[发明专利]一种综合利用多孔泡沫电极和外加磁场降低电解水能耗的装置

说明书

本发明公开了一种综合利用多孔泡沫电极和外加磁场降低电解水能耗的装置；其特征在于：由若干个系统构成；单一的系统包括电解槽、外部磁体、氢气集气管、氧气集气管、隔膜、密封板、泡沫金属阴极、泡沫金属阳极和电极固定板；本发明构建了外部磁场且电场只分布在两电极之间，所以两者耦合产生的洛伦兹力只会作用在两电极之间的液相流体单元上，以体积力的形式驱动电解液发生流动，且洛伦兹力和浮力方向相同，这样不仅可以有效排除电极表面的气泡，又能冲刷泡沫电极的内部空间，带走气相产物，补充新鲜电解液，减低反应过电势，从而达到降低能耗的目的。

技术领域

本发明涉及电解水领域，具体是一种综合利用多孔泡沫电极和外加磁场降低电解水能耗的装置。

背景技术

氢作为公认的清洁能源，具有能量密度高、来源广泛等优点。目前，氢的生产主要由天然气、煤和石油气重整为主，这种方法虽然产氢量大但会消耗不可再生的化石燃料且产生CO₂等温室气体。

用电解水方法制取的氢气相对于其他方法纯度最高，经简单处理后，可以达到99.9999％。电解水制高纯氢主要用于电子工业和浮法玻璃生产等小规模应用，同时在食品、医疗工程、氨合成及航空航天中也有着广泛的应用。但是电解水方法的高能耗是制约其广泛应用的最重要问题。

氧是组成生物体的基本元素，氧气是供给人类呼吸的必要气体。电解水制氧技术是目前公认的最合理的空间站氧气补给技术，是物化再生环境控制和生命保障系统的核心技术之一，也是实现中长期载人航天飞行的关键技术。

电解水过程能够通过外部电源驱动水分解生成氢气和氧气，实现电能向化学能的转换。

在此过程中生成的氢气和氧气具有双重角色：一、它们是我们的目的所在，是我们需要得到的气相产物；二、它们在电极上生成是以气泡的形式存在，气泡附着在电极上会占据电极上的活性位点，增大电解液电阻和过电势，从而增加能耗。

所以降低电解水能耗的一个关键问题就是：如何及时排出气相产物，减少气泡富集，将槽电压维持在一个更低的水平。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种综合利用多孔泡沫电极和外加磁场降低电解水能耗的装置。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种综合利用多孔泡沫电极和外加磁场降低电解水能耗的装置，其特征在于：由若干个系统构成。

单一的系统包括电解槽、外部磁体、氢气集气管、氧气集气管、隔膜、密封板、泡沫金属阴极、泡沫金属阳极和电极固定板。

所述电解槽为顶端敞口的中空长方体结构。

所述电解槽的内腔被隔膜分为腔室A和腔室B。所述腔室A内设置有泡沫金属阴极。所述腔室B内设置有泡沫金属阳极。

所述泡沫金属阴极采用电极固定板I进行固定。

所述电极固定板I为上端面设有若干个通孔III、下端面设有固定孔I的板状结构。所述泡沫金属阴极固定在电极固定板I的固定孔I内。所述泡沫金属阴极与固定孔I的形状和大小相契合。

所述电极固定板I上还开有一个走线孔I。所述走线孔I的中心轴垂直于通孔III的中心轴。所述走线孔I的中心轴还垂直于电解槽的底面。所述泡沫金属阴极通过走线孔I与外部电源进行连接。

所述泡沫金属阳极采用电极固定板II进行固定。

所述电极固定板II为上端面设有若干个通孔IV、下端面设有固定孔II的板状结构。所述泡沫金属阳极固定在电极固定板II的固定孔II内。所述泡沫金属阳极与固定孔II的形状和大小相契合。