[发明专利]一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置

权利要求书

1.一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置，其特征在于，包括：恒流稳压电源、电解槽、双极电容极板，所述双极电容极板替代离子隔膜垂直设置在电解槽中部，将电解槽内的电解液完全隔成两部分，并构成析氢阴极室与析氧阳极室，所述析氢阴极室与析氧阳极室内分别安装产氢电极、产氧电极，所述恒流稳压电源连接在电解槽内的产氢电极和产氧电极上；所述双极电容极板 由三维多孔的导电材料制成，包括石墨烯溶胶、碳纳米管溶胶、多孔碳、导电聚合物膜，以及复合物膜；所述双极电容极板，厚度为100微米至10毫米，其中间设置有一无孔、导电、刚性的夹层，彻底阻断氢氧混合。

2.根据权利要求1所述的一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置，其特征在于，所述双极电容极板 上无任何导线与外电路连接，其自身的两个侧面构成电容的双极。

3.根据权利要求1所述的一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置，其特征在于，在通电电解过程中，双极电容极板与产氢电极相对的一侧界面发生阳极充电，与产氧电极相对的一侧界面发生阴极充电过程，不发生电化学反应；经过短暂断路，双极电容自放电，瞬间恢复初始状态；通电与断路循环由电路自动切换装置控制。

4.根据权利要求1所述的一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置，其特征在于，所述双极电容极板，既适用于碱性电解液，也适用于酸性电解液。

5.根据权利要求1所述的一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置，其特征在于，所述电解水装置还包括电路自动切换装置、气液分离槽、磁力泵、转子流量计，所述析氢阴极室与析氧阳极室的气液混合物分别经气液分离槽后，液相再汇合依次经磁力泵和转子流量计，最后返回至电解槽内，形成电解液循环回路；恒流稳压电源与电路自动切换装置串联后，其整体两端的导线分别连接在电解槽内的产氢电极和产氧电极上。

6.根据权利要求5所述的一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置，其特征在于，所述电解槽，包括电解槽体，所述电解槽体顶部设置有盖板，所述电解槽体与盖板之间设置有绝缘橡胶垫片并通过螺丝固定，所述产氢电极、产氧电极均贯穿盖板并通过绝缘橡胶圈贯穿盖板安装在上，所述产氢电极、产氧电极上端均露出盖板外，其下端均插入至双极电容极板两侧的电解槽体内的电解液内。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种双极电容代替离子隔膜分离产氢产氧的电解水装置，其特征在于，所述产氢电极的电极材料为：基于贵金属Pt、Pd与碳材料的复合物；或基于过渡金属Ni、Co、Cu或Fe的单质或化合物；或基于稀土元素W、Mo的化合物；所述产氧电极的电极材料为：基于贵金属Ru、Ir与碳材料的复合物；或基于过渡金属Ni、Co、Cu或Fe的单质或化合物；所述电解液为氢氧化钾或氢氧化钠水溶液。