專利名稱：一種制氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制氧裝置。
背景技術(shù)：
氧是生命之源而地球上缺氧或少氧的地方實(shí)在太多。如城市建筑因?yàn)槿丝诔砻芏覂?nèi)密封性強(qiáng)空氣中氧含量不足。地鐵遂道、深井及高原地區(qū)都是缺氧的地方。而水是地球上唯一取之不盡的資源。水H2O即水是由2份氫和1份氧組成而電解水可以得到純度為99.9％以上的高純氧，而過去制約電解水以取得氧的瓶頸有二種情況，一種是舊式的電解法耗電量大，電解槽體積大，且易腐損。另一種是電解水后比氧多1倍的氫的處理問題，氫是易燃易爆氣體是不能直接排放于空氣中的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種可循環(huán)使用的、低功耗、無污染的、體積小、重量輕的電解水的一種制氧裝置。
本發(fā)明的目的是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括電解槽，電解槽由只充許氫氣通過的質(zhì)子交換膜隔離成水/氣倉A、B，緊貼質(zhì)子交換膜兩邊的依次是催化電極及導(dǎo)電電極，電解槽的正極設(shè)在水/氣倉A，水/氣倉A的下端通過通道C與水箱相連，水/氣倉A上端與輸氧通道相連輸出氧氣，電解槽的負(fù)極設(shè)在水/氣倉B，水/氣倉B上端通過輸出氫氣通道與氫燃料電池相連為氫燃料電池提供原料，電解槽的電源由兩路供電，一路是外接直流電，另一路由氫燃料電池隔離提供。
所述的外接直流電是將220V交流電經(jīng)整流橋整流后提供，另一路由氫燃料電池經(jīng)二極管隔離提供。
所述質(zhì)子交換膜又稱固體電解質(zhì)它是全氟磺酸聚合物薄膜。其結(jié)構(gòu)式為 這種膜不透氣不透水能將電池兩電極之間很好的隔離，而氫離子卻能很順利的通過，其厚度在150um左右而機(jī)械強(qiáng)度卻很高。
所述的催化電極是在碳纖維布上噴涂鉑粉而成，鉑粉的含量約為0.1-0.25mg.cm-2厚度約為200um左右。
所述的導(dǎo)電電極是用泡沫鎳帶制成，它既有良好的透氣性又有好的導(dǎo)電性。
電解槽運(yùn)作時(shí)，先在水/氣倉A內(nèi)通過水箱注入純凈水再在導(dǎo)電極3上加上直流電源，這時(shí)水/氣倉A中電解水后的氫離子將通過導(dǎo)電電極→催化電極→質(zhì)子交換膜→催化電極→導(dǎo)電電極→水/氣倉B形成純氫氣，并由水/氣倉B上端通過輸出氫氣通道輸送至氫燃料電池，而水/氣倉A中剩下的氧氣則由輸氧通道輸出氧氣，并不斷補(bǔ)充水則氧和氫將會(huì)不斷的輸出。
所述的氫燃料電池可采用電解槽的結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電極正極通過二極管與電解槽的正極相連，其導(dǎo)電極負(fù)極與電解槽的負(fù)極相連，氫燃料電池正極所在的水/氣倉F下端與輸出氫氣通道相連，氫燃料電池負(fù)極所在水/氣倉E的上端則通入空氣，并與氫混合生成水，氫燃料電池中產(chǎn)生的水通過通道回流至水箱。
所述的氫燃料電池氫氣通過導(dǎo)電電極→催化電極→質(zhì)子交換膜→催化電極→導(dǎo)電電極與空氣中的氧混合而生成水在此過程中則在兩電極間產(chǎn)生電位差約為0.7V，可提供電流約300A，如將3個(gè)電池串聯(lián)則將得到2.1V，300A直流電源。
本發(fā)明中的電解槽與氫燃料電池一同使用時(shí)，在電解槽中產(chǎn)生的氧氣用于輸出，產(chǎn)生的氫氣則送入氫燃料電池，氫燃料電池產(chǎn)生的電能可繼續(xù)對(duì)電解槽供電，其產(chǎn)生的水可循環(huán)使用。如此循環(huán)使用不止，這樣即解決了電解水制氧所產(chǎn)生的氫氣的出路問題，又大大的降低了電解水所需電力的成本，具有一舉兩得的作用。
本發(fā)明電極所接觸的液體是純凈水因而大大提高了使用壽命，其免維護(hù)期可達(dá)到10-20年。且具體積小、重量輕、用電省的特點(diǎn)。例如1NM3/h的制氧裝置就可和一般空調(diào)柜機(jī)組合在一起，給用戶提供純凈的氧氣源，也可制成單一的供氧機(jī)和各種不同產(chǎn)氧量的機(jī)組提供給地鐵隧道、礦井和高原缺氧地區(qū)造福于人類。也可用于潛艇及高空飛行器的供氧。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1、圖2所示，本發(fā)明包括電解槽12，電解槽12由只充許氫氣通過的質(zhì)子交換膜即全氟磺酸聚合物薄膜1隔離成水/氣倉A4、水/氣倉B5，緊貼質(zhì)子交換膜1兩邊的依次是催化電極2及導(dǎo)電電極3，電解槽的正極設(shè)在水/氣倉A4，水/氣倉A4的下端通過通道C6與水箱11相連，水/氣倉A4上端與輸氧通道8相連輸出氧氣，電解槽的負(fù)極設(shè)在水/氣倉B5，水/氣倉B5上端通過輸出氫氣通道9與氫燃料電池10相連為氫燃料電池提供原料。氫燃料電池10采用的是電解槽的結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電極正極通過二極管D5與電解槽的正極相連，其導(dǎo)電極負(fù)極與電解槽的負(fù)極相連。氫燃料電池正極所在的水/氣倉F13下端與輸出氫氣通道9相連。氫氣經(jīng)由3→2→1→2→3。氫燃料電池10負(fù)極所在水/氣倉E12的上端則通入空氣，并與氫混合生成水。氫燃料電池10中產(chǎn)生的水通過通道7回流至水箱11。電解槽12的電源由兩路供電，一路是外接220V交流電經(jīng)整流橋整流后提供，另一路由氫燃料電池經(jīng)二極管D5隔離提供。整流橋由D1、D2、D3、D4組成。
本電解槽其質(zhì)子交換膜、催化電極、導(dǎo)電電極、均為200×250nm總面積為0.05m2電流密度為10000A/M2，每個(gè)電解槽電壓0.2V，電流500A產(chǎn)氣量為氫0.2NM3/h，氧0.1NM3/h。
當(dāng)由10個(gè)電解槽在電路上作串聯(lián)而氣路上作并聯(lián)，則總的電壓為2V電流500A功率(1KW/h)總產(chǎn)氣量為氧1.0NM3/h，氫2.0NM3/h。
權(quán)利要求
1.一種制氧裝置，包括電解槽(12)，其特征在于電解槽(12)由只充許氫氣通過的質(zhì)子交換膜1隔離成水/氣倉A(4)、水/氣倉B(5)，緊貼質(zhì)子交換膜(1)兩邊的依次是催化電極(2)及導(dǎo)電電極(3)，電解槽的正極設(shè)在水/氣倉A(4)，水/氣倉A(4)的下端通過通道C(6)與水箱(11)相連，水/氣倉A(4)上端與輸氧通道(8)相連輸出氧氣，電解槽的負(fù)極設(shè)在水/氣倉B(5)，水/氣倉B(5)上端通過輸出氫氣通道(9)與氫燃料電池(10)相連為氫燃料電池提供原料，電解槽(12)的電源由兩路供電，一路是外接直流電，另一路由氫燃料電池隔離提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧裝置，其特征在于所述的外接直流電是將220V交流電經(jīng)整流橋整流后供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧裝置，其特征在于另一路由氫燃料電池經(jīng)二極管D5隔離提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧裝置，其特征在于所述的氫燃料電池采用電解槽的結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)電極正極通過二極管D5與電解槽的正極相連，其導(dǎo)電極負(fù)極與電解槽的負(fù)極相連，氫燃料電池正極所在的水/氣倉F(13)下端與輸出氫氣通道(9)相連，氫燃料電池(10)負(fù)極所在水/氣倉E(12)的上端則通入空氣，并與氫混合生成水，氫燃料電池(10)中產(chǎn)生的水通過通道回流至水箱(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧裝置，其特征在于所述質(zhì)子交換膜又稱固體電解質(zhì)它是全氟磺酸聚合物薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧裝置，其特征在于所述的催化電極是在碳纖維布上噴涂鉑粉而成，鉑粉的含量約為0.1-0.25mg.cm-1厚度約為200um。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氧裝置，其特征在于所述的導(dǎo)電電極是用泡沫鎳帶制成，有良好的透氣性及好的導(dǎo)電性。
全文摘要
一種制氧裝置，包括電解槽，電解槽由只充許氫氣通過的質(zhì)子交換膜隔離成水/氣倉A、B，緊貼質(zhì)子交換膜兩邊的依次是催化電極及導(dǎo)電電極，電解槽的正極設(shè)在水/氣倉A，水/氣倉A的下端通過通道C與水箱相連，水/氣倉A上端與輸氧通道相連輸出氧氣，電解槽的負(fù)極設(shè)在水/氣倉B，水/氣倉B上端通過輸出氫氣通道與氫燃料電池相連為氫燃料電池提供原料，電解槽的電源由兩路供電，一路是外接直流電，另一路由氫燃料電池隔離提供。是一種可循環(huán)使用的、低功耗、無污染的、體積小、重量輕的裝置。
文檔編號(hào)C25B1/10GK1461824SQ0211416
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者諶冠卿 申請(qǐng)人:諶冠卿