一種制氫裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氫能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體分解水的制氫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多的新能源中，氫能為最理想的能源。因?yàn)樵谌紵嗤亓康拿?、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠(yuǎn)不會用完。
[0003]氫在未來的最大發(fā)展?jié)摿κ窃谀茉搭I(lǐng)域，氫能發(fā)電、氫燃料動力汽車將引領(lǐng)未來的發(fā)展潮流。但目前的一些制氫過程中會產(chǎn)生污染，且制氫能耗較大、投入成本多，如，氫的生產(chǎn)是通過重整甲烷，一個不可再生的過程。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理，無污染且能耗低的制氫
目.ο
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種制氫裝置，該裝置包括高頻高壓發(fā)生裝置及具有介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口的導(dǎo)電容器，導(dǎo)電容器與高頻高壓發(fā)生裝置的負(fù)極電連接作為陰極裝置，所述導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有與高頻高壓發(fā)生裝置正極電連接且能夠產(chǎn)生高壓電勢的陽極裝置，陽極裝置與導(dǎo)電容器之間采用絕緣裝置進(jìn)行絕緣設(shè)置，所述導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有將從介質(zhì)進(jìn)口進(jìn)入導(dǎo)電容器內(nèi)的介質(zhì)與陽極裝置進(jìn)行隔離的介質(zhì)隔離裝置，在介質(zhì)隔離裝置與導(dǎo)電容器內(nèi)壁之間形成電離空間，所述導(dǎo)電容器電連接有接地裝置，在高頻高壓發(fā)生裝置通電后，在電離空間內(nèi)產(chǎn)生高頻高壓振蕩電場，且在高頻高壓振蕩電場作用下，接地裝置中的電子被激活并通過導(dǎo)電容器內(nèi)壁釋放到電離空間中。
[0007]進(jìn)一步地，所述陽極裝置為處于導(dǎo)電容器內(nèi)中部的陽極板或陽極棒。
[0008]進(jìn)一步地，所述絕緣裝置為設(shè)置于導(dǎo)電容器內(nèi)對陽極裝置形成支承的絕緣體。
[0009]采用了上述技術(shù)方案，通過介質(zhì)進(jìn)口向?qū)щ娙萜鲀?nèi)注入水蒸氣，即水蒸氣能夠進(jìn)入電離空間中，并通過高頻高壓發(fā)生裝置的通電，能夠在陰極裝置與陽極裝置之間的電離空間中產(chǎn)生高頻高壓振蕩電場，這樣處于電離空間中的水蒸氣便能夠被分解為氫離子和負(fù)氧離子，并以等離子體狀態(tài)留存于電離空間中，而在電離空間中產(chǎn)生高頻高壓振蕩電場時，與大地連接的接地裝置，能夠?qū)⒋蟮刂械碾娮觽鬟f到電離空間中，由于電離空間中的高壓電場，電子會被激活形成激發(fā)態(tài)電子，并通過陰極裝置釋放到電離空間中，而氫離子在高壓電場的作用下，會向陰極裝置進(jìn)行靠攏，這樣氫離子能夠捕獲從陰極裝置中釋放出的激發(fā)態(tài)電子，被還原成氫原子，最后氫原子之間自由結(jié)合從導(dǎo)電容器的介質(zhì)出口排出，即實(shí)現(xiàn)制氫過程。本實(shí)用新型的制氫裝置有益效果如下:
[0010]1、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)大地中的電子通過接地裝置的傳遞能夠進(jìn)入電離空間中被氫離子吸收，以實(shí)現(xiàn)能量向高品位轉(zhuǎn)移，即將氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣，作為能源使用，而大地中的電子是取之不盡用之不竭，充分提升了自然資源的利用率。
[0011]2、由于該裝置通過將水蒸氣中的氫離子以及大地中的電子進(jìn)行結(jié)合轉(zhuǎn)換，形成可以作為能源的氫氣，從投入成本上大大降低，且本裝置制出的氫氣可以替代傳統(tǒng)的煤、天然氣、石油等化石能源，使工業(yè)進(jìn)入氫氣時代。
[0012]3、由于氫氣的燃燒生成物只為水，沒有污染物的排放，可以有效解決人類生產(chǎn)生活中帶來的大氣污染問題，達(dá)到真正意義上的節(jié)能減排要求。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]附圖中，I為介質(zhì)進(jìn)口，2為介質(zhì)出口，3為導(dǎo)電容器，4為高頻高壓發(fā)生裝置，5為陽極裝置，6為絕緣裝置，7為介質(zhì)隔離裝置，8為電離空間，9為接地裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1，一種制氫裝置，該裝置包括高頻高壓發(fā)生裝置4及具有介質(zhì)進(jìn)口I和介質(zhì)出口2的導(dǎo)電容器3，導(dǎo)電容器與高頻高壓發(fā)生裝置的負(fù)極電連接作為陰極裝置，在實(shí)施中，導(dǎo)電容器可以采用導(dǎo)電的金屬材料制成來實(shí)現(xiàn)，或者也可以在一不導(dǎo)電的容器內(nèi)壁增加貼合容器內(nèi)壁的導(dǎo)電套來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)電套與高頻高壓發(fā)送裝置的負(fù)極電連接作為本實(shí)用新型中的陰極裝置。
[0017]導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有與高頻高壓發(fā)生裝置正極電連接且能夠產(chǎn)生高壓電勢的陽極裝置5，陽極裝置與導(dǎo)電容器之間采用絕緣裝置6進(jìn)行絕緣設(shè)置，絕緣裝置為設(shè)置于導(dǎo)電容器內(nèi)對陽極裝置形成支承的絕緣體，絕緣體的形狀可以根據(jù)導(dǎo)電容器來進(jìn)行設(shè)置，主要將陰極裝置與陽極裝置絕緣分隔開來。導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有將從介質(zhì)進(jìn)口進(jìn)入導(dǎo)電容器內(nèi)的介質(zhì)與陽極裝置進(jìn)行隔離的介質(zhì)隔離裝置7，介質(zhì)隔離裝置可采用將陽極裝置密封套在其中的套管，套管的截面形狀可以采用方形或圓形等，介質(zhì)隔離裝置可以將進(jìn)入導(dǎo)電容器內(nèi)的介質(zhì)與陽極裝置進(jìn)行隔離，避免干擾，同時也能夠使陽極裝置形成的高壓電勢均布，在介質(zhì)隔離裝置與導(dǎo)電容器內(nèi)壁之間形成電離空間8，陽極裝置為處于導(dǎo)電容器內(nèi)中部的陽極板或陽極棒，陽極裝置處于導(dǎo)電容器內(nèi)作一定的延伸，可以從導(dǎo)電容器內(nèi)的一端延伸到另一端，以增加陽極裝置通電后形成高壓電勢的面積，即增加電離空間的面積，提升電離效率。導(dǎo)電容器電連接有接地裝置9，接地裝置可以采用連接導(dǎo)電容器和大地的接地棒，在高頻高壓發(fā)生裝置通電后，在電離空間內(nèi)產(chǎn)生高頻高壓振蕩電場，且在高頻高壓振蕩電場作用下，接地裝置中的電子被激活并通過導(dǎo)電容器內(nèi)壁釋放到電離空間中。本制氫裝置的原理為:通過介質(zhì)進(jìn)口向?qū)щ娙萜鲀?nèi)注入水蒸氣，即水蒸氣能夠進(jìn)入電離空間中，并通過高頻高壓發(fā)生裝置的通電，能夠在陰極裝置與陽極裝置之間的電離空間中產(chǎn)生高頻高壓振蕩電場，這樣處于電離空間中的水蒸氣便能夠被分解為氫離子和負(fù)氧離子，并以等離子體狀態(tài)留存于電離空間中，而在電離空間中產(chǎn)生高頻高壓振蕩電場時，與大地連接的接地裝置，能夠?qū)⒋蟮刂械碾娮觽鬟f到電離空間中，由于電離空間中的高壓電場，電子會被激活形成激發(fā)態(tài)電子，并通過陰極裝置釋放到電離空間中，而氫離子在高壓電場的作用下，會向陰極裝置進(jìn)行靠攏，這樣氫離子能夠捕獲從陰極裝置中釋放出的激發(fā)態(tài)電子，被還原成氫原子，最后氫原子之間自由結(jié)合從導(dǎo)電容器的介質(zhì)出口排出，即實(shí)現(xiàn)制氫過程。在制氫過程中，可以通過調(diào)整高頻高壓發(fā)生裝置的發(fā)生參數(shù)，使制氫裝置穩(wěn)定工作在單位時間產(chǎn)氣量最大或單位電能產(chǎn)氣量最大的狀態(tài)。
[0018]采用上述制氫裝置的制氫方法，包括如下步驟:
[0019]SI，采用抽真空裝置對容器內(nèi)的電離空間進(jìn)行抽真空，直到電離空間中無氧氣為止，
[0020]S2，將水蒸氣從容器介質(zhì)進(jìn)口注入到電離空間中，
[0021]S3，通過高頻高壓發(fā)生裝置給陽極裝置、陰極裝置通電，在容器內(nèi)的電離空間中形成高頻高壓振蕩電場，陽極裝置通過上面制氫裝置中的介質(zhì)隔離裝置進(jìn)行隔離，電離空間是在介質(zhì)隔離裝置外與容器內(nèi)之間形成，陰極裝置可將容器采用導(dǎo)電金屬材料制成來實(shí)現(xiàn)，或者也可以在一不導(dǎo)電的容器內(nèi)壁增加貼合容器內(nèi)壁的導(dǎo)電套來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)電套與高頻高壓發(fā)送裝置的負(fù)極電連接作為本實(shí)用新型中的陰極裝置，
[0022]S4，在高頻高壓振蕩電場的作用下，與陰極裝置連接的接地裝置中電子被激活并釋放到電離空間中，接地裝置中的電子通過陰極裝置進(jìn)行釋放;且進(jìn)入電離空間中的水蒸氣被電離成氫離子和負(fù)氧離子的等離子體，
[0023]S5，電離空間中的氫離子在高頻高壓振蕩電場的作用下，向陰極裝置靠攏，并正好捕獲從陰極裝置中釋放出來的激發(fā)態(tài)電子，從而將氫離子還原成氫原子，
[0024]S6，在電離空間中會形成無法計(jì)數(shù)的氫原子，在這些氫原子離開電離空間后，氫原子之間立即結(jié)合形成氫氣和水蒸氣電離留下的負(fù)氧離子從容器介質(zhì)出口排出，排出后的氫氣可以作為能源進(jìn)行利用。通過向電離空間中注入水蒸氣，以及通過高壓電場獲取大地中的電子，促使水蒸氣分解為氧離子和氫離子，而氫離子在能夠捕獲電離空間中激發(fā)態(tài)電子形成氫原子，再通過氫原子的自由結(jié)合獲得氫氣，這樣的制氫方法，相對現(xiàn)有技術(shù)的一些制氫方法，步驟大大減少，且制氫效率有較大提升，且獲取的是大地中的電子，也就充分的利用了自然資源，實(shí)現(xiàn)較低成本、環(huán)保節(jié)能的制氫過程。當(dāng)介質(zhì)進(jìn)口處水蒸氣的流量為18kg/h時，檢測出口處氫氣流量約1.8kg/h，氫氣產(chǎn)率為90 %左右，產(chǎn)氫能力高，與其它制氫技術(shù)相比，本實(shí)用新型產(chǎn)氫能力高，且能夠顯著降低電能消耗和電極損耗，具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0025]通過上述的制氫裝置，不僅僅可以實(shí)現(xiàn)氫氣的制備，還可以有效解決傳統(tǒng)化石能源使用過程中產(chǎn)生的N0x、S0x等污染氣體排放問題，變廢為寶，還原出硫磺等有利用價值的資源；以及可以有效解決傳統(tǒng)化石能源使用過程中產(chǎn)生的COx氣體排放問題，變廢為寶，還原成碳黑等有利用價值的資源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制氫裝置，其特征在于，該裝置包括高頻高壓發(fā)生裝置及具有介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口的導(dǎo)電容器，導(dǎo)電容器與高頻高壓發(fā)生裝置的負(fù)極電連接作為陰極裝置，所述導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有與高頻高壓發(fā)生裝置正極電連接且能夠產(chǎn)生高壓電勢的陽極裝置，陽極裝置與導(dǎo)電容器之間采用絕緣裝置進(jìn)行絕緣設(shè)置，所述導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有將從介質(zhì)進(jìn)口進(jìn)入導(dǎo)電容器內(nèi)的介質(zhì)與陽極裝置進(jìn)行隔離的介質(zhì)隔離裝置，在介質(zhì)隔離裝置與導(dǎo)電容器內(nèi)壁之間形成電離空間，所述導(dǎo)電容器電連接有接地裝置，在高頻高壓發(fā)生裝置通電后，在電離空間內(nèi)產(chǎn)生高頻高壓振蕩電場，且在高頻高壓振蕩電場作用下，接地裝置中的電子被激活并通過導(dǎo)電容器內(nèi)壁釋放到電離空間中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氫裝置，其特征在于，所述陽極裝置為處于導(dǎo)電容器內(nèi)中部的陽極板或陽極棒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氫裝置，其特征在于，所述絕緣裝置為設(shè)置于導(dǎo)電容器內(nèi)對陽極裝置形成支承的絕緣體。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于氫能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子體分解水的制氫裝置，包括高頻高壓發(fā)生裝置及導(dǎo)電容器，導(dǎo)電容器與高頻高壓發(fā)生裝置的負(fù)極電連接作為陰極裝置，導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有陽極裝置，導(dǎo)電容器內(nèi)設(shè)置有介質(zhì)隔離裝置，在介質(zhì)隔離裝置與導(dǎo)電容器內(nèi)壁之間形成電離空間，所述導(dǎo)電容器電連接有接地裝置。可實(shí)現(xiàn)大地中的電子通過接地裝置的傳遞能夠進(jìn)入電離空間中被氫離子吸收，以實(shí)現(xiàn)能量向高品位轉(zhuǎn)移，即將氫離子轉(zhuǎn)化為氫氣，作為能源使用，而大地中的電子是取之不盡用之不竭，充分提升了自然資源的利用率。
【IPC分類】C01B3/04
【公開號】CN205241231
【申請?zhí)枴緾N201520997582
【發(fā)明人】楊家華
【申請人】江蘇河海新能源股份有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月3日