一种制氢设备的制作方法

1.本实用新型涉及制氢技术领域，更具体地说，涉及一种制氢设备。


背景技术：

2.制氢机在家庭或工业中是较为常用的制氢设备。目前，制氢机的水箱与制氢组件之间通过管路形成水/气回路，形成水路循环。制氢组件在制氢过程中，可将纯净水中的氢气和氧气电解分离，大部分的氢气通过质子交换膜及气液分离器，供用户使用，而小部分氢气、氧气及回水通过管路输入水箱。然而，氢气与氧气在回水管路中摩擦，产生静电或电解后的水可能携带有电荷，回流至水箱中，导致水箱内存在静电，长时间使用时，在静电的作用下，水箱内的氢气通过氧气的助燃，可能会引起水箱爆裂或引燃设备，导致产品的安全性降低及用户的使用体验感不佳。
3.因此，如何有效地消除水箱内的静电，以提高产品的安全性及使用体验感成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种可消除静电且安全性较高的制氢设备。
5.为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
6.第一方面，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种制氢设备，包括由抗静电材料和/或导电材料制成的水箱，
7.其中，所述水箱设置在制氢设备内，其用于存储待电解水体；
8.制氢组件，其入水/排水接口分别与所述水箱的出水/回水接口通过管路连接，其用于电解所述待电解水体，以获取氢气或氧气；
9.其中，至少一部分所述氢气与所述氧气通过管路时形成的静电回流至所述水箱内，所述水箱用于降低或消除回流的所述静电。
10.在一些实施方式中，还包括导电组件，
11.所述导电组件的至少一部分设置在所述水箱内，所述导电组件与所述制氢设备的公共端连接，通过所述导电组件将所述水箱的静电导离。
12.在一些实施方式中，所述导电组件的至少一部分设置在所述水箱的内壁及外侧，设置在所述水箱内的所述导电组件的一部分延伸至所述水体内，
13.设置在所述水箱外侧的所述导电组件与所述制氢设备的公共端连接。
14.在一些实施方式中，所述导电组件与所述水箱一体注塑成型或可分离设置。
15.在一些实施方式中，所述水箱采用金属制成，所述水箱的外壳与所述制氢设备的公共端连接，或
16.通过所述导电组件与所述制氢设备的公共端连接。
17.在一些实施方式中，在所述水箱的顶部开口侧设有一使用阻燃材料制成的水箱盖板，所述水箱盖板用于盖合所述水箱的开口。
18.在一些实施方式中，还包括形成为中空结构的壳体、上盖体及下盖体，
19.所述壳体用于放置所述水箱及所述制氢组件，
20.所述上盖体设置在所述壳体的顶部开口侧，
21.所述下盖体设置在所述壳体的底部开口侧，其中，
22.所述上盖体及所述下盖体分别采用阻燃材料制成。
23.在一些实施方式中，还包括一气液分离器，所述气液分离器与所述水箱可拆卸，
24.所述气液分离器的进气口通过管路与所述制氢组件的排氢接口连接，用于将氢气中水汽分离，
25.所述气液分离器的排气口通过吸气管延伸至外部，
26.所述气液分离器的排水部件通过管路与所述水箱的一回水接口连接。
27.在一些实施方式中，还包括一背压阀，所述背压阀的进气口通过管路与所述气液分离器的排气口连接，
28.所述背压阀的排气口通过所述吸气管延伸至外部。
29.在一些实施方式中，在所述水箱内或在所述水箱的排水侧设置一tds温度检测器，
30.所述tds温度检测器用于检查所述水箱水体的溶解物数值及水体的温度。
31.在本实用新型所述的制氢设备中，包括由抗静电材料制成的水箱，其中，水箱用于存储待电解水体；制氢组件用于电解待电解水体，以获取氢气或氧气；其中，至少一部分氢气与氧气通过管路时形成的静电回流至水箱内，水箱用于降低或消除回流的静电。与现有技术相比，通过设置可降低或消除静电的水箱，可将制氢设备工作时，可降低或消除水箱内因小部分氢气与氧气通过回流水路的管路中摩擦而产生静电或在回流水体携带电荷而形成的静电，可有效解决水箱内的静电与氢气发生反应，在氧气的助燃下，可能会引起水箱爆裂或引燃设备，导致产品的安全性降低及用户的使用体验感不佳的问题。
附图说明
32.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
33.图1是本实用新型提供制氢设备一实施例的立体图；
34.图2是本实用新型提供制氢设备一实施例的剖视图；
35.图3是本实用新型提供制氢设备一实施例的爆炸图；
36.图4是本实用新型提供制氢设备一实施例的部分爆炸图；
37.图5是本实用新型提水箱与制氢组件一实施例的立体图；
38.图6是本实用新型提水箱一实施例的立体图；
39.图7是本实用新型提制氢组件一实施例的立体图；
40.图8是本实用新型提供气液分离器一实施例的爆炸图。
具体实施方式
41.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
42.如图1-图3所示，在本实用新型的制氢设备的第一实施例中，制氢设备 10包括壳体101、下盖体102、支架103、水箱104、导电组件105、水箱盖板 106及上盖体(对应107及
108)。
43.其中，壳体101形成为中空的方形或圆柱体结构，壳体101设置为两端开口，其用于承载及放置水箱104及导电组件105等组件。
44.壳体101采用不锈钢、铝合金或其它具有阻燃性材料制成，其具有阻燃的特性。
45.进一步地，在壳体101的前端设置有一透明的视窗面板119，可透过视窗面板119观察水箱104的水位。
46.在壳体101的后端开设有一圆形的开口101b，该开口101b(位于壳体101 内)用于安装风机114，风机114用于对制氢设备工作时进行散热。在风机114 的外侧安装有用于盖合风机114的网罩115。
47.进一步地，在壳体101的底部开口可拆卸地安装有下盖体102，其中，在下盖体102的内形成有内凹102a，在下盖体102的内凹102a内设有向上延伸的开口102b。
48.上盖体(对应107及108)设置在壳体101的顶部开口侧，用于盖合壳体 101顶部的开口。
49.如图4所示，上盖体包括第一上盖体107及第二上盖体108，第一上盖体 107与第二上盖体108层叠设置，并安装在壳体101的顶部开口侧。
50.其中，第一上盖体107、第二上盖体108及下盖体102分别采用阻燃材料制成。
51.其中，阻燃性材料至少包括abs树脂、pc树脂、pvc树脂、卤系阻燃剂、无机阻燃剂、ps树脂及abs增韧剂组成。
52.在下盖体102的内凹102a内放置一方形的支架103，在支架103的一侧设有与开口102b同一轴线上的开口103a。
53.进一步地，水箱104设置在制氢设备内，且安装在水箱支架103上，其中，水箱104形成为内空结构(对应104a)，其由抗静电材料和/或导电材料制成，且其顶部设置为敞开结构，水箱104用于存储待电解水体。
54.其中，制成水箱104的抗静电材料至少包括基础树脂和导电物质混合注塑而成，
55.其中，基础树脂至少包括共聚甲醛及聚醚醚酮，
56.导电物质至少包括纳米碳纤维、预浸润碳纤维及导电炭黑。
57.具体地，将各种原料按重量配比(百分比)组合，
58.即，共聚甲醛0.33、聚醚醚酮0.23，
59.纳米碳纤维0.13、预浸润碳纤维0.07及导电炭黑0.17，
60.其中，还可增加抗氧剂0.03、抗静电混合剂0.05与三氧化二铝0.03及热稳定剂硬脂酸盐0.07。
61.举例而言，抗静电塑料(合计重量为10kg)的生产工艺步骤至少包括如下：
62.1、将共聚甲醛2.3kg及聚醚醚酮2.1kg进混合，得到混合物a，备用；
63.2、纳米碳纤维1.3kg，预浸润碳纤维0.7kg、导电炭黑1.7kg、抗氧剂0.3kg、抗静电混合剂0.5kg、三氧化二铝0.3kg及热稳定剂硬脂酸盐0.7kg，通过混合机将上述物料在190-240℃温度下混合3分钟-9分钟得到混合物b，备用；
64.3、将混合物a和混合物b加入双螺杆挤出机；
65.4、通过双螺杆挤出机进行挤出造粒得到抗静电塑料。
66.进一步地，在水箱104的侧边设有排水接口104b、回水接口104c及内槽 104d。
67.其中，制氢组件110用于电解待电解水体，以获取电解分离后的氢气与氧气。
68.具体地，制氢组件110设置在水箱104的一侧，其设有入水接口110a、排水接口110b及排氢接口110c。
69.如图7所示，制氢组件110的入水接口110a/排水接口110b通过管路分别与水箱104的排水接口104b及回水接口104c相连接，水箱104为制氢组件 110工作制氢时提供纯净水体，一方面，水体经制氢组件110电解后产生氢气及氧气，大部分的氢气经排氢接口110c输出，供用户使用；
70.另一方面，经电解后的水体、氧气及至少一部分氢气通过排水接口110b 与水箱104的回水接口104c相连接的回水管路回流至水箱104内，以形成水循环。
71.然而，在回水管路中的小部分的氢气与氧气在高速流动产生摩擦，而产生静电或电解后的水可能携带有电荷，回流至水箱104内，导致水箱104内存在静电。
72.当水箱104内的空气中的氢气含量超过4％-75.6％(体积浓度)时，在静电或外部点燃的作用下，水箱104内的氢气被静电引爆，导致水箱104爆裂，或在氧气的助燃下，引燃设备，引发安全隐患。
73.举例而言：
74.一方面，在普通abs水箱104内壁(没有水部分)进行测试静电测试时，感应电压在1-3kv之间，静电测试最高值具体如下：
75.01测试值：1.65kv；
76.02测试值：0.3kv；
77.03测试值：0.99kv；
78.04测试值：1.62kv；
79.05测试值：2.02kv。
80.结论：水箱104内壁存在静电，在后续的使用过程中，可能出现“闪爆”的情形。
81.另一方面，采用抗静电材料和/或导电材料的水箱104的静电消耗测试记录的表面电阻率测试方法：
82.将按实施例中所制得抗静电材料制成水箱，固化后得到具有抗静电性能的水箱，使用fmx-003表面电阻率测试仪测定其表面电阻率。然而，表面电阻测试其阻值可达105ω，满足国内防静电设备生产企业涂覆要求，可应用于采矿、石油开采及冶炼、易燃易爆油气的存贮与运输设备中。
83.表1为不同水箱在不同时间段(a、b、c)的性能测试结果：
84.[0085][0086]
具体而言，结合上述表格的测试数据可知，通过使用可降低或消除静电材料制成的水箱104，即，水箱104自身消除的属性，可在制氢设备(制氢组件 110)工作时，因小部分氢气与氧气通过回流水路的管路中摩擦而产生静电或在回流水体携带电荷而形成的静电，可降低或消除水箱104内的静电，进而避免当水箱104的氢气达到可引爆的含量时，由于静电而引爆，导致水箱104 被炸裂，可有效解决水箱内的静电与氢气发生反应，在氧气的助燃下，可能会引起水箱104爆裂或引燃设备，导致产品的安全性降低及用户的使用体验感不佳的问题。
[0087]
在一些实施方式中，为了提高水箱104内的静电导离的稳定性，可在制氢设备内设置导电组件105，其用于将水箱104内静电引导至制氢设备的公共端。
[0088]
具体的，导电组件105呈镂空结构，由多块片状导电部件连接而成，导电组件105的至少一部分设置在水箱104内，其另一部分设置在水箱104的外壁，并与制氢设备的公共端连接，通过导电组件105可将水箱104的静电导离，以消除引爆的点火源。
[0089]
其中，导电组件105可选取为金属材料或复合材料制成，可为铜、铁、银或铜合金、铝合金及导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物及导电涂料等。
[0090]
使用本技术方案，在水箱104上设置与制氢设备的公共端连接的导电组件 105，可将制氢设备工作时，水箱104内因小部分氢气与氧气通过回流水路的管路中摩擦而产生静电或在回流水体携带电荷而形成的静电进行导离，进而提高产品使用的安全性。
[0091]
在一些实施方式中，为了提高水箱104内的静电导离的稳定性，如图6 所示，可将导电组件105设置在水箱104的内壁及外侧，可将导电组件105 与水箱104一体注塑成型或可分离设置。
[0092]
其中，设置在水箱104内的导电组件105的一部分延伸至水体内；或
[0093]
导电组件105的一部分穿过水箱104的侧壁，并延伸至水体内，导电组件 105的另一部分(设置在水箱104外侧)与制氢设备的公共端连接，进而将水箱104内(水体或空气中)的静电引流至公共端，以降低水箱104内氢气引静电而引起爆炸，以影响设备的使用。
[0094]
当然还可使用金属材料制作水箱104，其中，水箱104的外部可通过导电组件105与制氢设备的公共端连接；或
[0095]
水箱104的壳体与制氢设备的公共端连接，也可实现静电的传导效果。
[0096]
在一些实施方式中，为了提高制氢设备的使用安全性能，如图4所示，可在水箱104的顶部开口侧设置一水箱盖板106，其中，水箱盖板106呈方形结构，其用于盖合水箱104的开口。
[0097]
具体地，在水箱盖板106上设有凸起部106a，在该凸起部106a内开设有加水口
106b，通过加水口106b往水箱104添加纯净水。
[0098]
其中，在水箱盖板106的上端设有第一上盖体107及第二上盖体108。
[0099]
在第一上盖体107上开设有开孔107a，在第二上盖体108上开设有开孔 108a，其中，开孔107a、开孔108a及加水口106b设置在同一轴线上。
[0100]
在开孔107a、开孔108a及加水口106b上还设有用于密封加水口106b的密封胶圈117及盖子118，通过密封胶圈117及盖子118，可较为紧密地对加水口106b进行密封。
[0101]
进一步地，水箱104及水箱盖板106可使用阻燃材料制成，以避免水箱 104因氢气爆炸或被点燃引起的火源，扩大危险源。
[0102]
在一些实施方式中，为了提高制氢设备的使用性能，如图5及图8所示，可在水箱104的一侧设置一气液分离器109，其中，气液分离器109与水箱104 可拆卸设置，其用于分离制氢组件110电解水体后获取的氢气中携带的水气。
[0103]
具体地，气液分离器109形成中空结构的圆柱体或方形体，其包括外壳 109a、盖子109b、排水部件109c、浮子下盖109d及浮子上盖109f，其中，外壳109a设有中空结构(对应109a1)。
[0104]
在盖子109b上设有与外壳109a连通的进气口(未图示)及排气口(未图示)。
[0105]
具体地，浮子下盖109d与浮子上盖109f配合，形成用于浮子，其设置在外壳109a内，排水部件109c设有螺纹的一端嵌入外壳109a内，通过螺母109e 对其进行固定。
[0106]
盖子109b设置在外壳109a的顶部开口侧，与排水部件109c配合以形成密封的腔体。
[0107]
进一步地，气液分离器109的进气口通过管路与制氢组件110的排氢接口 110c连接，用于将制氢组件110输入的氢气中水汽分离。
[0108]
具体地，气液分离器109的排气口通过吸气管延伸至外部，以供用户使用。
[0109]
气液分离器109的排水口(对应排水部件109c的另一端)通过管路与水箱104的一回水接口104c连接。
[0110]
具体而言，当浮子(对应109d及109f)位于外壳109a的底部时，浮子将会堵住排水部件109c的通孔，使得外壳109a的内部形成密封的腔体，因此，当气液混合体通过进气口(未图示)进入外壳109a内部的腔体时，外壳109a 内部的腔体将成为压力腔，使得进入外壳109a的气液混合体在压力和重力的作用下实现气、液分离，其中，气体部分位于外壳109a内部腔体的上部，液体部分位于外壳109a内部腔体的底部。
[0111]
泄压阀(未图示)用于感应外壳109a内的气压，根据气压的大小进行作用。当外壳109a内的气体达到一定量时，泄压阀(未图示)将会被位于外壳109a内的氢气推出外壳109a的顶部，从而排出分离获得的氢气，再通过排气口(未图示)输出，在吸氢端口116输出，以供用户使用；
[0112]
当外壳109a内部的液体达到一定量时，浮子(对应109d及109f)受到的浮力将会大于浮子的重力，而使得浮子浮在液体中而与外壳109a的底部分离，此时，位于外壳109a内的液体通过排水部件109c排出至水箱104，以实现液体循环使用。
[0113]
在一些实施方式中，为了提高制氢设备的使用效果，可在气液分离器109 排气口(未图示)设置一背压阀(未图示)，其中，背压阀用于分离氢气携带的水气及增加输出氢气的气压。
[0114]
具体地，背压阀(未图示)的进气口通过管路与气液分离器109的排气口 (未图示)连接，用于分离流经氢气中携带的水气。
[0115]
背压阀(未图示)的排气口通过吸气管延伸至外部，将处理后的氢气输出至吸氢接口。
[0116]
在一些实施方式中，为了保证获取水质参数的准确性，可在水箱104内或在水箱104的排水侧内设置一tds温度检测器(未图示)，其中，tds温度检测器用于检查水箱104内待电解水体的总溶解固体，即测量单位为毫克/升 (mg/l)，而tds值越高，表示水中含有的溶解物越多。
[0117]
具体地，tds温度检测器(未图示)的检测端设置在水箱104内或在水箱104的排水侧内，其输出端与主控板120的一信号输入端连接，用于接收 tds温度检测器(未图示)反馈的tds值及水体的温度，并根据tds值及温度信号对应输出提示。
[0118]
举例而言，在富氢水机或水壶的使用状态下，当tds值越高时，就表示水中含有的杂质越多，这其中的杂质通常指的是水中ca2+、mg2+、na+及k+ 等离子的浓度，这作为通常指标，但并无法直接表示水质的好坏。因此，tds 值过高(例如超过600以上)即表征水质不好，但tds值越低，并不等于水质就越好。
[0119]
在一些实施方式中，为了提高待电解水体的质量，可在水箱104内设置过滤组件，其中，过滤组件用于过滤水箱104内水体的ca2+、mg2+、na+及k+ 等离子，以保证电解水质的质量。
[0120]
具体地，过滤组件包括中空结构且形成为一端开口的滤芯111a、过滤网 111b及滤芯盖112，其中，过滤网111b套设在滤芯111a内，并通过下盖体102 的开口102b及水箱支架103的开口103延伸至水箱104内，滤芯盖112设置在下盖体102外侧，并对滤芯111a的开口进行密封。
[0121]
在一些实施方式中，为了保证制氢设备的使用安全性，如图3所示，可在水箱104内设置浮球开关113，其用于检测水箱104的水位。
[0122]
具体地，浮球开关113设置在水箱104内，用于检测水箱104的水位，并将水位信号反馈至主控板120。
[0123]
当水箱104的水位低于设定水位时，主控板120根据浮球开关113反馈的水位信号在屏幕上显示缺水警示。
[0124]
第二方面，为了提高制氢设备的使用的安全性，本实用新型还提供一种防爆系统，其包括
[0125]
用于检测制氢设备10或水箱104上端(对应水箱盖板106内侧的温度值) 的温度值的温度传感器；
[0126]
其中，如图4所示，温度传感器121的检测端设置在制氢设备10内，具体为，设置在水箱104或水箱104外侧内，具体设置在水箱盖板106上，其检测端延伸至水箱104内，用于获取水箱104上端(或水箱盖板106内表面的温度值)的温度值，并将该温度值反馈至主控板120；
[0127]
进一步地，主控板120设有温度预设值(例如90℃)，即，当温度传感器121反馈的温度值大于温度预设值时，主控板120将温度值与温度预设值进行比较，
[0128]
若反馈的温度值大于预设值，则主控板120根据比较结果关闭制氢设备的电源。
[0129]
第三方面，本实用新型还提供一种防爆系统的防爆方法，包括，
[0130]
s101、获取制氢设备10或水箱104上端(对应水箱盖板106内侧的温度值)的温度值；即，通过温度传感器121检测制氢设备10或水箱104上端(对应水箱盖板106内侧的温度值)的温度值，并反馈至主控系统。
[0131]
s102、将温度值反馈至主控系统，主控系统将输入的温度值与预设值(例如90℃)进行比较；
[0132]
主控系统将反馈的温度值与预设值进行比较，当温度传感器121反馈的温度值大于预设值时，主控系统将温度值与预设值进行比较。
[0133]
s103、主控系统根据比较结果是否关闭制氢设备的电源。
[0134]
当反馈的温度值大于预设值时，主控系统根据二者的比较结果关闭制氢设备的电源，进而保证制氢设备发生爆炸或自燃时，可及时关闭电源。
[0135]
使用本技术方案，当水箱104内的静电与氢气发生反应或在外部火源引起水箱爆裂或引燃设备时，通过温度传感器121对水箱104内的温度实时检测并反馈至主控板120，主控板120将反馈的温度值与预设值进行比较，再根据比较结果关闭制氢设备的电源，进而提高制氢设备使用的安全性。
[0136]
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。