一种车载电解水制氢装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电解水制氢技术领域，尤其涉及一种车载电解水制氢装置。


背景技术：

[0002]
随着环境问题日益严重，清洁节能已成为内燃机发展的必然趋势。氢气作为内燃机的代用燃料有很多优点，被认为是内燃机的理想替代能源之一。
[0003]
国内外诸多学者提出氢气与其他化石燃料掺混后燃烧，有效利用氢气点火能量低，燃烧浓度范围宽，火焰传播速度快等优点，能改善发动机燃烧及排放情况。然而目前国内外的氢气站基础设施建设很不完善，氢气在汽车行业的应用受到氢气加注困难的困扰，氢气的大量随车储存会给汽车带来安全隐患。
[0004]
如，传统的混合动力汽车或氢能汽车，需要储氢设备，具有安全隐患；其次，氢燃料电池具有成本高和可靠性差的不足，不管是从经济上或是技术上，其在短期内都很难得到广泛发展；再者，传统电解水装置结构复杂、产氢效率低。


技术实现要素：

[0005]
针对上述存在的传统混合动力汽车或氢能汽车具有安全隐患、氢燃料电池的不足以及传统电解水装置结构复杂、产氢效率低的问题，本实用新型提供了一种车载电解水制氢装置，结构简单，可作为辅助燃料，应用于混合动力汽车或氢能汽车等，解决掺氢内燃机的氢气来源问题，为混合动力汽车或氢能汽车等掺氢内燃机提供更为可靠、更有效率、更为经济的制氢方式。
[0006]
为解决上述技术问题，本实用新型提供的具体方案如下：
[0007]
一种车载电解水制氢装置，包括安装腔，所述安装腔内设有阳极和阴极，所述安装腔的一端连接有第一挡板，安装腔的另一端连接有第二挡板；
[0008]
所述第一挡板上设置有连通安装腔的出水管，所述第二挡板上设置有连接安装腔的进水管；
[0009]
所述第一挡板和第二挡板上均设置有接线柱。
[0010]
可选的，所述安装腔与第一挡板之间设有第一密封垫圈；
[0011]
所述安装腔与第二挡板之间设有第二密封垫圈；
[0012]
通过设置第一密封垫圈确保安装腔与第一挡板之间的连接密封性，以及设置第二密封垫圈确保安装腔与第二挡板之间的连接密封性，防止安装腔内的电解液出现泄漏现象。
[0013]
可选的，所述阴极为增材制造制成的多孔析氢电极，拥有优良的导电性、足够的电化学惰性、高的电催化性活性、良好的导热性、耐电解质的腐蚀性以及高比表面积。
[0014]
可选的，所述第一挡板和第二挡板上均设置有安装孔，设置安装孔便于整个车载电解水制氢装置的安装。
[0015]
可选的，所述第一挡板和第二挡板均为聚四氟乙烯材料制成，具有耐腐蚀性，提高
其使用寿命。
[0016]
可选的，所述安装腔为透明安装腔，便于观察安装腔内产生氢气的情况。
[0017]
可选的，所述出水管和进水管均为黄铜材料制成，具有耐腐蚀性，提高其使用寿命。
[0018]
可选的，所述阳极为镍基合金材料制成，拥有优良的导电性、足够的电化学惰性、高的电催化性活性、良好的导热性以及耐电解质的腐蚀性。
[0019]
可选的，所述接线柱为镍基合金材料制成，具有耐腐蚀性，提高其使用寿命。
[0020]
可选的，所述第一密封垫圈和第二密封垫圈均为橡胶材料制成，具有良好的耐腐蚀性能与密封性能，能保证该车载电解水制氢装置不会出现电解液泄露的问题。
[0021]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种车载电解水制氢装置，结构简单，可作为辅助燃料，应用于混合动力汽车或氢能汽车等，解决掺氢内燃机的氢气来源问题，为混合动力汽车或氢能汽车等掺氢内燃机提供更为可靠、更有效率、更为经济的制氢方式。
附图说明
[0022]
图1为本实用新型实施例中提供的一种车载电解水制氢装置的整体结构示意。
[0023]
图2为本实用新型实施例中提供的安装腔内的结构示意图。
[0024]
图3为本实用新型实施例中提供的阴极的结构示意图。
[0025]
图4为本实用新型实施例中提供的阴极的局部结构放大图。
[0026]
其中，1为安装腔；2为阳极；3为阴极；4为第一挡板；5为第二挡板；6为出水管；7为进水管；8为接线柱；9为第一密封垫圈；10为第二密封垫圈；11为安装孔。
具体实施方式
[0027]
为了详细说明本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0029]
例如，一种车载电解水制氢装置，包括安装腔，所述安装腔内设有阳极和阴极，所述安装腔的一端连接有第一挡板，安装腔的另一端连接有第二挡板；所述第一挡板上设置有连通安装腔的出水管，所述第二挡板上设置有连接安装腔的进水管；所述第一挡板和第二挡板上均设置有接线柱。
[0030]
本实施例提供的一种车载电解水制氢装置，结构简单，可作为辅助燃料，应用于混合动力汽车或氢能汽车等，解决掺氢内燃机的氢气来源问题，为混合动力汽车或氢能汽车等掺氢内燃机提供更为可靠、更有效率、更为经济的制氢方式。
[0031]
如图1和图2所示，该一种车载电解水制氢装置，包括安装腔，安装腔内设有阳极和阴极，以及在该安装腔中装有氢氧化钾溶液，其浓度为质量分数10％-30％。该安装腔的一端连接有第一挡板，其另一端连接有第二挡板，通过第一挡板和第二挡板对安装腔进行固定以便于整个车载电解水制氢装置的安装。
[0032]
在第一挡板上设置有连通安装腔的出水管，在第二挡板上设置有连接安装腔的进水管，具体的，可在第一挡板上开设用于连接出水管的螺纹孔，并且该螺纹孔贯穿第一挡板，并在出水管上设置一段与螺纹孔对应的螺纹，通过螺纹连接使出水管与第一挡板连接并连通安装腔；同理的，可在第二挡板上开设用于连接进水管的螺纹孔，并且该螺纹孔贯穿第二挡板，并在进水管上设置一段与螺纹孔对应的螺纹，通过螺纹连接使进水管与第二挡板连接并连通安装腔；装载在安装腔内的氢氧化钾溶液可通过进水管进入到安装腔中，并在制氢完成之后，通过出水管排出安装腔。
[0033]
其中，在第一挡板和第二挡板上均设置有接线柱，通过接线柱来连接电极与导线，即通过接线柱使阳极、阴极与导线连接。
[0034]
运用本申请提供的车载电解水制氢装置，能够直接制氢，无需储氢设备，并且将传统内燃机改造为掺氢内燃机，无论是在技术上，还是在使用方便性和基础设施过渡上，都更为容易实现。
[0035]
在汽油中掺混氢气对发动机性能的影响主要表现在以下几个方面：一、掺混氢气后汽油机热效率明显提高，这是因为氢气火焰传播速度快，着火延迟期缩短，燃烧循环定容度提高，后燃减少，提高了汽油机的热效率，降低了汽油机的油耗；二、掺混氢气后汽油机循环稳定性提高，这是因为氢气点火能量低，燃烧浓度范围宽，有效保证了发动机的点火燃烧，降低了发动机工作时的循环波动；三、掺混氢气后汽油机hc及co排放减少，一方面是因为氢气不含碳元素，另一方面氢气在燃烧过程中的链式反应生成了大量的活化中心，使hc及co在缸内可以充分燃烧氧化，使尾气中的hc及co量减少；四、采用掺氢方式启动内燃机可以有效减少冷启动过程中产生的co及hc排放；在怠速及部分负荷条件下，进气掺氢均有利于提高内燃机指示热效率、缩短火焰发展期及快速燃烧持续期、降低循环变动并拓展内燃机的稀燃极限。
[0036]
在一些实施例中，安装腔与第一挡板之间设有第一密封垫圈，安装腔与第二挡板之间设有第二密封垫圈。
[0037]
通过设置第一密封垫圈确保安装腔与第一挡板之间的连接密封性，以及设置第二密封垫圈确保安装腔与第二挡板之间的连接密封性，防止安装腔内的电解液出现泄漏现象。
[0038]
该第一密封垫圈和第二密封垫圈均为橡胶材料制成，具有良好的耐腐蚀性能与密封性能，能保证该车载电解水制氢装置不会出现电解液泄露的问题。
[0039]
在一些实施例中，如图3和图4所示，阴极为增材制造制成的多孔析氢电极，拥有优良的导电性、足够的电化学惰性、高的电催化性活性、良好的导热性、耐电解质的腐蚀性以及高比表面积。
[0040]
目前多孔析氢电极主要是利用模板移除电沉积法，根据模板的种类又分为有机模板移除电沉积法、金属模板移除电沉积法、气体模板移除电沉积法，分别以金属合金、有机高分子微球以及氢气泡为模板，电沉积合金后，将模板溶解移除形成多孔结构，制备多孔析
氢电极。但其过程复杂，涉及到多步模板制备和移除，以及制作成本高昂，不利于广泛应用。
[0041]
本申请利用增材制造技术可以制作复杂内部结构零件的技术特点，制备复杂、高真实比表面积电极结构，使电极表面的真实电流密度降低，从而降低析氢过电位，进而实现更加高效的产氢电解水装置。
[0042]
需要说明的是，增材制造技术为现有的一种制作技术，本申请通过计算机建模和增材制造技术制作出多孔析氢电极，用较低的成本和更高的效率来制备多孔结构的析氢电极，应用性更强。
[0043]
在一些实施例中，第一挡板和第二挡板上均设置有安装孔，设置安装孔便于整个车载电解水制氢装置的安装。
[0044]
具体的，该第一挡板为矩形板，在其四个端角处分别设置有安装孔，同理的，第二挡板同样为矩形板，在其四个端角处分别设置有安装孔，该设置方式能够使车载电解水制氢装置在安装时受力均衡，提高安装的稳固性。当然，本申请并不对安装孔的数量以及设置位置进行限定，具体可根据实际需求进行调整。
[0045]
其中，该第一挡板和第二挡板均为聚四氟乙烯材料制成，具有耐腐蚀性，提高其使用寿命。
[0046]
在一些实施例中，安装腔为透明安装腔，便于观察安装腔内产生氢气的情况。
[0047]
出水管和进水管均为黄铜材料制成，具有耐腐蚀性，提高其使用寿命。
[0048]
阳极为镍基合金材料制成，拥有优良的导电性、足够的电化学惰性、高的电催化性活性、良好的导热性以及耐电解质的腐蚀性。
[0049]
接线柱为镍基合金材料制成，具有耐腐蚀性，提高其使用寿命。
[0050]
本实用新型提供的一种车载电解水制氢装置，结构简单，可作为辅助燃料，应用于混合动力汽车或氢能汽车等，解决掺氢内燃机的氢气来源问题，为混合动力汽车或氢能汽车等掺氢内燃机提供更为可靠、更有效率、更为经济的制氢方式。
[0051]
可以理解的，上述实施例中各个部件之间的不同实施方式可以进行组合实施，实施例仅仅只是为了说明特定结构的可实施方式，并不是作为方案实施的限定。
[0052]
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。