一种产生氢氧助燃气体的节能装置的制作方法

专利名称：一种产生氢氧助燃气体的节能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电解液体的技术领域，特别是一种通过电解含有水成分的电解液，从 而产生氢氧助燃气体的节能装置。
技术背景
利用传统的方法，在电解槽的水中安装阴极和阳极，然后分别接上直流电将水电解， 在阴极上将产生氢气，在阳极上将产生氧气。但事实上，在这个过程中，同样会有一种我 们称之为"布朗气"的气体产生，它是常规氢和常规氧气体的结合物，这种气体可以作为一
种气体燃料。另外，在中国专利200480040719.2及200710109954.6中，进一步公开了一 种称为HHO的可燃气体，这种气体由该专利的电解装置通过电解水而生成，其结合到气 体燃料和液体燃料时，能改善这些燃料的热含量以及环境质量，这种气体的主要特点是会 形成束缚的原子对，并由氢和氧原子根据通式HmOn构成的簇组成，但这种原子簇限制了 气体的燃烧能力。同时，我们注意到，在所有现有的电解技术中，作为电解极板的阴性电 极板、阳性电极板都是直接连接到直流电源中，这就限制了通过电解槽的电流的大小。
实际上，很多人已把这种气体燃料或者助燃气体，应用在汽车上，他们通常把电解水 而产生的气体，贮存在一个空间或容器中，然后，再把该气体通往汽车发动机的空气吸入 口，从而进入发动机的燃烧室，与燃料混合燃烧，提高燃烧效率。 实用新型内容
本实用新型的目的在于进一步地提高氢氧气体的助燃能力，提高燃料的燃烧率，节约 能源，并减少燃烧的排放物，保护环境。
为达到以上目的，本实用新型采用了如下的技术方案-一种产生氢氧助燃气体的节能装置，包括电解槽、带有水成分的电解液及电子驱动装
置，其特征在于
所述电解槽包括若干块阴性电极板、阳性电极板及中性极板，所述阴性电极板、阳性 电极板及中性极板相互不接触，并相邻或相隔地排列组成电解极板，位于所述电解极板最
外侧的两块极板均为中性极板，所述电解极板全部或部分地浸在所述电解液中；
所述电子驱动装置是一种频率及脉冲方波均可调节的脉宽调制器，其输入端连接直流 电源，其输出端分别连接所述电解槽的阴性电极板及阳性电极板。
所述电解极板为以下排列之一"中性极板-阳性电极板-阴性电极板-阳性电极板-阴性电极板-阳性电极板-中性极
板"或
"中性极板-阳性电极板-阴性电极板-中性极板-阳性电极板-阴性电极板-中性极板"。 所述电解槽包括电解液容器，设置在电解液容器内的电解极板，与电解极板连接的电 极接线柱，以及设置在电解液容器上的气体输出口、电解液补充口和安全阀。 所述极板之间的间隔为4毫米。
所述脉宽调制器的工作频率范围是400Hz到42400Hz。 所述脉宽调制器连接一个电流表。
所述脉宽调制器的输入端连接到12V直流电或汽车发动机的电极上。 所述电解槽的气体输出口连接到内燃机或发动机的真空吸入口或空气吸入口。 所述内燃机或发动机安装有空气/燃料比例控制器。
所述电解槽设置有电解液自动传感器，所述电解液自动传感器连接到电解液自动补充系统。
本实用新型的优点在于能高效地产生氢氧气体，这种气体能影响任何一种内燃机的 燃烧过程，使所有石化燃料，如汽油、柴油、石油气和生物燃料等能充分燃烧，从可用 燃料中提取了大量的能量转变为机械能，使内燃机或发动机取得可观的、确切的效能提 高，节省了燃料，大大减少了一氧化碳、二氧化碳、 一氧化二氮和二氧化硫等废气或粉尘 的排放，保护了环境。
实验证明，使用本实用新型，令汽车发动机的运行更平滑、顺畅、宁静，可节省高达 50%的燃油，减少90%的有毒废气排放，且本实用新型装置易于拆装，便于安装到任何的 汽车上。


附图l是本实用新型电解槽侧面的剖视结构示意图； 附图2是本实用新型电解槽后视的剖视结构示意附图3是本实用新型电解槽的俯视附图4是本实用新型电解槽中电解极板的结构示意图； 附图5是本实用新型电解槽中电解极板的规格尺寸示意图； 附图6是本实用新型与汽车发动机的连接示意图。 附图中
l是电解液容器； 2是电解极板；3是电极接线柱；
4是气体输出口；
5是电解液补充口；
6是固定螺栓；
7是螺帽；
8是垫片；
9是螺纹密封旋盖；
IO是安全阀；
11是气体流量调节旋钮；
12是中性极板。
41是阴性电极板。
42是阳性电极板。
61是汽车发动机。
62是汽车仪表板。
63是汽车点火装置。
64是空气/燃料比例控制器。
65是汽车方向盘。
66是本实用新型节能装置的电流表。
67是本实用新型节能装置的气体输出软管。
68是安全装置。
69是本实用新型节能装置的可调脉宽调制器。 70是继电器。
71是本实用新型节能装置的电解槽。 72是保险丝。 73是蓄电池。
下面通过附图对本实用新型的实施例作进一步的说明具体实施方式
本实施例的连接方式是这样的电子驱动装置，即一种频率及脉冲方波均可调节的脉 宽调制器，其输入端连接直流电源，其输出端分别连接电解槽的阴、阳电极接线柱，阴、 阳电极接线柱又分别与阴性电极板、阳性电极板连接。电解槽中的阴性电极板、阳性电极 板及中性极板相互不接触，相邻或相隔地排列在一起，最外侧的两块极板均为中性极板，并全部或部分地浸在含有水成分的电解液中。
如图l、图2、图3所示，本实用新型的电解槽由电解液容器l、电解极板2、电极 接线柱3、气体输出口 4、电解液补充口 5、安全阀10等部件组成。电解极板由均为2~3 块的阴性电极板、阳性电极板及中性极板排列而成，其排列为以下之一"中性极板-阳性 电极板-阴性电极板-阳性电极板-阴性电极板-阳性电极板-中性极板"或"中性极板-阳性电极 板-阴性电极板-中性极板-阳性电极板-阴性电极板-中性极板"，图4是其中的一种排列方式， 即二块中性极板12在电解极板的两外侧，而三块阳性电极板42与二块阴性电极板41则相 邻地排列其内。其中，阳性电极板42通过固定螺栓6及螺帽7与阳电极接线柱连接，阳电 极接线柱连接脉宽调制器输出端的正极，阴性电极板41通过固定螺栓6及螺帽7与阴电极 接线柱连接，阴电极接线柱连接脉宽调制器输出端的负极，中性极板12不接电，两块中性 极板12始终置于阴、阳性电极板的外围两侧，作用是为了阻止电压漏损，使电解极板所产 生的能量导向内部极板。我们也可以在电解极板中间位置安装第三个中性电极，让它具有 电极的功能但保留不通电，当由电解所得的气体输出不协调时会提高电解槽的效能。以上 所述阴性电极板或阳性电极板或中性极板均可用厚度为1.2mm的不锈钢制成，极板之间通 过垫片8相隔，间隔约为4毫米，如相隔太近或太远都会降低产生氢氧气体的效能。
电极接线柱3为阴、阳二个电极接线柱，阴极接线柱连接阴性电极板41，并穿过螺纹 密封旋盖9固定于电解槽上方；阳极接线柱连接阳性电极板42，并穿过螺纹密封旋盖9固 定于电解槽上方。
电解槽中的电解液补充口 5是用于电解液的手动或自动补充。电解液是会消耗的，在 电解槽中安装自动传感器，可控制电解液自动补充系统，使电解液槽自动充满。
电解槽中需要设置安全阀10，它的作用是防止电解槽中的气体压力过大，用于电解槽 中气体的单向释放。
图5是本实用新型电解槽中电解极板的规格尺寸示意图，该规格尺寸是为了适应特定 的电解槽箱而设计的，这里，中性极板12的长宽分别为155mm和50mm，而阴、阳性电 极板31、 32的长宽与中性极板相当，只是在极板一端有接线部分凸出，其中Ll-30mm， L2=38mm， L3=20mm， L4=12mm，所有用于安装极板或与阴、阳电极接线柱接线的小孔的 直径都为6.5mm，这个电解极板的规格尺寸适用于排量5公升以下的汽车发动机。当然也 可以设计其他的规格尺寸，以适应排量更大的发动机。
本实用新型的工作原理是这样的:直流电源把12V的直流电输入到可调脉宽调制器(下 称PWM)中，利用泰瑟(TASER)电击枪或防暴电棒的工作原理，即在高频率时，可把 1.5-3伏的直流电压转变为大约100,000伏电压的方式，PWM同样地通过脉冲调制，也就是通过调节脉冲频率及占空比，在输出端向电解槽提供了比PWM的输入直流电流大很多 的脉冲电流，电解槽接收到足够大的脉冲电流后，通过电解极板对水溶液进行电解，产生 了一种全新类别的，我们称之为单原子HHO的氢氧气体，这种氢氧气的形态与现有技术中 的"布朗气"、双原子HHO气体或HmOn气体相比，有其本质的不同，相对于正常的双原子 形态，单原子HHO气体具有单原子的临时状态。由于代表气体的原子是处在单原子状态, 作为单个的氢原子和氧原子，不会形成原子簇，其燃烧能力远大于当它们处于原子簇状态 时；在单原子状态下，原子可以多释放出2.5-3个级别的能量，因此，这种单原子HHO氢 氧气体有着相当于布朗气或者双原子HHO气体2 - 3倍的能量；同时，这类氢氧气是单原 子的，或者说是单独的、非结合的原子，具有暂时存在的特性，经短暂的时间，约5-10秒 后，它会转变回其正常的双原子形式。因此，它一经生成即被用掉，不能要求也不可能将 它贮存起来。
我们把电解槽的气体输出口连接到汽车发动机的空气吸入口，当有需要时，启动这电 解装置，调节PWM的脉冲频率及占空比，通常比较适合的工作频率是400Hz到1900Hz， 这样PWM就会输出足够大的电流，约5到20安培，把水溶液电解，产生单原子HHO氢 氧气体，这种气体通过汽车发动机的空气吸入口，马上进入到发动机的燃烧室，这种全新 形态的氢原子和氧原子，不会形成原子簇，只以单一的原子理想地分离分布在发动机内以 备燃烧，并以高于布朗气或者双原子HHO气体2.5-3个级数释放能量，由于这种氢氧气的 原子状态的短暂性，有着燃烧更快的特性，作为发动机的燃烧增强剂，它会立刻被利用，发 动机可在减少过劳的情况下工作，可以释放出更大的能量并将其转变为有用的机械能，这 样发动机就会获得运行哩数可观的增加，也由于燃烧完全，这种单原子HHO氢氧气体也可 以看作是发动机的有效冷却剂，使能量不会变成热、有毒废气和烟雾排出而浪费掉，所排 出的废气会大幅减少。
电解槽的脉冲电流是通过对PWM的频率和占空比的调整来控制的。我们一般把PWM 的频率调节为400Hz到1900Hz，当电解液温度较低时，由PWM输出的电流约为5安培， 这样会制造出一个内部环境，使电解槽在较低的温度下运行，有利于单原子HHO氢氧气体 的生成；随着电解液温度的升高，脉冲电流会增大到12到20安培，令电解槽获得理想的 单原子HHO氢氧气体输出，减少了发动机电力系统的过劳，避免了 "热力失控"。为了更好 地控制输入电解槽的电流量，可以在PWM上连接一个电流表，实时地对PWM的输出电 流进行监控，以便操作者让电解槽保持最佳状态。由于使用了PWM，本实用新型电源耗电 量一定小于那些直接从电池或发电机提取电量的其他大多数电解槽装置，整个过程减少了 发动机电瓶和电系统的过劳和损耗，节省能源之余，又提高了发动机和电系统的寿命。这里所使用的可调脉宽调制器(PWM)，是通过对一系列脉冲的频率及宽度进行调制，
来等效地获得所需要的波形形状和幅值的电子装置，这是一项成熟的现有技术，在这里就 不一一赘述了。
在实际应用中，通过电解水溶液而产生的氢氧气体，通常贮存在一个空间或容器中， 然后，再把该气体引入到汽车发动机的燃烧室，与燃料混合燃烧。其实，这种贮存是极其 危险的，因为两份氢和一份氧是容易爆炸的组合，同时气体的贮存对动力的输出也是有害 的，它以单原子状态只存在很短时间，很快就会转化为正常的双原子状态。而本实用新型根 本上是一个对氢即时需求的系统，不需要贮存任何气体，这是它主要的安全特点，当有需
要时，单原子HHO氢氧气体就会生成，在它进入发动机燃烧室与石化燃料燃烧殆尽之前，在 系统中只存在几秒钟，相对于"布朗气"、双原子HHO气体或HmOn气体，单原子HHO氢 氧气体之所以取得比它们高出2 - 3个级别的能量，在于它既获得所要求的能量又获得额外 的能量，并立刻将其转变为机械能；它的燃烧是突如其来的，只产生极少的热量残留物，也 可避免产生发动机金属氢脆化的问题。
当本实用新型用于内燃机或发动机时，我们必须要重新调控空气/燃料的比例，使发动 机获得效能的提高。在正常情况下，调低空气/燃料比例中燃料的含量，或空气/燃料混合物 贫乏，都会损坏发动机。但是，通过使用PWM的电解槽产生的单原子HHO氢氧气体，具 有单原子性质，该气体和燃料的彻底燃烧过程，从可用燃料中提取了大量的能量转变为机 械能，不会对发动机产生损害。因此，在内燃机或发动机中安装空气/燃料比例控制器或发 动机管理系统是必需的。例如汽车有电子控制装置(ECU)，该装置可控制空气/燃料的混 合比例，我们可通过可变电阻修正输入电子控制装置(ECU)的电压，有目的地调节倾向于 某个空气/燃料混合比，更适合于与单原子HHO氢氧气体混合燃烧，以获取石化燃料释放 的额外能量，也使发动机获取更大的燃料效能。
图6是本实用新型应用在汽车发动机上的实施例。65是汽车的方向盘，本实用新型节 能装置电流表66及空气/燃料比例控制器64都安装在汽车的仪表板62上。本实用新型节 能装置的可调脉宽调制器(PWM) 69的输入端，通过串联汽车点火装置63、电流表66、 继电器70及保险丝72，连接到蓄电池73的正、负电极；而可调脉宽调制器(PWM) 69 的输出端则连接到电解槽71的阴、阳电极接线柱，电解槽71的气体输出软管67，通过安 全装置68之后连接至发动机61的化油器或燃料/空气吸入接口 。
图6所示实施例的工作原理是这样的当开启汽车发动机时，汽车点火装置63闭合， 继电器70闭合，可调脉宽调制器(PWM) 69的输入端接上直流电，PWM向电解槽71输
出脉冲电流，这个电流数值可以从电流表66上得到监控，这时，电解槽71电解水产生单原子HHO氢氧气体，该气体通过输出软管67，经过安全装置68，接入发动机61的化油器 或燃料/空气吸入口，进入发动机61的燃烧室，与燃料、空气混合燃烧。
这里的安全装置68其实是一个内部灌满水的容器，单原子HHO氢氧气体通过输出软 管67导入容器的底部，然后，气体往容器的顶部走，最后从容器顶部的输出软管67排出。 这样的设计就是防止万一单原子HHO氢氧气体在容器顶部发生轻微爆炸时，火焰被水隔 绝，不会损害电解槽。
空气/燃料比例控制器64是用于控制进入发动机61燃烧室的空气/燃料比例，我们通常 设置为两档， 一档用于汽车在市区内的慢速行走，另一档用于汽车在高速公路上的高速行驶。
以上的描述只是本实用新型一个特定的实施例，本实用新型并不仅仅局限于以上图示 或描述的方法，权利要求将覆盖本实用新型的实质精神及范围内的所有变化方案。
权利要求1、一种产生氢氧助燃气体的节能装置，包括电解槽、含有水成分的电解液及电子驱动装置，其特征在于所述电解槽包括若干块阴性电极板、阳性电极板及中性极板，所述阴性电极板、阳性电极板及中性极板相互不接触，并相邻或相隔地排列组成电解极板，位于所述电解极板最外侧的两块极板均为中性极板，所述电解极板全部或部分地浸在所述电解液中；所述电子驱动装置是一种频率及脉冲方波均可调节的脉宽调制器，其输入端连接直流电源，其输出端分别连接所述电解槽的阴性电极板及阳性电极板。
2、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述电解极板为以 下排列之一"中性极板-阳性电极板-阴性电极板-阳性电极板-阴性电极板-阳性电极板-中性极板"或"中性极板-阳性电极板-阴性电极板-中性极板-阳性电极板-阴性电极板-中性极板"。
3、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述电解槽包括电 解液容器，设置在电解液容器内的电解极板，与电解极板连接的电极接线柱，以及设 置在电解液容器上的气体输出口、电解液补充口和安全阀。
4、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述阴性电极板或 阳性电极板或中性极板任意二者之间的间隔为4毫米。
5、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述脉宽调制器的 工作频率范围是400Hz到42400Hz。
6、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述脉宽调制器连 接一个电流表。
7、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述脉宽调制器的 输入端连接到12V直流电或汽车发动机的电极上。
8、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述电解槽的气体 输出口连接到内燃机或发动机的真空吸入口或空气吸入口 。
9、 根据权利要求8所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述内燃机或发动 机安装有空气/燃料比例控制器。
10、 根据权利要求1所述的产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述电解槽设置 有电解液自动传感器，所述电解液自动传感器连接到电解液自动补充系统。
专利摘要本实用新型公开了一种产生氢氧助燃气体的节能装置，其特征在于所述装置中的电解槽包括若干块阴性电极板、阳性电极板及中性极板，所述不同极板相互不接触，并相邻或相隔地排列组成电解极板，位于电解极板最外侧的两块极板均为中性极板；所述装置中的电子驱动装置是可调脉宽调制器，其输入端连接直流电源，其输出端分别连接电解槽的阴性电极板及阳性电极板。本实用新型安全，安装方便，能高效地产生氢氧气体，使内燃机或发动机取得可观的、确切的效能提高，节省了燃料，减少了有毒废气的排放，保护了环境。
文档编号C25B9/06GK201351177SQ200820181829
公开日2009年11月25日 申请日期2008年12月15日 优先权日2008年12月15日
发明者斯蒂芬·拉奇 申请人:李绅洋有限公司