一种高纯氢气发生器的制作方法

本实用新型涉及一种高纯氢气发生器。

背景技术：

高纯氢气发生器包括电解槽、纯水箱、氢/水分离器、干燥器、开关电源，在工作时只需要电解纯水即可产氢；通电后，电解池阴极产氢气，阳极产氧气，氢气进入氢/水分离器，氧气排入大气，氢/水分离器将氢气和水分离后，氢气进入干燥器除湿后，由出口输出。

现有的高纯氢气发生器由于电解箱体的大小限制，高纯氢气发生器内部设置的供液罐常常较小，工作人员需要时刻守在高纯氢气发生器旁边，当供液罐内的液位较低时，工作人员进行手动向供液罐内添加液体，自动化程度较低。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种高纯氢气发生器，其能够根据电解液液位的高低自动进行加液，保证高纯氢气发生器能够较长时间进行无人操作的工作。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种高纯氢气发生器，包括外壳、设置于外壳内部的供液罐、电解槽、供电装置、干燥管、气液分离器和设置于外壳外部的储液罐；所述供液罐的出口和所述电解槽的进液口相连接，以用于向所述电解槽内供给电解液；所述供液罐上设置有抽水泵，所述储液罐的出口与所述供液罐的进口相连接；所述供电装置的正极电性连接所述电解槽的阳极，负极电性连接所述电解槽的阴极；电解槽上的氢气出口与气液分离器的进口相连，气液分离器的出口与干燥管的进口相连；所述供液罐中设置有第一低液位传感器与高液位传感器，当电解液接触所述低液位传感器时，所述抽水泵打开；当所述电解液接触所述高液位传感器时，所述抽水泵关闭。

通过采用上述技术方案，电解液从供液罐内进入电解槽内电解反应产生氢气，氢气进入气液分离器内进行气液分离，经过气液分离之后的氢气于干燥管内进行干燥，最终得到高纯氢气；在外壳内部设置的储液罐能够持续向供液罐内提供电解液，解决了传统氢气发生器工作人员手动加液所带来的不便，其根据供液罐内液位高低进行自动加液的方式解放了工作人员，工作人员不需要时刻守在氢气发生器旁。

较佳的，所述电解槽包括阳极板和对称设置于阳极板两侧的阴极板以及对称设置于阳极板与阴极板之间的隔膜，两侧的阴极板通过连通管连通以使得两侧阴极板上的氢气相互连通。

通过采用上述技术方案，阳极板与隔膜之间能够形成阳极区，隔膜与两侧的阴极板之间能够形成阴极区，电解液在阳极区产生氧气，在阴极区产生氢气，通过设置的连通管，能够将位于下侧的阴极板处产生的氢气引至上侧的阴极板，最后能够将产生的氢气排出。

较佳的，所述储液罐内设置有第二低液位传感器，所述储液罐外部设置有声光报警器，当供液罐内的电解液的液位低于第二低液位传感液位传感器时，声光报警器进行声光报警。

较佳的，所述储液罐内设置有第三低液位传感器，所述第三低液位传感器低于所述第二低液位传感器，当所述电解液的液位低于所述第三低液位传感器，所述供电装置停止供电。

较佳的，所述气液分离器的下端设置有反流管，反流管连通所述电解槽。

较佳的，所述干燥管包括外玻璃管和插接于所述外玻璃管内的内玻璃管，内玻璃管内盛放有变色硅胶，外玻璃管上方通过密封盖封口，所述外壳的底部设置有安装座，所述安装座上设置有开设有进气孔和出气孔的凸台，所述外玻璃管插接在凸台与安装座之间形成的沉槽内；所述内玻璃管下端一体成型有对接管，所述对接管与进气孔连通，所述内玻璃管上侧开设有供氢气由内玻璃管进入外玻璃管与内玻璃管夹层的溢气孔。

较佳的，所述凸台上于进气口处设置有橡胶垫块，当所述内玻璃管插入所述外玻璃管内时，所述对接管抵紧所述橡胶垫块。

较佳的，所述外壳一侧设置有轴流风机。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过在供液罐内加装第一低液位传感器和高液位传感器，能够根据电解液的情况进行自动加液，保证高纯氢气发生器能够较长时间进行无人操作的工作；

2、通过外设的储液罐，能够存储较多体积的电解液，从而能够持续不断地向供液罐内供给电解液，不需要工作人员时刻守在氢气发生器旁边，一旦储液罐内的电解液达到报警液位时会及时发出报警，并且达到最低液位时，能够自动切断整个氢气发生器的电路运行，从而不会出现电解液供给不足，电解槽仍然电解工作的情况，节能环保、延长了设备的使用寿命。

附图说明

图1为一种氢气发生器的整体结构示意图；

图2为一种氢气发生器中的电解槽的爆炸示意图；

图3为图2中电解槽的阳极板的结构示意图；

图4为干燥管的安装结构示意图；

图5为突出干燥管在外壳中的位置示意图；

图6为供液罐与储液罐内各传感器的位置示意图。

附图标记：1、外壳；11、供液罐；111、进液管；112、回液管；12、封盖；13、加液口；14、轴流风机；2、储液罐；3、电解槽；31、阳极板；311、渗液孔；312、导液孔；313、阳极接板；32、橡胶环；321、卡接槽；33、第一不锈钢网；34、隔膜；35、镍网；36、第二不锈钢网；37、阴极板；371、上阴极板；372、下阴极板；373、连通管；374、安装孔；35、螺栓；376、阴极接头；377、排气孔；4、供电装置；5、气液分离器；51、反流管；52、第一出气管；53、排气管；6、干燥管；61、外玻璃管；62、内玻璃管；621、变色硅胶；622、对接管；623、溢气孔；63、安装座；631、凸台；632、沉槽；6311、进气孔；6312、橡胶垫块；6313、出气孔；6314、第二出气管；64、间隔；7、安装架；8、第一低液位传感器；81、高液位传感器；9、第二低液位传感器；91、第三低液位传感器；92、抽水泵；10、声光报警器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同或者类似的标号表示相同或者类似的元件或者具有相同或类似功能的元件。下面结合附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置、组件或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，对于术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上。

一种高纯氢气发生器，如图1所示，包括外壳1、设置在外壳1内的供液罐11、与供液罐11连通的电解槽3、与电解槽3电气连接的供电装置4、对电解槽3电解出的氢气与水进行分离的气液分离器5以及用于对气液分离器5分离之后氢气进行干燥的干燥管6。

外壳1呈矩形，内部成型有空腔，供液罐11设置在空腔内的一侧，在外壳1上方开设有加液口13，供液罐11的开口竖直向上穿过加液口13与外界连通。

电解槽3与供液罐11通过设置在供液罐11的侧壁上的进液管111与回液管112连通。

如图1与图2所示，电解槽3包括阳极板31以及对称设置在阳极板31上下两侧的两个阴极板37。其中，阳极板31与进液管111、回液管112连通；在外壳1内底部固定设置有两个安装架7，安装架7靠近供液罐11的一侧较高，远离供液罐11的一侧较低。这样的设置能够使得供液罐11内的电解液更快进入电解槽3中进行电解。

具体的，如图2和图3所示，阳极板31呈圆盘状，材质可以采用二氧化钌，其具有很好的催化活性，能在高电流密度下工作而槽电压比较低，较为适合析氢和析氧反应。

阳极板31的表面均匀开设有多个圆形的渗液孔311，能够使得进入电解槽3的阳极板31的电解液快速渗透至阴极板37处进行电解，从而提高氢气的生产效率。阳极板31于较高一侧和较低一侧沿其径向开设有导液孔312（如图3所示），两侧的导液孔312均与渗液孔311连通。其中，较高一侧的导液孔312与回液管112连通，对侧的导液孔312与进液管111连通，从而使得液体由进液管111进入电解槽3进行电解，电解后，在阳极板31处析出氧气，氧气经过回液管112流入到供液罐11内，之后氧气通过加液口113排入到空气中。

两块阴极板37结构相同，分为上阴极板371和下阴极板372，现以下阴极板372结构为例进行详细说明：

下阴极板372呈圆盘状，材质为铅板，具有良好的导电性，在阴极板37上方中心放置有圆环形的橡胶环32，橡胶环32的截面呈台阶状，在靠近阳极板31的一侧且于橡胶环32的内侧形成有卡接槽321。

在卡接槽321内设置有第一不锈钢网33，第一不锈钢网33与下阴极板372内壁之间形成阴极区，其中，第一不锈钢网33起到一定导电的作用，同时第一不锈钢网33上的网孔方便过水过气。

在第一不锈钢网33上方放置有隔膜34，隔膜34为圆形，其直径与第一不锈钢网33直径相同，隔膜34圆周侧面抵接在卡接槽321径向的内壁上，在隔膜34与橡胶环32之间以粘接的方式进行密封，从而将隔膜34上方与隔膜34下方进行隔离。

具体的，隔膜34为以树脂为主体做成微孔的隔膜34，具有一定的孔隙率，能使离子通过，而不使分子或气泡通过，当有电流流过时，隔膜34的欧姆电压降较低，起到在电解的过程中，将在阴极板37附近产生的氢气与在阳极板31附近产生的氧气予以分隔的作用。

隔膜34的两侧对称设置有镍网35，镍网35形状与隔膜34形状相同，其放置在隔膜34上方，镍网35材质为n6，厚度在0.03--4.0mm之间，网孔规格为0.3X0.6mm，其具有过滤性能稳定、精细等特点，起到在碱环境条件下筛分和过滤杂质的作用。

在镍网35上相对于隔膜34对称设置有第二不锈钢网36，第二不锈钢网36与第一不锈钢网33结构相同，第二不锈钢网36与阳极板31接触，增大了阳极板31电解时与液体的接触面积，从而更为高效的进行电解。

在两个阴极板37边缘处开设有多个安装孔374，通过螺栓35将两个阴极板37固定，并使得阳极板31锁紧在两块阴极板37之间。

如图1与图2所示，在上阴极板371上焊接有阴极接头376，在阳极板31一侧且沿径向焊接有阳极接板313，在外壳1的内壁上固定设置有供电装置4，供电装置4的正极连接阳极接板313，供电装置4的负极连接阴极接头376。

长时间的工作会导致供电装置4发热严重，在外壳1的侧壁上设置有轴流风机14，用于将供电装置4以及电解槽3在电解过程中产生的热量排出外壳1。

如图2和图4所示，在两个阴极板37上且于轴向两侧开设有连通阴极区的排气孔377，其中，在上阴极板371上开设有两个排气孔377。上阴极板371的一个排气孔377与下阴极板372上的排气孔377通过连通管373连通，从而能够将下阴极板372处产生的氢气导入上阴极板371的阴极区内，上阴极板371上的另一个排气孔377通过设置的排气管53将氢气排出。

如图1与图4所示，氢气在排出的过程中会携带部分水分子，因此需要气液分离器5对氢气中携带的水分子进行干燥。气液分离器5固定设置于空腔顶部，排气管53连接至气液分离器5的侧壁上，气液分离器5的下端设置有反流管51，反流管51连通至阳极区，经过气液分离后的气体通过设置在气液分离器5侧壁上的第一出气管52连接至干燥管6。

如图1、如图4和图5所示，干燥管6设置在外壳1内部，外壳1的顶部开设有圆形的安装口，干燥管6由安装口竖直插接在外壳1内。干燥管6包括外玻璃管61以及内玻璃管62，外玻璃管61的直径大于内玻璃管62的直径，二者之间形成有间隔64。其中，外玻璃管61的两端形成开口，内玻璃管62内装有变色硅胶621，以用于除去氢气中的水分。

在外壳1内的下表面且于安装口的正下方固定设置有安装座63，在安装座63底部中心向上凸起形成有凸台631，凸台631与安装座63内壁之间形成沉槽632，外玻璃管61由安装口竖直插入，插接在沉槽632内，外玻璃管61的上端高过安装口，并且通过密封盖12螺纹旋紧。

为了提高外玻璃管61的密封性，在沉槽632、密封盖12内与外玻璃管61分别抵接的一侧均设置有密封垫，可以对外玻璃管61的两端进行密封，防止氢气蔓延到室外，与此同时，能够得到较为纯净的氢气。

在凸台631中心开设有进气孔6311，进气孔6311的另一端由安装座63的侧壁穿出与第一出气管52连通。内玻璃管62的下端封闭，其底端中心凸起形成有对接管622，其中，对接管622的外径略小于进气孔6311的直径，在凸台631上于进气孔6311的周围固定设置有向上突起的橡胶垫块6312，当对接管622与进气孔6311对接时，橡胶垫块6312能够使得内玻璃管62与进气孔6311四周进行密封，使得所有氢气都能够经过干燥，从而得到较为干燥的氢气。

在内玻璃管62靠近顶端的侧壁上开设有溢气孔623，经过干燥的气体从通孔中排出进入到内玻璃管62与外玻璃管61之间的间隔64内。在凸台631上且于进气孔6311的旁边开设有出气孔6313，出气孔6313位于间隔64内，出气孔6313另一端在安装座63的外壁上连接有第二出气管6314。

氢气在由第一出气管52进入干燥管6的具体流动方向为：气体通过下方的进气孔6311进入内玻璃管62，气体从下至上经过变色硅胶621干燥，干燥后的氢气由溢气孔623进入外玻璃管61与内玻璃管62之间的间隔64中，进入间隔64中的氢气由上至下流动，最终由第二出气管6314排出。

在使用时，在供液罐11中加入电解液，电解液由进液管111进入电解槽3进行电解，在阴极板37处的氢气由第二排气管进入气液分离器5进行分离，分离后的氢气，经过干燥管6进行干燥，干燥后的气体由第二出气管6314排出外壳1，之后被收集。

本实用新型，通过设置在外壳1内侧的供液罐11、电解槽3可以对电解液进行电解，从而得到氢气，通过设置的气液分离器5和干燥管6可对电解后的氢气进行气液分离和干燥，从而得到较为纯净且较为干燥的氢气，电解槽3在电解时，通过将电解槽3设置为一个阳极板31和两个阴极板37，可以较为快速的对液体进行电解，收集氢气效率较高。

如图1与图6所示，为了能够对供液罐11内的电解液的液位进行控制，供液罐11向外连接有储液罐2，储液罐2用于存储电解液，并作为供液罐11的备用电解液。

供液罐11内沿竖直方向分别设置有高液位传感器81和第一低液位传感器8，储液罐2上设置有抽水泵92用于向供液罐11内泵送电解液。当供液罐11内的电解液低至第一低液位传感器8时，抽水泵92打开，将储液罐2内的电解液泵送至供液罐11中；当供液罐11内的电解液升高至高液位传感器81时，抽水泵92关闭，停止向供液罐11内泵送电解液。通过设置的液位传感器能够根据供液罐11内的液位高低对其进行补充电解液，保证高纯氢气发生器能够持续工作较长时间，减少人工补充电解液的次数，提高了设备的自动化程度。

储液罐2主要用于源源不断的向供液罐11内提供电解液，一旦储液罐2内部的电解液消耗完毕时，需要及时停止高纯氢气发生器，从而避免电能的消耗，避免设备受到损害。为了能够解决这一问题，储液罐2的内部设置有第二低液位传感器9，储液罐2的罐顶设置有声光报警器10，当储液罐2的电解液消耗低至第二低液位传感器9时，第二低液位传感器9接收信号，通过控制电路控制声光报警器10进行声光报警，提示操作人员及时向储液罐2内补充电解液。

进一步的，储液罐2内还设置有第三低液位传感器91，第三低液位传感器91在竖直方向上低于第二低液位传感器9，一旦操作人员没有得到报警提示，电解液会持续进行消耗，导致储液罐2内的电解液消耗完毕，造成电能浪费，严重会破坏电解槽3。通过设置第三低液位传感器91，当电解液的液位被消耗低至第三低液位传感器91时，第三低液位传感器91传递电信号，经过继电控制后，高纯氢气发生器的供电装置4关闭，停止电解。

通过在供液罐11内部设置的高液位传感器81和第一低液位传感器8能够对电解液液位进行自动控制，工作人员不需要时刻操作高纯氢气发生器，解放了工作压力；另外，通过储液罐2储液，能够为供液罐11持续提供电解液，延长了高纯氢气发生器的工作时间，提高了氢气发生量，通过设置的第二低液位传感器9能够进行液位低报警，第三低液位传感器91能够在储液罐2内电解液消耗殆尽时自动断电，避免造成电能的损耗以及设备的损坏。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。