电解生产设备的制作方法

专利名称：电解生产设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电解生产设备。
本发明特别适用于但不是专门地应用于由水生产氢氧混合气体以用作燃料或原料的电解生产设备，为了解释的目的将提供有关这类应用的参考资料。然而，应予说明，本发明还有其他方面的用途，例如用于生产供工业和/或分析上使用的氧和氢的混合气，以及用于具有气体输出的其他电解方法。
将电解法用于生产氢气和氧气是已知的。通常，这类设备包含一个电解槽，其中装有阳极和阴极，该阳极和阴极浸没在含有稀无机酸的水溶液中。这类设备通常依靠直流电工作，该直流电的电位差应足以使水电解。所产生的两种气体通常依靠把电解槽主体空间分隔开的电解槽隔膜分隔开，并且该电解槽通常还包括液面控制装置等装置，以便基本上消除在输出气流中具有爆炸性的氧/氢混合物。其些设备利用一种盐桥来连接电解槽中相互分隔开的两个半部。
现有技术的设备具有多种缺点。气体的隔离难以有效地将爆炸的危险消除。电解槽两个半部的压差会使电解液移动至无法制止两种气体混合的部位。另外，这类设备中的平板电极的表面受到离子极化作用的影响，因此要求使用超电位来维持继续电解。
本发明的目的是要大大地减轻上述的缺点并提供一种能可靠并有效地使用的电解生产设备。本发明的其他目的和优点将在下文说明。
根据上述的目的和其他目的，本发明在一方面一般属于气体生产设备，它包括一个装有电解液的电解槽槽体；处于不同电位的多个电极，所说的电位差足以使所说的电解液电解以生成气体；用于维持所说电解液的供料装置；以及用于收集由电解产生的气体的收集装置。
该设备最好用来从水生产氢气和氧气，为此，电解液最好是含有选自氢卤酸、硫酸或硝酸的无机酸催化剂的稀水溶液。该催化剂最好是含有盐酸。
该电解槽槽体可以由抗电解液腐蚀的任何合适材料制成。最好该槽体由绝缘材料制成，以防止由于通过槽体导电而引起的损失，例如阻抗损失和磁滞损失。该槽体最好是基本上密封的，其中具有供应水的入口和生成气体的出口，这些水和气体通过适当地由阀控制的输入孔和输出孔而进出。
所用电极可以为任何适合的形式并且最好是在所需电解条件下不产生损失的。例如，该电极可以含有一种惰性导电基体，例如贵金属、石墨或不锈钢，上面可以具有或不具有表面活性催化剂。最好该电极含有不锈钢丝网，其上面带有沉积形成的铂黑涂层。
各电极最好刚性地支持于槽体中，以便使得在使用过程中的变形和缩小降低到最小程度。例如，电极可以固定于电极框架上，由该框架来支持电极。该固定框架可以依靠与槽体相连接的啮合定位装置来设定极间距离。例如，该槽体可以带有凹槽以用来接纳框架边缘，依靠槽体的顶盖部件来将框架和电极组件保持在其中。
然而，该电极最好是一种含有多个具有交替变换极性的电极构成的电极组件，并最好含有不锈钢丝网的电极主体，其外形与绝缘框架部分的外形相配合，以使得多个电极可以按相互靠近而平行的排列方式积叠布置以形成一种多个电极的积叠组件，该组件可以保持与槽体内部几乎相同的构形。该电极框架也可包括导电部分，以用来支持在相邻电极框架的相应绝缘部分上并用来固定接线柱，借此可将相同电极的接线柱汇流在一起，以便将其连接到直流电源的正极或负极上。
在电解槽中两极板间的距离最好加以精确地控制，以保证整个电解槽能均匀地生产。在酸性水溶液电解系统的情况下，例如为了使用经济的电流密度来获得每单位体积设备的高产额，可以利用例如浓度约为2.4×10-3M的盐酸/去离子水作为电解液，电极表面之间的距离约为4mm等电解系统。
如果极距远小于4mm，则会引起散热方面的问题，并伴随带来电极变形和缩小的危险。
出乎意料，如使用比4mm大得多的极距，则会导致设备效率显著降低，该设备效率是指在给定耗电量的条件下，在所用的标准温度和压力下所产生的气体量。按理论推断，气体的放出并在电极之间限定的区域通过电解液而向上流动，能对电极的活性表面产生有利的影响。例如，在电极表面可能产生极化层，这种极化层阻碍电流的通过，从而使电能作为热的形式损失掉，而这种损失可因由夹带在电极之间相对狭小的空间的气体所造成的湍流而得以减少。对电解液中的对流运动加以控制也能有助于这种现象。最好将电极支持在与槽底隔开一定的距离，以便使电解液能通过底部循环，从而使整个槽内的组分保持基本一致并促进任何局部放热的分散。
因此，本发明的另一方面是气体生产设备，它包括
一个装有电解液的电解槽槽体；以及一组基本上呈平板状的电极，这些电极基本上平行地分隔开浸没在所说的电解液中，并且交替地相隔一个电极连接在一起并与直流电源的相应电极连接，两个电极之间的电位差足以引起所说的电解液电解，其中，对电极间的距离加以选定，以便使产生的气体被限制在相邻两电极之间，从而在所说的电解液中，在各个电极的平坦表面上造成湍流。
供料装置可以采取任何适合的形式，条件是能在电解过程中随着电解液的消耗将电解液量维持恒定，而所消耗的电解液可根据产生的气体来测定。在一种生产氢/氧的较佳设备中，该供料装置是一种供水装置。
该供水装置可以采取任何适合的形式，例如可以通过供水装置(网状)用压力来供水，如果合适，可从处理过的水源来供水。电解液中所含的水最好是经过纯化处理的水，这种纯化水可以通过一次或多次过滤、逆渗透、蒸馏或去离子处理而获得。为了减少进料水中的固体颗粒含量，所供应的水最好用超细过滤器来过滤。
当进料水中含有诸如可溶盐等微量杂质时，可以将电解设备布置成能让两电极间的电流流动方面定期逆转的方式，从而阻止可沉积的盐类沉积在电极上。任何沉淀的杂质都可沉落槽体的底部，在该槽体上可以装备排液装置，以便能定期地将杂质冲洗掉以及在维修时将电解槽排空。
该供水装置最好包括能对电解液水平面和/或酸浓度作出响应的控制装置。例如，供水装置可以通过诸如自动调节控制阀等控制装置来控制，其中的电子液面传感装置通过螺线管或其他电子机械致动器等来开关阀门。另外，该控制装置也包括重力或pH值的传感装置。最好是让水通过电解槽底部进入电解槽。
最好是在进入电解槽之前，先将进料水供入一个中间罐，该中间罐的构形使其能作为捕集从电解设备放出的气体的水捕集器。采用这种方法可使夹带在生成气体中的任何含酸电解液被中间罐中的进料水洗脱下来并重新返回电解槽中。
收集装置的形式最好是在电解槽的顶部开有小孔，以使在电极组件的顶部收集上升到电解槽顶部的气体，并将其从电解槽送走。最好是该小孔包括或者通向一种分离装置，该装置至少能部分地将夹带在气流中的任何电解液雾滴返送回电解槽中。例如，该小孔可以包括或通入一个含有通道的分离器，该通道的形状和结构有利于收集被夹带的电解液，以便将其通过重力送回电解槽。
这类装置的一个例子包括一个封端套筒，该套筒在其封闭的一端上具有一个空心的圆锥形收集元件，该圆锥形收集元件的尖顶基本上指向气流的上游，在该圆锥体的表面上离开尖项一定距离的位置，开有一个或多个通气孔，以作为通往分离器气体下游的通道。夹带有电解液的生成气体碰撞在套筒的器壁和顶端以及圆锥形表面上，在此处，大部分被夹带的电解液沉降下来并沿着套筒和圆锥形表面往下流，最后滴回电解槽内。
该电解设备可以包含许多个槽体部分，每个槽体皆带有其自己的供料装置、电极和收集装置，每个电解槽槽体皆含有电解槽的小室组件。
该电解设备最好用一种服从于能对该电解设备的一个或多个条件作出响应的控制装置的供电装置来运转。当使用多个电解小室的组件时，最好是每个电解小室都配备其本身专有的受控供电装置，这样就可以对电解小室组件中的各个电源特性进行调节，从而提高操作的可靠性，并在必要或希望时可以改变工艺条件。
最好是用于供电装置的控制装置构成该电解设备整体控制部分的逻辑部分或物理部分，以用来控制电解液参数，例如水平面、组分和温度；电能参数例如电压与电流；以及电解槽槽体下游输出端的条件，例如气体输送压力和温度。最好该控制部分包含程序逻辑控制装置，以便控制所有可以控制的各方面。例如，对于每个电解小室组件来说，电流/电压制度至少可以部分地由程序逻辑控制装置来控制，以对传感器的输入作出响应，所说传感器例如温度传感器、背压传感器等与每个电解小室组件相连接的传感器。
最好是该电解设备的输出也由控制装置来监控。例如，一个操作者可能希望了解有关产生的气体体积、相对效率、温度、压力或者任何其他的化学量或物理量，包括化学组成。也可以利用这些数据作为原始控制数据，以便通过控制器来操作电解设备。
用于电解酸性水溶液的设备，产生一种基本上符合化学计量比例的爆炸性氢氧混合物，这种混合物不管是单独地或者是与空气在很大的组分比例范围内混合都具有爆炸性。因此，该电解设备最好配备有能够防止或改善气体混合物着火的效应的装置。例如，电解设备可以这样来布置和控制，通过设计和/或控制来使在电解槽体或其下游可能积累气体的死角减少到最小程度。
另外，在电解槽下游的气流通道，可以装备钝态控制装置，例如逆燃防止装置。例如，该气体通道可以包含一个或多个逆燃防止器，它含有一个防止器壳体，其中具有气体入口和气体出口，其内部填充有耐热合金制的多孔材料，例如不锈钢毛。该防止器可以部分地充满水，用一导管将气体引导至水平面以下的位置。气体出口可以在水平面之上从减至最小的气体空隙中收集气体。
在使用时，来自逆燃防止器上游的逆燃条件，将在处于该防止器水平面之下的入口处被熄灭。来自上游侧的逆燃将被分散入不锈钢毛中，并由于火焰焰峰的温度降低到气体混合物的活化温度以下而被熄灭。
除了钝态系统以外，还可以提供一种逆燃防止装置，它包含一个能够检出逆燃条件，并且最好能由程序逻辑控制器来识别的传感器，然后该逻辑控制器进行适合的控制以消除该逆燃条件。例如，还可提供这样一种传感器，它可监控气流通道中的爆音、温度或红外、紫外辐射中的一种或数种，并可识别被控制器翻译出的逆燃条件，这时，气流可以被一个或多个高速阀门、电流断路装置等中断或减小。对已被检出的逆燃的响应，也可以包括关闭那些不严格的部件(例如泵等)，以停止电解设备的所有功能，直到逆燃条件被完全消除为止。
该逆燃防止器还包括一个相对较细长但容积较小的气体通道，在该通道相反的两端具有一个传感器和一个快速阀，当逆燃条件传播时，该传感器起动，指令阀门关闭。传感器和阀门可以成对地安装于管子的任一端，以便对从管子的任一端传播过来的逆燃条件进行检测并作出响应。
所生产的氢氧混合物的最终用途，包括作为分离装置的原料，作为热机燃料电池的燃料，或分析方法中的燃料，尤其是可用于量热计的分析、材料的焊接或切割等。
在一个实施方案中，可以设想，气体的输出可以根据需要来生产，并按计量送入诸如内燃机等热机中，在此情况下可以将该气体与空气混合使用，或者将其基本上作为全部导入气体使用。由于人们更希望根据需要来生产气体而不希望贮存气体，因此可在内燃机上附装一个发电装置，由它来向电解设备的电源装置供应电能。
因此，气体输出可以供应给内燃机以产生有用功，而该内燃机又可与发电装置连接，以便为电解设备的供电装置提供电力。按照这样的方式，一台按需要产生机械功的内燃机还可利用其剩余的能量来为电解设备产生电能。
还有另一方面，本发明涉及一种用于生产氢氧混合气体的方法，该方法包括下列步骤提供气体生产设备，该设备包含一个装有酸性水电解液的电解槽槽体，以及一组基本上呈平板状的电极，这些电极基本上相互平行间隔地处于所说电解液中，电极之间的距离经过选择，借此使产生的气体被限定在相邻两电极之间，从而在所说电解液中，在相应电极的平坦表面上引起湍流；将这些电极每相隔一个交替地连接在一起，并与直流电源的相应电极连接，两个电极之间的电位差足以引起所说的电解液电解；从所说电解槽的顶部收集产生的气体；以及向所说电解槽供入补充水，以替代被电解成气体的水分。
为了使本发明更容易理解和实施，现在参考附图来解释本发明的较佳实施方案，其中

图1是本发明电解设备的部件分解透视图；图2是用于图1中的电解槽的电极组件的顶部透视图；图3是图2的组件中单一电极的顶部透视分解图；图4是根据本发明电解设备的工艺流程图；图5至图9利用图表来解释图4所示设备中的控制系统的逻辑；以及图10至图15利用图表来解释本发明的设备和方法的功能特性。
现在参考附图，其中示出的电解气体产生设备10，包括一个槽体11和槽盖12，槽体11被分隔成5个单元固定小室13。每个单元固定小室13包括一个电极组件14，每一个组件含有13个电极15，这些电极在该组件中相隔一个交替地连接到电源接线柱16的正级或负极上。
每一个电极皆包含一个由316号不锈钢丝网构成的主体部分17，该不锈钢丝网上涂覆有铂黑，并被固定于一个平板框架20上，该框架包括由抗酸腐蚀的PVC构成的绝缘的端件21、顶件和底件22，以及由316不锈钢构成的终端组件23。该平板框架20起着支持主体部分17以及作为在单元小室内每两个电极15之间的隔板和绝缘物的两重作用，在PVC元件的框架上开出小槽，用来接纳网状主体17，并设置有一块夹板24，用来使终端组件23与网状主体17之间达到最佳的电接触。
电极15与支承在相邻的电极15的绝缘端件21上的一个电极的终端组件相互交替地排列。电极组件14的物理和电学的整体性由不锈钢短串钉25来保证。每一个终端组件23皆包括一个带螺纹的不锈钢终端接线柱26，相应的终端接线柱由一块极板16电连接在一起，该极板16用来接纳一个导电的螺栓30，而螺栓30则穿过槽体11，并为处于特定电极组件14中的每一组电极15都提供一个外部的电连接点。平板框架20的顶部元件22具有垂直的凹槽27，以便让产生的气体从此通过并进入小室13的上部空间。网状部分17也用绝缘的加强元件28来加强。
图4用示意图来说明液体和气体的流通途径，其中，向设备供应的蒸馏水在微处理机控制下经过压力传感器31和电磁阀32，然后通过初级不锈钢过滤器33，从而除去0.3微米以上的颗粒杂质。当电磁阀32打开时，水由一台24伏的泵34抽出，该泵也由微处理机控制，然后通过另一个电磁阀36进入一个30升容量的贮水器35。贮水器35由316号不锈钢制成，其中具有内部挡板以控制波动。
单元小室13通过由电磁阀38控制的供料泵37来维持选定的电解液液面，通过一排多个电磁阀40向每个单元小室供料，每个电磁阀40皆受液面传感器39的控制，并接受微处理机的总控制，而该液面传感器监控着单元小室13中的液面。
槽体盖子12上具有出气孔41，该出气孔借助于一个倒锥形小室而由单元小室的内部向上延伸到集气管线，该倒锥形的小室使放出的气体以漩流通过。其结果是使得被夹带的液滴基本上都沉积在锥体的器壁上，在此处，液滴在重力的作用下重返单元小室中。来自5个小室的气体出口管，通过各自的电磁阀43而进入汇集器42。然后，气体从汇集器42进入具有气体顶部空间的洗涤罐48。使气体通过管道进入洗涤罐48的底部，用水来洗涤该气体，该洗涤水具有制止逆燃和除去夹带电解液的两种作用。来自水洗罐的气体通过不锈钢歧管44排出，该歧管包括一个在微处理机控制下的背压控制器49。气体从歧管44的一对出口通向一台双头真空泵47，该真空泵47抽吸气体使其通过一个第一过滤器45，该过滤器带有一个排放管，以便将夹带的液体(主要是水)通过阀46返回洗涤槽48，并使气体通过一个Cuno型的第二过滤器50，以将残余的水分除去。这样可以除去0.3微米以上的水气(moisture)。在泵47之后，气体进入逆燃制止器51，其中填充有编织的316不锈钢丝网和25cm高的水。气体通到逆燃防止器中的水平面之下。然后气体由两极管道进入Cuno型除湿过滤器52，接着进入输送泵53，该输送泵将气体加压至36psi(磅/英寸2)，以便使气体通过中间电磁阀54、具有压力调节功能的出口歧管55，并最后通过电磁阀58，该电磁阀控制着通过电子监测出口逆燃防止器56的输送量。为了安全起见，该出口逆燃防止器具有两个红外传感器，以便对逆燃条件进行监测并向微处理机发送信号。当发生逆燃事故时，红外传感器可以测出在管内热量的变化。这种变化可以启动电磁阀，从而将气流截断。
输入电解设备的功率微处理机选定采用240、110、32、24或12伏的电压。输出电压可以变化，最高可达7.5V，而额定电流最高可达1000A。对于该电解方法来说，通常电解设备使用的功率为7.5V(AC RMS)×30A。
该电解设备还配备有泵排出装置，用于排出各小室(泵57和电磁阀62)和贮液罐(泵60和电磁阀63)中的液体，而监测方法包括多个压力传感器61和温度传感器64，用于监测单元小室13和贮存罐35中的压力和温度，另外该设备还配备有歧管42、出口输送泵53以及在贮存罐35中的液面传感器65和水捕集过滤器51。
图5至图9中分别示出了对于功率输入、气体输送、单元小室的气体净化、贮存罐注入方法和单元小室注入方法的控制逻辑通道。在这些附图中，为了便于解释，使用了一些术语代号，其中CELL VS表示单元小室蒸气电磁阀；DV泵表示气体输送泵DV SOL1、2和3分别表示第1、第2和第3气体输送电磁阀；SCV泵表示用于将气体从小室上部空间输送出去的泵；主sol1和2表示图4中的电磁阀32和36；水SOL1表示图4电解设备中的电磁阀38；以及小室SOL表示每个单元小室的电磁阀40。
在图10至15中的功能性图表解释说明了电解设备及其辅助设备的功能性特征。
图10示出一个较佳的控制方案，其中使用3个独立的微机控制板70，以使控制功能留下一定剩余度，并且由于通过TOKEN-RINGTM网络以及通过RS-422协议接口(protocol interface)而与一个操作控制终端(未示出)而达到网络化。每一台微机控制板70皆使用其自己的24VDC电源装置71，3个电源装置71皆由电池组72来充电，而充电过程由电池组控制器73来控制和充电。
主AC电流操作装置(例如最终的输气泵74)皆由控制板70通过主电流继电开关75来开关。诸如电子逆燃防止电磁阀76，及其光学传感器77，以及紧急断路开关组80等有效的DC驱动装置，皆汇集于一台24VCD次级控制板81，该次级控制板81对主控制板作出响应并提供输入。
诸如压力变换器82和其他电磁阀83等被动开关传感器，皆直接输入到主控制板70或直接由主控制板70来驱动。诸如温度传感器83等无向量传感器，皆由接口84来翻译，并通过测得的协议信息(communications protocol)将数据输入主控制板70。音响报警器85由主控制板根据故障情况来驱动。
图11叙述对每个单元小室组件的电源控制，其中包括连接到初级交流电压计的交流主电源输入端86以及带有输出端90的交流器87，该输出端连接到数字显示仪，用于监控交流输入和变流器输出。初级交流低压电源通过主开关91而接到自耦变压器92，达到二级交流变压变流器93，然后接到三级变压器94，再接到硒整流器95，以提供用来运转电解小室组件的直流电。
整流器95的输出作为直流变压变流器96的输入，然后通过输出端97接到电解小室组件的电极上。电解小室组件通过电流，而操作电压由监控模件100进行监控，模件100对功率控制器101作出响应并向其输入，监控模件100和功率控制器101皆通过SCI接口102而与主控制板70相连接。功率控制器101提供能量消耗及来自变流器87、93的零交叉检测的数据以及相应于来自安全超载命令接口(safety override command interface)103的输入的数据，而接口103的数据与接口102的数据相互独立。
功率控制器也提供属于主开关91的主独立开关操作，在电解小室组件的开关操作由监控模件100和超载保护装置来控制。紧急超载开关104与安全超载接口103相连，以供作为电解小室功率控制组件的人工断路控制之用。
图12、13和14用图表说明在主控制板70的控制之下的原理功能上的气和水的操作特性，为了清楚起见，说明时参考一块单控制板和单小室组件105。操作人员的控制终端RS-422接口106和安全超载接口103皆已如上述。
贮水罐35配备有低水位传感器107和无水传感器110，以便根据贮水罐的情况向主控制板70提供数据。供料泵37通过输料歧管111向电解小室组件105和逆燃防止器51二者供水。在歧管111中的供水压力，由主控制板70通过水压传感器61来监控。
电解小室组件105装备有一个电解液水平面传感器39，它能向主控制板提供控制输入以用于操作水入口处的电磁阀40，从而维持电解液水平面。电解小室组件也配备有100-200KPa范围的压力传感器61，和0-100℃范围的K热电偶温度传感器64。每一个温度传感器64和电解室压力传感器61、供水电磁阀40和泵37皆与控制板70和安全超载接口103二者相连接。
电解时产生的气体，从电解室组件105通过计量孔112和气体控制电磁阀43，而进入气体歧管42，气流在此处与来自其他电解室组件的输出113的气流相汇合。气体歧管42配备有自己的100-200KPa范围的压力传感器61和0-100℃范围的温度传感器64，它们与气体控制电磁阀43一起皆与控制板70和安全超载接口103二者相连接。
气体从气体歧管42通过出口管114和止逆阀115，进入含水气体洗涤罐48，在其中，气体被水洗涤以除去其中的微量电解液。该气体洗涤罐配备有水的液面传感器116和背压传感器49，水的液面由主控制板70识别，以控制来自独立水源122，经过水泵117、压力传感器120和电磁阀121而进入洗涤罐的进水量。每一个水的液面传感器116、背压传感器49、水泵117、压力传感器120和电磁阀121皆接到安全超载接口103上。
该洗涤罐48也可以在主控制板70的控制下，通过排水电磁阀123和排水管124定期地排空，也可以根据安全超载接口103进行气体吹扫。气体从洗涤罐48通过气体电磁阀125和管道126，而进入带有水面传感器103的过滤器组件127，该水面传感器130在受控下工作，以定期地将在洗涤罐中积累的水通过电磁阀46吹扫至废水排出口131。
气体从过滤器组件通往气体泵132，该气体泵132由电源干线86通过开关133供电，它是一种水捕集型泵并具有它自己的水面传感器134和电磁阀135，然后气体到达废水出口管131。由泵132输送的气体经过管道136后通往逆燃防止器51，泵的输出由处在管道136上的气体贮罐137缓冲。该气体贮罐137具有100-200KPa范围的压力传感器6 1.和0-100℃范围的温度传感器64。
通过水歧管111向逆燃防止器51供水是由水入口电磁阀140来控制，该电磁阀140根据泵132的水面传感器134和与逆燃防止器相连接的水面传感器141二者的信号而动作，用这种方法来使得在这两个装置中的水平面维持恒定。逆燃防止器51中的水依靠出口管电磁阀142而排往废水出口管131。
从逆燃防止器51出来的气体，经过主气体电磁阀143，进入气体导管144并通往其最终的使用装置，为了叙述简明起见，在此情况下可举出燃烧装置。该气体燃烧装置带有图4中所示的电子逆燃防止器56，在此情况下，该逆燃防止器包括第一红外逆燃传感器145和第二红外逆燃传感器146，它们在管道144中分别处于气体控制电磁阀147的上游和下游。第二逆燃传感器正好处于作为管道终端的燃烧喷嘴150的上游。该逆燃传感器145、146由一个控制模件151来驱动，该控制模件151包括光传感驱动器并具有高速的信号放大功能，该逆燃防止器145、146又依次驱动安全超载接口103并且通过SCI接口152而和主控制板70相连接。
同时与SCI接口152和安全关闭接口103相连接的，是一个燃烧器控制模件153，该控制模件153对控制台和主控制板输入作出响应，并通过合路开关154、断路开关155、增流量开关156和减流量开关157、燃烧器压力传感器160和着火检测传感器161来控制气体控制电磁阀。该燃烧器控制模件同时还驱动一个燃烧器点火器162和功率指示器LED 163以及备用燃烧器LED-164。为了试验的目的，还用燃烧控制模件来驱动IR-LEDs 165、166，来分别检验第一红外逆燃传感器145和第二红外逆燃传感器146，并驱动IR-LED 167来检验着火检测传感器161。另外还配备有紧急超载开关170，以作为手动紧急断路控制之用。
当然，必须了解，虽然上面已通过解释举出了本发明的实施例，然而所有这些实例和其他的改进方案及变化方案对于本领域的技术人员来说都是显而易见的，并且可以相信，这些方案都将落入本发明的大范围和限定范围之内。
权利要求
1.气体生产设备，它包括一个装有电解液的电解槽槽体；处于不同电位的多个电极，所说的电位差足以使所说的电解液电解以生成气体；用于维持所说电解液的供料装置；以及用于收集由电解产生的气体的收集装置。
2.如权利要求1的气体生产设备，其中所说的电解液含有选自氢卤酸、硫酸或硝酸的无机酸催化剂的稀水溶液。
3.如权利要求2的气体生产设备，其中所说的电解槽槽体是基本上密封的，并具有用于维持电解液的供料装置，并允许生成的气体通过阀门的入口和出口孔从电解槽槽体排出。
4.如在前权利要求中任一项的气体生产设备，其中所说的电极包括选自贵金属、石墨或不锈钢的基本上为惰性的材料，其上面可以具有或不具有活性催化剂。
5.如权利要求4的气体生产设备，其中所说的电极含有不锈钢丝网，其中带有沉积在其上面的铂黑涂层。
6.如权利要求5的气体生产设备，其中所说的电极固定于电极框架上，而该电极框架将电极支持在电解槽槽体中。
7.如权利要求6的气体生产设备，其中所说的电极包括由多个极性交替地排列的电极构成的电极组，该电极组与所说的框架电绝缘，从而使电极能按相互靠近而且平行排列的方式积叠。
8.如权利要求7的气体生产设备，其中所说的电极框架包括导电部分以用于支承于相邻电极框架的相应绝缘部分上，并为导电接线柱提供一个固定点，借此与直流电源的正极或负极相连接。
9.如在前权利要求中任一顶的气体生产设备，其中所说的电解液含有浓度约为2.4×10-3M的盐酸/去离子水。
10.如在前权利要求中任一项的气体生产设备，其中所说的供料装置包括经过一次或多次亚微米级过滤、逆渗透、蒸馏或去离子处理的纯水。
11.如权利要求10的气体生产设备，其中所说的多个电极定期地进行极性倒转，借此阻止可沉积的盐类沉积到电极上。
12.如在前权利要求任一项所述的气体生产设备，其中所说的供料装置包括能够对电解液液面和/或酸浓度作出响应的控制装置。
13.如权利要求12的气体生产设备，其中所说的控制装置选自一个或多个浮子控制阀装置或电子液面传感装置、重力或pH传感装置，它们可借助于螺线管或其他电子机械来开关阀门。
14.如权利要求13的气体生产设备，其中所说的供料装置先将水供入一个中间罐，然后才让水进入电解槽，该中间罐的结构适用于作为由电解设备放出的气体的水捕集器。
15.如在前权利要求任一项所述的气体生产设备，其中所说收集装置包含一个具有从电解槽中引导气体的小孔的电解槽顶部，而该顶部又包括一个分离装置，用以将任何夹带在气流中的电解液烟雾的至少一部分返回电解槽中。
16.如权利要求15的气体生产设备，其中所说的分离器包含一个封端的套筒，该套筒在其封闭的一端上具有一个空心圆锥形收集元件，该圆锥形收集元件的尖顶基本上指向气流的上游，在该圆锥体的表面上离开尖顶一定距离的位置开有一个或多个通气孔，以作为通往分离器气体下游的通道。
17.如在前权利要求任一项的气体生产设备，其中所说的电解槽含有多个槽体部分，而每个槽体部分皆配备有其自己的供料装置、电极和收集装置，每个槽体部分皆含有电解设备的单元小室组件。
18.如权利要求12至17任一项的气体生产设备，该设备包括由所说控制装置控制的供电装置，所说控制装置对电解设备的一个或多个条件作出响应。
19.如权利要求18的气体生产设备，其中多个电解槽槽体部分的每一个皆包含一个单元小室组件，而每一个单元小室组件皆配备有自己的受控供电装置。
20.如权利要求18或19的气体生产设备，其中用于供电装置的所说控制装置构成电解设备整体控制部分的逻辑或物理部分，而该部分适用于控制电解液液面、组分、温度、电压、电耗和气体输送压力中一种或多种参数。
21.如权利要求20的气体生产设备，其中所说控制部分包含程序逻辑控制装置，该装置能对包括一个或多个与每个电解小室组件相连接的温度传感器和背压传感器在内的传感器输入作出响应。
22.如权利要求12至21任一项的气体生产设备，其中的电解设备的输出由所说控制器来控制。
23.如权利要求22的气体生产设备，其中所说控制装置可控制并显示气体体积产量、相对效率、温度、压力中的一个或多个或者包括化学组分在内的任何其他的化学或物理量。
24.如在前权利要求任一项的气体生产设备，其中包括适用于防止或改善所产生的气体着火的效果。
25.如权利要求24的气体生产设备，其中所说用于防止或改善所产生的气体着火效果的装置包括逆燃防止装置。
26.如权利要求25的气体生产设备，其中所说的逆燃防止器含有一个防止器壳体，其中填充有不锈钢毛并适合于部分地充水，气体由导管导入至水的表面之下，以及一个用于从上述水的上部空间收集气体的气体出口。
27.如权利要求25的气体生产设备，其中所说的逆燃防止器包括用于检出逆燃条件的传感装置，该传感装置的输出用于开关一个或多个高速阀装置和电流断路装置。
28.如权利要求27的气体生产设备，其中所说的逆燃防止器含有一条相对细长但容积较小的气体通道，在该通道相对的两端具有传感器和快速阀门，因而能在传感器处传播的逆燃条件下引发所说阀门关闭。
29.用于气体生产的设备，它包括一个装有电解液的电解槽槽体，以及一组多个基本上呈平板状的电极，这些电极基本上平行地分隔开地浸没在所说的电解液中，并且交替地相隔一个电极连接在一起，并与直流电源的相应电极连接，两个电极之间的电位差足以引起所说的电解液电解，其中，对电极间的距离加以选定，以便使产生的气体被限制在相邻两电极之间，从而在所说的电解液中，在各个电极的平坦表面上造成湍流。
30.如权利要求29的气体生产设备，其中所说两电极之间的相互距离约为4mm。
31.如在前权利要求任一项的气体生产设备，其中所说的电解液含有酸化的水，而所生成的氢、氧混合物按照需要量生产并被计量地送入内燃机中，而该内燃机配备有用来向所说电极输送电能的发电装置。
32.生产氢、氧气体混合物的方法，该方法包括下列步骤提供气体生产设备，该设备包括一个装有酸性水电解液的电解槽槽体以及一组基本上呈平板状的电极，这些电极基本上相互平行间隔地处于所说电解液中，电极之间的距离经过选择，借此使产生的气体被限定在相邻两电极之间，从而在所说电解液中，在相应电极的平坦表面上引起湍流；将这些电极每相隔一个交替地连接在一起并与直流电源的相应电极连接，两个电极之间的电位差足以引起所说的电解液电解；从所说电解槽的顶部收集产生的气体；以及向所说电解槽供入补充水，以替代被电解成气体的水分。
33.如权利要求32的气体生产方法，其中包括用于控制电解液液面、组成和温度、电压和电耗以及气体输送压力中的一种或多种参数。
34.如权利要求33的气体生产设备，其中所说的控制部分包含能对传感器输入作出响应的程序逻辑控制装置。
35.如权利要求34的气体生产设备，其中所说用于从电解槽收集气体的收集装置能够防止或者改善所产生的气体着火的效果。
36.如权利要求35的气体生产设备，其中所说的收集装置包括一个逆燃防止器，它包括一个防止器壳体，其中填充有不锈钢毛并适合于部分地充水，气体由导管导入至水的表面之下，以及一个用于从上述水的上部空间收集气体的气体出口。
37.如权利要求35的气体生产设备，其中所说的收集装置包括一个逆燃防止器，它含有用于检出逆燃条件的传感装置，该传感装置的输出用于开关一个或多个高速阀装置和电流断路装置。
全文摘要
一种电解生产气体的装置，其中的水入口管具有压力传感器(31)和电磁阀(32)，水由泵(34)控制着通过过滤器(33)而进入贮水罐(35)。电解小室(13)靠供料泵(37)和电磁阀(38)维持其电解液，它们根据液面传感器(39)和通过电磁阀(40)来向小室供水。气体从出口孔(41)排出，通过电磁阀(43)进入贮水歧管(42)然后到达洗涤罐(48)。气体通过歧管(44)从洗涤罐排出并到达真空泵(47)，它把气体抽过带有排水管的第一过滤器(45)和用以除去残余水分的第二过滤器(50)。在泵(47)之后气体通到填充有金属网的逆燃防止器(51)内的水平面之下。气体然后经过除湿过滤器(52)和输送泵(53)，然后通过中间电磁法(54)、出口歧管(55)和最后的电磁阀(58)，并被受控地送到电子监测出口逆燃防止器(56)，它含有红外传感器以监测逆燃条件和发出信号。
文档编号C25B9/18GK1122615SQ94192011
公开日1996年5月15日 申请日期1994年3月2日 优先权日1993年3月15日
发明者M·L·凯撒 申请人:赖丁有限公司, 伦晶有限公司