附加高压电源的制氢方法与装置制造方法及图纸

附加高压电源的制氢方法与装置，属能源领域。特征是，在电解水部分附加高压电源。有P0、P1、P2三种电源：P0是直流电解电源，P1是输出方波或脉冲波的直流电源，连接到P1的电极有网孔、表层为绝缘层；P2是输出脉冲波的直流电源，与P2连通的电极表层为绝缘层、有网孔、固定有尖端能放电的细针；正、负极针尖之间的电压等于或高于水分子的解离电压。由于P1、或P2、或P1和P2的作用，水分子离解，制氢效率增加。也可以不用P0、P1、P2电源，利用温度和正或负离子交换膜的作用，或温差发电片，直接将低温热能转化为氢能。

Hydrogen production method and device of additional high voltage power supply

The hydrogen production method and device attached to high voltage power supply belong to the field of energy. The characteristic is that the high voltage power is added to the electrolyzed water part. There are three kinds of power sources P0, P1, P2: P0 is DC electrolysis power supply, P1 is the DC power supply of output square wave or pulse wave, the electrode connected to P1 has mesh and surface layer as insulation layer; P2 is the DC power of output pulse wave, and the surface of the electrode connected with P2 is insulating layer, mesh, fixed tip can discharge fine needle; positive and negative pin The voltage between the cusp is equal to or higher than the dissociation voltage of the water molecule. The efficiency of hydrogen production increases due to the dissociation of water molecules due to the role of P1, P2, or P1 and P2. It can also directly convert the low-temperature heat energy into hydrogen energy without using P0, P1 or P2 power supply, using temperature or positive or negative ion exchange membrane, or thermoelectric generator.

【技术实现步骤摘要】
附加高压电源的制氢方法与装置
本专利技术属绿色能源领域。
技术介绍
风能、太阳能等转化为氢能的途径是，首先将风能、太阳能转化为电能，再电解水制氢。有两个重要技术指标：成本与效率。传统技术成本较低，但效率不高。最好结果是，常温常压下每立方米氢气需要4.6度电。新技术是利用双极膜电解水制氢，效率远高于传统技术，但双极膜成本很高，难以推广。鉴于这种现状，本专利技术公布一项新电解水制氢方案。按本方案，效率同样很高，但成本可显著降低，从而易于推广。
技术实现思路
本电解水制氢方案是，在电解水装置中附加高压电源。其特征是，这种装置的电解水箱中有电解水部分和附件部分，电解水部分由多个电解单元并联或串联构成，两个电解单元之间有将两者分开的两性(负、正离子都能透过)、或负、或正离子交换膜，每个电解单元的正、负电极的排列方式相同，相邻单元的正、负电极相对；附件部分由电解箱中、安装在电解水部分负极上部的氢气输出管，安装在正极上部的氧气输出管和补水管构成；有P0、P1、P2三种电源：P0是直流电解电源，其电压V0可调、0≤V0≤1.7V，(1)V0一经调好就不再变化；P1是其正极电压为V1、负极电压为(-V1)的直流电源，0≤V1≤V1max，V1max＞V0，(2)输出方波或脉冲波(图1)，其占空比、方波或脉冲宽度、电压V1可调；P2是其正极电压为V2、负极电压为(-V2)的直流脉冲电源(图2)，其占空比、脉冲宽度、和电压V2可调，0≤V2≤V2max，V2max≥V1；(3)分别与P0的正、负极连通的是电解正极EA和负极EC，EA和EC是有网孔或无网孔、耐酸或碱的导电板；与P1正、负极连通的是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA-1与负极IHC-1，或表层为绝缘层、无网孔、形状为平板或细长条的正极IA与负极IC，IHA-1与IHC-1表面可有相同的凸起；V1max低于绝缘层的击穿电压；与P2正、负极连通的分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA-2与负极IHC-2，IHA-2与IHC-2表面可以有相同的突起，V2max低于其绝缘层的击穿电压；与P2正、负极连通的也可以分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHEA与负极IHEC，在IHEA与IHEC有网孔的平面上垂直地固定一些长度相同的导电细针(图3)，针尖由耐酸或耐碱腐蚀的材料制作，一种选择是针尖用铂制作，针尖以外的部分都有绝缘层，正、负极针尖之间的电压等于或高于水分子的解离电压；这里所说的电解单元是包含连接到P0的一对电解电极EA、EC，且两者距离不大于到其它EA或EC的距离；第一种电解单元由EC、EA、IHA-1、IHC-1和在EA、EC之间的两性、或负、或正离子交换膜构成；EA被IHA-1对称地包围在其内部，称为HEA电极(图4)，EC被IHC-1对称地包围在其内部，称为HEC电极(图4)，IHA-1和IHC-1之间距离可调，两者之间有离子交换膜；IHA-1和IHC-1的凸起部分一一对应；仅当电解电极之间和电解单元之间都用正离子交换膜时，在EC所在部分可以填充酸性电解液，在HEA所在部分填充水、或含水解离催化剂的水、或碱性电解液；当电解电极之间、或电解单元之间的离子交换膜不是正离子交换膜时，HEC和HEA所在的部分可以填充碱性电解液，或水，或含水解离催化剂的水。在P1或P2直流高压脉冲波或方波作用下，离子加速运动、碰撞、发光，使得IHC-2和IHA-2之间和电解电极附近的水分子解离，H+和OH-粒子密度增大，从而提高产氢效率。第二种电解单元由IA、EC、IC、EA、IHA-2、IHC-2与离子交换膜构成；IA被EC绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEC电极，IC被EA绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEA电极；当用负离子交换膜时，该膜紧靠在IHA-2上；当用正离子交换膜时，该膜紧靠在IHC-2上；当用两性离子交换膜时，该膜靠近IHA-2或IHC-2；IHA-2与IHC-2形状与尺度相同、平行安置、凸起部分一一对应；在IHA-2一侧安置IEA或EA，在IHC-2一侧安置IEC或EC；按前述方式，在离子交换膜两侧填充电解液或水；IHA-2和IHC-2的孔可以微小，使得氢气和氧气分子不能透过，这时，可以不用离子交换膜；电源P1和P2同时分别向IHA-1及IHC-1、和IHA-2及IHC-2上施加电压和撤出电压，即V1、V2同时为零，同时达到各自的极大值；填充电解液后，调到适当的电压，连通电路，就分别在在电解电极的正、负极产生氧气和氢气。第三种电解单元由IEC和IEA、或EC和EA、或HEA和HEC、IHA-1和IHC-1、IHEA、IHEC与离子交换膜构成；当用负离子交换膜时，该膜紧靠在IHEA上；当用正离子交换膜时，该膜紧靠在IHEC上；当用两性离子交换膜时，该膜靠近IHEA或IHEC；IHEA和IHEC形状与尺度相同、平行放置、针尖一一对应、距离可调；正、负极针尖之间放电导致水分子的解离；IHA-1和EA形状与尺度相同、并紧靠在一起，称为HA-1电极，IHC-1和EC形状与尺度相同、并紧靠在一起，称为HC-1电极；在IHEA一侧安置IEA、或EA、或HEA、或HA-1，在IHC-2一侧安置IEC、或EC、或HEC、或HC-1；按前述方式，在离子交换膜两侧填充电解液或水。第四种电解单元由IEC和IEA、或HEA和HEC、HA-1和HC-1，和双极膜构成；在双极膜的正离子交换膜一侧安置IEC、或HEC、或HC-1；在双极膜的负离子交换膜一侧安置IEA、或HEA、或HA-1；在双极膜中渗入水或含有水解离催化剂的水；其它区间，按前述方式填充电解液或水。由于P1的作用，双极膜产生的正、负离子更多、更快地到达EC、EA，产生氢气、氧气。这种附加有高压电源的制氢方法与装置，可以不用电源P0，直接将热能转化为氢能；前述各种电解单元中，连接电极EA与EC的电源P0可用导线代替；由于离子交换膜和P1、P2的作用，EA处的电解液中负离子积聚，EC处的电解液中正离子积聚，因此EA处产生氧气，EC处产生氢气。这样，减少了电源P0和产生单位氢气的电能，但产生氢气的速度慢。这种附加有高压电源的制氢方法与装置，也可以不用电源P0、P1、P2，直接将热能转化为氢能；这种装置电解水部分由负或正离子交换膜、和以导线连接耐酸或碱的导电片A与C构成；离子交换膜将电解箱分割为两个区间，A与C分别安置在两个区间；当用负离子交换膜时，A所在区间填充碱性电解液，C所在区间填充水或含有水解离催化剂的水；OH-离子透过负离子交换膜到达C所在的区间；这样，C所在区间积聚负离子，A所在的区间积聚正离子，从而导线上有电流通过，A所在的区间产生氢气，C所在区间产生氧气；当用正离子交换膜时，C所在区间填充酸性电解液，A所在区间填充水或含有水解离催化剂的水；H+离子透过正离子交换膜到达A所在的区间；这样，A所在区间积聚正离子，C所在的区间积聚负离子，从而导线上有电流通过，A所在的区间产生氢气，C所在区间产生酸根有关的气体或氧气，将酸根有关的气体重新溶解于水中形成酸溶液；电解液和水的温度高于室温，在电解液沸点以下，温度高，产氢气多。这种方式设备简单、成本低，充分利用热能，但产生氢气的速度慢。在这种附加有高压电源的制氢方法与装置中，可以用温差发电片本文档来自技高网...

【技术保护点】
附加高压电源的制氢方法与装置，其特征是，这种装置的电解水箱中有电解水部分和附件部分，电解水部分由多个电解单元并联或串联构成，两个电解单元之间有将两者分开的两性、或负、或正离子交换膜，每个电解单元的正、负电极的排列方式相同，相邻单元的正、负电极相对；附件部分由电解箱中、安装在电解水部分负极上部的氢气输出管，安装在电解水部分正极上部的氧气输出管和补水管构成；有P0、P1、P2三种电源：P0是直流电解电源，其电压V0可调、0≤V0≤1.7V，  (1)V0一经调好就不再变化；P1是其正极电压为V1、负极电压为(‑V1)的直流电源，0≤V1≤V1max，V1max＞V0，  (2)输出方波或脉冲波(图1)，其占空比、方波或脉冲宽度、电压V1可调；P2是其正极电压为V2、负极电压为(‑V2)的直流脉冲电源(图2)，其占空比、脉冲宽度和电压V2可调，0≤V2≤V2max，V2max≥V1；  (3)分别与P0的正、负极连通的是电解正极EA和负极EC，EA和EC是有网孔或无网孔、耐酸或碱的导电板；与P1正、负极连通的是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA‑1与负极IHC‑1，或表层为绝缘层、无网孔、形状为平板或细长条的正极IA与负极IC，IHA‑1与IHC‑1表面可有相同的凸起；V1max低于绝缘层的击穿电压；与P2正、负极连通的分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA‑2与负极IHC‑2，IHA‑2与IHC‑2表面可以有相同的突起，V2max低于其绝缘层的击穿电压；与P2正、负极连通的也可以分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHEA与负极IHEC，在IHEA与IHEC有网孔的平面上垂直地固定一些长度相同的导电细针，针尖由耐酸或耐碱腐蚀的材料制作，一种选择是针尖用铂制作，针尖以外的部分都有绝缘层，正、负极针尖之间的电压等于或高于水分子的解离电压；第一种电解单元由EC、EA、IHA‑1、IHC‑1和在EA、EC之间的两性、或负、或正离子交换膜构成；EA被IHA‑1对称地包围在其内部，称为HEA电极，EC被IHC‑1对称地包围在其内部，称为HEC电极，IHA‑1和IHC‑1之间距离可调，两者之间有离子交换膜；IHA‑1和IHC‑1的凸起部分一一对应；仅当电解电极之间和电解单元之间都用正离子交换膜时，在EC所在部分可以填充酸性电解液，在HEA所在部分填充水、或含水解离催化剂的水、或碱性电解液；当电解电极之间、或电解单元之间的离子交换膜不是正离子交换膜时，HEC和HEA所在的部分可以填充碱性电解液，或水，或含水解离催化剂的水；第二种电解单元由IA、EC、IC、EA、IHA‑2、IHC‑2与离子交换膜构成；IA被EC绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEC电极，IC被EA绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEA电极；当用负离子交换膜时，该膜紧靠在IHA‑2上；当用正离子交换膜时，该膜紧靠在IHC‑2上；当用两性离子交换膜时，该膜靠近IHA‑2或IHC‑2；IHA‑2与IHC‑2形状与尺度相同、平行安置、凸起部分一一对应；在IHA‑2一侧安置IEA或EA，在IHC‑2一侧安置IEC或EC；按前述方式，在离子交换膜两侧填充电解液或水；IHA‑2和IHC‑2的孔可以微小，使得氢气和氧气分子不能透过，这时，可以不用离子交换膜；电源P1和P2同时分别向IHA‑1及IHC‑1、和IHA‑2及IHC‑2上施加电压和撤出电压，即V1、V2同时为零，同时达到各自的极大值；填充电解液后，调到适当的电压，连通电路，就分别在在电解电极的正、负极产生氧气和氢气。...

【技术特征摘要】
1.附加高压电源的制氢方法与装置，其特征是，这种装置的电解水箱中有电解水部分和附件部分，电解水部分由多个电解单元并联或串联构成，两个电解单元之间有将两者分开的两性、或负、或正离子交换膜，每个电解单元的正、负电极的排列方式相同，相邻单元的正、负电极相对；附件部分由电解箱中、安装在电解水部分负极上部的氢气输出管，安装在电解水部分正极上部的氧气输出管和补水管构成；有P0、P1、P2三种电源：P0是直流电解电源，其电压V0可调、0≤V0≤1.7V，(1)V0一经调好就不再变化；P1是其正极电压为V1、负极电压为(-V1)的直流电源，0≤V1≤V1max，V1max＞V0，(2)输出方波或脉冲波(图1)，其占空比、方波或脉冲宽度、电压V1可调；P2是其正极电压为V2、负极电压为(-V2)的直流脉冲电源(图2)，其占空比、脉冲宽度和电压V2可调，0≤V2≤V2max，V2max≥V1；(3)分别与P0的正、负极连通的是电解正极EA和负极EC，EA和EC是有网孔或无网孔、耐酸或碱的导电板；与P1正、负极连通的是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA-1与负极IHC-1，或表层为绝缘层、无网孔、形状为平板或细长条的正极IA与负极IC，IHA-1与IHC-1表面可有相同的凸起；V1max低于绝缘层的击穿电压；与P2正、负极连通的分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA-2与负极IHC-2，IHA-2与IHC-2表面可以有相同的突起，V2max低于其绝缘层的击穿电压；与P2正、负极连通的也可以分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHEA与负极IHEC，在IHEA与IHEC有网孔的平面上垂直地固定一些长度相同的导电细针，针尖由耐酸或耐碱腐蚀的材料制作，一种选择是针尖用铂制作，针尖以外的部分都有绝缘层，正、负极针尖之间的电压等于或高于水分子的解离电压；第一种电解单元由EC、EA、IHA-1、IHC-1和在EA、EC之间的两性、或负、或正离子交换膜构成；EA被IHA-1对称地包围在其内部，称为HEA电极，EC被IHC-1对称地包围在其内部，称为HEC电极，IHA-1和IHC-1之间距离可调，两者之间有离子交换膜；IHA-1和IHC-1的凸起部分一一对应；仅当电解电极之间和电解单元之间都用正离子交换膜时，在EC所在部分可以填充酸性电解液，在HEA所在部分填充水、或含水解离催化剂的水、或碱性电解液；当电解电极之间、或电解单元之间的离子交换膜不是正离子交换膜时，HEC和HEA所在的部分可以填充碱性电解液，或水，或含水解离催化剂的水；第二种电解单元由IA、EC、IC、EA、IHA-2、IHC-2与离子交换膜构成；IA被EC绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEC电极，IC被EA绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEA电极；当用负离子交换膜时，该膜紧靠在IHA-2上；当用正离子交换膜时，该膜紧靠在IHC-2上；当用两性离子交换膜时，该膜靠近IHA-2或IHC-2；IHA-2与IHC-2形状与尺度相同、平行安置、凸起部分一一对应；在IHA-2一侧安置IEA或EA，在IHC-2一侧安置IEC或EC；按前述方式，在离子交换膜两侧填充电解液或水；IHA-2和IHC-2的孔可以微小，使得氢气和氧气分子不能透过，这时，可以不用离子交换膜；电源P1和P2同时分别向IHA-1及IHC-1、和IHA-2及IHC-2上施加电压和撤出电压，即V1、V2同时为零，同时达到各自的极大值；填充电解液后，调到适当的电压，连通电路，就分别在在电解电极的正、负极产生氧气和氢气。2.权利要求1、2所述的附加高压电源的制氢方法与装置，其特征是，第三种电解单元由IEC和IEA、或EC和EA、或HEA和HEC、IHA-1和IHC-1、IHEA、IHEC与离子交换膜构成；当用负离子交换膜时，该膜紧靠在I...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈紫微，陈世浩，姜云鹏，
申请(专利权)人：姜云鹏，
类型：发明
国别省市：吉林,22