用于电解产生氢的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电解产生氢的设备，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电解产生氢的设备


[0001]本专利技术总体上涉及氢的产生，并且更准确地涉及用电解池产生氢。

技术介绍

[0002]电解池用于从电能引发化学反应。
[0003]电解池通常用于在称为电解的过程中分解化合物。在电解水的情况下，分解产生氢气和氧气。为了发起这样的反应，必须施加足够的电能使分子内的键断裂，这导致离子(阴离子和阳离子)的产生。通过与电解质接触的电极供应电力。带负电的电极称为阴极，而带正电的电极称为阳极。气体形式的离子根据其正电荷或负电荷被引导到并聚集在其相应的电极附近。在水分子(其由两个氢原子和一个氧原子通过共价键组成)的情况下，气体形式的氢将出现在阴极，而氧出现在阳极。因此，为了产生氢气和/或氧气，电解池需要填充水并被提供足够的电力。
[0004]对于现有的电解池，电力由诸如核能、热能、水力、风能或太阳能的常见能源提供。
[0005]然而，使用这些能源可能会显示出一些缺点。它们可能并不总是可用的，尤其是可再生的能源。有些产生相对大量的二氧化碳。它们的大小，尤其是对于氢的产生，可能也相对重要。
[0006]此外，目前用于电解的电力通常远高于实际需要的电力。因此，氢产生(例如用作能量矢量运输)的产率非常低。
[0007]因此，需要改进现有用电解池进行的气体产生，尤其是氢的产生。

技术实现思路

[0008]本专利技术的第一目的是提供一种具有高度能量自主性的用于工业产生绿色氢的设备和方法，以克服其当前的局限。
[0009]本专利技术的第二目的是优化用于电解产生氢的电的使用。
[0010]本专利技术的构思基于利用施加在由水电解产生的氢气和氧气气泡上的浮力来为所述电解发电。
[0011]更准确地说，本专利技术包括一种用于电解产生氢的设备，该设备包含：
[0012]‑
填充水的第一室；
[0013]‑
下部；
[0014]‑
上部；
[0015]‑
位于下部中并包括电解池和氢喷嘴的气体产生单元；
[0016]‑
位于上部中的发电机；
[0017]‑
位于第一室内的第一驱动机构；
[0018]‑
位于第一室的顶部部分中的氢出口；
[0019]第一室位于下部和上部之间并经由氢喷嘴与气体单元连通，使得氢气泡可以在第一室的水中生成并且由于作用在气泡上的浮力而在向上方向上被引导；
[0020]第一驱动机构适于由上升的气泡致动；
[0021]发电机适于由第一驱动机构致动；并且
[0022]‑
电解池连接到发电机。
[0023]本专利技术还涉及一种用于产生氢的方法，包括以下步骤：
[0024]一种用于产生氢的方法，包括以下步骤：
[0025]‑
经由电解在水中生成氢，
[0026]‑
用在所述电解期间生成的氢气泡致动向上定向的驱动机构，
[0027]‑
将驱动机构的机械能转换成电能，
[0028]‑
使用所述电能进行所述电解。
[0029]在从属权利要求中公开了本专利技术的更具体的实施例。
[0030]如前所述，本专利技术基于以下观察：液体介质中的气体以与气体环境中的液体相同的力移动。两种物质之间的密度差使它们移动到彼此中，直到达到密度平衡，就好像它们是两种流体，无论它们的状态(气态或液态)如何。对于密度非常不同的两种液体或两种气体，也会发生同样的情况。密度差与产生流体移动的力成比例。
[0031]空气中的氢气极易挥发。由于其密度远低于空气密度，因此氢气显示出非常快的上升速度。如果用水代替空气，密度差会大得多。因此，在水中的氢气泡上施加力是相对重要的，以至于氢气泡的上升移动所产生的力可以启动驱动机构，例如轮式机构，并且从而可以向发电机提供机械能。
[0032]在本专利技术的优选实施例中，气体产生单元和发电机驱动机构处于相同的体积中，浸没在供给电解的相同液体中。在氢产生的情况下，该液体是水，根据电极的性质或所选技术，有或没有催化剂或溶解元素。
[0033]气体产生单元优选位于室的底部。该单元本质上是电解系统，其通过将电流传送到电解池的电极(阴极和阳极)的电导体供电。产生的离子根据其正电荷或负电荷在电解系统内分离。在水的情况下，氢与氧分离。当离子以气体形式分离时，它们通过其对应的喷嘴离开电解系统，优选地分离成使得气体不可能混合。
[0034]一旦气体以气泡的形式离开气体产生单元，它们就会迅速上升并被引导朝向驱动机构的下部。后者可以有利地包括碗或类似中空容器形状的桨叶，其可以固定到链条或皮带。由于来自气体产生单元的氢气和氧气产生的向上推力，位于来自气体产生单元的氢气和氧气的喷嘴正上方的碗开始上升，因为这些气体被捕获在里面，向上移动并允许后续的碗捕获更多浮力气体，从而驱动机构。
[0035]固定到每个链条或皮带的碗的数量可以因室的高度/深度而异。当填充气体的第一碗到达驱动机构的顶部时，其绕上轴旋转并倒置，从而释放气体，并留下空腔以在碗浸没回到液体时被液体填充。该点标记了利用设备内的最大浮力所需的液位。只要浮力气体继续流动，向上推动碗通过该机构，此动作就会继续。
[0036]可从驱动机构的上部回收气体用于储存，或按新路线输送用于进一步使用。
[0037]每个链条优选承载沿着其整个长度固定的碗，两个相邻碗之间的间距被优化，以捕获尽可能多的浮力气体而不阻挡或干扰挨着的碗。它们的长度应确定为维持生成尽可能多的电解系统在生成氢和氧时消耗的电力所需的机械能。这种能量当然可以用于驱动其他器具或辅助系统，例如压缩气体进行储存或驱动从潮湿的环境空气进行提取以用于电解的
大气水生成器。
[0038]由于在通过电解分离流体时产生两种气体，因此可以安装两个链条或皮带，该两个链条或皮带都连接到同一发电机，但分别由单独的竖直管道内的一种气体驱动。在大多数情况下，产生的两种气体的体积和密度不相同，因此碗的大小或数量可能相应地发生变化。在水的情况下，氧的体积是产生的氢的体积的一半。
[0039]根据设备的效率，气体沿着机构施加的浮力可能不足以产生与电解系统消耗的电量完全相同的电量。在这样的情况下，可以例如通过飞轮、电池或蓄热器集聚电量，随后用于驱动电解系统。
[0040]在另一实施例中，电解系统不浸入水中，具有支撑竖直管道的下部。而是，电解系统位于附近，其中，气体喷嘴连接到所述室的下部，以便可以填充碗。该系统允许电解系统的供给流体不同于竖直管道中包含的流体。这是有利的，因为其允许进行海水电解，海水电解代表了在不依赖(净化)淡水且不使设备暴露于海水腐蚀的情况下进行碳中性氢能的电网规模产生的潜在解决方案。当使用消耗净化淡水的电解系统时，竖直管道可以填充有相同的液体，因为蒸馏水和去离子水对金属材料(例如机构的链条)的腐蚀作用非常低，即使含氧量很高。
[0041]在另一实施例中，链条用容纳用于利用由电解产生的气体量生成最大可能的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电解产生氢的设备，所述设备包括：
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填充有水的第一室(26)；
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下部(23)；
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上部(28)；
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位于所述下部(23)内并包括电解池和氢喷嘴(4)的气体产生单元(1)；
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位于所述上部(28)内的发电机(12)；
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位于所述第一室(26)内的第一驱动机构(5
‑
9)；
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位于所述第一室(26)的顶部部分中的氢出口(18)；所述第一室(26)位于所述下部(23)和所述上部(28)之间并经由所述氢喷嘴(4)与气体单元(1)连通，使得氢气泡能够在所述第一室(26)的水中生成并且由于作用在气泡上的浮力而在向上方向上被引导；所述第一驱动机构(5
‑
9)适于由上升的气泡致动；所述发电机(12)适于由所述第一驱动机构(5
‑
9)致动；并且所述电解池连接到所述发电机(12)。2.根据权利要求1所述的设备，还包括：
‑
填充有水的第二室(27)，所述第二室与所述上部(28)连通但与所述第一室(26)分隔；
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位于所述第二室(27)内的第二驱动机构(5
‑
9)；
‑
位于上室(28)内的至少一个氧出口(24)，所述气体产生单元(1)还包括氧喷嘴(3)；所述第二室(27)经由所述氧喷嘴(3)与气体单元(1)连通，使得氢气泡能够在所述第二室(27)的水中生成并且由于作用在气泡上的浮力而在向上方向上被引导；所述第二驱动机构(5
‑
9)适于由上升的气泡致动；所述发电机(12)适于由所述驱动机构(5
‑
9)致动。3.根据权利要求1或2所述的设备电池，其中，所述气体产生单元(1)浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：WS斯罗特有限公司，
类型：发明
国别省市：