电解水制氢的系统、合成甲醇系统及其所用的极板技术方案

本发明专利技术提供一种电解水制氢系统，包括：具有第一极板的第一反应室；具有第二极板的第二反应室；用于向所述第一极板和所述第二极板供电的电源模块；用于从所述第一反应室和所述第二反应室分别抽取氢气和氧气的气体收集装置；其中，所述第一极板和所述第二极板分别具有比表面积大的导电材料。本发明专利技术还提供了一种电解水制氢的方法、一种用于电解水的极板、一种用于电解水的极板制备方法、一种用电解水所制得的氢气合成甲醇的系统、一种用电解水所制得的氢气合成甲醇的方法、一种用于合成甲醇系统的极板、一种用于合成甲醇系统的极板制备方法、一种用于共电解的极板和一种用于共电解的极板制备方法。

【技术实现步骤摘要】
电解水制氢的系统、合成甲醇系统及其所用的极板
：本专利技术涉及一种电解水制氢的系统、用电解水所制得的氢气合成甲醇的系统以及用于电解水制氢的系统、合成甲醇系统的极板。
技术介绍
：在传统电解水制造氢气的工艺中，当外加电解电压必须不小于分解电压时，才能持续地电解电解液中的水而获取氢气。但是，由于电解水制造氢气其耗能巨大，因而在传统制氢工业中一直未被大规模推广使用。比如公开号为CN102758212A中国专利申请所记述的电解水制氢的装置及其方法，其解决了在传统的最小电解电压之下就能电解水而制取氢气。然而，在公开号为CN102758212A中国专利申请中，存在高电解液电阻和电解液压降的问题。此外，现代社会碳排放超标、能源枯竭，而人类生存又时时刻刻离不开能源，热机的能源转化效率低下，浪费大量能源，排出大量废热及污染物。虽然，SPE电解水及燃料电池技术具有效率高、结构紧凑、无污染的优点有着广泛的发展前景，过高的成本，质子交换膜不能承受高温、高压力的缺点成为该技术发展的瓶颈。
技术实现思路
：本专利技术的范围只由后附的权利要求书所规定，在任何程度上都不受这一节
技术实现思路
的陈述所限。本专利技术提供一种电解水制氢系统，包括：具有第一极板的第一反应室；具有第二极板的第二反应室；用于向所述第一极板和所述第二极板供电的电源模块；用于从所述第一反应室和所述第二反应室分别抽取氢气和氧气的气体收集装置；其中，所述第一极板和所述第二极板分别具有比表面积大的导电材料。优选地，所述第一极板具有第一极板构件和第二极板构件，所述第一极板构件上具有比表面积大的导电材料，所述第二极板构件的外部具有绝缘层，其中所述第一极板构件和所述第二极板构件分别接在所述电源模块的两极；所述第二极板具有第三极板构件和第四极板构件，所述第三极板构件的外部具有绝缘层，所述第四极板构件上具有比表面积大的导电材料，其中所述第三极板构件和所述第四极板构件分别接在所述电源模块的两极。优选地，所述第一极板和所述第二极板的结构相同，两者均包括导电框架、子极板、与所述导电框架连接的第一电极和与所述子极板电连接的第二电极，其中所述子极板放置在所述导电框架上，并且所述第一电极和所述第二电极分别接在所述电源模块的两极。优选地，所述子极板包括外层绝缘导电板、导电下底板和所述比表面积大的导电材料。优选地，所述导电下底板具有凹槽，在所述凹槽中放置有所述比表面积大的导电材料，所述述凹槽的上面的开口由所述外层绝缘导电板封盖，而所述凹槽的两侧面的开口不封盖。优选地，所述第一反应室和所述第二反应室之间具有液体调换装置，所述液体调换装置能够调换所述第一反应室和所述第二反应室之中的液体。优选地，所述电源模块具有极性调换装置，通过所述极性调换装置调换所述电源模块的输出极性，从而改变所述第一～四极板构件各自的极性。优选地，所述电源模块具有极性调换装置，通过所述极性调换装置调换所述电源模块的输出极性，从而改变所述第一电极和所述第二电极各自的极性。优选地，还包括控制单元，用于控制所述液体调换装置和所述极性调换装置的运行。优选地，还包括用于补充电解液在反应中失去的水补充水注入装置、用于使所述第一反应室和所述第二反应室中的液体各自循环流动的自循环装置、用于对所述第一反应室和所述第二反应室中的液体进行加热的加热装置。优选地，还包括溶液暂储室，所述溶液暂储室在调换所述第一反应室和所述第二反应室之中的液体时用于存储液体。本专利技术还提供一种电解水制氢的方法，包括以下步骤：向具有第一极板的第一反应室和具有第二极板的第二反应室中注入水；电源模块向所述第一极板和所述第二极板供电使得所述第一反应室和第二反应室中的水被电解成氢气和氧气；启动气体收集装置，分别从所述第一反应室和第二反应室中抽取电解生成的氢气和氧气；其中，当所述电源模块内的电流小于一预定值时，启动液体调换装置调换所述第一反应室和所述第二反应室之中的液体，或者调换所述电源模块的输出极性从而改变所述第一极板和所述第二极板各自相应的极性。优选地，还包括向电解液补充在反应中失去的水。优选地，还包括对所述第一反应室和所述第二反应室中的液体进行加热。优选地，在调换所述第一反应室和所述第二反应室之中的液体时，先将所述第一反应室存储于溶液暂储室，在将所述第二反应室中的液体输入到所述第一反应室后在将所述溶液暂储室中的液体输入所述第二反应室。本专利技术还提供一种用于电解水的极板，该极板具有第一极板构件和第二极板构件；其中，所述第一极板构件具有比表面积大的导电材料，所述第二极板构件的外部具有绝缘层，使得将所述第一极板构件和所述第二极板构件分别接到电源的两极时，所述第一极板构件和所述第二极板构件不会构成回路，但能够产生一电场。优选地，所述第一极板构件具有第一金属底板、第一导槽和所述比表面积大的材料粉末；所述第二极板构件具有第二金属底板和第二导槽。优选地，所述第一导槽形成在所述第一金属底板的一侧；所述第二导槽形成在所述第二金属底板的一侧。本专利技术还进一步提供一种用于电解水的极板，该极板包括导电框架、子极板、与所述导电框架连接的第一电极和与所述子极板连接的第二电极，其中所述子极板放置在所述导电框架上。优选地，所述子极板包括外层绝缘导电板、导电下底板和比表面积大的导电材料。优选地，所述导电下底板具有凹槽，在所述凹槽中放置有所述比表面积大的导电材料，所述述凹槽的上面的开口由所述外层绝缘导电板封盖，而所述凹槽的两侧面的开口不封盖。本专利技术还提供一种用于电解水的极板制备方法，包括以下步骤：对比表面积大的导电材料进行预处理；将经过所述预处理的所述比表面积大的导电材料放到第一金属底板在其一侧形成有第一导槽的一面上制成第一极板构件；在所述第一极板构件上放上外部具有绝缘层的一侧带有第二导槽的第二极板构件；将所述第一极板构件和第二极板构件的组合在不活泼气体的保护下以一定的速度升温到预定温度，并保持一预定时间后降至室温。优选地，在所述比表面积大的导电材料中加入粘结剂和固化剂，并进行充分地研磨搅拌均匀。优选地，对所述第一金属底板进行加工在其一侧刻出所述第一导槽；对所述第二极板构件的所述第二金属底板进行加工在其一侧刻出第二导槽，并在所述第二极板构件的外部形成所述绝缘层。优选地，在不活泼气体的保护下，对所述粘结剂和所述固化剂进行碳化。本专利技术还进一步提供一种用于电解水的极板制备方法，包括以下步骤：对比表面积大的导电材料进行预处理；将经所述预处理的所述表面积大的导电材料放置到底板上；在所述底板上放上外层绝缘导电板以制成子极板；将所述子极板放置到具有第一电极的导电框架中，将所述子极板电连接到第二电极上。优选地，在所述比表面积大的导电材料中加入粘结剂和固化剂，并进行充分地研磨搅拌均匀。优选地，在所述底板上形成凹槽，并在所述凹槽中放入经所述预处理的所述表面积大的导电材料，用所述外层绝缘导电板封盖所述凹槽，以制成子极板。优选地，在不活泼气体的保护下加温所述子极板中下底板，使得所述粘结剂和所述固化剂碳化、并将子极板中下底板放入石墨炉中进行石墨化。优选地，在所述下底板与所述外层绝缘导电板的结合处涂上绝缘粘结剂后，在所述下底板上盖上所述外层绝缘导电板。优选地，将所述导电框架加热至一定温度后，将所述子极板放入所述导电框架中。优选地，所述导电框架与所述子极板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解水制氢系统，包括：具有第一极板的第一反应室；具有第二极板的第二反应室；用于向所述第一极板和所述第二极板供电的电源模块；用于从所述第一反应室和所述第二反应室分别抽取氢气和氧气的气体收集装置；其中，所述第一极板和所述第二极板分别具有比表面积大的导电材料。

【技术特征摘要】
1.一种用电解水所制得的氢气合成甲醇的系统，包括：具有第一极板和第一浓缩极板的第一反应室；具有第二极板和第二浓缩极板的第二反应室；用于向所述第一极板、所述第二极板、所述第一浓缩极板和所述第二浓缩极板供电的电源模块；其中，所述第一反应室还具有二氧化碳进气管和甲醇收集管，所述第一极板具有第一极板构件和第二极板构件，所述第一极板构件上具有比表面积大的导电材料和用于氢气和二氧化碳反应的催化剂，所述第二极板构件的外部具有绝缘层，其中所述第一极板构件和所述第二极板构件分别接在所述电源模块的两极，所述第二极板具有第三极板构件和第四极板构件，所述第三极板构件的外部具有绝缘层，所述第四极板构件上具有比表面积大的导电材料，其中所述第三极板构件和所述第四极板构件分别接在所述电源模块的两极。2.根据权利要求1所述的合成甲醇的系统，其特征在于：所述第一浓缩极板具有第一浓缩电极和第二浓缩电极，所述第二浓缩极板具有第三浓缩电极和第四浓缩电极，所述第一～四浓缩电极的外部具有绝缘层。3.根据权利要求2所述的合成甲醇的系统，其特征在于：所述电源模块具有极性调换装置，通过所述极性调换装置调换所述第一浓缩电极和第二浓缩电极的极性以及所述第三浓缩电极和第四浓缩电极的极性。4.一种用电解水所制得的氢气合成甲醇的方法，包括以下步骤：向具有第一极板的第一反应室注入氢离子溶液和具有第二极板的第二反应室中注入水；电源模块向所述第一极板和所述第二极板供电使得所述第一反应室和第二反应室中的水被电解成氢气和氧气；向所述第一反应室中输入二氧化碳气体、保持所述第一反应室...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭延泰，
申请(专利权)人：谭延泰，
类型：发明
国别省市：江苏;32