专利名称：一种制氢发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电解水制氢技术领域，特别涉及一种制氢发生装置。
背景技术：
氢能是全球已经 广泛使用的气体，被称为人类21世纪的理想新兴能源，是一环保能源，各国对它寄予厚望，可是它的许多技术壁垒对现在的技术来说还没有突破，尽管研究方法及设备千差万别都有其优点，但都因众多原因不能达到生产生活中代替传统能源的需要。氢气作为一种理想的燃料，它优于目前任何一种传统的柴油、汽油、天然气、煤炭等传统燃料和其它能源。它不仅可以由水产生，释放能量后只产生水，而且对大气和环境没有污染。人类对氢的应用有众多美好展望，但制氢和用氢还存在着众多难解的问题。如价格、储存、运输、效率、纯度、设备大小、环境对其产生设备影响等等。水是制氧的最好，最广泛，最易取的原料，也是制氧纯度容易达到最闻的原料。目前用电解水制氢的技术设备体积大，能耗高，系统构成复杂，设备重，效率低，制氢成本太高等众多弊端，无法大众化适用于人们的生产生活，不能从真正意义上代替传统能源。从能量利用的角度来看，不经济，不能平民化，经济效益不大。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种制氢发生装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型由圆筒形状的电解槽和圆筒状阴极板，圆筒状金属网阳极(本发明中也称作正负极板)，循环水泵、进水口，排污阀，圆筒形壳体，导线，气体收集器(集氧器和集氢器)，喷头装置，电解腔，分隔膜，气体限压器，及内部的蜗轮状凸凹槽体，脉冲直流电解电源，正负电极组成。圆筒状阴极板和圆筒状金属网阳极板之间由绝缘体分隔；圆筒状阴极板和圆筒状金属网阳极构成同心轴的圆筒形体。圆筒状结构的分割膜在它们之间的电解质腔内，将电解腔分为阳极子腔和阴极子腔。本实用新型摒去了目前众多电解水制氢技术及装置的弊端，氢的纯度高，生产效率高，能量转化率高达93%以上，可达现有技术生产效率的几倍甚至几十倍。耗能低，远远低于传统电解水制氢生产成本。同时本实用新型技术产品装置改变了储氢，运输氢气的方式，它可制成微型产品，随时随地制造氢能源供使用。本实用新型技术装置的突出点，改变其现有电解水制氢设备的构成模式，使其生产效率实现质的飞跃，根据实际使用要求可调节产氢装置压力，其设备自身就能产生强大高压，抛弃了庞大的压缩设备及相关技术设施。同样体积设备却可产生超出与其对比设备的几十倍产氢量。解决了氢能在实际生产生活中应用的难题，人们从此可以广泛应用氢能源。本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现制氢发生装置，金属丝网的圆筒状的阳极板9安装在圆筒状的阴极板8内，在阴、阳极板8、9中间设置一个与其同轴心的分隔膜10，所述分隔膜10将电解腔分为阳极子腔和阴极子腔，它用于对气体从中穿过的通路进行密封；氧气集气器7密封罩安装在阳极板9和分隔膜10上端；雾状喷头装置I 13安装在阳极板9上端，通过密封罩一起密封；集氧器7顶端设有一个出氧气管道5，出氧管道5末端为出氧口 ；集氢器6其与电解槽I密封，其顶侧面设有一个压力限压器15，顶部为出氢管道4，出氢管道4末端为出氢口 ；雾状喷头装置II 14安装在阴极板8上。所述的分隔膜10长度与阴极板8长度、网阳极9长度相同，且在其底部设有与阴极板8和阳极板9连接的电源11的正负极。所述的电解槽I底部安有排污阀12，在装置外部设有循环管道3与电解槽I底部相通，上部与阴阳极板电解室的雾状喷头装置I、11 13、14相通；在循环管道3中间安装上循环泵2。所述的阴极板8和阳极板9之间的距离为O. 65mm,阳极板8的厚度为10-300 μ m,是由镍基金属构成，表面设有含量O. 1-3. 5%的钛层和含量O. 1-3%的锆层的圆筒形体；阳极板9表面均匀布满凹凸球状突起，阳极板9由圆筒形的不锈钢金属网构成；阴极板9和阳极 板8之间由绝缘体分隔；阴极板8和阳极板9构成同心轴的圆筒形体。所述的电解槽I顶部为半圆球体,球体内带有涡轮状凸凹槽体；电解液由喷头装置从电解槽顶部呈雾状或小滴状从电极的顶部向底部流动；在电解槽底部设有排污阀，装置中的杂质和电解液剩余物可由其排出。使用本实用新型技术装置可以比较廉价地从水中制取氢能，应用到各行业各领域。在本技术中采用了高品质特殊电源技术，带有催化作用的特殊结构电极板。独特的电解槽结构可产生高压氢气，不需要单独的加压设备及设施。而循环反复的雾状电解液可以带走产生的气体和液体，几乎没有气泡发生，这样无形中增大了电极板的比表面积，提高分解效率。同时流动的电解液减少对电极板腐蚀，进而增加了电解板使用寿命。内设的限压装置保证了设备及生产中的安全。独特的圆筒状的电极板扩大了表面积，同时也提供了更多水分子和电子接触的机会，分解的效率大大提高。本实用新型技术装置的这些设计与构造使产氢效率实现了指数倍提高。电解设备中的具有圆筒状的阴极板，其表面布满了凹凸状的半球体。在该圆筒状的阴极板里面设置了圆筒状阳极金属网。在阳极金属网和阴极板之间限定出电解腔。在阴阳极之间设置圆筒状的分隔膜，将其分成阴极子腔和阳极子腔。按照实际实施方式，阳极分隔膜和阴极是同轴结构，从而阳极子腔和阴极子腔是同心的环形圆筒状结构。这两个电解质腔分别于与相应的气体/液体分离器有气流连通，以提供隔离的氢气和氧气部分。产生的氢氧气体分别从这两部分导出，分别进入顶部带有螺旋形槽的半球体装置氢氧气体收集器(氢气罩和氧气罩)。从半球体装置氢氧气体收集器输出的气体是带有一定压力的气体，根据储存装置状况调节压力。在阴阳极及分隔膜之间分别有隔离罩，其分别是氢气罩和氧气罩，使氢氧分开的同时，更增加氢气、氧气压力。而在这阴阳极板的顶部集气器氢气罩内设有限压气压器，随时根据使用气体情况确定产气与停气。而底部设有排污阀门，可以随时清除沉积物，保证分解效率稳定和设备防腐蚀。在阴阳极板上分别有个与其圆筒相同大小的圆形喷水装置，它可以将电解液以雾滴状喷洒并且密集分布在阴阳极板内外两侧的表面，电解液不停的喷洒和流动，从顶到底，再从电极板底部被吸到电极板顶部，循环反复，不停的喷洒并且流经阴阳极板的内外两侧表面。在电解槽外面是水泵，进水口和控制器及特殊电源、电解液体储存器和其它配套装置。[0015]本实用新型的技术装置由于采用独特的结构和设计及新材料和其它相关的新技术产品配套，使本实用新型技术装置与现有同类设备相比效率更高，制氢速度更快，氢纯度更高。同时应用这种技术可以实现工业化和大规模廉价制造高质量，高性能的氢能燃料，能够满足生产生活中对氢能的任何需求。在本实用新型技术装置的整体构造中，电解槽是个圆筒形的结构体，内部安装着圆筒状的阴阳电极板，外部底边有排污阀，顶部是用来增压的密封半球体装置(氢氧气体收集器)，其上面带有进水口、出氢口、出氧口、电源孔等。电解槽的形状是圆筒形，有利于形成压力，同时密封好，发生泄漏点少，耐压力强。而在其内部的阴阳极板都是圆筒形的。阴极板是一个带有无数个凸凹球状的圆筒柱体；阳极板是圆筒形的金属丝网或者具有适当厚度和开孔大小以及开孔排布节距的多孔金属板.或者是具有适当长轴及短轴长度的拉制金属网。电极板为复合材料，其中以镍基金属和钴及锌、锂为主料，百分比为60%-97%。其余为导电氧化物陶瓷，其中钛的含量为O. 1%-3. 5%，锆为O. 1%-3%。电极覆层的优选厚度为10-300微米。这样的电极表面积大，具有更强的耐腐蚀性、耐久性和稳定性。可以让电极板表现为低的氢超电压，可以长时间稳定的进行电解。电极板的活性可以保持长久，并且可以长时间 应用于工业规模的电解过程，而不发生覆层机械强度下降。这样的电极板节能、效率高、表面积大、耐用。阴阳极板之间距离为O. 65mm。这样的形状和距离会产生很少的过电压损失，使电流不至于集中，让每个电流有更多和水分子接触的机会。同时有利于氢气平滑放出，并产生一定压力。根据这样的设计和构造可以制造一个小型或大型的电解制造氢装置，其包括一个或多个电解槽，串联在一起高速产氢。本实用新型的有益效果在于结构简单、新颖，生产效率高，制氢速度快，氢纯度更高。可以实现工业化和大规模廉价制造高质量，高性能的氢能燃料，能够满足生产生活中对氢能的任何需求。能量转化率高达93%以上，可达现有技术生产效率的几倍甚至几十倍。耗能低，远远低于传统电解水制氢生产成本。节能环保，实用性强。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。图I为本实用新型的正视示意图；图2为本实用新型的电极板的结构示意图；图3为本实用新型的电解槽的截面示意图；图4为本实用新型的电解槽的顶部剖视示意图；图5为本实用新型的阴极板展开结构示意图；图中1、电解槽；2、上循环泵；3、循环管道；4、出氢管道；5、出氧管道；6、集氢器；
7、氧气集气器；8、阴极板；9、阳极板；10、分隔膜；11、电源；12、排污阀；13、喷头装置I ;14、喷头装置II ;15、压力限压器。
具体实施方式
[0026]
以下结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式
。参见图I至图5所示，本实用新型的制氢发生装置，金属丝网的圆筒状的阳极板9安装在圆筒状的阴极板8内，在阴、阳极板8、9中间设置一个与其同轴心的分隔膜10，所述分隔膜10将电解腔分为阳极子腔和阴极子腔，它用于对气体从中穿过的通路进行密封；氧气集气器7密封罩安装在阳极板9和分隔膜10上端；雾状喷头装置I 13安装在阳极板9上端，通过密封罩一起密封；集氧器7顶端设有一个出氧气管道5，出氧管道5末端为出氧口 ；集氢器6其与电解槽I密封，其顶侧面设有一个压力限压器15，顶部为出氢管道4，出氢管道4末端为出氢口 ；雾状喷头装置II 14安装在阴极板8上。所述的分隔膜10长度与阴极板8长度、网阳极9长度相同，且在其底部设有与阴极板8和阳极板9连接的电源11的正负极。所述的电解槽I底部安有排污阀12，在装置外部设有循环管道3与电解槽I底部相通，上部与阴阳极板电解室的雾状喷头装置I、11 13、14相通；在循环管道3中间安装上 循环泵2。所述的阴极板8和阳极板9之间的距离为O. 65mm,阳极板8的厚度为10-300 μ m,是由镍基金属构成，表面设有含量O. 1-3. 5%的钛层和含量O. 1-3%的锆层的圆筒形体；阳极板9表面均匀布满凹凸球状突起及小孔，阳极板9由圆筒形的不锈钢金属网构成；阴极板9和阳极板8之间由绝缘体分隔；阴极板8和阳极板9构成同心轴的圆筒形体。所述的电解槽I顶部为半圆球体,球体内带有涡轮状凸凹槽体；电解液由喷头装置从电解槽顶部呈雾状或小滴状从电极的顶部向底部流动；在电解槽底部设有排污阀，装置中的杂质和电解液剩余物可由其排出。本实用新型产生的氢气和氧气，不需要单独加压步骤，便可产生高压氢气和氧气，可以直接储存到钢瓶容器里或者直接供给燃料电池以及其它用氢设备使用；圆筒状的阴极板和圆筒状金属网阳极构成同心轴圆柱体，圆筒状结构的分割膜在它们之间的电解质腔内，将电解腔分为阳极子腔和阴极子腔，连接管线的尺寸和结构设置成使阴极子腔中产生的气体与阳极子腔中产生的气体分开排出；这样就使氢气单独输出，氧气也单独输出，它们不混合，完全保证氢氧气体的纯度和使用安全性。只要提供能够支持这样高压的容器，本装置就可以把气体加入其中，而不需要气体压缩机来压缩氢气，；可根据需要设置成一组或几十组或者更多的分解装置来产生高压高纯度氢气，省去一切加压设备及加压设施。电极顶部有一个喷头装置，电解液由其外部循环水泵引入，呈雾滴状喷入阴阳电极板两个侧面，全部覆盖，由顶部流到下部，由循环水泵吸回再经顶部喷头装置喷入，循环反复使电解液不停流动。可根据实际应用与需要设计生产出适应工业规模化和实际需要的装置；在集氢器内安装的气压限压器，它能够像电流保险丝那样自动断电停止电解，同时电解液也停止供给，以保证设备及生产安全和使用安全；当额定气压降至下限时，又重新接通电源继续电解，电解液继续供给，保证氢气的连续大量产生和输出。根据实际应用和需要而设置这些配套装置。按照设计和要求就可以制出一台不用增加压缩机的电解水制氢装置以达到实际使用。本实用新型技术装置的电解器可设置为成批方式，这样可以有众多的电解槽工作产生氢气，只要把氢气、氧气管道分别串联在一起，电源也串联在一起，就可以产生一定的压力和大量的氢氧气体。
权利要求1.一种制氢发生装置，其特征在于阳极板(9)安装在圆筒状阴极板(8)内，在阴、阳极板(8、9)中间设置一个与其同轴心的分隔膜(10)，所述分隔膜(10)将电解腔分为阳极子腔和阴极子腔；氧气集气器(7)密封罩安装在阳极板(9)和分隔膜(10)上端；雾状喷头装置I (13)安装在阳极板(9)上端，通过密封罩一起密封；集氧器(7)顶端设有一个出氧气管道(5)，出氧管道(5)末端为出氧口 ；集氢器(6)其与电解槽(I)密封，其顶侧面设有一个压力限压器(15)，顶部为出氢管道(4)，出氢管道(4)末端为出氢口 ；雾状喷头装置II (14)安装在阴极板(8)上。
2.根据权利要求I所述的制氢发生装置，其特征在于所述的分隔膜(10)长度与阴极板(8)长度、阳极板(9)长度相同，且在其底部设有与阴极板(8)和阳极板(9)连接的电源(11)的正负极。
3.根据权利要求I所述的制氢发生装置，其特征在于所述的电解槽(I)底部安有排污阀(12)，在装置外部设有循环管道(3)与电解槽(I)底部相通，上部与阴阳极板电解室的雾状喷头装置I、II (13、14)相通；在循环管道(3)中间安装上循环泵(2)。
4.根据权利要求I所述的制氢发生装置，其特征在于所述的阴极板(8)和阳极板(9)之间的距离为O. 65mm,阳极板⑶的厚度为10-300 μ m,是由镍基金属构成、表面设有钛层和锆层的圆筒形体；阳极板(9)表面均匀布满凹凸球状突起，阳极板(9)由圆筒形的不锈钢金属网构成；阴极板(9)和阳极板⑶之间由绝缘体分隔；阴极板⑶和阳极板(9)构成同心轴的圆筒形体。
5.根据权利要求I所述的制氢发生装置，其特征在于所述的电解槽(I)顶部为半圆球体,球体内带有涡轮状凸凹槽体。
专利摘要本实用新型涉及一种制氢发生装置，属于电解水制氢技术领域。阳极板安装在圆筒状阴极板内，在阴、阳极板中间设置一个与其同轴心的分隔膜，所述分隔膜将电解腔分为阳极子腔和阴极子腔；氧气集气器密封罩安装在阳极板和分隔膜上端；雾状喷头装置Ⅰ安装在阳极板上端；集氧器顶端设有一个出氧气管道，出氧管道末端为出氧口；集氢器其与电解槽密封，其顶侧面设有一个压力限压器，顶部为出氢管道，出氢管道末端为出氢口；雾状喷头装置Ⅱ安装在阴极板上。优点在于结构简单、新颖，生产效率高，制氢速度快，氢纯度更高。能量转化率高达93%以上，耗能低，远远低于传统电解水制氢生产成本。节能环保，实用性强。
文档编号C25B9/08GK202671668SQ20122030661
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者彭浩, 赵蕾 申请人:北京博莱特威能源技术有限公司