专利名称：对电解系统的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用电解方法由水生产氢气和氧气，或者生产这两种气体的混合物，或者生产这两种分开的气体，本发明还涉及对这些气体的应用。本发明的实施方案特别涉及用于有效地生产这两种气体的装置，以及将这两种气体作为热源，应用于原子焊或原子切割，以及应用于气体废物的处理。
背景技术：
在存在诸如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)等电解质的条件下将水电解以释放氢气和氧气(H2、O2)的技术是众所周知的。该方法包括在两个或多个阳极/阴极电极对之间施加一个DC电位差并提供用于打开H-O键所需的最低限度的能量(即每摩尔＠STP为68.3 KCal)。在生产这两种气体时，按照O2∶H2等于1∶2的化学计算比例分别从阳极(+)和阴极(-)上放出氧和氢。
可以参考下列文献“Modern Electrochemistry Volume 2，John O′M.Bockris and Amulya K.N.Reddy，Plenum PublishingCorporation”，“Electro-Chemical Science，J.O′M.Bockris and D.M.Drazic，Taylor and Francis Limited”和“Fuel Cells，TheirElectrochemistry，J.O′M.Bockris and S.Srinivasan，McGraw-HillBook Company”。
有关电解方法的实验工作的讨论可以参考“HydrogenEnergy，Part A，Hydrogen Economy Miami Energy Conference，MiamiBeach，Florida，1974，edited by T.Nejat Veziroglu，Plenum Press”。特别相关的文献是由J.O′M.Bockris提供，发表于第371至379页，由F.C.Jensen和F.H.Schubert提供，发表于第425至439页以及由John B.Pangborn和John C.Sharer提供，发表于第499至508页上的几篇论文。
在大规模生产中，气体的产生量取决于许多可变因素，包括所用电解液的类型和浓度、阳极/阴极电极对的表面积、电解液的电阻(相当于离子电导率，它是一个温度的函数)、所能达到的电流密度以及阳极/阴极之间的电位差。所提供的总能量必须是以把水离子拆开以便产生氢气和氧气，以及避免构成电极的金属或导电性非金属材料发生渗镀(氧化/还原)。
还可以参考授予Yull Brown的澳大利亚专利AU 487062，该专利公开了一种用于生产氢和氧的电解槽装置，根据需要，该装置还带有一种用于防止放出的气体形成过压的安全装置。在Brown的专利中的图2示出了一个串联式的电解装置，在该装置的两个终端(22)之间有许多电极(20a、20b)，通过两个终端施加一个电压。电解槽(20)提供气体的体积流量输出，如果该气体输出不能满足特定的应用，则必须配备更大数量单独的电解槽单元，它们都按串联方式进行电连接。最终结果导致一种庞大的结构。
根据这些现有技术的装置，在不使用昂贵和复杂设备的情况下还无法提供足够大的气体流量(例如数量级10000升/小时)，而且这些装置在将电能用于生产氢气和氧气时能量转换效率很低。所以，这类装置的大规模工业实施在经济上是不可行的。
氢气和氧气的混合物(或氢气)被用来作为一种气流式燃烧的热源，例如用于加热炉中的燃烧。氢可单独用于原子切割并常常用于原子焊，虽然在Brown的专利中描述的装置使用氢和氧的混合物来进行原子焊接。近来一些工业实践的例子表明，在等离子弧中存在的氧可导致钨电极的严重氧化。
根据经验，在实现这些应用时的一个问题是必须安装有用于改变主电源电压的电开关装置，以便将电压转变到适合于电解槽组的水平(即用降压变压器实现)。这样形成的整套装置是低电能效率的和麻烦的，同时，如果需要精确地调节电压与电流(从而要调节气体流量)，则该装置还将是昂贵的。
将氢气和氧气混合成一股单独的气流后进行燃烧就可以产生非常高的温度，通常可达到约6000℃。氢/氧焊枪通常已知包含一个焊嘴或手柄，它们与一对供气管相连接，以便分别地供应氧和氢。
还有4种其他普通类型的焊接装置和技术正在使用，它们是氧炔焰焊接、电弧焊接、MIG(金属-惰性气体)/TIG(钨-惰性气体)系统以及等离子体切割。
据估计，在澳大利亚有100,000套氧炔焰装置正在使用。当然，其中有70％主要用于金属的切割，其余用作金属薄板的焊接、铜焊银焊等的热源。一般说，氧炔焰装置可以焊接0.5mm至2mm之间的金属厚度。另外，当厚度增至140mm时，虽然仍可以切割，但该钢材必须含有高百分比的铁才行。其理由是，铁和氧可以支持诱发切割效应的氧化过程。乙炔气可以提供用于引起氧化反应的初期温度，通常为950℃。氧炔焰装置要求对乙炔和氧气二者皆采用瓶装供货，因此这些气瓶必须购买或租赁，并接着要进行维护并在使用时重新灌装。
电弧焊被用于厚度大于1.5mm的金属的焊接。其操作原理是，在手柄上带有一个消耗电极，而工件则构成另一个电极。在两个电极之间产生AC或DC的电位差，这样，当手柄接近工件时就引起了电弧放电。该电弧可以用于熔化金属或将两块金属工件焊接在一起。
MIG系统的操作基于一种连续的焊丝供应系统。在一种已知的装置中，消耗性焊丝由氩气(或一种等离子体)保护，而氢气常由钢瓶供应。另一方面，TIG系统要求将熔化焊丝通过手持而送入焊槽中。MIG/TIG系统可用来焊接1mm至20mm之间厚度的金属，通常包括不锈钢、铝、低碳钢等等，关于等离子体MIG方法，可以参考文献“The Science and Practice of Welding，Volume 2，A.C.Davies，Cambridge Uriversity Press”。
等离子体切割是一种将压缩空气(主要含氮)引入到DC电弧中的切割方法，因此它能产生非常高的温度(约15,000℃)，这样就能将氮核上的电子剥离，从而形成一种高温等离子体。这种等离子体可用来切割铁基的和非铁的材料，例如低碳钢、不锈钢、铜、黄铜和铝。市售的等离子体切割器可以切割厚达25mm的材料，其优点是不要求使用瓶装气体而是使用自由的空气。关于等离子体切割可以参考文献“Gas Shielded Arc Welding，N.J.Henthorne andR.W.Chadwick，Newnes Technical Books”。
从上面对现有技术的讨论可以看出，没有任何一种装置或系统能够实现所有的焊接和切割功能，并且一般地说，对于任何一种特定的任务，将从上面讨论过的系统中选取其中的一种而不选另一种。这就要求金属加工者或其他金属物品的工业制造者必须购买并维护许多不同类型的焊接装置，以便能根据要求来完成任何一种工作任务。而购买用于替换的气瓶所需的费用也是非常高的。
本发明的公开本发明的第一个优选目的是提供这样一种装置，其中所用的氢气和氧气可以通过一种能够避免上述的一个或多个缺点的方法来产生。在此意义上说，该电解装置是紧凑的并能在气体流量方面提供比现有技术更高的效率。
本发明的第二个优选目的是提供一种用于为了生产氢气和氧气的电解槽的改进结构。该电解槽可用于氢/氧焊接或氢等离子体切割。其他应用还可涉及一些要求使用可燃烧的燃料源的工业处理方法，例如焚化炉，以及涉及对难处理废物的焚烧处理。
本发明的第三个优选目的是提供一种电解槽装置，这种装置能够选择性地将氢气和氧气分别供入或者将它们的混合物一起供入单独的气流中。
本发明的第四个优选目的是提供一种可以满足使用者所需的所有焊接或切割要求的整体焊接装置。其优点是不需用瓶装供货的氢或氧。另外，它也不需要任何瓶装供货的其他气体，例如在MIG/TIG中用作保护气体的氢气。
本发明的第五个目的是提供一种用于氢/氧焊接或氢等离子体切割喷嘴的逆燃防止器。
因此，本发明公开了一种用于将水电解以释放氢气和氧气的电解槽装置，该装置包括许多个以重叠关系排列的形成阳极的电极，每个阳极包含一块平板，有一个或多个共用第一导电连接元件穿过该阳极板；以及许多个以重叠关系排列的形成阴极的电极，每个阴极包含一块平板，有一个或多个共用第二导电连接元件穿过该阴极板；其中，阳极与阴极相互交替地排列。
本发明还公开了一种用于将水电解以释放氢气和氧气的电解槽装置，该装置包括许多个由一个或多个第一共用导电元件按电并联方式连接起来的形成阳极的电极，这些阳极与许多个由一个或多个第二共用导电元件按电并联方式连接起来的形成阴极的电极相互交替地排列，这些阳极和阴极构成了一个电解槽单元；而许多个这种电解槽单元按串联方式进行电连接。
本发明还公开了一种用于将水电解以释放分开的或混合的氢气和氧气的电解槽装置，该装置包括许多个以重叠关系排列的形成阳极的电极，每个阳极包含一块平板，有一个或多个第一导电连接元件穿过该阳极板；许多个以相互隔开的线性重叠关系排列用于形成阴极的电极，每个阴极包含一块平板，有一个或多个共用第二导电连接元件穿过该阴极板；其中，阳极与阴极相互交替地排列；以及许多块隔膜，每一块隔膜处于相邻的阳极与阴极之间，该薄膜允许相邻的阳极与阴极之间的离子电流通过，但是能够根据该隔膜两侧存在的压力差有选择地阻止气流通过。
本发明还公开了一种用于释放氧气和氢气的电解槽装置，该装置包括许多个形成阳极的电极，它们与许多个形成阴极的电极相互交替地排列；许多块处于每一对相邻阴极与阳极之间的隔膜；以及一种至少能将水供入阳极和阴极之间的设备，该供料设备可用来至少控制处于每块隔膜相反两侧水之间的压差，以便能够把释放出的氧气和氢气选择性地保持分开状态或混合状态。
本发明还公开了一种用于对气体污染物进行热破坏的燃烧器装置，该燃烧器包括一个半球形的燃烧室；一个与燃烧室相连接的氢气和氧气的供气装置，这些气体经由一条曲折的通道后通过许多同轴排列并指向半球形燃烧室中心的喷嘴喷出；以及一个用于供入气体污染物的入口；其中，气体污染物与氢气和氧气一起燃烧。
本发明还公开了一种多功能式焊接和切割发生器，它包括一个能够产生多头AC和DC输出电压的可控式电源；以及一个与所说电源连接的电解装置，该电解装置能够借助于电源的DC电压输出使供入的水电解，有选择地分别产生氢和氧或产生氢和氧的混合物；所说的氢、氧和混合的氢和氧，以及输出电压的电源，都能用来与焊接和/或切割装置相连接。
本发明还公开了一种用于使用可燃气体的焊嘴的逆燃防止器，该逆燃防止器包含一个处于供可燃气体通过的通道中的网状阻挡层，该网状栅格具有允许气体通过而阻止逆燃火焰通过的小孔，从而使逆燃火焰无法通过该阻挡层，因此使逆燃火焰熄灭。
对附图的简要说明
图1a和1b分别以平面图和侧面图示出一个单独的电解槽片；图2示出一种电解槽片重叠排列的方式；图3以一种垂直的截面示出一个电解槽组合；图4是一个垂直的截面图，它示出本发明的另一种电解槽组合的一部分电极的排列方式；图5是一个用来表示图4中一个电极一部分的透视图6示意说明图4中所示电极的一种串联排列方式；图7a和7b示出在另一种实施方案中的一个电解槽组的机械结构；图8示出在图7a和7b中所示的多个电解槽的排列方式；图9示出在一个电解槽组合中许多电解槽的串联电连接布置方式；图10a和10b示出一个电解槽组合的机械结构；图11a和11b示出另一种方案的电解槽片；图12a和12b示出一个与图11a和11b的电解槽片相配合的电解槽片；图13详细地示出在图11a、11b、12a和12b中的电解槽片的小孔和孔洞；图14示出图11a、11b、12a和12b中的电解槽片组件的分解叠片式图；图15a示出图14中的气体分离系统的示意图；图15b示出图15a的一种特殊例子；图15c示出图15a的一种等效电路；图16示出一个用于图14和图15a的电解槽组的分离系统中的气体收集系统；图17以截面图示出一个液体洗涤器和防逆阀；图18以截面图示出图10的一个焊嘴，其中包括一个逆燃防止器；图19a和19b示出一个用于对污染物进行破坏性燃烧的燃烧器；图20示出一个多功能的焊接和切割设备的方框图；以及图21示出图20的设备的一个原理图。
详细描述和最佳实施模式本发明实施的一种电解槽组件由许多六角形的电解槽片10构成，其中的一片以平面图示于图1a中而以侧面图示于图1b中。每个槽片10都具有3个切口12，各切口交替地排列于槽片10的侧边。电解槽片10其他侧边的每一边都具有一个导电桥或凸缘14。通常由20块单个的电解槽片10叠排成一个如图2的侧面图所示的完整的电解槽16。这些槽片的总数可以根据所要求的表面积而变化，因此它也是槽片直径的一个函数。
相邻的单个电解槽片10按一种相反的规则排列，从而使得相邻槽片的导电桥12按相反的方向延伸并相对地旋转错位60°。这种旋转错位的理由是，相邻的槽片10具有相反的极性。导电桥14的长度足以通过相邻槽片10的相应切口12而不与该槽片接触，并按此方式再与下一块槽片接触，这样就在每一块交替相隔的槽片之间形成了导电通道。按此方法，该完整的电解槽结构16就具有3个正极终端和3个负极终端，虽然图2示出只有2个正极终端和1个负极终端。该电解槽组16被一个绝缘壳体18(以剖开的形式示出)包围着。在图1a、1b和图2中示出的电解槽片10适合于一种并联电连接方式排列，每一个相邻的两块电解槽片10形成阳极或阴极。
这种平行重叠的平板状电解槽片在澳大利亚专利AU 487062中有所描述。其中，具有20块电解槽片的组件要求每经过一块电解槽片的单个电极所产生的电位差在1.55～2.0V的范围内，以便从含有一种通常为15％氢氧化钠的电解质的水中释放出氢气和氧气。
图3以一个垂直的截面图示出7个完整的电解槽组件16，它们按六角形排列并被一个钢壳20包围着，从而提供了一种电解槽组合25。该电解槽组件16通过尼龙绝缘衬垫22而与钢壳20相绝缘。单个电解槽组件16之间的电连接没有示出，但通常这些电解槽在它们相应的正极(+)终端和负极(-)终端通过母线连接起来，以形成一种串联连接。
在某些情况下，电解槽组件16实行并联连接。实际的电连接方式将取决于每一个电解槽组件16所包含的单个电解槽片10的数目、电源电压以及可由该电源供给的电流强度。
在电解反应中由于释放氢气和氧气，因而要消耗水。1升水可以产生1860标准升的混合氧和氢，它们的体积比例如上所述。在所示的装置中，所需的水通过入口24连续地供入。
尼龙壳体18与相邻电解槽装置保持距离的好处是能将释放出的气体引导向上并通过处于电解槽组合25顶部的气体出口26而将其收集。当释放出的气体在从出口26进入与其连接的，其截面积比电解槽组合的截面积小得多的管道系统(未示出)时，由于其体积按照1∶1860的比例变化，使释放气体本身产生了压力。
图4是一个立剖视图，它示出了根据另一种实施方案的电解槽的机械结构。基本的电解槽单元30由各占一半的一对指状组合型电极32、34构成，这一对电极的排列方式很象两个交叉插入地排列的梳子。每一个电极由一个导电的脊骨36、38形成，它们通常由树脂粘合的碳材料、低碳钢或导电聚合物构成，从脊骨上伸出11个指形板40、42，它们也由碳、钢或导电聚合物构成。
图5是一个电极32的一个透视图32，其中的脊骨36与指形板42呈矩形。该电极不必是所示的形状，它可以呈其他许多种形状，现在将描述其中的一个例子。对所有这类结构的共同要求是，所有的板块必须互相平行并且与一个通常垂直于这些板块的共用元件相交。
每一对电极32、34相互交错地排列，以使得它们相应最外的板块40a、42a在每一个电极32、34的总长度约一半的位置处相互错开。相应于中间点的板块由参考数字40b和42b作为标记。
图6以一种简单形式示出交错排列的方式。每一个第6板块处于相应两个相反的邻近电极的第1和第11块板所形成的空隙处。
现在再看图4，其中示出两个完整的电解槽单元30和两个与其相连接的电解槽单元的一部分。电解槽单元的总数目由DC电源的电压决定，因为对于电解过程来说，必须引入一个最低的阳极/阴极电压，而每一个相邻的电解槽单元都按照平行排列的电极板40、42的串联连接方式进行连接。在电解过程中，电解槽30浸没于水和电解液中，而DC电压则施加于两块最端头的电极板40c、42c上，该电压引起元素的离子电流(其中的一部分以虚线箭头表示)在相邻的两块电极板40、42之间流动，而总的电流流动方式则是沿着相应的脊骨36、38和电极板40、42流动(以实线箭头表示)。在每一块中心板上实现不同的电流途径。例如，DC电流从电极板42a的一侧流出，通过电解液，接着通过中心电极板40b，然后再次通过电解液流向下一块端部电极板42a。这一过程引起净的正电荷在中心电极板40b的一侧积累，而在其另一侧则积累净的负电荷。
离子电流的流动伴随着发生水分子的离解，从而导致在阳极板和阴极板的表面上分别地生成氧气和氢气。所说阴极板表面就是离子电流朝向其流动的表面，而阳极板表面则是背向离子电流的表面。
施加于最端头两块极板40c上的电压被相等地分配于电解槽单元30构件之间，所施加电压的分压分别作用于最端部电极板和中心点电极板40a与40b、40b与42a之间。
所能达到的电流密度是有限的，其中的一个原因是受电解液电阻的影响。相邻电极板40、42之间的间隙越小，则电阻越小。电极32、34指状组合型的性质意味着，每单位体积内可达到最大的表面积，而在所有的情况下电极板之间都达到最小的间隔。在此情况下，电解液的电阻值保持最小，因此用于产生氢气和氧气的电能转换效率就大于现有技术的效率。
借助于所示的特定的排列方式，就不需要将每一个单独的电解槽单元30与相邻的一个电解槽单元相互分离开。离子流自然地会沿着最小电阻的通道流动，因此可以避免在两个电解槽装置30之间的短路，也就是较大电阻的另一条通道。因此，大量的电解槽就可以按纵向延伸的形式排列，并且可以直接地连接到电源整流装置上，这样就不需要象现有技术那样通过母线来对多个电解槽单元逐一进行电连接。
每一个独立的电解槽单元30都应符合于为了有效地电解水所要求的电压、电极板表面积等的操作规范，因此，它们的操作实际上与相邻的电解槽单元30无关。
通过实验确定，为了达到每kWh生产出约340～300l/h的气体流量所需的工艺条件如下温度范围90℃至50℃，施加于一个电解槽单元30(即跨越一个完整电极32或34的一半)的DC电压在1.47～1.56V的范围内，最小(并是最佳)阳极电流密度为0.034A/cm2。发现了相应于最佳气体流量的最小电极板表面积的这一事实意味着可以将所需占用的总体积保持在最小限度。根据具体的例子，在将240Vrms总电压整流后额定地可获得平均215V的DC电压，因此，为了将电解装置直接与整流器连接(也就是不需使用降压变压器)，要求使用总数约为140个电解槽单元。这样的特别有利之处是不需要变压设备，从而具有设备费用低、工艺简单和避免损失的优点。
图7a示出根据另一种实施方案的一种电解槽单元50的局部剖面侧视图。该电解槽单元50类似于图4所示的结构，所不同的只是用于连接的穿杆元件的数目和形状以及电极板的形状有所差异。
图7b示出该电解槽单元50的一个端部视图，具体说是最端部的极板52c的视图。电极板52、54呈六角形。每块电极板52、54具有6根从其中穿过的棒状连接穿杆56、58，每一根穿杆都靠近六角形的每一个角顶的位置。一组相互交替的穿杆56代表一个共用的正极导体，而另一组相互交替的穿杆58代表负极导体。每一块相邻的电极板52、54或者与正极导体连接，或者与负极导体连接。在相邻电极板52、54之间安装有隔离衬套60，以便进行电绝缘以及提供一个允许水和电解液循环的间隙。每一根穿杆导体56、58通常是通过螺母或紧压配合的方式连接到相应电极板52、54上。使用三根共用穿杆导体56、58来连接每块电极板52、54的理由是要在电极板52、54的整个表面积上达到均匀的电流分布。
从图7b可以看出，正极穿杆导体56从该装置的一端向外延伸，以便与另一个电解槽装置进行串联连接，正如三根负极穿杆导体58从另一端向外延伸的情况一样。所有穿杆导体未连接的端部都被一块不导电的端盖62掩盖着。
图8示出一种由3个电解槽单元50按串联(纵向排列)电连接的方式，特别是示出了穿杆导体56、58穿过的情况。电解槽单元50被封闭在一个通常由PVC制成的绝缘管64内，该绝缘管具有一个开口以便与电极板52、54周围的水连通，以及让产生的气体排出。
图9示出一种由许多电解槽单元50进行串联电连接的情况，这些电解槽直接与一台AC/DC整流器66(例如一种简单的二极管桥式整流器)的DC输出端相连接而不需要降压变压器。
图10a示出一种含7个电解槽组件(由字母A～G标记)的机械结构的端部视图，每一个组件含有3个串联连接的电解槽单元50(如图8所示)，它们共同构成一个总电解槽装置70。电解槽组件50处于一个钢筒72内，该钢筒内含有为了产生氢气和氧气所需的水和电解液。由3个电解槽单元50组成的每一个组件(A～G)皆在其一端通过第一组钢连接片74连接起来，而在其另一端则通过第二组钢连接片76(未示出)连接起来，在每两组之间相互错开地排列。虽然图10a中只示出了第一连接片74，但在图10b中却同时清楚地示出了两组连接片74、76，该图10b是组件A～G在“拆开”状态下的侧视图。
在图10a中示出的PVC管64将相邻的组件绝缘，以免在彼此之间发生“短路”效应。该电解槽装置70是非常紧凑的，在相同气体体积流量的条件下相比，其实际体积只有现有技术的Brown装置的三分之一，而且设备的总质量也有相似的降低。电解过程所需的水通过处于圆筒72底部的入口78供入，而产生的气体则通过处于圆筒顶部的出口80从圆筒72排出。
DC电源跨越所有电解槽进行电连接，其连接方式是一端接到小电解槽A的中心终端82，而另一端则接到小电解槽G顶侧的中心终端84。
图11a和12a以端部视图示出第一和第二类型电极板90、98的另一种实施方案。图11b和图12b是沿着图中所示的相应中心线的局部截面图。其中使用了相同的参考数字。电极板90、98可以具有阳极(+)或阴极(-)的功能，这一点将可清楚看出。每块电极板皆含有一个电极盘92，其中开有六角形的孔96。该电阻盘92由钢或树脂粘结的碳或导电的聚合物材料制成。该电极盘92被一个圆形的边框或套筒94包着。通孔96的功能是要将电极盘92的表面积增至最大并将其重量减至最小，使重量的减小值大于实心结构的45％。
举例来说，对于一个直径为280mm的电极盘，其厚度必须为1mm以便让电流密度(其范围从90A/2,650cm2至100A/2,940cm2阳极或阴极)达到最优。如果电极板的直径增加，相应地使表面积增加，则必须增加电极板的厚度以便保持为了达到所需电流密度的均匀导电性。
在1mm的电极盘上的六角形通孔在平面之间具有2mm的距离，即相当于板厚的两倍，以便保持与穿孔之前相同的总表面积，以及一个通孔与相邻通孔应离开1mm，以便让电流密度达到最优化。六角通孔之间的距离要求为1mm(平面对平面)，因为更小的距离导致热量损失，而更大的距离则增加了电极板的总重量。
套筒94由PVC材料构成并包含许多等距离隔开的轴向孔洞100、102。这些孔洞在重叠排列的电解槽片90、98之间起着连接杆通道的作用，而电解槽片90、98又分别地为阳极板和阴极板起共用导体的作用，其作用与图7a和7b所示装置的性质很相似。另外有两个顶部的孔洞104、106，它们分别地构成用于供氧气和氢气向外排出的通道。还有两个处于套筒94底部的孔洞108、110，它们分别作为供水和电解液进入电解槽片90、98的入口。
图13示出在图11a中所示的电解槽片90一部分的放大图。孔洞104通过内部通道112而与套筒94内的六角形小孔96相连通。在相似的地方还有其他的孔洞106以及水/电解液的供料孔洞108、110。
如果放出的氢和氧要保持分开的状态(也就是不作为混合物生成)，则必须在这些气体生成时就把它们分开。现有技术是用一块隔膜来达到这一目的，用该隔膜来挡住气体的通路并有效地将水/电解液隔开在该隔膜的两侧。这样，离子的通过由于该隔膜材料的离子传导性质(即一种水—隔膜—水通道)而变得容易。其结果导致，随着离子的阻力增加，电解的效率降低。现有技术的专利No.487062描述了另一种装置(参见该专利的图6)，该装置利用磁力来将气体分开。
图14示出一种打开的由4块电解槽片组成的组合装置，其中相互交替地组合了两块(阳极)电解槽片90和两块(阴极)电解槽片98。该电解槽片的组合装置的两端图解示意一个单独的电解槽装置125。夹在两块相邻电解槽片90、98之间的是一块PTFE隔膜116。虽然在图14中没有示出，但该电解槽单元包括两条将氢气和氧气分开的通道，这两条通道分别经过孔洞106、104而通过该电解槽片组合装置。按类似的方式，用于供应水/电解液的通道分别通过电解槽片90、98底部的孔洞108、110。
虽然仅仅示出了一对阳极/阴极电解槽片，但是每个电解槽单元125的这种电解槽片的数目可以大大地增加。
也没有示出，用于将普通的电解槽片交替地电连接的连接导电杆。在一块电解槽片上，与旁边一块电解槽片上的较小直径的孔洞相靠近处，设有一个较大直径的孔洞，其理由是，当连接导杆通过大直径孔洞时不发生电接触(即，用PVC管绝缘)，而只有通过相互交替的(共同的)电解槽片时才产生电接触。
在图14中所示的电解槽单元125是一个解剖图。当完全装好时，所有的元件皆组装得十分紧凑。使用下列两种粘合剂中的任一种即可达到机械的紧固作用，这两种粘合剂是(a)“PUR-FECTLOK”(TM)34-9002，它是一种以Methylene Bispheny/Dirsocynate(MDI)为主要成分的聚氨酯反应热熔性(UrethaneReactive Hot Melt)粘合剂，以及(b)“MY-T-BOND”(TM)，这是一种以PVC溶剂为基料的粘合剂。这两种粘合剂都耐氢氧化钠(在电解液中的浓度为20％)的腐蚀。在此情况下，水/电解液只能留在被电解槽片套筒94所限定的区域内。因此，作为水/电解液入口的唯一通道是底部通道118、122，而作为气体出口的唯一通道是顶部通道112、120。在一个由本发明人制造和试验的系统中，电解槽片90、98的厚度为1mm(其边缘为2mm，因为它是PVC套筒94)，直径为336mm。该电解槽单元125被一块绝缘的PVC隔离盘114将其与下一个电解槽分隔开。在一个完整的电解槽组合的首尾两端也各有一块隔离盘114。
如果不需要控制分离放出的气体，则不用安装PTFE隔膜116。
所说PTFE隔膜116是一种含纤维的隔膜并且有0.2～1.0μm的空隙。一种适用的类型为由Tokyo Roshi International Inc(Advantec)供应的Catalygue Code J隔膜。水/电解液充满这些空隙，而离子电流仅仅通过水流动——离子流通过PTFE材料本身对此没有贡献。这将导致降低离子流的阻力。该PTFE材料还具有“气泡点”，这是一个压力的函数，因为只要通过控制PTFE隔膜两侧的相对压力，就可以使气体“强制地”通过空隙而形成一种混合物，或者与此相反，使它们保持分离的状态。这种装置的其他优点是较低的制造费用、提高的操作效率以及较高的抗故障性。
图15a示出由3个串联连接的电解槽单元125按直线形式排列的解剖示意图。为了清楚起见，只示出6个连接杆126～131。连接杆126～131分别地通过组合装置中的不同电解槽片90、98上的轴孔102、100。在各个连接杆的暴露端示出了其极性，DC电源按所示极性与之连接。连接杆126～131没有延伸至三个电解槽组125的总长度。这种表示方式类似于图7a和图8所示的装置。DC电源总电压的三分之一跨越过每一对阳极/阴极电解槽片90、98。
另外还示出了分别用于氢和氧的气体导管132、133，它们分别地通过电解槽片90、98上的孔洞104、106。同样地还示出，水/电解液导管134、135则通过供水孔洞108、110。
图15b具体地示出如何改变施加于中间部位的电解槽组125相对的电位差。也就是，电极板90a起阴极的作用(即相对地较负)以产生氢，而电极板98a则起阳极的作用(即相对地较正)以产生氧。对于每一种交替排列的电解槽单元皆是这种情况。在图15b中示出的箭头指出电子和离子电流的流动的方向。图15c是一个代表图15b的等效电路，其中的电阻元件代表相邻阳极/阴极板之间的离子电阻。因此可以看出，该电解槽单元按串联连接。
因为电解槽片90a和99a的功能发生变化，在每块电解槽片上放出的气体也伴随发生变化，因此应将相应的通道112连接到相反的气体管道132、133上。具体地说，这一点可以简单地通过将电解槽片90、98反转过来即可。
图16示出连接到气体收集装置上的图15a的3个电解槽单元125。该电解槽单元125处于一个大槽140内，其中充入的水/电解液达到示出的水平面h。随着电解过程的进行，水逐渐被消耗，并通过入口152进行补充。该水/电解液的水平面h可以通过观察玻璃154看出。在正常的操作中，产生氢和氧的不同气流，它们从电解槽单元125排出并进入上升柱142、144。也就是，电解液作用于PTFE隔膜116两侧的压力是相等的，因此两种气体不能混合。
上升柱142、144也被水/电解液充满，随着电解液在电极板上被消耗，一边通过水/电解液通道134、135进行循环的方式向其中补充电解液。这种循环作用是由于释放气体的夹带作用和导管和柱子的循环吸入性质所引起的。
在大槽140的上部形成两个分别用于收集氧气和氢气的洗涤塔156、158。气体向上分别通过柱子142、144并通过处于插入挡板146位置点的开口排出。所说气体从柱子142、144排出的位置点处于水平面h的下游，这样就能起一种稳定任何湍流和沉降夹带电解液的作用。位于水平面h上方的挡板146起洗涤任何夹带电解液的气体的作用，然后被洗涤过的气体分别由气体出口柱子148、150排出并进入贮气罐中。在贮槽140内的水平面h可以用如浮动开关等任何一种方便的装置来调节，而补充的水通过入口管152供入。
释放出的气体借助于密度不同而一直从水/电解液中分离出来。由于相应的挡板组的相对高度以及由于气体与水/电解液之间的密度差异，因此释放出的氢气与氧气不可能混合。存在于大槽140中水的全部体积应能将电解槽片保持在浸没状态并且还能起一种吸收任何可能产生的内部爆鸣冲击的作用。
当需要气体混合物的情况下，首先分别将处于氧气出口管道132和处于水/电解液入口134内的两个节流阀136、137关阀。对氧气出口通道的关阀迫使入口的水/电解液通过一个单向止逆阀139和泵138旁路进入口管道134。在大槽140内的水/电解液受到由于其自身的深度(体积)所产生的压力的作用，以及泵138的工作，使阳极电解槽片90、98a一侧的水/电解液的压力增高，使其压力高于隔膜116另一侧的水/电解液的压力。这种压力差足以引起氧气透过隔膜，这样，混合的氧和氢就通过气体出口管道133和柱子144而向外排出。由于没有向被泵138供入的水/电解液提供返回的通道，因此电解槽片90、98a周围的压力将进一步升高，并进到这样一个压力值，这时的压力差足以使水/电解液也能透过隔膜116。通常，为了允许气体通过，需要1.5～10psi范围的压力差，而对水/电解液的通过则需要10～40psi范围的压力差。
虽然只示出了三个电解槽单元125，但是很清楚，按串联连接的任何数目的电解槽单元皆可以实现。
图17示出单向止逆阀和洗涤单元160的另一种实施方案，该装置用于洗涤放出的气体，然后才将其提供使用。该洗涤单元160中灌装有水，水面高度通常约为该单元总高度的一半。该水面高度由一个浮动开关162来调节。通过入口164将水供入。还安装有一个观察柱子166，它起一种对水平面进行目测观察的作用。
来自贮气罐的氢气和/或氧气，在压力的作用下通过一根在其底部具有开口170的入口管168而进入。该气体向下通过入口管168进入，从开口170处向外排出，并通过内柱172的内部向上冒泡，该内柱172也充有供入的水，这样就起到了一种用于除去氢氧化钠电解液的洗涤作用。然后该气体再进入一个向下的管子174并从它的开口端排出，然后再通过处于外室176中的水层以接受进一步的洗涤，然后在压力的作用下贮存于水面上方的空间，以便能将来自出口178的提供气体应用。
来自出口178并供往焊嘴(未示出)的氢氧混合气体，由于电解的结果而符合正确的化学计算比例，这样就能保证在燃烧时产生一种中性的火焰。从而使得燃烧过程仅仅产生热和水蒸气。
如果气体在生产时是分开的，那么就需用两个止逆阀洗涤器160，然后将这两种气体在一个混合室中进行混合，这样也能产生一种符合正确化学计算比例的混合物。
在发生爆燃的情况下，该爆燃气从焊嘴处返回到出口178，这时它将被装置160内部的水所急冷，并通过置换外室176和内柱172两处的水而使其爆燃能量被吸收，同时这种置换作用也切断了通往管子168的入口气流。由此可见，爆燃气不可能进一步朝向产生气体的电解槽组扩展。因此，在洗涤装置160内的水同时起气体洗涤器和止逆阀的两重作用。
图18示出一个喷嘴180的详细剖面图。氢气和氧气沿着入口管182进入，通过一个针形阀184并由此进入膨胀室186。膨胀室186包括一个逆燃控制装置，该装置含有一个圆筒形的逆燃防止器188，它通常由一种5μm的不锈钢丝网构成。在正常的操作中，气体流经逆燃防止器188并由此到达出口或喷嘴190，气体在此处燃烧，或者当要产生等离子体时，气体在此处离子化。
在发生逆燃的情况下，逆燃防止器188不允许火焰进一步往后面扩展，因为该火焰实际上无法通过5μm这样小的小孔。与此相结合的是一种由制造逆燃防止器188的材料所产生的吸热效应，这种材料能使火焰的能量消散，从而有助于将火焰熄灭。
当把通过电解产生的氢和/或氧应用于焊接或切割时，根据生产气体的能力可使火焰温度达到约6000℃。这样就不要求用钢瓶贮存气体。另外，当使用高纯气体来焊接时，还可以将火焰变得很细，从而能够熔化陶瓷类物质。
所有下列材料都可以焊接碳钢、铸铁、不锈钢、铝、黄铜、银焊料、铜和陶瓷。由于能够在生产纯氢，并在随后通过一种DC电弧而产生一种氢等离子流()，因此下列的铁质和非铁质材料都可以很容易地切割碳钢、不锈钢、铝、黄铜和铜。
本发明的实施方案可以提供大流量的氢气连续供气源。这样就能很好地解决需要消耗大量氢气的各种用途。这类方法应用的一个例子是由Australian CSIRO’s Division of Manufacturing Technology研究出的Plascon(TM)废物销毁方法。关于Plascon方法的一种概述可以参见CSIRO杂志“Ecos，Volume 68，Winter 1991”。
由上述装置生产的氢气和氧气的一种应用是用于废物的热破坏，并且无需消耗大气中的氧。这种方法要求根据需要来供应氢气和氧气。上述的装置可以大规模地生产出所需流量的气体，从而能在工业规模上烧掉废气。
图19a和19b示出一种用于破坏这类气体污染排放物的燃烧器的结构。图19a示出燃烧器200的截面图。图19b示出的是沿中线剖开的截面路。该燃烧器200具有一个半球形的燃烧室202。所说的排放物可以包括一种含烃类物质的烟气混合物和其他作为工业废物的挥发性污染物，将上述排放物通过一条入口通道206而喷入燃烧室中。有两个由氢和氧按化学计算比2∶1的比例组成的混合气源，其中一个通入燃烧室202上部的1/4空间，另一个则通入其下部的1/4空间。这两种气体通过两个径向相反地处于燃烧器200两侧的气体入口208供入。氢、氧和排放污物在燃烧室202内形成的混合物通过一种火花塞210之类的装置点火并在不低于4000℃的温度下燃烧，这样就能提供足够的能量来使所有污染物的分子分解成无害的化合物，然后可以将其直接排放入大气中。燃烧过程不需要消耗大气中的氧。借助于燃烧室202的“聚焦”效应可使污染物达到完全的燃烧，该燃烧室还能进一步改善气流的混合状况。
用热电偶212来测量包围着燃烧室202的硅纤维耐热绝缘材料214内部的温度。附加于燃烧器200外面的壳体216通常由不锈钢制成。
从图19b可以清楚地看出，该燃烧器的结构由7排(只示出4排)同轴排列的喷嘴组212组成。这些喷嘴222皆指向处于燃烧室202中心204处的共同交点。冷却水从入口218供入并从出口220排出，其作用是将喷嘴222的温度维持在低于300℃。当高于300℃时，氢氧气体容易发生“逆燃”。
在氢氧气体从入口208到达喷嘴222的流通途径中要经历4次90°(最低限度)的修正性改变。这样做的目的是要在发生逆燃的情况下减缓氢氧焰的直线冲力，并由此促使火焰自身熄灭。由于氢气的燃烧速度达到3,600m/s，所以这样做是特别有利的。
图20以方框图形式示出一种多功能式切割与焊接设备230。该设备接受来自一台AC/DC整流器232的DC电源。AC电源可用来接到AC电弧焊接装置234上，而经整流的DC输出电压则用于接到DC电弧焊接或切割装置236上。DC输出电压同时还施加于电解槽单元238上，在此情况下用于产生分离的氢气和氧气。氢气和氧气二者皆供应到一台氢氧气焊装置240。氢(和氧用于第二个喷射流)被用来与一台等离子体切割装置242相连接。氢气通过一个DC电弧以产生等离子体流，而在第二个喷射流，氧被引入等离子体流中以产生一种氧化性等离子切割效应，这种效应可以提高切割效率。按照该方法，切割的厚度可以达到150mm。应该说明，将氧引入钨电极的下游可以避免电极发生任何的氧化作用。
氢气还被单独导向一台MIG/TIG装置244，以等离子体形式的氢来取代常规的惰性气体。AC或DC电源也需要用来产生等离子体。
整流器232可以是任何一种常规的设计，它通常具有一个多抽头的变压器以便选择适合的整流DC电压。电解槽单元238可以是上述的任一种方案，并包括洗涤器和止逆阀装置。所述的各种切割和焊接装置234、236、240、242、244也都是常规的。
因此多功能式设备230向使用者提供了更大的灵活性，以便能够根据切割或焊接的要求从一台设备上选择特定的功能。很明显，包含有用于焊接/切割的任何单独或联合装置的设备皆属于本发明的构思。
图21更详细地示出了该多功能式设备230。如上所述，电解装置238可以分开地产生气体的氢和氧，也可以产生作为气体混合物的氢和氧。
电源装置232包含一个多抽头变压器246。降低了的电压用一台桥式整流器247来整流。然后使输出的直流电压以其终端248通过一个接触开关249而与含有30个电解槽单元的电解槽组238相连接，该接触开关249由一个压力开关250驱动，而该压力开关250依次地又由一个压力传感器251驱动，该传感器能够传感电解槽组238内的气体压力。这样，接触开关249被用来变换连接到电解槽组238上的电源以便建立操作压力。该接触开关249根据所用气体的要求来操作。
这样，气体可以根据要求来产生，通常在任何一段时间内生产总量为15升的气体，这15升气体中含有10升氢和5升氧。
这些气体来源于电解槽组238的洗涤塔156、158。作为一种封闭回路系统，每个塔中的压力将与其他塔的压力相互补偿，从而将所需气体的产量维持恒定。但是，如果由于过多地使用其中的一种气体而导致水平面过高，则在相应塔156、158中相应的浮动开关254、255就会关掉相应的电磁阀256、257，从而不让气流通过。
浮动开关254、255根据一个从变压器246抽头分接出的AC电源来驱动电磁开关256、257。其他位于止逆阀和洗涤装置160以及加压泵138处的浮动开关也与AC电源258相连接。
还安装有用于维持洗涤塔156、158中背压的两个气流调节器261、262，以便使该系统经常维持所需的压力，即使在该系统被关闭和/或其中的气体通过气体出口、止逆阀/洗涤装置160的气体出口263、264或被焊嘴265消耗掉的情况下亦是如此。
用于获得气体混合物的另一种方法是，与在电解槽组238中分别产生氢、氧两种气体的情况相反，一旦氢气和氧气通过了止逆阀和洗涤装置160，一个选择阀266就会允许这两种气体混合并使其通过焊嘴265，在此处，气体被点火并燃烧，以用于氢/氧焊的目的。
如果氢气和氧气是分开生成并需要用于氢等离子体切割器242和/或氢等离子体MIG/TIG焊接器244，则选择阀门266就不允许这两种气体混合。
电源装置232是一种多抽头变压器246的常规结构，它包括一个感应器线圈267和一个范围选择开关268，它允许对所需的输出电压进行选择。产生的第二AC电压也可以由整流器247整流，以产生一种DC电压输出。所有这些输出电压都通过一个极性选择开关269，该选择开关允许使用者在AC或DC输出之间作出选择并对DC输出选择适合的极性。
虽然示出了来自电源装置232的输出248与电解槽组238相连接，但是该电源也可以与诸如图20中所示其他形式的焊接与切割装置相连接。
另一个输出271为氢等离子罩MIG/TIG焊接244和氢等离子氧化切割应用242提供所需的DC电源。另外，AC输出272和DC输出273可以提供为了产生用于MIG和TIG方法的电弧所需的电流。
对于电解槽组238和电弧装置234、263来说，要求使用20～60V范围内的电压，而对于MIG/TIG焊接装置244的操作来说，通常需要30～60V(AC或DC)的输出电压。等离子切割和等离子罩所需的等离子体由等离子体装置242提供，它通常需要供应120V的DC电压。
权利要求书按照条约第19条的修改1.一种用于电解设备的电解槽装置，该装置包括许多个以平行叠层关系排列，形成阳极的电极，每个阳极含有一块平板，有一个或多个导电的第一互连接元件从其中通过并与其电气互连接；以及许多个以平行叠层关系排列，形成阴极的电极，每个阴极含有一块平板，有一个或多个导电的第二互连接元件从其中通过并与其电气互连接；以及其中所说的阳极与阴极交替地排列，以及第一互连接元件和第二互连接元件都从其中通过，但它们分别地不与阴极和阳极进行电气互连接。
2.如权利要求1所述的一种电解槽装置，其中的一组叠层阳极电极形成一个阳极电解槽组件，以及一组叠层阴极电极形成一个阴极电解槽组件，并按此方式，每个阳极电解槽组件仅仅在其长度的一部分与一个相应的阴极电解槽组件相互交替地排列。
3.如权利要求2所述的一种电解槽装置，其中，对于每一个电解槽组件，相应的第一或第二互连接元件仅仅延伸过相应电解槽元件的长度。
4.如权利要求1所述的一种电解槽装置，其中每一个电极皆为六角形，第一互连接元件在靠近每一个交替的角顶处延伸通过一个电极，而第二互连接元件在另一组交替的角顶处延伸通过一个电极。
5.如权利要求1至3所述的一种电解槽装置，其中的每一个电极具有一个带小孔的中心部分和一个带孔洞的外边框部分，第一和第二互连接元件从所述的孔洞中穿过。
6.如权利要求5所述的一种电解槽装置，其中的电极为圆形。
7.如权利要求2所述的一种含有许多交替排列阳极和阴极电解槽组件的电解槽组合装置，该电解槽组合装置按串联连接，而一个或多个所说按串联连接的电解槽组件则按并联连接。
8.如权利要求7所述的一种电解槽，其中，在每一组串联连接中有相同数目的电解槽组件，而所说的并联连接是由所说串联连接的电解槽组件通过靠近组合排列而成，以及在每一个电解槽组件的每一端还含有至少一个连接电桥，该电桥以其两端分别地将每一个电解槽组件的阳极与每一个电解槽组件的阴极连接在一起。
9.如权利要求1所述的一种含有许多电解槽装置的电解槽组装置，它按照直线排列和串联连接而成。
10.如权利要求9所述的一种电解槽组装置，其中的连接元件为杆，以及第一阳极杆从每一个电解槽装置的一端接触地延伸，从而形成相邻电解槽装置的第一阳极，而第二阴极杆从每一个电解槽装置的另一端接触地延伸，从而在相反的方向形成相邻电解槽装置的第二阴极杆。
11.如权利要求10所述的许多电解槽组装置，其中的电解槽组装置按紧密组合排列的方式排列，并在每个电解槽组装置的一端或两端通过导电桥连接。
12.一种用于电解水以释放氢气和氧气的电解装置，该装置包括许多个按平行重叠关系排列的形成阳极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第一互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；以及许多个以平行重叠关系排列的形成阴极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第二互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；以及其中的阳极与阴极交替地排列，每个电极在其电极的边缘上具有许多交替排列的凸缘和导孔，以此方式使得在交替排列的电极装置中，一个凸缘通过相邻电极的一个导孔而仅仅与再下一个相邻电极相连接。
13.如在前任一项权利要求所述的一种含有一个电解槽装置或一个电解槽组合装置的电解系统，它包括一个大槽，其中含有并至少是浸没在水中的所说电解槽装置或电解槽组合装置，以及DC电压供电装置，其正极和负极各自通过一个第一和第二互连接元件分别接到阳极和阴极上，从而使得从阳极和阴极上分别释放氧气和氢气。
14.如权利要求13所述的一种电解槽系统，该系统还包含用于将氢气和氧气作为一种气体混合物收集的管道装置，以及一种让被收集的气体从其中通过的气体洗涤装置，所说气体洗涤装置至少具有两条分开的通道，混合气体被强制地从这些通道通过并被至少一种洗涤液分离。
15.如权利要求14所述的一种电解槽系统，其中所说的洗涤装置包括一个大槽，该大槽含有到达该大槽一部分高度的洗涤液以及处于该大槽中的至少两个垂直排列的柱子，第一柱子的顶端用于接受混合气体而其底端则向洗涤液开放，第二柱子的顶端向被接受的第一洗涤气开放而其底端则向洗涤液开放，该第二洗涤气通过出口装置排出。
16.如权利要求14或15中任一项所述的一种电解系统，该系统还含有一个节流阀装置，所说被收集的气体从其中通过，从而对大槽中的水产生一种背压。
17.一种用于电解水，以便有选择地释放分开的氢气和氧气或者混合的氢气和氧气的电解槽装置，该装置包括许多个按平行重叠关系排列的形成阳极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第一互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；以及许多个以平行重叠关系排列的形成阴极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第二互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；以及另外还含有许多隔膜，每块隔膜处于一个相邻的阳极与阴极之间，该隔膜允许相邻两个电极之间的离子电流通过，但是根据通过该隔膜的压力差而有选择地阻止气流通过。
18.如权利要求17所述的一种电解槽装置，其中的进料水被供入阳极周围的空间，以及进料水被供入阴极周围的空间，相邻的阳极与阴极之间的空间被一块所说到隔膜分隔开，其中的一股所说进料水可以被加压，以使得通过每块隔膜都存在压力差，从而允许电解过程中被阳极或阴极释放的气流通过该隔膜。
19.如权利要求18所述的一种电解槽装置，其中的一股已加压进料水被泵加压。
20.如权利要求19所述的一种电解槽装置，其中每一个所说水供应装置具有与包围着阳极和阴极的一个大槽相连接的一个入口和一个出口，其中的泵装置处于阳极或阴极的入口中。
21.如权利要求20所述的一种电解槽装置，该装置还含有节流装置，所说的释放气体通过该节流装置，从而对处于大槽中的水产生背压。
22.如权利要求20所述的一种电解槽装置，该装置还包含DC电压输出装置，其正极输出与第一连接元件相连接，其负极输出与第二连接元件相连接。
23.如权利要求20所述的一种电解槽装置，其中的每一个出口还与一个用作释放气体通道的提升管相连接，从而每一个提升管的出口都处于至少是部分地浸没于水中的挡板处，从而洗涤所说释放的气体。
24.如权利要求23所述的一种电解槽装置，该装置还包含用于贮存所说释放气体的气体贮存装置。
25.如权利要求22所述的一种电解槽装置，其中的第一连接元件和第二连接元件都穿过阴极和阳极，但是它们分别不与阴极和阳极相连接。
26.如权利要求25所述的一种电解槽装置，其中的每个电极都具有一个带小孔的中间部分以及带孔洞的外边框部分，第一和第二连接元件从所说的孔洞中穿过。
27.如权利要求26所述的一种电解槽装置，其中的隔膜仅在该电极的所说中心部分延伸。
28.如权利要求20所述的一种电解系统，该系统还包含用于将氢气和氧气作为一种气体混合物或作为独立的气体收集的管道，以及可让混合气体通过的一个气体洗涤装置，或者可让氢气和氧气分别通过的两个气体洗涤装置，每一个所说的气体洗涤装置都具有至少两条独立的通道，所说混合气体被强制地通过该通道以便被至少一个洗涤液体分离。
29.如权利要求28所述的一种电解系统，其中所说的洗涤装置包括一个大槽，该大槽含有到达该大槽一部分高度的洗涤液以及处于该大槽中的至少两个垂直排列的柱子，第一柱子的顶端用于接受混合气体而其底端则向洗涤液开放，第二柱子的顶端向被接受的第一洗涤气开放而其底端则向洗涤液开放，该第二洗涤气通过出口装置排出。
30.如权利要求17至29中任一项所述的一种电解槽装置，其中所说隔膜的材料为PTFE。
31.一种用于电解水，以选择性地释放单独的氢气和氧气或混合的氢气和氧气的电解槽装置，该装置含有许多交替排列的阳极和阴极以及许多隔膜，每块隔膜处在相邻阳极和电极之间，该隔膜允许相邻阳极和阴极之间的离子电流通过，但是根据通过该隔膜的压力差，有选择地阻止气体通过。
32.一种用于电解水，可选择性地释放单独的氢气和氧气或混合的氢气和氧气的方法，该方法包括如下步骤将一块隔膜安装在电解槽中每一个阴极和相邻的阳极之间，以将这两个电极相互隔开，该隔膜在电解过程中的所有时间内都允许离子通过；以及控制处于该隔膜两侧水的相对压力，以便有选择地允许或阻止释放的气体通过该隔膜。
33.在一种联合装置中，一种燃烧氢的加热炉和一种用于电解水以释放单独的氢气和氧气的电解槽装置，释放的氢气被供入等离子体加热炉中。
34.如权利要求33所述的联合装置，其中所说电解槽装置含有许多交替排列的阳极和阴极以及许多隔膜，每块隔膜皆处于相邻的阳极和阴极之间，该隔膜允许相邻阳极和阴极之间的离子电流通过，但是阻止气流通过。
35.如权利要求33所述的联合装置，其中所说电解槽装置包括许多个按平行重叠关系排列的形成阳极的电极，每个阳极电极包含一块平板，有一个或多个导电第一互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；以及许多个以平行重叠关系排列的形成阴极的电极，每个阴极电极包含一块平板，有一个或多个导电第二互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；其中，阳极和阴极交替地排列；以及许多块隔膜，每块隔膜处于相邻的阳极与阴极之间，该隔膜允许相邻电极之间的离子电流通过，但是阻止气流通过。
36.一种向燃氢等离子体加热炉供应燃料的方法，包括下列步骤用电解槽装置电解水以释放氢气和氧气；在所说电解槽装置内用隔膜将释放的气体隔开；以及将单独的氢气供入等离子体加热炉中。
37.在联合装置中，一种燃烧气体的加热炉和一种用于电解水以释放混合的氢气和氧气或单独的氢气和氧气的电解槽装置。
38.如权利要求37所述的联合装置，其中所说用于释放氢氧混合气体的电解槽装置包含许多交替排列的阳极和阴极。
39.如权利要求37所述的联合装置，其中所说用于释放氢氧混合气体的电解槽装置包括许多个按平行重叠关系排列的形成阳极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第一互连接元件从该平板穿过并与其电连接；以及许多个以平行重叠关系排列的形成阴极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第二互连接元件从该平板穿过并与其电连接；以及其中的阳极与阴极交替地排列，第一互连接元件和第二互连接元件皆从电极穿过，但它们分别地不与阴极和阳极电连接。
40.如权利要求37所述的联合装置，其中所说用于释放单独的氢气和氧气的电解槽装置包含许多交替排列的阳极和阴极以及许多隔膜，每块隔膜处于相邻的阳极与阴极之间，该隔膜允许相邻阳极与阴极之间的离子电流通过，但阻止气流通过。
41.如权利要求37所述的联合装置，其中所说用于释放氢氧混合气或单独的氢、氧气体的电解槽装置包括许多个按平行重叠关系排列的形成阳极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第一互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；以及许多个以平行重叠关系排列的形成阴极的电极，每个电极包含一块平板，有一个或多个导电第二互连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；以及其中的阳极与阴极交替地排列；以及许多块隔膜，每块隔膜处于相邻的阳极与阴极之间，该隔膜允许相邻电极之间的离子电流通过，但根据通过该隔膜的压力差，有选择地阻止气流通过。
42.一种用于向燃气加热炉供应燃料的方法，包含下列步骤用电解槽装置电解水，以释放氢氧混合气或单独的氢气和氧气；以及向所说的加热炉中供应混合气或单独的气体。
43.一种如权利要求42所述的方法，还包含在所说电解槽装置内选择性地分离氢气和氧气的步骤，该步骤是在电解时，调节在所说电解槽装置的相邻阳极和阴极分隔开的隔膜两侧水的相对压力。
44.一种用于对气态污染物进行热破坏的燃烧炉，该燃烧炉包括一个半球形的燃烧室；一个与所说燃烧室连通的氢气与氧气的供气源，所说气体通过一条曲折的途径，由许多同轴地排列并指向该半球形燃烧室中心的喷嘴喷出；以及一个用于供入气态污染物的入口；以及在其中，气态污染物与氢气和氧气一起燃烧。
45.如权利要求44所述的一种燃烧器，它还包含一个用于将燃烧室内的氢气、氧气和气态污染物点燃的点火装置。
46.如权利要求45所述的一种燃烧器，其中所说用于供应氢气和氧气的曲折途径含有至少4个曲折角，每个曲折角至少为90°。
47.一种用于焊接和切割的多功能式电气体发生器，它包括一个可控地产生多头AC和DC电压输出的电源；以及一个与该电源连接的电解单元，该电解单元能借助于电源的DC电压输出而将水电解，并能选择在电解水时分别地产生氢和氧或者氢、氧混合气；所说的氢、氧以及混合的氢和氧，与输出电压的电源一起，可用来与焊接和切割设备相连接。
48.如权利要求47所述的一种多功能式焊接与切割发生器，其中的电解单元包括许多以叠层关系并行排列的形成阳极的电极，每个阳极含有一块平板，有一个或多个第一导电连接元件从该平板穿过并与其电气互连接；
许多以叠层关系并行排列的形成阴极的电极，每个阴极含有一块平板，有一个或多个第二导电第一互连接元件从该平板穿过；以及其中的阳极和阴极交替地排列；以及许多隔膜，每块隔膜处于相邻的阳极和阴极之间，该隔膜允许相邻阳极和阴极之间通过的离子电流，但能根据通过该隔膜的压力差有选择地阻止气体通过。
49.如权利要求48所述的一种多功能式焊接与切割发生器，其中至少一股水进料供入到每个阳极周围的空间，以及至少一股水进料供入到每个阴极周围的空间，在邻相阳极和阴极之间的空间被一块所说的隔膜分隔开，以及其中所说多股水进料中之一被加压，从而使得在电解时由于通过每块隔膜所存在的压力差允许阳极或阴极释放的气流通过该隔膜。
50.如权利要求49所述的一种多功能式发生器，它还包含用于洗涤氢、氧气体或氢氧混合气的装置。
51.如权利要求49所述的一种多功能式发生器，其中的氢、氧气体被连接到气焊装置和等离子体切割装置，以及其中的氢气被连接到用于金属-惰性气体或钨-惰性气体等离子体切割和焊接的一种或多种装置中的任一种装置，所说的DC电压输出被连接到用于等离子体切割和金属-惰性气体或钨-惰性气体等离子体切割或焊接的一种或多种装置中的任一种装置，所说的AC电压输出被连接到用于金属-惰性气体或钨-惰性气体等离子体切割或焊接装置两种装置中的一种或两种。
52.在联合装置中，一种具有第一氢喷射和第二氧喷射的氧化性等离子切割设备以及一种用于电解水以释放用于供应切割设备的单独的氢、氧气体的电解槽装置。
53.如权利要求52所述的联合装置，它还包含用于提供一电弧以产生第一喷射氢的等离子体的DC电压输出装置。
54.如权利要求49所述的联合装置，其中所说的电解槽装置包含许多交替排列的阳极和阴极以及许多隔膜，每块隔膜处于相邻的阳极和阴极之间，该隔膜允许相邻阳极与阴极之间的离子电流通过，但有选择地阻止气流通过。
55.一种用于使用可燃气体的焊嘴的逆燃防止器，该防止器包含一个处于可燃气体流动通道中的网状阻挡层，该阻挡层所具有的小孔的孔径允许气体自由通过，并通过使逆燃火焰不能通过该阻挡层而阻止该逆燃火焰通过，从而使其熄灭。
56.一种用于至少作为氢气源的电解气体发生器以及用于至少燃烧所说氢气的装置的气体止逆阀，其中所说至少是氢气通过处于通往所说燃烧装置的线路上所说止逆阀的入口和出口，所说止逆阀还包含一个大槽，该大槽内装有灭火液体和一种管道装置，该管道以其一端与所说入口连通并与其另一端向所说灭火液体开放，因此逆燃火焰迫使所说灭火液体通过所说的管道装置，从而消除了至少是通往入口的氢气来源。
57.如权利要求56所述的一种气体止逆阀，其中所说管道装置包含一个或多个竖管，该竖管形成一条至少对氢气和灭火液体是曲折的通道。
权利要求
1.一种用于电解水以释放氢气和氧气的电解槽装置，该装置包括许多个以重叠关系排列，形成阳极的电极，每个阳极含有一块平板，有一个或多个共用第一导电连接元件从该平板穿过；以及许多个以重叠关系排列，形成阴极的电极，每个阴极含有一块平板，有一个或多个共用第二导电连接元件从该平板穿过；其中所说的阳极与阴极交替地排列。
2.如权利要求1所述的一种电解槽装置，其中的第一连接元件和第二连接元件都从电极中通过，但它们分别地不与阴极和阳极相连接。
3.如权利要求1所述的一种电解槽装置，其中的一组连接的阳极形成一个电解槽组件，以及一组连接的阴极形成一个电解槽组件，并按此方式，阳极电解槽组件与相应的阴极电解槽组件相互错开。
4.如权利要求3所述的一种电解槽装置，其中，对于每一个电解槽组件来说，相应的连接元件只延伸过该电解槽组件。
5.如权利要求4所述的一种电解槽装置，其中的每一个电极皆为六角形，第一连接元件从靠近一组相互交替的角顶处通过一个电极，而第二连接元件则从靠近另一组相互交替的角顶处通过一个电极。
6.如权利要求2所述的一种电解槽装置，其中的每一个电极皆为圆形，它具有一个带有小孔的中心部分面积和带有孔洞的外边框，第一和第二连接元件从该边框的孔洞通过。
7.如权利要求3所述的一种含有许多电解槽装置的电解设备，其中的电解槽装置的排列方式是，每一个电解槽组由许多按串联连接的电解槽组件组成，而一个或多个电解槽组则按并联连接排列。
8.一种用于电解水以释放氢气和氧气的电解槽装置，该装置包括许多个由一个或多个第一共用导电元件按并联电连接方式连接起来的形成阳极的电极，这些阳极与许多个由一个或多个第二共用导电元件按并联电连接方式连接起来的形成阴极的电极相互交替排列，这些阳极与阴极共同构成一个电解槽单元；以及许多个电解槽单元按串联方式进行电连接。
9.如在前任一项权利要求中所述的一种电解槽装置或电解设备，它含有一个大槽和至少在其中装盛的水，另外还含有提供DC电压的电源装置，该电源装置的正极和负极各自通过一个连接元件分别连接到阳极和阴极上，以此方式使得从阳极和阴极上分别释放氧气和氢气。
10.一种用于电解水以分别地或混合地释放氢气和氧气的电解槽装置，该装置包括许多以叠层关系排列的形成阳极的电极，每个阳极含有一块平板，有一个或多个第一导电连接元件从该平板穿过；许多按一定间隔直线叠层关系排列的形成阴极的电极，每个阴极含有一块平板，有一个或多个第二导电连接元件从该平板穿过；其中，阳极与阴极交替地排列；以及许多隔膜，每一块隔膜处于相邻的阳极和阴极之间，该薄膜允许离子电流在相邻阳极和阴极之间通过，但能根据该隔膜相反两侧的压力差有选择地阻止气体通过。
11.如权利要求10所说的一种电解槽装置，其中至少水进料供入到每个阳极周围的空间，以及至少水进料供入到每个阴极周围的空间，在邻相阳极和阴极之间的空间被一块所说的隔膜分隔开，以及其中所说多股水进料中之一被加压，从而使得在电解时由于通过每块隔膜所存在的压力差允许阳极或阴极释放的气流通过该隔膜。
12.一种用于释放氧气和氢气的电解单元，该单元包括许多形成阳极的电极，它们与许多形成阴极的电极交替地排列；许多处于每个相邻阴极和阳极之间的隔膜；以及一种用于至少将水供入阳极和阴极处的供料装置，该供料装置可用来控制至少是水在每块隔膜相反两侧的压力差，以便有选择地使释放的氧气和氢气维持分开或混合的状态。
13.一种用于对气态污染物进行热破坏的燃烧器，该燃烧器包括一个半球形的燃烧室；一个与所说燃烧室连通的氢气与氧气的供气源，所说气体通过一条曲折的通道，然后由许多同轴地排列并指向该半球形燃烧室中心的喷嘴喷出；以及一个用于供入气态污染物的入口；以及在其中，气态污染物与氢气和氧气一起燃烧。
14.如权利要求13所述的一种燃烧器，它还包含一个用于将燃烧室内的氢气、氧气和气态污染物点燃的点火装置。
15.如权利要求14所述的一种燃烧器，其中所说用于供应氢气和氧气的曲折通道含有至少4个曲折角，每个曲折角至少为90°。
16.一种多功能式焊接与切割发生器，它包括一个可控地产生多头AC和DC电压输出的电源；以及一个与该电源连接的电解单元，该电解单元能借助于电源的DC电压输出而将水电解，并能选择在电解水时分别地产生氢和氧或者氢、氧混合气；所说的氢、氧以及混合的氢和氧，与输出电压的电源一起，可用来与焊接和/或切割设备相连接。
17.如权利要求16所述的一种多功能式焊接与切割发生器，其中的电解单元包括许多以叠层关系排列的形成阳极的电极，每个阳极含有一块平板，有一个或多个第一导电连接元件从该平板穿过；许多以叠层关系排列的形成阴极的电极，每个阴极含有一块平板，有一个或多个第二导电连接元件从该平板穿过；以及其中的阳极和阴极交替地排列；以及许多隔膜，每块隔膜处于相邻的阳极和阴极之间，该隔膜允许相邻阳极和阴极之间的离子流通过，但能根据该隔膜相反两侧的压力差有选择地阻止气体通过。
18.如权利要求17所述的一种多功能式焊接与切割发生器，其中至少一股水进料供入到每个阳极周围的空间，以及至少一股水进料供入到每个阴极周围的空间，在邻相阳极和阴极之间的空间被一块所说的隔膜分隔开，以及其中所说多股水进料中之一被加压，从而使得在电解时由于通过每块隔膜所存在的压力差允许阳极或阴极释放的气流通过该隔膜。
19.一种在使用可燃气体的焊嘴时所需的逆燃防止器，该防止器包含一个处于可燃气体流动通道中的网状阻挡层，该阻挡层上小孔的孔径允许气体自由通过，并能通过使逆燃火焰不能通过该阻挡层而阻止该逆燃火焰通过，从而使其熄灭。
全文摘要
本发明涉及一种电解水以释放氢，氧的电解槽装置。电解槽单元(125)具有重叠排列的区段圆盘(114)、第一种形式的阳极电解槽片(90)、第二种形式的阴极电解槽片(98)和隔膜(116)。导电连接杆(126-131)通过电解槽片(90、98)的孔洞(100、102)进行选择性电连接。水和电解液从入口(108、110)供入以浸没电解槽片(90、98)。隔膜(116)防止相邻阴极和阳极(98、98)释放的氢、氧混合，同时允许离子电流通过。通过选择性调节在隔膜(116)两侧的水/电解液的压差，使释放的气体混合物能够通过。释放的气体从出口(104、106)排出。
文档编号C25B1/06GK1133619SQ94193821
公开日1996年10月16日 申请日期1994年9月6日 优先权日1993年9月6日
发明者S·R·施皮罗斯 申请人:氢技术有限公司