专利名称：氢气发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及新能源开发技术领域，具体地说是一种采用电解水裂解法高效制氢 的氢气发生装置。
背景技术：
能源作为世界经济的命脉，社会发展的动力，受到了各国的高度重视。然而，占世 界能源供给90%的化石燃料其储量在日益枯竭。已探明世界原油可供再利用50 — 80年， 煤可供再利用200 — 300年，天然气可供再利用IOO年。而化石燃料的使用导致了严重 的环境污染，原因在于化石燃料燃烧放出的C02是最重要的温室气体。近100多年中，全 球地面平均温度上升了 0.3 — 0.6。C，海平面上升了 14一25cm。另外，化石燃料分布不均、 储量有限，由它引发的战争与冲突屡见不鲜。
因此，面对传统的化石燃料近于枯竭，由于燃烧矿物燃料造成的全球气候变暖日益 加速，世界很多城市的市内空气质量下降，为争夺能源地区政治不稳定因素日益加剧等 诸多威胁人类社会生存与发展的问题，我们不得不思考人类未来的出路在哪里？人类 明天能源将会是什么呢？
氢气作为一种清洁、高效、和资源丰富的新能源已渐为世人所共识。它具有以下优
点
1. 清洁。氢气燃烧过程中只产生水对环境没有任何污染，实现真正的"零排放"。
2. 贮能高。燃烧1克氢可以放出14万焦耳的热量，约为燃烧1克汽油放热的3倍。
3. 使用效率高。采用催化燃烧氢气产生的热，比常规化石燃料的热效率高10 — 15 %;用于内燃机产生动力，比汽油效率高15_25%。
4. 来源丰富。占地球表面71%的水中含有大量的氢，资源非常丰富。
5. 便于运输。输氢成本最低，损失最少。 一条直径0.91米的输氢管道，用于950 一1600公里输氢，其所输送能站相当于50万伏高压输电线路所输能量的IO倍以上。而 建设这样的输送管道所需费用，仅为建设高压输电线路的1/4—1/2。
6. 用途广泛。用氢气代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的 内燃机稍加改装即可使用。替代乙炔气和氧气做金属焊接、切割处理，其工作效率高出3 倍以上。还可用于燃料电池，或转换成固态氢用作备用可移动能源。总之，做为新能源， 可以替代一切动力能源燃料。
氢是二十一世纪世界各国科研界的重点科研项目，我国也同样重视"氢能"的研发，
3并且列入了 "国家科技发展计划一863计划"之中。
尽管氢是自然界最丰富的元素之一，但是天然的氢在地面上却很少有，所以只能依 靠人工制取。但是作为能源使用，特别是普通的民用燃料，首先要求产氢气量大，同时 要求造价较低，即经济上具有可行性，这是今后制氢技术的选择标准。就长远和宏观而 言，氢的主要来源是水，以水裂解制氢应是当代高新技术的主攻方向。
通常的电解水裂解制氢方法都是采用普通直流稳压电源，其缺点是不能改变氢气 发生器的活化电极特性，因此效率很低，其效果只能是"事倍功半"。即功耗大、产气量 小，不适宜批量生产。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种融合了脉冲技术和智能定量控制技术的采用电解水裂 解法高效制氢的氢气发生装置。
本实用新型的目的是这样实现的它包括有带阴极板和阳极板的发生器，电源，其 特征是所述的电源为三相或单相的交流电源，该交流电源与发生器通过控制器连接； 控制器包括与交流电源并联的整流桥电路和开关电源，该整流桥电路的输出端连接有大 功率直流开关电路的输入端，大功率直流开关电路的输出端连接有发生器的阴极板和阳 极板，开关电源的输出端连接有预置计算机程序的单片机控制单元的输入端，大功率直 流开关电路与发生器之间电流信号输送导线、发生器自身的温度信号输送导线和压力信 号输送导线均与单片机控制单元相连接，单片机控制单元的输出端还通过直流脉冲当量 输送导线与大功率直流开关电路相连接。
本实用新型采用无触点控制，防爆安全。具有过流、超压、超温自动报警并且自动 起动和停止工作。该装置的体积仅是同类产品的四分之一；而且，还具有结构合理，使 用寿命长，操作简便，自动化程度高，应用与维护极为方便等优点。本实用新型为低成 本制取氢能与应用提供了最基本的设备。实现了无论规模大小，都能廉价地在水中提取 高纯度的氢和氧，为大规模工业化生产及商品化铺平了道路。为开发无污染新能源产品 奠定了坚实的基础。其市场前景和社会效益是不可估量的。
图1为本实用新型的方框原理图2为本实用新型的结构示意简图3为图2中发生器F的水平切面俯视图4为本实用新型的电路图5为本实用新型的装置动态曲线图。
下面将结合附图通过实例对本实用新型作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本实用新型其中的例子而已，并不代表本实用新型所限定的权利保护范围，本实用新型的
权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
如图l-4所示，本实用新型的主要结构包括带阴极板和阳极板的发生器F，该发生
器的壳体1为圆筒型，在圆筒型壳体1内同心交错设置有圆筒型阴极板3和圆筒型阳极板2 (图3中实线代表圆筒型阴极板3、虚线代表圆筒型阳极板2，实线和虚线只用于需区分没有结构特征)。在发生器壳体外壁侧上部通过管道连通的气体过滤储气罐4和储水罐8，气体过滤储气罐还连接有串联在一起的三个安全水封储气罐5、 6、 7,其中安全水封储气罐5上设置有一干式氢氧阻火器11，储水罐上设置有进水口 10和玻璃液位计9。它还包括有三相交流电源AC，该三相交流电源AC与发生器F通过控制器12连接；控制器12包括与三相交流电源AC并联的整流桥电路Ql和开关电源K，该整流桥电路Ql的输出端连接有大功率直流丌关电路Q2的输入端，大功率直流开关电路Q2的输出端连接有发生器F的阴极板3和阳极板2，开关电源K的输出端连接有预置计算机程序的单片机控制单元PCW的输入端，大功率直流开关电路Q2与发生器之间电流信号输送导线I、发生器自身的温度信号输送导线C和压力信号输送导线P均与单片机控制单元PCW相连接，单片机控制单元PCW的输出端通过直流脉冲当量输送导线VF与大功率直流开关电路Q2相连接，单片机控制单元PCW与大功率直流开关电路Q2之间还连接有实时控制发生器运行状态的大功率直流开关电路Q2的开关信号输送导线PW。
工作过程首先从加水口 10将储水罐8加满较为洁净的清水，见玻璃液位计9为满刻度为好。接好控制器12与发生器F之间的直流脉冲电源导线DCF与控制信号导线(即电流信号输送导线I、温度信号输送导线C、压力信号输送导线P)。接好控制器的交流输入电源AC，最好通过带有过流保护的自动开关接入为好。检査系统管线是否有漏水。一切正常视为准备工作就绪。该装置初次使用还需要检査是否有漏气现象，若有要及时处理，因为氢气是易燃易爆气体，防止造成不必要的伤害。 一般在通电10分钟后有气压产生后进行检查。在通电之前一定要将控制器上的所有的控制旋扭归零。防止过流冲击损坏控制器。
合上外部的自动开关，控制器上电，打开控制器12上的控制电源开关PK，该装置开始工作。慢慢微调给定旋扭鼎l，使控制器上的电流表A在25—30安；另外脉冲频率调整旋扭RW2、脉冲宽度手动调整旋扭RW3和工作电压表V均在控制器操作面板上。三相交流电源AC从图4中的A、 B、 C点接入，首先经整流桥电路Q1和开关电源K转换成直流电源并且分别通过导线DC和DC1输出，这里经整流桥电路Ql转换的直流电源要流经由滤波电容C1、 C2和电阻R1、 R2组成的滤波电路后向大功率直流开关电路Q2供电，经开关电源K转换的直流电源向单片机控制单元PCW供电，通过电流信号输送导线I、温度信号输送导线C、压力信号输送导线P传送的电流信号、温度信号、压力信号的预置当量数进行闭环反馈控制，使整个系统在单片机控制单元PCW的管理下运行，单片机控制单元PCW决定了输出的直流脉冲当量，大功率直流开关电路Q2根据直流脉冲当量向发生器F提供直流脉冲电源，整个系统的工作状态可以任意设定。另外，图4中还包括单片机控制单元PCW的工业计算机输出开关PK1，它是通过电流信号、温度信号、压力信号的预置参数经过计算机计算的结果进行工作的，即实现自动开关。
通过图5可知通过tl时间(10秒)电源启动，经过t2时间(5分钟)强脉冲激活发生器电极，通过t3—一t7的时间，脉冲电源按预置规律回落节约电力。t8发生器开始稳定工作。发生器F电解槽内的水分子在电场作用下由杂乱无章的状态转变成有序的状态，其中氢原子总是对应阴极板，氧原子总是对着阳极板，氢氧化学键在电场作用下被强制打破，形成化学阴阳离子，阴阳离子沿各自方向移动，分别在阳极形成氧气，在阴极形成氢气，所形成的气体连同电解液经循环冷却系统输送至换热器进行换热后输送水气分离罐进行气液分离，电解液重新回到电解槽进行电解，通过气体过滤储气罐4进一歩脱离微量电解液，经过安全水封储气罐5、 6、 7，由干式氢氧阻火器11输出至用气设备。单片机控制单元PCW通过自动检测电流信号、温度信号、压力信号进行自动停开机，过温报警、自动补水等自动处理。
权利要求1、一种氢气发生装置，它包括有带阴极板和阳极板的发生器，电源，其特征是所述的电源为三相或单相的交流电源，该交流电源与发生器通过控制器连接；控制器包括与交流电源并联的整流桥电路和开关电源，该整流桥电路的输出端连接有大功率直流开关电路的输入端，大功率直流开关电路的输出端连接有发生器的阴极板和阳极板，开关电源的输出端连接有预置计算机程序的单片机控制单元的输入端，大功率直流开关电路与发生器之间电流信号输送导线、发生器自身的温度信号输送导线和压力信号输送导线均与单片机控制单元相连接，单片机控制单元的输出端还通过直流脉冲当量输送导线与大功率直流开关电路相连接。
2、 根据权利要求1所述的氢气发生装置，其特征是所述发生器的壳体为圆筒型， 在圆筒型壳体内同心交错设置有圆筒型阴极板和圆筒型阳极板。
3、 根据权利要求2所述的氢气发生装置，其特征是在发生器圆筒型壳体外壁侧上 部通过管道连通有储气罐和储水罐。
4、 根据权利要求1所述的氢气发生装置，其特征是在单片机控制单元与大功率直 流开关电路之间还连接有实时控制发生器运行状态的大功率直流开关电路的开关信号输 送导线。
专利摘要一种氢气发生装置，它包括有发生器，电源，其特征是所述的电源为三相或单相的交流电源，该交流电源与发生器通过控制器连接；控制器包括与交流电源并联的整流桥电路和开关电源，该整流桥电路连接有大功率直流开关电路，大功率直流开关电路连接有发生器的阴极板和阳极板，开关电源连接有预置计算机程序的单片机控制单元，大功率直流开关电路与发生器之间的电流信号输送导线、发生器自身的温度信号输送导线和压力信号输送导线均与单片机控制单元相连接，单片机控制单元还通过直流脉冲当量输送导线与大功率直流开关电路相连接。本实用新型具有结构合理，使用寿命长，操作简便，自动化程度高，应用与维护极为方便等优点。
文档编号C25B1/04GK201261807SQ20082021822
公开日2009年6月24日 申请日期2008年9月27日 优先权日2008年9月27日
发明者侯艳杰, 李俊峰 申请人:侯艳杰;李俊峰