一种电解制取氧气的装置的制作方法

文档序号:15199475发布日期:2018-08-19 10:01阅读:504来源:国知局

本发明涉及一种氧气制作装置,特别是涉及一种电解制取氧气的装置。



背景技术:

水被直流电电解生成氢气和氧气的过程被称为电解水,电流通过水时,在阴极通过还原水形成氢气。在阳极则通过氧化水形成氧气,氢气生成量大约是氧气的两倍,电解水是取代蒸汽重整制氢的下一代制备氢燃料方法。现有的电解水制造氧气,具有成本高,效率低,电能消耗大的问题。



技术实现要素:

本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种电解制取氧气的装置,解决了氧气制造电成本高的问题,解决了电解水效率低的问题。

本发明采用的技术方案如下:

一种电解制取氧气的装置,包括供电控制柜,供电控制柜包括第一电源输入端和第二电源输入端,供电控制柜的第一电源输入端与电源氢燃料电池电连接,供电控制柜的电源输出端连接有水电解池;水电解池的氧气输出端通过管道连接有氧气存储装置,水电解池的氢气输出端通过管道连接有氢气存储器,氢气存储器通过管道与氢燃料电池的氢气输入端相连。

进一步地,本发明公开了一种电解制取氧气的装置的优选结构,所述供电控制柜的第二电源输入端与外界电源相连;氢燃料电池包括氢气流道、氧气流道、阴极和阳极,阴极和阳极之间设置有电解质,阴极的一侧与氢气流道相连通,阳极与氧气流道相连通,阴极和阳极通过电缆连接有输出电路。

进一步地,所述氧气流道的输入端连接有空气过滤器,氧气流道的输出端与外界相连通;氢气流道的输入端与氢气存储器相连通,氢气流道的输出端通过管道与氢气存储器相连通;氢气流道的输出端与氢气存储器相连的管道上设置有水气分离装置和氢气循环泵,氢气循环泵与供电控制柜电连接,水气分离装置的水输出端与外界相连通。

进一步地,所述水电解池包括电解槽,电解槽的中部设置有正负隔离板,正负隔离板将电解槽分隔成正电解室和负电解室,正负隔离板底部开有导电通孔。

进一步地,所述正电解室底部设置有正电极,正电解室的顶部开有氧气导出孔,正电解室的侧面设置有第一液位传感器;所述负电解室的底部设置有负电极,负电解室的顶部开有氢气导出孔,负电解室的侧面设置有第二液位传感器;负电极和正电极通过电缆与供电控制柜的输出端电连接;第一液位传感器和第二液位传感器通过电缆与供电控制柜信号连接。

进一步地,所述氧气导出孔通过管道连接有氧气加压泵,氧气加压泵的输出端通过管道与氧气存储装置相连;所述氢气导出孔通过管道连接有氢气加压泵,氢气加压泵的输出端通过管道与氢气存储器相连,氢气加压泵和氧气加压泵通过电缆与供电控制柜电连接。

进一步地,所述正电解室底部正电极附近通过管道连接有正极液体循环泵,正极液体循环泵的输出端通过管道与负电极上方负电解室顶部相连通;所述负电解室底部负电极附近通过管道连接有负极液体循环泵,负极液体循环泵的输出端通过管道与正电极上方正电解室顶部相连通。

进一步地,所述负极液体循环泵和正极液体循环泵通过电缆与供电控制柜电连接。

进一步地,所述供电控制柜包括控制器、电源电路、泵驱动电路;第一液位传感器、第二液位传感器、电源电路和泵驱动电路与控制器信号相连,电源电路的电输入端与氢燃料电池的输出电路电连接,电源电路的电输入端与外界电源相连通;电源电路的输出端与泵驱动电路电连接,泵驱动电路的输出端通过电缆与氧气加压泵、氢气加压泵、氢气循环泵、负极液体循环泵、正极液体循环泵电连接。

综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

1.通过设置燃料电池与电解池相互配的装置,将电解水产生的氢气用于燃料电池的原料,将燃料电池产生的电能用于电解水的电能来源,这样大大降低了电解水时能源的消耗,提供生产效率,降低成本;

2.通过在正负电极处设置液体循环装置,能快速调节电极附近的ph值,防止电解负极的ph值升高,导致溶液中的氢离子浓度降低,影响电解效率;同时防止电解正极的ph值降低,导致溶液中的氢氧根离子浓度降低,影响电解效率。

附图说明

图1是本发明结构示意图;

图中标记:1是供电控制柜,2是氢燃料电池,3是氢气存储器,4是氧气存储装置,5是水电解池,6是氧气加压泵,7是氢气加压泵,8是氢气循环泵,9是负极液体循环泵,10是电解槽,11是正电极,12是第一液位传感器,13是正负隔离板,14是负电极,15是第二液位传感器,16是正极液体循环泵,17是氢气流道,18是阴极,19是输出电路,20是电解质,21是阳极,22是氧气流道,23是空气过滤器。

具体实施方式

下面结合附图,对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

如图1所示,一种电解制取氧气的装置,包括供电控制柜1,供电控制柜1包括第一电源输入端和第二电源输入端,供电控制柜1的第一电源输入端与电源氢燃料电池2电连接,供电控制柜1的电源输出端连接有水电解池5;水电解池5的氧气输出端通过管道连接有氧气存储装置4,水电解池5的氢气输出端通过管道连接有氢气存储器3,氢气存储器3通过管道与氢燃料电池2的氢气输入端相连。

进一步地,本发明公开了一种电解制取氧气的装置的优选结构,所述供电控制柜1的第二电源输入端与外界电源相连;氢燃料电池2包括氢气流道17、氧气流道22、阴极18和阳极21,阴极18和阳极21之间设置有电解质20,阴极18的一侧与氢气流道17相连通,阳极21与氧气流道22相连通,阴极18和阳极21通过电缆连接有输出电路19。

进一步地,所述氧气流道22的输入端连接有空气过滤器23,氧气流道22的输出端与外界相连通;氢气流道17的输入端与氢气存储器3相连通,氢气流道17的输出端通过管道与氢气存储器3相连通;氢气流道17的输出端与氢气存储器3相连的管道上设置有水气分离装置和氢气循环泵8,氢气循环泵8与供电控制柜1电连接,水气分离装置的水输出端与外界相连通。

进一步地,所述水电解池5包括电解槽10,电解槽10的中部设置有正负隔离板13,正负隔离板13将电解槽10分隔成正电解室和负电解室,正负隔离板13底部开有导电通孔。

进一步地,所述正电解室底部设置有正电极11,正电解室的顶部开有氧气导出孔,正电解室的侧面设置有第一液位传感器12;所述负电解室的底部设置有负电极14,负电解室的顶部开有氢气导出孔,负电解室的侧面设置有第二液位传感器15;负电极14和正电极11通过电缆与供电控制柜1的输出端电连接;第一液位传感器12和第二液位传感器15通过电缆与供电控制柜1信号连接。

进一步地,所述氧气导出孔通过管道连接有氧气加压泵6,氧气加压泵6的输出端通过管道与氧气存储装置4相连;所述氢气导出孔通过管道连接有氢气加压泵7,氢气加压泵7的输出端通过管道与氢气存储器3相连,氢气加压泵7和氧气加压泵6通过电缆与供电控制柜1电连接。

进一步地,所述正电解室底部正电极11附近通过管道连接有正极液体循环泵16,正极液体循环泵16的输出端通过管道与负电极14上方负电解室顶部相连通;所述负电解室底部负电极14附近通过管道连接有负极液体循环泵9,负极液体循环泵9的输出端通过管道与正电极11上方正电解室顶部相连通。

进一步地,所述负极液体循环泵9和正极液体循环泵16通过电缆与供电控制柜1电连接。

进一步地,所述供电控制柜1包括控制器、电源电路、泵驱动电路;第一液位传感器12、第二液位传感器15、电源电路和泵驱动电路与控制器信号相连,电源电路的电输入端与氢燃料电池2的输出电路19电连接,电源电路的电输入端与外界电源相连通;电源电路的输出端与泵驱动电路电连接,泵驱动电路的输出端通过电缆与氧气加压泵6、氢气加压泵7、氢气循环泵8、负极液体循环泵9、正极液体循环泵16电连接。

具体使用时,将设备接通电源,即可开始工作。

具体运行过程,首先供电控制柜1向水电解池5通电,水电解池5开始工作,产生氢气和氧气;正电极11附近产生氧气,溶液的ph值降低;负电极14附近产生氢气,溶液的ph值升高。然后设备启动正极液体循环泵16和负极液体循环泵9,将正电极11和负电极14附近的溶液进行交换,保持电极附近ph值的稳定,保证电解的效率。

产生氧气经过氧气加压泵6加压后存储到氧气存储装置4中,产生的氢气经过氢气加压泵7加压后存储到氢气存储器3中。氢气存储器3中的氢气达到一定量后,启动氢燃料电池2,氢燃料电池2产生电能输送到供电控制柜1,供电控制柜1将电能供给到水电解池5中。

这样,通过设置燃料电池与电解池相互配的装置,将电解水产生的氢气用于燃料电池的原料,将燃料电池产生的电能用于电解水的电能来源,这样大大降低了电解水时能源的消耗,提供生产效率,降低成本;通过在正负电极处设置液体循环装置,能快速调节电极附近的ph值,防止电解负极的ph值升高,导致溶液中的氢离子浓度降低,影响电解效率;同时防止电解正极的ph值降低,导致溶液中的氢氧根离子浓度降低,影响电解效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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