[发明专利]氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极

说明书

技术领域

本发明是有关氢氧电解装置，尤其是有关氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极。

背景技术

美国能源部(District of Energy，DoE)针对以电解水产生氢氧的效能，由现阶段的45％，已订定为75％，并于2010年实行。由于氢的制造方法相当多样，但以电解方式最为环保与节能。配合连结于再生能源的资源，如风力发电厂、太阳能发电厂等等电力来源，以有效转化水为氢与氧的储能方式，是极为重要的目标。

目前已知的氢氧产生机内部的电解结构，大都以多数个电极排列成串元(Serial Cells)方式，在最外层施加直流电压，以平均分布方式在板间形成一电解的分压。例如中国台湾专利第M302490号，名称为混合燃料的动力装置中的氢氧机所公开的。

电解过程中，水分子与电极的接触性影响电解效率非常大；理想的电极具有广大的接触面积及优良的亲水性与排气性，其目的使水分子可轻易均匀地落接于电极上，导通电流进行电解；电解所产出的氢氧气体可迅速脱离电极表面，以不造成气膜堆积而阻碍了水分子的再附着。若气膜停滞聚集于电极的表面上，即造成电解阻抗上升，迫使所施加的外部电压亦须提高以强迫电流贯穿此阻抗层，因而导致电解效率下降。例如，在25℃的条件下电解电压的热平衡电势能E_ideal的理想值为E_ideal＝1.48V；若以氢氧化钠/氢氧化钾作为电解水溶液的公知的不锈钢片为电极的氢氧电解装置为例，其实际所量测的电解分压为E_real＝5.3V，则该电解效率为27.92％：1.48/5.3＝27.92；E_real＝5.3V高于理想电势能值E_ideal＝1.48V的多余电压则转化为多余的热能，使得电解水溶液受加热而增温。若此，适当的散热是必备的，以防范氢氧混合气因达燃点而引爆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢氧电解装置及其双面表层改质碳纤维纸电极，以提升电解效率。

为实现上述目的，本发明的氢氧电解装置，是用以使用电解水方式产生氢气及氧气，包括：

一第一容器，设有一容置槽，该容置槽用以容置电解水溶液；

一电解结构，包括：

至少一串元，包括复数电极；相邻的两该电极之间有一间隙；

一第一导电件，用以电连接一直流电源供应器的正极；

一第二导电件，用以电连该直流电源供应器的负极；

其中该第一导电件及该第二导电件分别电连接该复数电极片中最外侧的两该电极；其特征在于：该电极包括：

一碳纤维纸基材，具有相对的一第一表面、一第二表面；

一第一金属层，结合该第一表面；

一第二金属层，结合该第二表面；

其中该串元置于该容置槽内。

本发明的氢氧电解装置的双面表层改质碳纤维纸电极，是用以使用电解水方式产生氢气及氧气，包括：

一碳纤维纸基材，具有相对的一第一表面、一第二表面；

一第一金属层，结合该第一表面；

一第二金属层，结合该第二表面。

本发明的效果是：

本发明以碳纤维纸基材作为电极，利用碳纤维纸基材的导电性、导热性、多孔性、透气性，亲水性及疏水性等优良特性，提供增加水分子与电极的极大表面接触面积、防范产出气体的堆积以及使电极的电流均匀化，以提升电解效率。

本发明以脉冲式直流的电源供应器(Pulse-Width-Module PowerSupplier)，利用频率调变(Demodulation)激发电解水溶液中的水分子，使水分子在水电解过程形成共振电解(Resonant Electrolysis)，以提升电解效率。

本发明可自动补充电解水溶液，且使火焰不会沿着氢、氧混合气体的流动路径而点燃容置电极的容置槽内的氢、氧混合气，且当氢、氧混合气的气压高过设定压力时可自动停止电解作业，避免再产生氢、氧混合气。

附图说明

图1为本发明氢氧电解装置的示意图。

图2为本发明氢氧电解装置的外观示意图。

图3为本发明电解结构第一实施例的示意图。

图4为本发明电极的示意图。

图5为电极未组合时的示意图。

图6为本发明电解结构第一实施例未组合时的示意图。

图7为本发明电解结构第二实施例的示意图。

图8为本发明电解结构第三实施例的示意图。

附图中主要组件符号说明

1氢氧电解装置             2、7、8电解结构