[发明专利]氢燃料产生装置

说明书

本发明涉及将水电解生成氢燃料以供生产和家庭使用的技术领域。

随着我国现代化工业的高速发展和人民生活水平的不断提高，对能源的消耗量越来越大，现有能源中的石油、煤等在燃烧时，产生大量的二氧化碳、一氧化碳和二氧化硫等废气，严重污染空气，对人类赖以生存的自然环境形成的威胁，也越来越严重，人们迫切希望使用新的，干净的能源。氢气几乎是最理想、最清洁的燃料，它燃烧时不产生二氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物和一氧化碳，也无微颗粒物质，只产生少量的一氧化氮;氢与石油和煤相比，效率最高，燃烧相同重量的汽油，煤和氢氯时，氢气释放的能量最多;氢存在于水中是取之不尽，用之不竭的蕴藏量最丰富的能源。将水与碱液混合制成电解液，然后通过直流电源的电解作用使水变为氢气和氧气是中学教科书上早已揭示的原理，但是要将其实用化却是极为困难的，无论是工业化生产还是家庭生活中，目前还很少使用氢作为燃料，有极少部分生产厂家开始生产一种氢氧混合气体焊割机，但由于氢氧没有分离，需用汽油等助燃剂，只能用于黑色金属的切割，且容易生产回火引起爆炸，使用极不安全，而难于大量推广使用。

本发明的目的是提供新颖实用的氢燃料产生装置来解决上述现有技术中存在的问题，为工业生产和家庭生活提供不污染环境的氢燃料，氢气和氧气分离，安全可靠，降低生产成本，减少耗电量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本发明所述氢燃料生产装置，有电解槽、电解液、电极和直流电源，其特点是电解槽内负电极上部的氢气室由管道与储氢气及电解液器连接，储氢气及电解液器上设置有防爆器和液位指示器以及压力控制器，它还通过管道分别与储水及氢气洗涤器和电解液过滤器连接，储水及氢气洗涤器经管道与阻火器、氢气减压阀连接，氢气减压阀与氢气输出管连接;电解槽内正电极上部的氧气室由管道与储氧气及电解液器连接，储氧气及电解液器上设置有防爆器和液位指示器，它还通过管道分别与储水及氧气洗涤器和电解液过滤器连接，储水及氧气洗涤器经管道与氧气减压阀连接，氧气减压阀与氧气输出管连接;储水及氧气洗涤器上设置有进水阀和液位指示器，其底部经一管道和阀门与储水及氢气洗涤器的底部连接，另外还经一管道和供水阀门与电解液过滤器连接，电解液过滤器经一管道和阀门与电解液泵连接，电解液泵经管道与电解槽连接;上述有气、液运行的部件均在密封条件下工作。

本发明更好的设计方案是在储水及氢气洗涤器和储水及氧气洗涤器的输出管道之间设置有压力平衡阀。

采用本发明所述氢燃料产生装置将产生较大的经济效益和社会效益，其主要优点是：（1）不污染环境，本装置在产生氢气及氢气燃烧的过程中不会产生一氧化碳、二氧化碳等有害物质有利于保护我们赖以生存的自然环境。（2）将水电解制成氢气和氧气以便获得最干净的燃料的设想，由本装置使其实用化了，使工厂和家庭均可使用氢作为燃料。（3）可为国家节省大量电能，以耗电量为10千瓦的氢燃料生产装置与氧气乙炔焊割设备相比较，本装置每生产2m³氢气，1m³氧气耗电约10度，比生产2m³乙炔节电22度，如果全国约50万套氧气乙炔焊割设备换为10万套本装置，每年生产氢气20000m³，可节电220000万度，相当于一个中型发电站的年发电量。（4）大大降低生产成本，一台10千瓦的本装置每小时耗电10度，水1.72公斤，产出2m³氢气、1m³氧气，其成本十分低廉为氧气乙炔焊割设备的10%，每年可节约几万元的开支，半年就可收回投资，为企业带来较大的经济效益。（5）使用性能优良，非常安全，只需有电源和水的地方就可使用，在工业应用上可用于黑色金属，铸铁及有色金属的焊割，还可用于石英，玻璃制品的封口和烧制，家庭则可用于多种燃具。

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

图1  氢燃料产生装置结构示意图

图2  氢燃料产生装置仪表板示意图

图3  氢燃料产生装置气、液流程示意图

图1～3是本发明所述氢燃料产生装置的具体实施例，它有电解槽1、电极和电解液，电解液最好是用蒸溜水或软化后的水配制的氢氧化钾（或氢氧化钠）溶液，电解槽内的正电极2和负电极3分别与直流电源4的正极和负极连接，直流电源可以是由220v市电经整流后变为直流电源，电解槽内负电极上部的氢气室5由管道与储氢气及电解液器6连接，储氢气及电解液器6上设置有防爆器7和液位指示器8以及压力控制器25，它还通过管道分别与储水及氢气洗涤器9和电解液过滤器10连接，储水及氢气洗涤器9经管道与阻火器11、氢气减压阀12连接;电解槽内正电极上部的氧气室13（与氢气室隔离，减少氢氧混合引起爆炸的可能）由管道与储氧气及电解液器14连接，储氧气及电解液器14上设置有防爆器15和液位指示器16，它还通过管道分别与储水及氧气洗涤器17和电解液过滤器10连接，储水及氧气洗涤器经管道与氧气减压阀18连接;在储水及氧气洗涤器17上设置有进水阀19和液位指示器20，其底部经一管道和阀门21与储水及氢气洗涤器9的底部连接，另外还经一管道和供水阀门22与电解液过滤器10连接，电解液过滤器10经一管道和阀门与电解液泵23连接，电解液泵经管道与电解槽1连接;为了保证输出气压的稳定，在储水及氢气洗涤器和储水及氧气洗涤器的输出管道之间设置有压力平衡阀24;上述有气、液运行的部件均在密封条件下工作，以防气、液泄漏。本发明所述氢燃料产生装置中的主要气、液运动过程如下：（1）氢气：电解槽内的电解液电解后产生的氢气由负电极上部的氢气室进入储氢气及电解液器，然后再经管道冲入储水及氢气洗涤器的水中洗涤，再经阻火器和氢气减压阀输出;（2）氧气：电解产生的氧气由正电极上部的氧气室进入储氧气及电解液器，然后再经管道冲入储水及氧气洗涤器的水中洗涤，再经氧气减压阀输出;（3）水：经蒸溜或软化后的水由进水阀19进入储水及氧气洗涤器和储水及氢气洗涤器中储存备用，再经供水阀门22控制进入电解液过滤器，以便补充电解槽内减少的水份;（4）电解液：电解液由电解液泵为动力源而形成微小的压差驱动，从而实现由电解液洗涤器经电解液泵到电解槽至储氢及电解液器和储氧及电解液器再返回到电解液洗涤器的重复循环过程，在封闭状态下可使储氢及电解液器的压力升高到0.8MPa而使输出的氢气具有一定的压力，当储氢及电解液器内的压力超过规定值时，由压力控制器25自动关断本装置的电源，以避免出现问题。