 124 zu hoch ist, wird ein Warnlicht an dem ersten Niveaudetektor 134 den Anwender informieren, das Nachfüllen des reinen Wassers 124 zu stoppen; wenn das Niveau des reinen Wassers 124 zu niedrig ist, wird ein Warnlicht des ersten Niveaudetektors 134 den Anwender informieren, das reine Wasser 124 durch den ersten Wassereinlass 310 nachzufüllen. Zu diesem Zeitpunkt kann der Strom des Elektrolysetanks abgeschaltet werden, um zu warten, bis der Anwender das Nachfüllen des reinen Wassers 124 vollendet hat.
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Gemäß dem zuvor Erwähnten, kann das Druckentlastungsventil 132 die Menge des in dem oberen Abschnitt des ersten Tanks 122 gespeicherten Gasgemischs 116 einstellen. Wenn der Druck des Gasgemischs 116 in dem ersten Tank 122 einen vorbestimmten Wert überschreitet (etwa 1 Pa), dann kann das Druckentlastungsventil 132 das Gasgemisch 116 freigeben, um eine Wasserstoffexplosion zu verhindern. Und wenn der erste Niveaudetektor 134 erfasst, dass das Niveau des reinen Wassers 124 in dem ersten Tank 122 unter einen vorbestimmten Wert fällt, dann kann das Druckentlastungsventil 132 ebenso geöffnet werden, um das Gasgemisch 116 freizugeben, wodurch die Systemsicherheit verbessert wird.
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Es wird nun auf 4 Bezug genommen. 4 ist ein schematisches Schaubild, das ein zweistufiges Flüssigkeit/Gas-Kreislaufssystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellt, wobei der Elektrolysetank ein bimodaler Elektrolyseur ist. Der einzige Unterschied zu dem Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem 400 aus 4 und dem Flüssigkeit/Gas-Kreislaufsystem 300 von 3 liegt darin, dass der Elektrolysetank 410 ein bimodaler Elektrolyseur ist, der zylindrische Elektroden 420 hat. Die übrigen Komponenten, Konfiguration und Betrieb sind gleich wie in 3 und werden hier nicht erörtert.
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In dem Elektrolysetank wird Wasserstoff an der Kathode ausgebildet und Sauerstoff wird an der Anode ausgebildet. In einem Ausführungsbeispiel kann die Polarität der Elektroden gewechselt werden, beispielsweise ist zu einem Zeitpunkt die eine Elektrode (etwa die erste Elektrode) die Kathode und die andere Elektrode (etwa die zweite Elektrode) ist die Anode, jedoch ändert sich nach einer vorbestimmten Zeit die erste Elektrode in die Anode und die zweite Elektrode ändert sich in die Kathode. Mit anderen Worten ist die Polarität der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode austauschbar. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist der bimodale Elektrolyseur einen äußeren Zylinder 52, einen mittleren Zylinder 54 und einen inneren Zylinder 56 auf, wie dies in 5 gezeigt ist. Der mittlere Zylinder 54 ist die Hauptanodenelektrode, die elektrisch mit der Stromzufuhr verbunden ist, und der mittlere Zylinder 54 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial, etwa rostfreiem Stahl oder einem anderen Metallmaterial gefertigt, das mit Platin beschichtet ist. Der äußere Zylinder 52, der mittlere Zylinder 54 und der innere Zylinder 56 sind alle in der Form einer hohlen Zylinderstruktur konfiguriert. Zusätzlich weist die innere Kante des äußeren Zylinders 52 eine Vielzahl von Zahnstrukturen (etwa nicht weniger als 40 Zähne) auf, die äußere und die innere Kante des mittleren Zylinders 54 weisen eine Vielzahl von Zahnstrukturen (etwa nicht weniger als 40 Zähne) auf, die äußere Kante des inneren Zylinders 56 weist eine Vielzahl von Zahnstrukturen (etwa nicht weniger als 40 Zähne) auf, wobei die Zähne einander entsprechen, wodurch die Fläche zum Ausführen der Elektrolyse vergrößert wird.
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Gemäß den obigen Ausführungsbeispielen wird das Gasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff von dem Elektrolysetank durch den Gaseinlass, der an dem Bodenabschnitt des ersten Tanks montiert ist, in den ersten Tank überführt. Dies ermöglicht dem Gasgemisch, das reine Wasser in dem ersten Tank zu durchdringen, wodurch die Temperatur des Gasgemischs verringert wird und eine Wasserstoffexplosion verhindert wird. Ein weiterer Mechanismus zum Verhindern der Wasserstoffexplosion liegt darin, die gespeicherte Menge des Gasgemischs bei einem sicheren Wert zu halten. In der vorliegenden Erfindung helfen sowohl der erste Niveaudetektor, das Druckentlastungsventil als auch das Nachfüllen von dem zweiten Tank dabei, dies zu erreichen. Außerdem ermöglichen der erste Flüssigkeitseinlass und der erste Gasauslass des Elektrolysetanks sowie der Gaseinlass und der erste Flüssigkeitsauslass des ersten Tanks, dass das reine Wasser in dem ersten Tank nachgefüllt werden kann, und das Gasgemisch in dem Elektrolysetank kann dann automatisch in dem ersten Tank eingeführt werden, wodurch das Ziel des Kreislaufs von Flüssigkeit/Gas erreicht wird.
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Mit den vorstehend erwähnten Beispielen und Erläuterungen sind die Merkmale und das Wesen der Erfindung hoffentlich gut beschrieben. Es ist wichtig, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass zahlreiche Modifikationen und Abänderungen der Vorrichtung durchgeführt werden können, während die Lehre der Erfindung beibehalten wird. Dementsprechend sollte die obige Offenbarung lediglich als durch das Maß und Ziel der beiliegenden Ansprüche beschränkt betrachtet werden.
