TW573066B - Hydrogen-oxygen gas generation device and method for generating hydroden-oxygen gas using such device - Google Patents

Description

573066 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 本發明係有關藉電解產生氫-氧氣之裝置及方法，尤 其是有關於謀求高效產生氫-氧氣之氫-氧氣產生裝置及氫 一氣氣產生方法。 [先前技術] 法拉第首創電解技術，藉此，已知水電解可得2 : 1的 氫及氧之氫-氧氣產物。目前為止，氫-氧氣之研究不斷， 而實用技術有澳洲 Brown Energy System Technology PTY. LTD·的Yuli Brown博士所開發之相關氣體產生機， 其相關專利文獻，有日本註冊實用新案第3 〇 3 7 6 3 3號公 報。 該 形成螺 通長孔 間，向 之内周 板之二 聯結頭 及電解 板、隔 然 之距離 有過電 高電流 技術 孔， 形成 外突 緣面 側安 之電 槽外 板及 而習 ，最 流， 密度 中，產 在中心 互相垂 出之形 以圈環 裝有電 解槽外 板之螺 電解槽 知方法 短不得 容易發 以提升 上側及下側，氣體流通長孔與電解液流 直之多數電極板，與設在上述電極板 成有螺套孔之多數隔板交替結合，隔板 密封形成電解液充填質，同時上述電極 :IL聯、‘ ？栓及具有氣體聯結頭及電解液 ^ ^ η Τ板之螺孔，隔板之螺套孔 孔内之固定虫累j入 # h h 4 螺帽固定，使電極 外板相互結合。 中’如此之設於雷& 低於5。毫米以免：L 相鄰電極間 生意外。因此更接近時會氫-氧氣產生效率# \置及方法，要提 双半有其上限，得不到充

573066 五、發明說明（2) 分之效率。 另一方面，電解槽之大小自有其上限，每台氫-氧氣 產生裝置能產生的氫-氧氣量亦有上限。然而從實用之觀 點，以盡量小的裝置於每單位時間能產生盡量多的氫-氧 氣當然受到期待。於此，習知裝置自是難以兼顧裝置之小 型化，及氳-氧氣產量之提升。 因而，本發明即在改良電解條件提高氫-氧氣產生效 率，以增大單位時間、單位電極面積所產生之氫-氧氣 量，並能使其裝置小型化，提升每裝置之氫-氧氣產量。 [發明内容] 根據本發明，達成如上目的者乃提供 具有電解槽，互相交替配置於該電解槽内之第一電極 及第二電極之電極群，施加電壓於上述第一電極與第二電 極間之電源，及收集容納在上述電解槽内之電解液經電解 產生的氫-氧氣之氣體收集機構之氫-氧氣產生裝置， 其特徵為：具有用以振動攪拌容納在上述電解槽内之 電解液之振動攪拌機構，並且，上述電極群中相鄰的上述 第一電極與第二電極之間距係設定在1毫米至2 0毫米之範 圍内。 本發明之一形態中，上述氣體收集機構包含附設於上 述電解槽之蓋，及連至設在該蓋上之氫-氧氣出口的氫-氧 氣取出管。 本發明之一形態中，上述振動攪拌機構包含，包括振 動馬達之振動產生機構，及安裝在與該振動產生機構聯結

313917.ptd 第7頁 573066 五、發明說明（3) 而在電解槽内振動之振動棒，其不能旋轉且至少接設一段 振動葉片；上述振動馬達以1 0赫至2 0 0赫之頻率振動。本 發明之一形態中，上述振動產生機構，安裝在介有振動吸 收基材之上述電解槽上部。本發明之一形態中，上述振動 產生機構，其支承台是不同於電解槽之支承台的。本發明 之一形態中，上述氣體收集機構包含，設在上述電解槽之 蓋，及連至設在該蓋的氫-氧氣出口之氫-氧氣取出管；上 述振動棒貫穿上述蓋而延伸，該蓋與上述振動棒之間介有 容許上述振動棒之振動，而阻止上述氫-氧氣通過之密封 機構。 本發明之一形態中，上述第一電極及第二電極之至少 其一係多孔性電極。本發明之一形態中，上述電源係直流 脈衝電源。 又，根據本發明，達成如上目的者，係提供 其特徵為：使用如上之氫-氧氣產生裝置，上述電解 液使用含5重量G/◦至1 0重量％電解質，液溫20°C至70°C而pH7 至1 0者，以電流密度可達5安培/平方公寸至2 0安培/平方 公寸進行上述電解液之電解的氫-氧氣產生方法。 本發明之一形態中，上述電解係在上述電解槽加蓋之 密閉下施行。本發明之一形態中，上述電解質係水溶性鹼 金屬氫氧化物或鹼土金屬氫氧化物。本發明之一形態中， 上述電源係用直流脈衝電源。 如上的本發明中，因以振動攪拌機構之振動葉片於電 解液中產生強力振動流動，電解液即以十分良好之均勻

31?917.ptd 第8頁 573066 五、發明說明（4) i明=供給量與電極接觸。^此，即使陽極與陰極門 距明顯小於以往，直間亦 ^ «間 ^ ^ 八 了有電解所需離子之充分供仏， 產生於電極之電解熱迅 ； 極之間距，因可充分提；义二又’如上縮小陽極與陰 面積，電解槽小型化時亦可產生充分量之氫-氧氣。表 之併Π是』：如上之振動授掉機構的電解液振動授摔 之併用進仃電解時，電極附 〆 7视件 已輸送至電解液面進人氣相 ^虱、乳在形成氣泡前 會成為氣泡附著於電極表面而電解液中之氫、氧不 如上輕易地以高電流密度作電解。 β j月匕 [實施方式] 且有ϊ ΐ ΐ::圖式說明本發明之具體實施形態。而圖式中 具有相同功能之構件或部份附以同一符號。 '中 氣產第一=係實ί本發明氫-氧氣產生方法之氫-氧 圖，第2^1孫扩、貝她形恶之構造圖。在此，第1圖係剖視 圖^ 2圖係俯視圖，第3圖係側視圖。 1 4。？6: Ζ 1"Α係電解槽’該電解槽容納有電解液 振橡膠安裝心;〇:振動攪拌機構16具有，墊以防 16a，下端固定於該基曰^別配置之支承纟1〇〇之基台 该盤簧的上端之 〇作為吸振構件之盤簧1 6b，固定於 馬達1 6d，上端安裝構件1 6c，安裝於該振動構件之振動 1 6e，在該振動棒^半，=構件1 6c之振動棒（振動傳遞棒） 部浸入電解液丨4之位置有不能旋轉

?-^3917^(1 第9頁 573066 五、發明說明（5) 而多段裝配之振動葉片2 1 6 c而播A夕i戸無太 0 έ振動馬達1 6 d及振動構件 而構成之振動產生機構係與振 『二 内，如後敘之第16圖等所千，可獅“如^口盤頁16b 振動馬達16d係例如用反相β哭^狀之導桿構件。 佳者為2 0至6 0赫振動。振動 ％ ^ ，於1 0至2 0 0赫，較 動構件1 6c及振動棒丨6^遞^ ^所產生之振動，經振 在電解液“…卜緣以所㈣率：：片16f。振動葉片⑻ i6f自u 羊振動。該振動係振動葉片 I目女哀在振動棒i 6e之部份往外緣「 動之振幅及頻率雖隨振動馬達i 6 '」產 μ振 傳遞路徑之力學特性及其盥 4、，但亦取決於振動 本發明中係以振幅。.!至151毫'液1:之相互作用特性等·， 鐘者為佳。 5· 0笔未，頻率2 0 0至1 0 0 0次/分 弟7圖係振動棒1 6 6在恭私娃a 私姐η ^之外螺紋部，墊荖來自据 動構件1 6 c上側的振動應力之分散 螺帽16U、16i2,塾以來自振動政播構生件Ugl及塾圈l6h配有 之分散構件1 6g2配有螺帽丨6 、丨6 1 6CT側的振動應力 l6si , 1, 9r, 二目b 1 d 1 6 1 4。振動應力分散構件 應】分=?:v動應力，由例如橡膠構成。振動 膠、二：樹r等5庆m可由例如硬天然橡膠、硬合成橡 If 度80至m，較佳者 因耐久"..尤以肖氏A硬度9 0至10 〇之硬質胺酯橡膠 振動^ 佳。振動應力分散機構之使用，可防 振?構件16c與振動棒16e之接合部附近集中， 〜16e不易折斷。《以振動馬達16d之振動頻率高達

3139l7.ptd 第10頁 573066 五、發明說明（6) 1〇_第以二X振動棒16蜥斷之效果更為明顯。 例之ίΓ: e在振動構件16c之安裝部1"的變化 在於振動構…側無振1 動應 動應力分㈣材16如刚球面隔 搂从1 C · r 一侧’配置有振動荦片固定 ::，。相鄰的振動葉片16f間墊著固定構件i:片口； 有δ又疋振動葉片i 6 f間隔之隔環1 6 k。而曰 \ 16 f上側及最下面的振動葉 取面的振動葉片 或無隔環1 6k，配置有配1妒成士貝’，如第1圖所示，有 16m。如第9圖，各振動葉口片振=棒16e的螺紋之螺帽 氟樹脂、含氟橡膠等所穿1，用來、八固疋^冓件1 6 J之間墊以含 構件賴出為佳。如圖=放：，係以配置成猶比固定 (按壓面）係成凸狀，ΛΓ/定構上定構件…之底面 按壓之部份·彎曲，振動苹=T受固定構件⑴由上下 度。該角度可係例如動3Γ以=外端與水t面成… 以上20。以下。尤佳者A自_ 以下較佳者為-20 或5。以上π Λ更為Λ λ係。一30°以上―5。以下， 1 0。以上2 0。以下。固定構件、、2 0以上_1 0以下，或 u疋構件1 6 J之按壓面為平面時，角 573066 五、發明說明（7) 度α係0° 。角度α不必所有振動葉片1 6 f都相同，可係例 如下方1至2片之振動葉片1 6 f成負值（即向下，如第9圖之 方向），其它振動葉片1 6 f成正值（即向上，與第9圖者反 向）〇 第1 0圖至第1 3圖係振動葉片1 6 f及固定構件1 6 j的變化 例之俯視圖。第10及11圖之變化例中，振動葉片16f可係2 片長方形互相直交重疊，亦可係從1片板材切出如圖示之 十字形。 振動葉片可用具彈性之金屬板、合成樹脂板或橡膠板 4。振動葉片1 6 f之較佳厚度隨振動條件、電解液1 4之黏 度專而異’並設定為振動擾拌機構1 β發動時無振動葉片之 折斷，振動攪拌效率提高，振動葉片1 6 f之外端部份呈”拍 打現象起浪狀態）。振動葉片1 6 f如由不銹鋼板等金屬板 製成時，其厚可在0.2至2毫米。而振動葉片16 f如由合成 樹脂板、橡膠板製成時，其厚可在〇 · 5至1 〇毫米。振動葉 片1 6 f與固定構件1 6 j亦可一體成形使用。此時，可避免電 解液1 4因浸入振動葉片1 6 f與固定構件1 6 j接合部，其固體 成分附著’須費事清洗之問題。 _ 金屬製振動葉片1 6 f之材質，可例舉如鈦、鋁、鋼、 鋼、不銹鋼、磁鋼等磁性金屬之合金。合成樹脂製振動葉 片1 6 f之材質，可例舉如聚碳酸酯、氣乙烯系樹脂、聚丙' 烯等。 來 電解液1 4内，隨振動葉片1 6 f之振動產生之振動葉片 的’’拍打現象"之程度，係以振動馬達1 6 d之振動頻率' 、千’振

313917.ptd 第12頁 573066 五、發明說明（8) 動葉片16f之長度（固定構件16j前緣至振動葉片“士外緣之 尺寸）及厚度，及電解液j 4之黏度、比重等而變化。可選 擇特定頻率下最能”撓曲”之振動葉片1 6|之長度及厚度。 固定振動馬達1 6d之振動頻率及振動葉片i 6 f之厚度+，X在變 化振動葉片16f之長度，其振動葉片之撓曲程度即&成如第 1 4圖所示。亦即，隨長度_大，撓曲程度F變大至某一程 度之後又變小’至某一長度時即幾不撓曲，又加長振動葉 片時，其撓曲又變大，可知如此關係一再重複。 振動葉片之長度係以選在第1次之高峰時之長度Li，或 第2次高峰時之長度L為佳。成L或L 2，可依系内振動之加 強、流動之加強適當選擇。選用第3次高峰時之長度L將， 振幅傾向變小。 如上之振動攪拌機構1 6，可用以下文獻（係本發明人 之發明有關的專利申請之相關文獻）及本申請人之日本專 利申請特願2 0 0 1 - 1 3 5 5 2 8、特願2 0 0 1 - 3 3 8 4 2 2所記載之振動 攪拌機（振動攪拌裝置）： 特開平3-2 75 1 3 0號公報（專利第1 94 1 498號）， 特開平6 - 2 2 0 6 9 7號公報（專利第2 7 0 7 5 3 0號）， 特開平6 - 3 1 2 1 2 4號公報（專利第2 7 6 2 3 8 8號）， 特開平8 - 2 8 1 2 7 2號公報（專利第2 7 6 7 7 7 1號）， 特開平8 - 1 7 3 7 8 5號公報（專利第2 8 5 2 8 7 8號）， 特開平7- 1 2 68 9 6號公報（專利第2 9 1 1 35 0號）， 特開平9-40482號公報（專利第2 9 1 1 3 9 3號）， 特開平1 1 - 1 8 9 8 8 0號公報（專利第2 9 8 8 6 2 4號），

313917.ptd 第13頁 573066 五、發明說明（9) 特開平7 - 5 4 1 9 2號公報（專利第2 9 8 9 4 4 0號）， 特開平6-3 3 0 3 5號公報（專利第2 9 9 2 1 77號）， 特開平6 - 2 8 7 7 9 9號公報（專利第3 0 3 5 1 1 4號）， 特開平6 - 2 8 0 0 3 5號公報（專利第3 2 4 4 3 3 4號）， 特開平6 - 3 0 4 4 6 1號公報（專利第3 1 4 2 4 1 7號）， 特開平1 0-435 6 9號公報， 特開平1 〇 — 3 6 9 4 5 3號公報， 特開平1 1 - 2 5 3 7 8 2號公報。

、一本發明中，振動攪拌機構1 6，可如第i圖如示，配置 =電解槽之二端，亦可僅配置於一端。又，振動葉片係用 =2對稱延伸者時，亦可將振動攪拌機構16配置於電解榍 、 於其一側配置如後敘之電極群。 葦i ί I明中，因使用如特開平6 — 3 0 4 4 6 1號公報，振動 群之π罢!!槽底部之型式的振動攪拌機構，電解槽内電極 量，同暗，=變大，可提高電解槽單位容積之氣體產生 後教$夕 上下方向配置電極時，其電極可不必使用如 便敘之多孔性者之優點。 二端2ί f1及第2圖。本實施形態中，於電解槽1 〇α 置有二；ta m α上之振動授摔機構1 6。電解槽1 0A内’配

及5i。極群2x、2y°電極群2χ、巧之構造如第5』 絕緣體框70交互配H 第二電極陰極71b係隔著 其一，作眚 -置弟5 A圖係’陽極7 1 a及陰極7 1 b各示 50個）使—用。\ =極71a及陰極71隱以必要數（例如25至 圖示絕緣體框7 0，第6 B圖示陽極7 1 a。

573066 五、發明說明（10) 電極材料可用通常水電解所用者。 例示以二氧化鉛、磁鐵礦、鐵辛體 j如％極71a可 合、敍人厶主人β 鐵京骽石墨、鉑、鉑-銥合 示以錢i屬包欽（例如#包欽）等’陰極71b可例 鎘、鋅：rV臬、5金（鎳―2鉬、鎳一鈷、鎳~鐵、鎳-鉬_ ΐ框尼錄等）、鈦合金等之責金屬。絕緣 ‘極二/V可用天然橡膠、纟成橡膠、合成樹脂等。 71b之間距係依絕緣體框70之厚度設定，而 ^ %半5 度係在10至20毫米，以1至20毫米為較 佳，1¾未至5毫米更佳。 因係板狀體，如第丨圖，設置為與振動葉片16f大 採 ，以抵擋振動攪拌機構1 6之振動葉片1 6 f振動攪 於番4生的電解液1 4之流動時，有必要係如第5B及6B圖， =電，（陽極71a及陰極71b)開設有多數小孔7仏多孔性 免二错此’電解液14可通過小孔74順暢流動。&的形狀可 =:$多邊形，無特殊限制。又，小孔74之大小及個數 ::考慮電極原有目的及多孔化之目的二者之均衡，適當 為佳。小孔74佔電極之面積比率係，有效面積（即與 電解液14接觸之面積）占電極面積5〇%以上者為佳。多孔性 電極亦可為網狀。 另方面’電極设置為與電解液1 4之流動方向大致平 行時，電極便不須多孔性，此時絕緣體框70亦非環狀，宜 適當地分散配置於電極周圍之數處，或分別配置於電極上 下端。 陽極7 1 a及陰極7 1 b各連接於第2圖所示之陽極主導電

313917.ptd 第15頁 573066 五、發明說明（11) 銅排7 1 a ’及陰極主導電銅排7 1 b ’，這些陽極主導電銅排 71a’及陰極主導電銅排71b’係連接於第1圖之電源34。 電源3 4可產生直流電即可，可用通常之平滑直流電， 亦可使用其它種種波形之電流。如此之電解電流之波形， 已見記載於例如，「電氣化學」第2 4卷3 9 8至4 0 3頁，同 449至45 6頁，1 9 9 6年4月1 5日全國鍍金材料組合連合會發 行「電鍍技術指南」3 7 8至3 8 5頁，昭和5 8年6月1 5日廣信 社（股）發行「表面技術總覽」3 0 1至3 0 2頁，同5 1 7至5 2 7 頁，同1 0 5 0至1 0 5 3頁，昭和4 6年7月2 5日日刊工業新聞社 發行「電鍍技術便覽」3 6 5至3 6 9頁，同6 1 8至6 2 2頁等。 本發明中’尤以從提升能量效率之觀點，以用脈衝波 形中之矩形波脈衝波形為佳。如此之電源（電源裝置）可由 交、流電壓產生矩形波狀電壓，如此之電源已知有例如具使 用電晶，之整流電路者之脈衝電源裝置。如此之電源裝置 或整流器可用電晶體調整式電源，投載方式之電源，交換 電源’石夕整流為’ SCR型整流器，高頻整流器，變換器數 位控制式整_流⑨（例如中央製作所（股）製之p〇wer yasfer) ’二社電機製作所（股之kts系列，四國電機 (股）製之RCV電源，六4么

又換調節式電源及電晶體交換器構成 之以電晶體交換器夕η M $之ON-OFF供給矩形波狀脈衝電流者，高 頻交換電源（交流雷± ^ _ ηΛ η Μ二極體轉換為直流電後以功率電晶 體將2 0至3 0千赫之古 ^ ^ 心回頻加以變換再度整流，平滑輸出），

, κ 项控制方式之高速脈衝PR電源（例如H i PR 糸列（千代田（股））等。

第16頁 573066 五 、發明說明（12) 各電2加於各電極之電覆以盡可能一致為佳’因此’宜於 —δ間配置電容器。施加於陽極7丨a與陰極7丨b間之電 i ’係與通常之水的電解時相同。 仏今ί ^液1 4係含電解質之水。電解質可用習知的水溶性 :物氧氧^化物（氫氧化鉀、氫氧化鈉等）或鹼土金屬氫氧 基銨等'如氫氧化〃鋇/氫氧化鎂、氫氧化鈣等），或四級烷 以5至彳η其中以氳氧化鉀為佳。電解液中電解質之含量係 /為佳。而電解液之ρΗ係以7至丨〇為佳。 有回=1?戶斤示’電解槽10Α上部設有蓋10Β。該蓋設 連接有氫-氧氣取出；夂:二氣？二：。於該出。 此等之蓋1 0Β及氫-氧氣取$总；nR乳乱收集機構即包含 _ A 乳乱取出官1 〇 B，丨而構成〇 ”解槽1 0級蓋1 0 β之材質 金屬或聚碳酸醋等之合成二;。冑例如不錄鋼、銅、其它 振動祝摔機構1 β彳 而延伸。其貫穿係如 6e係於上下方向貫穿蓋10Β 固定構件，與振動棒16e夕θ = 藉蓋10Β之開口内緣之 之撓性構件loc作氣=面構件間’以橡膠板等 女在克持軸承之内輪 』於振動棒 10Β開口内緣，使内輪對二=土 2轴封之外輪安裝在蓋 此之行程單元，有 * ° ;適當行程上下移動。 W 口么、々1例如ΤΗΚ(股）製商口夕、如 (商口口名）。或者，亦可於 t (商口口名）、⑽型 16e通過部份之開口、開口，安裝僅有振動^ 構h封機構可用橡體專之：㈣、封機 疋又形性良好之軟橡膠。

573066 五、發明說明（13) 振動棒之上下振幅通常在20毫米以下， 5毫米以下更佳，其下限在例如〇 .丨毫米以木以下為佳， 毫米以上左右，故以橡膠等為密封構件，冗較佳者〇· 5 少有摩擦熱之產生，實現良蚌之氣密狀離。1 °『有隨從性而 電解在液溫2 0至7 0°C，雷、、△二r心° 之下進行為佳。電解產生之氣二f P安培/平方公寸 連接於氣體取出管l〇B"之密封罐^二“二出所示，經 亦構成氣體收集機構。第2 7圖示 。〃密封罐1 0 B，，， 之氫-氧氣的氣體燃燒裝置之」' ，自氣體產生裝置 機除濕器及消火器心於以…積 置適用於氚機、汽車、船舶等 、嗝。该燃燒裝 |斯切割機、鍋爐等。 動力波置、發電裝置、瓦

依本發明而產生之氫〜氢A |燒之際不必空氣，因此，不二’即所J胃布朗瓦斯，其燃 |環境污染物質。 曰口L、ι而產生氮氧化物等之 第1 5圖係振動攪拌機構 中，基台1 6 a係固定在墊有^ J之剖視圖。該例 1 0A上部之安裝台4〇上。又:，吸收構件41安裝於電解槽 |伸之導桿構件43，琴道炉祕，文裝台40固定有垂直向上延 馬達16d及其驅動電源34干件位於盤箐16b内。振動 動頻率之電晶體·變換哭s ，"有控制振動馬達16d之振 如此之振動馬達、/15。電源136則例如為2〇〇伏特。 丨本發明實施开】ίΓ 機構，亦可使用於上述以外之 θ系振動攪拌機構—變化例之剖視圖。該例中， 313917.ptd

第18頁 573066 五、發明說明（14) 在振動構件1 6 c，固定有垂直向下延柚矣 件i“’在安裝台4〇,固定有垂 ==牛145,這些導桿構件144、145係位於盤ς :==構件144其下端與下側導桿構件145其上端之間，形 成有谷許振動構件1 6 c振動之適當空隙。 y 第17圖係振動授拌機構一變化例之剖視圖 達16d係安裝在附設於振動構件16上側之附加㈣ ^ c之丁側。又，振動棒16e在電解槽m内分枝成二 4伤134,該二棒部134之間搭架安裝有振動葉片uf。 =18及19圖係振動授拌機構一變化例之剖視圖。該例 =釭敢下側振動葉片16f向下傾斜，其它振動葉片uf向上 2斜。如此，可充分振動攪拌電解槽1〇A底部附近之電解 =14,可防電解槽底部產生滞留。又，振動葉片m亦可 金部向下傾斜。 第20及21圖係構成本發明裝置之振動攪拌機構安裝於 ，解槽之其它形態之剖視圖。第22圖係其俯視圖。第2〇及 1圖各相當於第22圖之X-X，剖面及γ-γ，剖面。 該形態中，振動吸收構件係取代上述盤簧16b，改用 橡膠板2與金屬板卜Γ之積層體3。亦即，積層體3係以螺 ，131將墊著防振橡膠112安裝在固定於電解槽1〇A上緣之” 安裝構件1 1 8之金屬板Γ固定，於該金屬板丨，上配置橡膠 板2 ’於该橡膠板2上配置金屬板卜以螺栓i丨6及螺帽丄i 7 將它們化為一體。 振動馬達1 6d係墊著支承構件n 5以螺栓1 32固定於金

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五、發明說明（15)

屬板1。振動棒1 6 e之上端係墊以橡膠環1 1 9安裝於積層 體，特別是金屬板1及橡膠板2。亦即，上側金屬板1亦發 揮第1圖及其它實施形態之振動構件1 6c之功能，下側金屬 板1 ’亦發揮第1圖及其它實施形態之基台丨6a之功能。於 是，包含此等金屬板1、1 ’之積層體3 (主要係橡膠板2 )發 揮如同第1圖等的盤簧1 6b之振動吸收功能。 X 第2 3A至23C圖係積層體3之俯視圖。對應於第2〇至22 圖之形態的第23A圖之例中，積層體3形成有貫穿振動棒 1 6 e之貫通孔5。又’第2 3 B圖之例中，積層體3係由通過貫 通孔5之分割線分割成二部份3a、3b構成，藉此，組裝時 振動棒1 6 e易於通過。又第2 3 C圖之例中，積層體3係成對 應於電解槽1 0 A上緣之環狀，中央形成開口 6。 第2 3A及23 B圖之例中，電解槽ι〇Α之上部係以積層體 封塞，以發揮等同於上述蓋丨0B之功能。 、曰 第24A及24B圖係以如此之積層體3封塞（密封）電解槽 的f況之剖視圖。第2 4 A圖之形態係，橡膠板2在貫通孔5 按壓振動棒16e密封。又，第24B圖之形態係，於積層體3 之開口部設有安裝在該積層體3及振動棒1 6e封塞其間之空 隙之撓性密封構件1 3 6。 二 第2 5 A至2 5 E圖示振動吸收構件，積層體3之例。第2 5 b 圖之例係上述第20至22圖之實施形態者。第25A圖之例 中，積層體3係由金屬板丨及橡膠板2所構成。第25(：圖之 中，，積層體3係由上側金屬板丨、上側橡膠板2、下側金 板1’及下側橡膠板2,所構成。第25D圖之例中，積層體祕

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573066 五、發明說明（16) 由上側金屬板1、上側橡膠板2、中間金屬板1π、下側橡膠 板2 ’及下側金屬板1 ’所構成。積層板3中金屬板、橡膠板 數，可係例如1至5。而，本發明中亦可能僅以振動吸收構 件構成。 金屬板1、1 ’、1π之材質可用不銹鋼、鐵、銅、I呂、 其它合適之合金。金屬板之厚度係例如1 0至4 0毫米。但不 直接固定於積層體以外構件之金屬板（例如上述中間金屬 板Γ )可薄如0 . 3至1 0毫米。 橡膠板2、2 ’之材質可用合成橡膠或天然橡膠之加硫 物，以J I S Κ 6 3 8 6所規定之防振橡膠為佳，尤其是靜態剪 切彈性率4至2 2公斤力/平方公分，較佳者為5至1 0公斤力/ 平方公分，延伸率250 %以上者為尤佳。合成橡膠有例如， 氣丁二烯橡膠、丁腈橡膠、丁腈-氯丁二烯橡膠、苯乙烯-氯丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、異戊橡膠、乙烯-丙 烯-二烯共聚橡膠、環氧氯丙烷系橡膠、環氧化物橡膠、 氟系橡膠、聚矽氧系橡膠、胺酯系橡膠、多硫化橡膠、磷 氮橡膠。橡膠板之厚度係例如5至6 0毫米。 第2 5Ε圖之例，積層體3係由上側金屬板1、橡膠板2及 下側金屬板1 ’所構成，橡膠板2係由上側實心橡膠層2 a、 發泡橡膠層2 b及下側實心橡膠層2 c構成。亦可去除下側實 心橡膠層2 a、2 c之一，亦可積層多數之實心橡膠層及多數 之發泡橡膠層。 第2 8圖示振動攪拌機構1 6之變化例。該例中，振動馬 達1 6 d係位在電解槽1 0 A之側邊，振動構件1 6 c水平延伸向

313917.ptd 第21頁 573066 五、發明說明（17) 電解槽10A上方。如此，振動棒16e係安裝在該振動構件 1 6 c。以该構造’上述蓋1 0 B即易於對電解槽1 〇 A裝卸。 第2 9圖示蓋1 〇 B之變化例。該例中，蓋1 〇 b僅於第1圖 所示裝設在電解槽10A之電極群2x、2y上方部份。如此， 於該盍10 B之二端裝設有向下延伸之圍邊構件63。於該圍 邊構件63，其下部浸泡在電解液中之部份，形成可使該電 解液得以流通之開口 6 5。於圍邊構件6 3可安裝遮蔽該開口 6 5之部份上部區域之遮蔽板64，使其能上下調整位置。為 求上下位置之調整，可於遮蔽板64作出上下方向之長孔 66，經該長孔，使螺栓67能鎖進在圍邊構件63所作成之螺 孔6 8。藉著遮蔽板6 4之上下位置的調整，即可調整電極群 2 X、2 y上方部份之液位，因而調整氣體壓力。 使用該蓋時，振動攪拌機構之振動棒1 6 6雖不貫穿 蓋，且為如上述密閉之密封構造，但從提升氫—氧氣之回 收效率及防止電解液飛散等之觀點來看，頗為理想。 又，本發明亦適用於，陽極與陰極之間配置分離氫及 氧之隔膜，將氫及氧分離回收之電解氣體產生裝置。有關 如此之分離回收方式之氣體產生裝置，已見記載於M.

Yamaguchi等之題為"Development of 2500cm2 Solid Polymer Electrolyte Water Electrolyzer in WE- NET 丨， 之文章。 以下舉實施例說明本發明，惟本發明不僅限於此。 [實施例1 ] 使用第1圖至第3圖有關之裝置，但蓋1 0B使用關於第

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313917.ptd 573066 五、發明說明（18) 2 9圖所說明者，依以下條件產生氫-氧氣並回收。 電解槽及蓋： 不銹鋼製 2 7 0毫米X 1 6 6 0毫米X 3 9 0毫米（高） 振動產生機構： 振動馬達：村上精機製作所（股）製E u r a s V i b r a t 〇 r (商品名），2 5 0瓦x 3相x 2 0 0伏特，雙軸型 振動葉片：不銹鋼（SUS 30 4 )製，6葉 振動棒：鈦製，直徑1 2毫米 隔片：鈦製，1 2片 振動葉片用固定構件：1 2個 振動葉片用包墊：Teflon(註冊商標）製，12片電極 群： 陽極：不生氧化膜可長期使用之鍍鉑鈦合金製，5 0片 陰極：鈦合金製，50片 絕緣體框：合成橡膠製，5 0毫米

電解液：蒸餾水中添加電解質K0H 8重量％者，溫度55 〇C，pHIO 陽極-陰極間之施加電壓：2 · 0伏特（直流） 電流密度：5安培/平方公寸 氫-氧氣之回收量為1 0 0 0公升/小時。 [實施例2 ] 陽極-陰極間之施加電壓使用「電氣化學」第2 4卷3 9 8 至4 0 3頁，同449至4 5 6頁記載之交流重疊電流以外，其它

313917.ptd 第23頁 573066 五、發明說明（19) ^-——-— 之實施如同實施例丨。 氫-氧氣之回你旦1 里為1200公升/小時。 1個月期間斷靖搞 ^ ^ ^，刼作時，耗電低於實施例1，可穩定回 收虱-氧氣。 [實施例3 ] ^解槽^用27〇毫米χ “ο毫米X 340毫米（高）者，振動 馬/ ^用1台村上精機製作所（股）製高頻Euras KHE-2-2Τ 0 0，lj 0,](商品名）以外，其它之實施如同實施例i。 氫-氧氣之回收量為8〇〇公升/小時。 [實施例4及實施例5 ] 無蓋振動授拌機構之位置，施以第20至24B圖相關說 明中之密閉密封以外，其它之實施如同實施例1及實施例 如同實施實施例1之實施例4中，氫-氧氣回收量為 2 0 0 0公升/小時，如同實施實施例2之實施例5中，氫-氧氣 之回收量為2 5 0 0公升/小時，均大幅提升。 [實施例6 ] 陽極-陰極間之電壓施加，係使用昭和46年7月25曰日 刊工業新聞社發行之「電鍍技術便覽」3 6 7至3 6 8頁記載之 SCR型6相半波整流之脈衝電源所得以外，其它之實施如同 實施例1。 雖然所耗能量低於實施例1，其氫-氧氣回收量仍達 2 2 0 0公升/小時。 [實施例7 ]

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五、發明說明（20) 蓋1 0B係用第1圖至第3圖所說明者外，其它之實施如 同實施例1。 氫-氧氣之回收量達300 0公升/小時’比實施例1大巾5 提升。 [實施例8 ] 電源34係用中央製作所（股）製反相器數位控制方$ < 多功能型整流器Power Mas ter PND-1型，使用矩形波之μ 衝電流（0 · 0 8秒通電，0 · 0 2秒切斷）以外，其它之實施如同1 實施例7。

雖然所耗能量低，而氫-氧氣回收量高達3 5 〇 〇公升八 時。 ’ [產業上之利用可能性] 上1、)，出乎預料意外，併用振動攪拌機構時， 在2 0毫米以下亦能進行良好電解，处长' 9 可大幅提升。 、、、。果虱—氧氣產生效率 (2 )隨者電極間隔之減^、，^ M 氣產生量可大幅提升。 虱體產生裝置之氫-肩 (3 )因振動攪拌機構之使用，

氣不會大幅起泡，使電阻不會變大。液中所產生之氫-I 三4)本發明之裝置利用深曰液廉 以儲存，可彈性應付大量需求。尾力產生虱—乳軋，力 源，可進一步節省電力。 用直&脈衝波形之電 (5 )本發明之裝置可作為八 燃料供給源。 、王’“、、危險性之匣式爐之

573066 五、發明說明（21) (6 )使用得自本發明裝置之氣體，可提供優於習知蓄 熱冷暖氣機之冷暖氣裝置。 (7 )使用得自本發明裝置之氣體，可作小型、中型、 大型都市垃圾、產業廢棄物焚化爐之燃燒，藉此可無公害 焚化，其經濟性亦高。 (8 )利用本發明之裝置，可提供燃料於鍋爐、燃氣輪 機等。 (9 )可用作都市中安全無公害之清潔瓦斯產生裝置。 (1 0 )亦可用作船舶之燃料製造裝置。 (1 1 )不對氣體施以螺漿攪拌等特別手段，亦能產生高 度均勻之氣體。

313917.ptd 第26頁 573066 圖式簡單說明 [圖式簡單說明] 第1圖係本發明之氫-氧氣產生裝置的構造之剖視圖。 第2圖係第1圖之氫-氧氣產生裝置之俯視圖。 第3圖係第1圖之裝置之側視圖。 第4圖係第1圖之裝置之部份放大剖視圖。 第5 A圖係電極群構造之斜視圖。 第5 B圖係電極群構造之前視圖。 第6A圖係構成電極群之絕緣體框之前視圖。 第6 B圖係構成電極群之電極之前視圖。 第7圖係第1圖之裝置中，振動棒在振動構件的安裝部 之放大剖視圖。 第8圖係振動棒在振動構件之安裝部的變化例之放大 剖視圖。 第9圖係第1圖之裝置中，振動葉片在振動棒之安裝部 之放大剖視圖。 第1 0圖係振動葉片及固定構件的變化例之俯視圖。 第1 1圖係振動葉片及固定構件的變化例之俯視圖。 第1 2圖係振動葉片及固定構件的變化例之俯視圖。 第1 3圖係振動葉片及固定構件的變化例之俯視圖。 第1 4圖係振動葉片長度與撓曲程度之關係圖。 第1 5圖係振動攪拌機構變化例之剖視圖。 第1 6圖係振動攪拌機構變化例之剖視圖。 第1 7圖係振動攪拌機構變化例之剖視圖。 第1 8圖係振動攪拌機構變化例之剖視圖。

?13917.ptd 第27頁 573066 圖式簡單說明 第1 9圖係振動攪拌機構變化例之剖視圖。 第2 0圖係構成根據本發明之氫-氧氣產生裝置之振動 攪拌 機構，安裝於電解 槽 的形態之剖視圖。 第21圖係第20圖之 裝 置之剖視圖。 第22圖係第20圖之 裝 置之俯視圖。 第23A圖至第23C圖 係 積層體之俯視圖。 第24A及24B圖係以 積 層體堵塞電解槽時之剖視圖。 第25A圖至第25E圖 係 積層體之剖視圖。 第2 6圖係根據本發 明 之氫- -氧氣產生裝置之氣體收集 機構 之部份圖。 第2 7圖係利用回收 白 氫-氧 氣產生裝置之氫-氧氣之燃 燒裝 置的一例之示意圖 〇 第2 8圖係振動攪拌 機 構之變化例之剖視圖。 第2 9圖係蓋之變化 例 之斜視圖。 1 (上側）金屬板 1， 下側金屬板 1” 中間金屬板 2 (上側）橡膠板 2， 下側橡膠板 2x、 2y電解群 2 a 上側實心橡膠層 2b 發泡橡膠層 2c 下側實心橡膠層 3 積層體 3 a 積層體上部 3b 積層體下部 5 貫通孔 6 開口 10A 電解槽 10B 蓋 10B， 出口 10B，， 取出管

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圖式簡單說明 10B，， ’密封罐 10C 撓性構件 14 電解液 16 振動攪拌機構 16a 基台 16b 盤簧 16c 振動構件 16d 振動馬達 1 6 e 振動棒 16f 振動葉片 16gl 、16g2振動應力 分散構件 16h 墊圈 16il ^ 16i2> 16i3> 1 6 i 4螺帽 16 j 振動葉片固定構件 16k 隔環 16m 螺帽 1 6p 彈性構片 1 6x 球面隔片 34 電源 35 電晶體變換器 40 安裝台 41 振動吸收構件 43 導桿構件 63 周邊構件 64 遮蔽板 65 開口 66 長孑L 67 螺栓 68 螺孔 70 絕緣體框 71a 陽極 71a， 陽極主導電銅排 71b 陰極 71b， 陰極主導電銅排 74 小孑L· 100 支承台 111 安裝部 112 防振橡膠 115 支承構件 116' 1 3 1、1 3 2 螺栓 117、 1 2 0螺帽 118 安裝構件 119 橡膠環 134 分歧（部分）振動棒 144 棒狀上側導桿構件 145 棒狀下側導桿構件 x-x. 、y-y’剖面 a 角度 313917.ptd 第29頁

Claims (1)

1. 573066tm h\ 六、申請 •蓴、利範 7549 修正 1. 一種氫-氧氣產生裝置，其中，包含有：電解槽及交互 配置於該電解槽内之第一電極及第二電極之電極群， 施加電壓於上述第一電極與第二電極間之電源，及用 以收集容納於上述電解槽内之電解液經電解產生之氫-氣之氣體收集機構之氫-氧氣產生裝置，其特徵為： 備有用以振動攪拌容納在上述電解槽内之電解液 之振動攪拌機構，該振動攪拌機構含包括振動馬達之 振動產生機構，及安裝在聯繫該振動產生機構，於上 述電解槽内振動之不能旋轉振動棒，且至少係一段之 振動葉片而成，上述振動馬達係以1 0赫至2 0 0赫之頻率 振動，並且，上述電極群中相鄰之上述第一電極與上 述第二電極之間距係設定在1毫米至2 0毫米之範圍内。 2. 如申請專利範圍第1項之氫-氧氣產生裝置，其中上述 氣體收集機構包含附設於上述電解槽之蓋，連接於設 在該蓋之氫-氧氣出口之氫-氧氣取出管。 3. 如申請專利範圍第1項之氫-氧氣產生裝置，其中上述 振動產生機構係墊以振動吸收構件安裝於上述電解槽 之上部。 4. 如申請專利範圍第1項之氫-氧氣產生裝置，其中上述 振動產生機構係以有別於上述電解槽之支承台支承。 5. 如申請專利範圍第1項之氫-氧氣產生裝置，其中上述 氣體收集機構係含附設於上述電解槽之蓋，以及連接 於設在該蓋之氫-氧氣出口之氫-氧氣取出管而成，上 述振動棒貫穿上述蓋而延伸，該蓋與上述振動棒之

   313917.ptc 第1頁 2003.09.01.030 573066 _案號91117549_^年f月/日 修正_ 六、申請專利範圍 間，介有容許上述振動棒振動，而能阻止上述氫-氧氣 通過之密封機構。 6. 如申請專利範圍第1項之氫-氧氣產生裝置，其中上述 第一電極及第二電極之至少其一係多孔性電極。 7. 如申請專利範圍第1項之氫-氧氣產生裝置，其中上述 電源係直流脈衝電源。 8. —種氫-氧氣產生方法，其特徵為：使用如申請專利範 圍第1項之氫-氧氣產生裝置，上述電解液用含5重量％ 至1〇重量％電解質，液溫2〇°(：至7〇°(：，0117至1〇者，使 電流密度成5安培/平方公寸至2 0安培/平方公寸進行上 述電解液之電解。 9. 如申請專利範圍第8項之氫-氧氣產生方法，其中上述 電解係於上述電解槽附設蓋之密閉下施行。 1 (K如申請專利範圍第8項之氫-氧氣產生方法，其中上述 電解質係水溶性鹼金屬氫氧化物，或鹼土金屬氫氧化 物。 1 1.如申請專利範圍第8項之氫-氧氣產生方法，其中上述 電源係用直流脈衝電源。

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