專(zhuān)利名稱(chēng)：氫氧氣體制取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用水產(chǎn)生氫氧氣的氫氧氣體制取系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
—般而言，氫氧氣體制取系統(tǒng)是利用電解水的方法制取氫氣和氧氣的裝置，S卩，在 安裝正、負(fù)電極的電解槽內(nèi)加入含有少量電解質(zhì)的水并接通直流電源，使其產(chǎn)生無(wú)公害的
能源資源即氫氧氣。此時(shí)氫氣和氧氣按2 : i的摩爾百分比生成，在負(fù)電極的表面以氣泡
的形式生成氫氣，而在正電極的表面以氣泡的形式生成氧氣。由此產(chǎn)生的氫氣和氧氣經(jīng)混 合后成為可燃燒的混合氣體。由于氫氣和氧氣在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生污染物，所以作為環(huán)保型 能源資源而受到廣泛關(guān)注。 但是，由于水在被電解的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多熱量，為了使系統(tǒng)冷卻還需采用散熱
裝置。因此不僅需要安裝散熱裝置的空間，還需要配備啟動(dòng)散熱裝置的各種電氣裝置，例如 冷卻風(fēng)扇或泵類(lèi)等等。最終導(dǎo)致該系統(tǒng)的體積變大，其整體結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。而且由于氫 氧混合氣內(nèi)部含有氧氣，即使沒(méi)有外界供應(yīng)的氫氣也能燃燒，因此存在燃燒中生成的火花 隨時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)逆火的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以解決上述背景技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題作為出發(fā)點(diǎn)，目的在于提供一種采用空 氣自然循環(huán)方式的吸熱散熱裝置的氫氧氣體制取系統(tǒng)，即使沒(méi)有冷卻風(fēng)扇或泵類(lèi)電氣裝置 也能實(shí)現(xiàn)使其散熱的目的，還可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)而使其更加緊湊。另一 目的在于排除 可能會(huì)出現(xiàn)的火花逆火隱患，以提供安全得到保障的氫氧氣制取系統(tǒng)。 本發(fā)明提供的氫氧氣體制取系統(tǒng)，包括貯水收集槽、電極組件、供水管、供氣管以 及吸熱散熱裝置。 貯水收集槽用于貯水和收集氫氧氣體；電極組件內(nèi)置有多個(gè)電極用于對(duì)水進(jìn)行電
解；供水管連接貯水收集槽的下端和電極組件，通過(guò)其從貯水收集槽朝向電極組件供水；
供氣管連接貯水收集槽的上端和電極組件，通過(guò)其將電極組件中生成的氫氧氣體輸送并存
儲(chǔ)在貯水收集槽中的水面上；吸熱散熱裝置貫穿貯水收集槽并內(nèi)置于其中，通過(guò)吸熱散熱
裝置吸收貯水收集槽的熱量后再散熱。這里，吸熱散熱裝置由以上下方向貫穿的方式安裝
的一個(gè)以上的散熱管和內(nèi)置于散熱管內(nèi)以便于加大空氣接觸面積的散熱銷(xiāo)形成裝置組成。 本發(fā)明提供的氫氧氣體制取器，包括貯水和收集氫氧氣體的貯水收集槽、貫穿并
內(nèi)置于貯水收集槽中的吸熱散熱裝置，即使沒(méi)有冷卻風(fēng)扇或泵類(lèi)電氣裝置，本發(fā)明也能通
過(guò)空氣的自然循環(huán)而實(shí)現(xiàn)散熱的目的，還可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)而使其更加緊湊。 而且，本發(fā)明通過(guò)采用防回流過(guò)濾器組件來(lái)防止燃燒火花出現(xiàn)逆火現(xiàn)象，同時(shí)可
產(chǎn)生高純度混合氣體，具有可提供更安全的氫氧氣制取系統(tǒng)的作用與效果。


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圖1是表示本發(fā)明氫氧氣體制取系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是詳細(xì)表示圖1中吸熱散熱裝置的示意圖。
〈圖紙主要部位符號(hào)說(shuō)明〉10...貯水收集槽10a...導(dǎo)熱層11...混合氣體分離過(guò)濾器12...收集裝置20...電極組件21、22...電極30、30'...供水管40、40'...供氣管50...吸熱散熱裝置51...散熱管51a. .導(dǎo)熱層52...散熱銷(xiāo)形成裝置53...散熱風(fēng)扇54...溫度傳感器60...水位保持裝置61...電磁閥62...水位傳感器70...防回流過(guò)濾器組件71...貯水裝置71a...副收集裝置72...催化劑存儲(chǔ)裝置73...文氏管裝置74...水位感應(yīng)裝置75...供氣管道76...清除異物過(guò)濾器80...噴嘴
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。 圖1是表示本發(fā)明氫氧氣體制取系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2是詳細(xì)表示圖1中吸熱散熱裝置的示意圖。 如圖所示，本發(fā)明提供的氫氧氣體制取系統(tǒng)，包括用于貯水和收集氫氧氣體的貯水收集槽IO ;內(nèi)置有多個(gè)電極21、22用于對(duì)水進(jìn)行電解的電極組件20 ;連接貯水收集槽IO的下端和電極組件20，通過(guò)其從貯水收集槽10向電極組件20供水的供水管30、30';連接貯水收集槽10的上端和電極組件20，通過(guò)其將電極組件20中生成的氫氧氣體輸送并存儲(chǔ)在貯水收集槽10中的水面上的供氣管40、40';貫穿貯水收集槽10并內(nèi)置于其中，用于吸收貯水收集槽10的熱量后再散熱的吸熱散熱裝置50 ;連接外界供水用的主供水管S，使貯水收集槽10中的存水始終保持一定水位的水位保持裝置60 ;用來(lái)防止從貯水收集槽10中流出的氫氧氣體重新回流到貯水收集槽10中的防回流過(guò)濾器組件70 ;連接防回流過(guò)濾器組件70用以噴射氫氧氣體的噴嘴80。
貯水收集槽10在向電極組件20供水的同時(shí)收集從電極組件20中生成的氫氧氣
體，貯水收集槽10整體上呈筒狀，其采用耐壓、耐久性良好的金屬材料制成。 在貯水收集槽10的內(nèi)部安裝有對(duì)從水中分離的氫氧氣體進(jìn)行過(guò)濾的混合氣體分
離過(guò)濾器ll，在混合氣體分離過(guò)濾器11的上端設(shè)置有收集氫氧氣體的收集裝置12。 此時(shí)，混合氣體分離過(guò)濾器11采用細(xì)網(wǎng)眼絲網(wǎng)并涂敷有光催化劑，最好應(yīng)用托瑪
琳光催化劑。托瑪琳光催化劑可涂敷在成品絲網(wǎng)上或者在制造絲網(wǎng)過(guò)程中就使絲網(wǎng)中含有
托瑪琳光催化劑。 混合氣體分離過(guò)濾器ll用于過(guò)濾上升的氫氧氣體內(nèi)部所包含的異物，即，對(duì)在電解過(guò)程中正、負(fù)電極上產(chǎn)生的異物或在供水中含有的異物進(jìn)行過(guò)濾，以便收集純凈的氫氧氣體。尤其是當(dāng)混合氣體分離過(guò)濾器11中含有光催化劑時(shí)，異物在光催化作用下可更有效地被清除。 另外，優(yōu)選貯水收集槽10表面上具有導(dǎo)熱層10a以用來(lái)提高貯水收集槽10的散熱效率。在導(dǎo)熱層10a上單獨(dú)或混合涂敷納米級(jí)規(guī)格、最好是10-60納米級(jí)規(guī)格的碳納米管和托瑪琳光催化劑。 電極組件20用于電解水并制成氫氣和氧氣，包括隔開(kāi)一定間距而設(shè)置的多個(gè)負(fù)電極21和正電極22，此時(shí)正、負(fù)電極21、22的表面經(jīng)過(guò)納米研磨加工，以便于有效產(chǎn)生電解以及使所生成的氫氧氣氣泡更易于脫離它。 納米研磨是指按納米級(jí)單位對(duì)正、負(fù)電極21、22的表面進(jìn)行研磨加工。經(jīng)納米研磨加工后可最大限度地降低正、負(fù)電極21、22的表面摩擦力，使所生成的氫氣和氧氣氣泡輕易地脫離上述表面。尤其是物質(zhì)從大塊狀態(tài)減小到納米級(jí)規(guī)格后，其機(jī)械性能、熱學(xué)性能、電性能、磁性能和光學(xué)特性等均出現(xiàn)獨(dú)特變化，正、負(fù)電極21、22的表面經(jīng)納米研磨加工后可使其理化性能產(chǎn)生變化，從而可促使電解過(guò)程更加活躍。 另外，在正、負(fù)電極21、22的表面上還可以粘貼托瑪琳光催化劑。托瑪琳光催化
劑的制成和粘貼方法是將托瑪琳粉碎并制成數(shù)微米級(jí)到數(shù)納米級(jí)單位的粉末，并在約
130(TC溫度中對(duì)其進(jìn)行燒成之后，再利用粘接劑將其粘貼到正、負(fù)電極21、22上。托瑪琳具
有與水晶相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其屬于六方晶系礦物，經(jīng)摩擦產(chǎn)生電荷且可產(chǎn)生大量的負(fù)離子，
因而能夠更進(jìn)一步促進(jìn)電解，使氫氣及氧氣的生成量更多。這種托瑪琳經(jīng)制成粉末狀并燒
成之后，可成為能夠擴(kuò)大與水的接觸面積并形成有無(wú)數(shù)微細(xì)氣孔的光催化劑，在正、負(fù)電極
21、22上粘貼托瑪琳光催化劑后可以進(jìn)一步促進(jìn)水的電解。而且正、負(fù)電極21、22還可通過(guò)
對(duì)托瑪琳光催化劑進(jìn)行板狀成型加工的方法而制成。 正、負(fù)電極21、22位于整體上呈密封結(jié)構(gòu)的管或箱內(nèi)。 通過(guò)供水管30、30'從貯水收集槽10朝向電極組件20供水；通過(guò)供氣管40、40'將電極組件20中生成的氫氧氣體輸送并存儲(chǔ)在貯水收集槽10中。 通過(guò)吸熱散熱裝置50吸收貯水收集槽10的熱量后再散熱。其由以上下方向或左右方向貫穿貯水收集槽10的方式安裝的一個(gè)以上的散熱管51和內(nèi)置于散熱管51內(nèi)以便于加大空氣接觸面積的散熱銷(xiāo)形成裝置52組成。 此時(shí)，優(yōu)選吸熱散熱裝置50還包括安裝在散熱管51上端或下端的散熱風(fēng)扇53、用來(lái)測(cè)定貯水收集槽10溫度的如發(fā)現(xiàn)其溫度超出標(biāo)準(zhǔn)溫度以上時(shí)隨即發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)散熱風(fēng)扇53的溫度傳感器54。 散熱管51由沿著上下方向或左右方向貫穿貯水收集槽10的多個(gè)小口徑管組成，本實(shí)施例中采用7個(gè)小口徑管。 散熱銷(xiāo)形成裝置52插在散熱管51內(nèi)用以加大經(jīng)過(guò)散熱管51的空氣的接觸面積。這類(lèi)散熱銷(xiāo)形成裝置52可以采用多種形狀的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，本實(shí)施例采用了將薄帶狀金屬板擰成螺旋狀的結(jié)構(gòu)，金屬板上形成有多個(gè)凹凸52a。 此時(shí)，在散熱管51的內(nèi)側(cè)或者散熱銷(xiāo)形成裝置52的表面會(huì)形成導(dǎo)熱層51a，以便提高從貯水收集槽10吸熱及散熱的傳導(dǎo)效率。在導(dǎo)熱層51a的表面上可單獨(dú)或混合涂敷10-60納米級(jí)規(guī)格的碳納米管和托瑪琳光催化劑。
散熱風(fēng)扇53可強(qiáng)行吸入空氣并使其經(jīng)過(guò)散熱管51。
當(dāng)貯水收集槽10的溫度上升至標(biāo)準(zhǔn)溫度以上或因異常操作導(dǎo)致溫度過(guò)高時(shí)，經(jīng)溫度傳感器54感應(yīng)后發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)散熱風(fēng)扇53對(duì)其進(jìn)行快速散熱。 水位保持裝置60連接主供水管S用以保持貯水收集槽10中的存水處于一定水位，其保持方式可以通過(guò)多種形式實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中的水位保持裝置60由連接主供水管S的電磁閥61和內(nèi)置在貯水收集槽10中的在用來(lái)感應(yīng)存水水位的同時(shí)通過(guò)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)關(guān)閉電磁閥61的水位傳感器62組成。但水位保持裝置60也可以采用諸如馬桶中的浮標(biāo)方式。 由防回流過(guò)濾器組件70清除通過(guò)收集裝置12經(jīng)由供氣管道75而流入的氫氧氣體中的異物，可用于制造高純度混合氣體，進(jìn)而還起到防止氫氧氣體回流到收集裝置12中的防逆火功能。為此，防回流過(guò)濾器組件70包括其內(nèi)部存水并連接供氣管道75的貯水裝置71、安裝在貯水裝置71的上端并存儲(chǔ)有催化劑的催化劑存儲(chǔ)裝置72以及用來(lái)連接貯水裝置71和催化劑存儲(chǔ)裝置72的文氏管裝置73。此時(shí)，在貯水裝置71中，在水面的上端設(shè)置有副收集裝置71a，其用于收集途徑水中的氫氧氣體。 催化劑存儲(chǔ)裝置72用來(lái)存儲(chǔ)催化劑，這類(lèi)催化劑有托瑪琳光催化劑或白金催化
劑。催化劑存儲(chǔ)裝置72通過(guò)其催化作用來(lái)清除以化合物形態(tài)存在的異物。 文氏管裝置73用于使混合路徑中的氫氣和氧氣均勻混合，同時(shí)可防止上升到催
化劑存儲(chǔ)裝置72中的混合氣體再次回流到副收集裝置71a中。因此，在文氏管裝置73的
內(nèi)部形成有一個(gè)或多個(gè)微細(xì)流路，優(yōu)選該微細(xì)流路呈螺旋狀。 在文氏管裝置73中形成的流路直徑應(yīng)在0. 2mm 10mm之間。 事實(shí)上，流入貯水裝置71中的氫氣和氧氣呈部分未混合的狀態(tài)，這些氫氣和氧氣
在流經(jīng)文氏管裝置73的流路的過(guò)程中會(huì)自然而然地進(jìn)行混合。 另外，在貯水裝置71的內(nèi)部安裝有監(jiān)測(cè)水位的水位監(jiān)測(cè)裝置74。水位監(jiān)測(cè)裝置74在測(cè)量貯水裝置71中所消耗的水量之后發(fā)出從供水箱(未圖示)朝向貯水裝置71中供水的指令。這類(lèi)水位監(jiān)測(cè)裝置74的機(jī)能可以通過(guò)多種形式實(shí)現(xiàn)，例如采用浮標(biāo)方式或傳感器方式。因水位監(jiān)測(cè)裝置74及供水箱屬于該行業(yè)的現(xiàn)有技術(shù)，這里將省略其詳細(xì)說(shuō)明。
在與貯水裝置71連接的供氣管道75的末端上還可安裝清除異物過(guò)濾器76。該清除異物過(guò)濾器76用以清除通過(guò)供氣管道75流入貯水裝置71中的氫氧氣體內(nèi)所含的異物。
采用上述防回流過(guò)濾器組件70時(shí)，通過(guò)供氣管道75流入貯水裝置71的氫氧氣體中所含的異物，將被清除異物過(guò)濾器76所清除。之后，異物已被清除的混合氣體會(huì)上升匯集到副收集裝置71a中，不再向供氣管道75逆行。同時(shí)，匯集到副收集裝置71a中的混合氣體，在通過(guò)文氏管裝置73過(guò)程中會(huì)混合得更加均勻，在通過(guò)催化劑存儲(chǔ)裝置72的過(guò)程中其呈化合物狀態(tài)存在的異物將被清除，最后會(huì)形成高純度混合氣體。
下面，對(duì)氫氧氣體制取系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行詳細(xì)描述。 采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，在對(duì)電極組件20接通直流電源后，負(fù)電極21及正電極22之間會(huì)對(duì)水進(jìn)行電解而生成氫氣和氧氣氣泡，該混合氣體會(huì)與水一同通過(guò)供氣管40、40'流入貯水收集槽10內(nèi)部而存留在水面的上方。這樣，貯水收集槽10內(nèi)部的壓力就會(huì)上升，不斷上升的內(nèi)部壓力促使存水向供水管30、30'排出，即使不采用泵類(lèi)結(jié)構(gòu)，因流向貯水收集槽10的氫氧混合氣體的壓力，存水也會(huì)自然通過(guò)供水管30、30'朝向電極組件20供應(yīng)。之后，該氫氧氣體經(jīng)由混合氣體分離過(guò)濾器11后會(huì)匯集到收集裝置12中，在收集裝置12中匯集的氫氧氣體再通過(guò)供氣管道75- >防回流過(guò)濾器組件70- >噴嘴80后可作為燃料來(lái)使用。
另外，由于電極組件20在電解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多熱量，這些熱量通過(guò)供氣管40、40'傳導(dǎo)給貯水收集槽10并使該貯水收集槽10的溫度上升，同時(shí)也會(huì)使以貫穿貯水收集槽10的方式安裝的吸熱散熱裝置50的散熱管51以及散熱銷(xiāo)形成裝置52的溫度上升，在散熱管51內(nèi)部的空氣被加熱上升后會(huì)排向外界。即，傳導(dǎo)到包括散熱管51和散熱銷(xiāo)形成裝置52的貯水收集槽10中的熱量，會(huì)使散熱管51內(nèi)部的空氣的溫度上升促使該熱量排向外界，從而可以實(shí)現(xiàn)自然散熱的目的。 同時(shí)，當(dāng)貯水收集槽10溫度上升至標(biāo)準(zhǔn)溫度以上，或因異常操作而導(dǎo)致其溫度過(guò)
高時(shí)，經(jīng)溫度傳感器54感應(yīng)后會(huì)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)散熱風(fēng)扇53對(duì)其進(jìn)行快速散熱。 綜上所述，本發(fā)明就以上附圖示意的一個(gè)實(shí)施例作參考進(jìn)行了說(shuō)明，但在不超越
本發(fā)明要旨與保護(hù)范圍的情況下，凡擁有本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的一般知識(shí)的人士均能了解到本
發(fā)明可進(jìn)行多種修改或變型，這些變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種氫氧氣體制取系統(tǒng)，其特征在于包括貯水收集槽(10)、電極組件(20)、供水管(30、30′)、供氣管(40、40′)以及吸熱散熱裝置(50)，其中，貯水收集槽(10)用于貯水和收集氫氧氣體；電極組件(20)內(nèi)置有多個(gè)電極(21、22)用于對(duì)水進(jìn)行電解；供水管(30、30′)連接貯水收集槽(10)的下端和電極組件(20)，通過(guò)其從貯水收集槽(10)朝向電極組件(20)供水；供氣管(40、40′)連接貯水收集槽(10)的上端和電極組件(20)，通過(guò)其將電極組件(20)中生成的氫氧氣體輸送并存儲(chǔ)在貯水收集槽(10)中的水面上；吸熱散熱裝置(50)貫穿貯水收集槽(10)并內(nèi)置于其中，經(jīng)吸收貯水收集槽(10)的熱量后再散熱，這里，吸熱散熱裝置(50)由以上下方向貫穿的方式安裝的一個(gè)以上的散熱管(51)和內(nèi)置于散熱管(51)內(nèi)的以便于加大空氣接觸面積的散熱銷(xiāo)形成裝置(52)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧氣體制取系統(tǒng)，其特征在于吸熱散熱裝置(50)還包括安裝在散熱管(51)的上端或下端的散熱風(fēng)扇(53)、用來(lái)測(cè)定貯水收集槽(10)的溫度而發(fā)現(xiàn)其溫度超出標(biāo)準(zhǔn)溫度以上時(shí)發(fā)出信號(hào)來(lái)啟動(dòng)散熱風(fēng)扇(53)的溫度傳感器(54)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧氣體制取系統(tǒng)，其特征在于在貯水收集槽(10)的表面、散熱管(51)的內(nèi)表面或散熱銷(xiāo)裝置(52)的表面上形成有用來(lái)提高其散熱效率的導(dǎo)熱層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫氧氣體制取系統(tǒng)，其特征在于在所述導(dǎo)熱層上單獨(dú)或混合地涂敷有納米級(jí)規(guī)格碳納米管和托瑪琳光催化劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧氣體制取系統(tǒng)，其特征在于還包括連接外界供水用的主供水管(S)以及使貯水收集槽(10)中的存水保持一定水位的水位保持裝置(60)，該水位保持裝置(60)由連接主供水管(S)的電磁閥(61)和內(nèi)置在貯水收集槽(10)中在感應(yīng)存水水位同時(shí)通過(guò)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)關(guān)閉電磁閥(61)的水位傳感器(62)組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氧氣體制取系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝在貯水收集槽(10)的內(nèi)部，用來(lái)對(duì)從水中上升的氫氧氣體進(jìn)行分離的混合氣體分離過(guò)濾器(11);位于混合氣體分離過(guò)濾器(11)的上端，用于收集經(jīng)由混合氣體分離過(guò)濾器(11)上升的氫氧氣體的收集裝置(12)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氫氧氣體制取系統(tǒng)，其包括貯水收集槽(10)、電極組件(20)、供水管(30、30′)、供氣管(40、40′)以及吸熱散熱裝置(50)。貯水收集槽(10)是用于貯水和收集氫氧氣體；電極組件(20)內(nèi)置有多個(gè)電極(21、22)用于對(duì)水進(jìn)行電解；供水管(30、30′)連接貯水收集槽(10)的下端和電極組件(20)，通過(guò)其從貯水收集槽(10)朝向電極組件(20)供水；供氣管(40、40′)連接貯水收集槽(10)的上端和電極組件(20)，通過(guò)其將電極組件(20)生成的氫氧氣體輸送并存儲(chǔ)在貯水收集槽(10)中的水面上；吸熱散熱裝置(50)貫穿貯水收集槽(10)并內(nèi)置于其中，經(jīng)吸收貯水收集槽(10)的熱量后再散熱。
文檔編號(hào)C25B1/04GK101736355SQ200910211409
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者黃富成 申請(qǐng)人:黃富成