TW201514345A - 電解裝置及方法 - Google Patents

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TW201514345A
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electrolyte
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Tzeng-Yuan Chen
Yi-Ting Liao
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Univ Tamkang
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

本發明提供一種電解裝置及方法，其中電解裝置包括一電解槽、至少一組電極、以及至少一振動元件。電極連接於電源。電解槽用於容納電解液以及電極。振動元件設置於電解槽或電極上。電解方法包括在電解時令電極產生振動之步驟。

Description

電解裝置及方法
本發明係有關於一種電解裝置及方法。
氫能為一種潔淨且無污染的新興能源，自1970年代的石油危機發生以後，先進國家對替代能源的尋找轉趨積極，氫能尤其受到重視。因為氫的來源-水，取之不盡，用之不竭，而且在經過氧化過程(如燃燒)時與氧結合，釋放出熱能而轉化為水，再由其他過程還原為氫氣，此循環可生生不息，永續供應並無污染之虞，非常乾淨，絕對符合環保要求。電解水產氫的方法主要包括傳統電解及利用質子交換膜(PEM，proton exchange membrane)電解。PEM電解為近30多年發展的電解技術，具有高效率、無腐蝕性等優點；然而相較於傳統電解法，PEM電解器結構仍較為複雜，需要有質子交換膜及水質要求較高，因此傳統電解水仍具有相當的吸引力。
電解水產氫相關發明，見於中華民國專利M433405、M433407、M421948、M420531、M433404、M433324、M360246、M365933、M389122、M430480、M431895，美國專利US2011259758A1、US2011042228A1、US2008289955A1等，以上這些發明專利雖皆有關電解水，但在電極方面，僅提到可採用導電金屬板或金屬網，並未對電解電極片改良進行探討或研究。
在電解過程中，電極會不斷將水解離為氫氣及氧氣，因此在電極會附著許許多多小氣泡，當這些氣泡所佔的體積分率增加，會造成電解時阻抗等增加、電流密度下降、電解效率降低。本發明為了減少電解時因氣泡造成的能量損耗，利用電極震盪使氣泡不易附著在電極上，以降低阻抗，提高產氫效率。
緣是，本發明提供一種電解裝置，包括一電解槽、至少一組電極、以及至少一振動元件。電極連接於電源。電解槽用於容納電解液以及電極。振動元件設置於電解槽或電極上，產生振動，振動傳導至電極，使氣泡不易附著在電極上，以降低阻抗，提高氣體產出效率。
其中，振動元件可包括一微型馬達、一壓電晶片、或一超音波振盪子。
其中，振動元件的振動頻率及振幅可調整。
其中，電極可為片狀、網狀、或棒狀等。
本發明同時提供一種電解方法，包括：(1)提供一電解裝置，該電解裝置包括一組電極；(2)利用該電解裝置進行電解；(3)令該組電極產生振動。
10‧‧‧電解裝置
12‧‧‧電解槽
13‧‧‧電極
14‧‧‧振動元件
20‧‧‧電源
30‧‧‧氣泡
40‧‧‧電解液
第1圖係依據本發明電解裝置之示意圖。
請參閱第1圖，第1圖係依據本發明電解裝置之示意圖。本 發明電解裝置10包括一電解槽12、至少一組電極13、以及至少一組振動元件14。
電解槽12用於容納電解液40，因為純水為極弱的電解質難以導電，故須加入少量硫酸、氫氧化鈉或易解離之電解質如氯化鈉等，產生離子以助水導電而電解。
電極13至少有一部分浸置於電解液40中，並且連接於電源20。電極13可為片狀、網狀、或棒狀等各種形式。電解水時，在陰極產生氫氣(氣泡)，在陽極產生氧氣(氣泡)。
振動元件14設置在電極13上，用於產生振動，使氣泡不易附著於電極13，振動元件14可以為微型馬達(運轉時可產生振動)、壓電晶片(通電時可產生扭曲變形，反覆操作進而產生振動)、或超音波振盪子(振動頻率及振幅可調整)等。
電極13在振動時有底下特點，因而能提升產氫效率：
1.減少氣泡附著率，降低活化過電位。
2.減少擴散層厚度，降低濃度過電位。
3.降低歐姆阻抗，降低歐姆過電位。
由以上敘述可知，有別於傳統為了提升電解效率而使用昂貴的電解材料或複雜的電極形狀，本發明使電極產生振動來避免氣泡附著，即能有效提升產氫效率，尤其是在大量運用多電極電解情況下，所減少的電解成本將十分可觀。
在以上實施例中，振動元件14係設置於電極13上，然而可以了解到，如果將振動元件14設置於電解槽12，然後透過電解液40間接 將振動傳到電極13上，亦可以減少氣泡附著，提高產氫效率。
另外，以上雖用電解水為例作說明，然而可以了解到，在電解其他溶液時，如果以振動方式使氣泡不易附著於電極，進而提高氣體產出效率，亦應屬本發明之範疇。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧電解裝置
12‧‧‧電解槽
13‧‧‧電極
14‧‧‧振動元件
20‧‧‧電源
30‧‧‧氣泡
40‧‧‧電解液

Claims (7)

  1. 一種電解裝置，包括：一組電極，連接於電源；一電解槽，用於容納電解液以及該組電極；一振動元件，設置於該電解槽或該組電極上，產生振動並傳導至該組電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電解裝置，其中該振動元件包括一微型馬達、一壓電晶片、或一超音波振盪子。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電解裝置，其中該振動元件的振動頻率及振幅可調整。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電解裝置，其中該組電極為片狀、網狀、或棒狀。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電解裝置，其中該電解液為加入電解質的水。
  6. 一種電解方法，包括：提供一電解裝置，該電解裝置包括一組電極；利用該電解裝置進行電解；令該組電極產生振動。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的電解方法，其中該電解液為加入電解質的水。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115216793A (zh) * 2022-08-13 2022-10-21 电子科技大学中山学院 一种间接电解水制氢的装置和方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115216793A (zh) * 2022-08-13 2022-10-21 电子科技大学中山学院 一种间接电解水制氢的装置和方法
CN115216793B (zh) * 2022-08-13 2024-05-07 电子科技大学中山学院 一种间接电解水制氢的装置和方法

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