專利名稱：電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氫氧發(fā)生器技術(shù)，具體地說是一種不需要電解液循環(huán)泵的電解 液無泵循環(huán)氫氧機(jī)。
背景技術(shù)：
氫氣是一種高效、無污染的潔凈能源，在國(guó)防工業(yè)、交通運(yùn)輸、金屬切割、 醫(yī)藥衛(wèi)生等技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛和重要的應(yīng)用。氫氣由水電解產(chǎn)生，氫氧機(jī)是利 用水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣的電化學(xué)設(shè)備。氫氧機(jī)包括電源系統(tǒng)、電解槽系 統(tǒng)、汽水分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防回火系統(tǒng)等。現(xiàn)有技術(shù) 是水被堿性電解液電解成氫和氧后，循環(huán)泵將帶有氫和氧的電解液加壓，輸送
到氣水分離器和冷凝器中。氫氣和氧氣被洗滌，經(jīng)氣體出口管輸出；電解液經(jīng) 回流管回流到電解槽中，循環(huán)不斷地將水電解成氫和氧。現(xiàn)有技術(shù)氫氧機(jī)電 解槽系統(tǒng)中的電解液的循環(huán)是靠電解液循環(huán)泵的動(dòng)力作用進(jìn)行的。電解槽 中的水，在電解液的作用下被電解成氫氣和氧氣。循環(huán)泵保證氫氧機(jī)內(nèi)的 電解液在電解過程中正常流動(dòng)、正常工作；保證水的電解連續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行；保 證氫氣和氧氣連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生，滿足用氣設(shè)備的正常工作。
氫氧機(jī)內(nèi)置水電解所用的電解液是堿性溶液，加入動(dòng)力循環(huán)泵可滿足氫氧 機(jī)的正常工作需要，但是循環(huán)泵工作時(shí)長(zhǎng)期處于高溫、高壓、強(qiáng)堿作用下，故 障頻繁，極易發(fā)生滲漏現(xiàn)象。循環(huán)泵在工作時(shí)也有耗能高，噪聲大等缺點(diǎn)。這 一方面增大了裝置的維護(hù)成本；另一方面使得氫氧機(jī)難以連續(xù)、穩(wěn)定的工作， 直接影響了水的電離和氫、氧氣的產(chǎn)生，影響了用氣設(shè)備的正常工作。由于現(xiàn) 有的氫氧機(jī)都是使用循環(huán)泵使電解液循環(huán)，所以氫氧機(jī)的上述缺點(diǎn)是一個(gè)長(zhǎng)期 存在的難以解決的技術(shù)問題。因此發(fā)明一種工作穩(wěn)定、電解效率高、維修簡(jiǎn)單、 使用壽命長(zhǎng)、不需要電解液循環(huán)泵的電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)是必要的。
經(jīng)廣泛檢索專利文件和國(guó)內(nèi)外公開出版物，尚未見有不用電解液循環(huán)泵的 氫氧機(jī)，所以本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)內(nèi)容和顯著的技術(shù)進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工作穩(wěn)定、電解效率高、維修簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、不需要電解液循環(huán)泵的電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，由電解槽、冷凝器、氫氣洗滌器、氧氣洗滌器、 氫氣出口管、氧氣出口管組成，電解槽內(nèi)設(shè)有氫氣電解液混合出口管和氧氣電 解液混合出口管；電解槽的上部設(shè)有電解液匯流器、冷卻風(fēng)扇、熱交換器；氫 氣電解液混合出口管和氧氣電解液混合出口管經(jīng)電解液匯流器、熱交換器分別 進(jìn)入設(shè)于熱交換器上部的氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器；電解液經(jīng)氣水分 離器分離后經(jīng)熱交換器向下通過回流管進(jìn)入電解槽；氫氣電解液混合出口管分 離電解液后的氣體，進(jìn)入分離器上部的冷凝器和氫氣洗滌器，經(jīng)氫氣洗滌器頂 部的氫氣出口管輸出；氧氣電解液混合出口管分離電解液后，進(jìn)入分離器上部 的冷凝器、氧氣洗滌器，經(jīng)氧氣洗滌器頂部的氧氣出口管輸出。
電解電源為風(fēng)能、太陽(yáng)能、電能三種電源集成至電器盒內(nèi)，電器盒上設(shè)有 轉(zhuǎn)換開關(guān)，電器盒與氫氧機(jī)電源線相連接。
熱交換器為列管式結(jié)構(gòu)。
冷卻風(fēng)扇設(shè)于熱交換器的外部。
氫氣電解液混合出口管和氧氣電解液混合出口管通過法蘭與電解液匯流 器連接；氫氣水分離器和氫氣水分離器通過法蘭與冷凝器連接。 本發(fā)明的原理和要點(diǎn)是
水在電解液的作用下，電解成氫氣和氧氣，體積增大、壓力增加、溫 度升高。利用其電解后自身增大的壓力，氫氣電解液混合物和氧氣電解液混 合物由氫氣電解液混合出口管和氧氣電解液混合出口管噴射上升，經(jīng)熱交換器 管內(nèi)換熱降低溫度，再升到熱交換器上部的氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離 器。在分離器中，電解液與氣體分離，由于重力的作用，電解液向下進(jìn)入熱交 換器管間，與經(jīng)熱交換器管內(nèi)上行的氫氣電解液混合物和氧氣電解液混合物換 熱，進(jìn)入電解液匯流器，然后經(jīng)回流管進(jìn)入電解槽，如此循環(huán)往復(fù)進(jìn)行。氫氣 和氧氣則經(jīng)氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器分離電解液后，向上升至冷凝 器通過風(fēng)冷或水冷降低溫度，然后進(jìn)入洗滌器，用水洗去氫氣和氧氣中的電 解液，經(jīng)洗滌器頂部的氫氣和氧氣出口管輸出。
本發(fā)明氫氧機(jī)的電解電源為風(fēng)能、太陽(yáng)能、電能互補(bǔ)能源。本發(fā)明對(duì)風(fēng)能的要求輸出為直流電壓DC24V,兩臺(tái)500W風(fēng)能發(fā)電機(jī)
并聯(lián)，提供電解槽工作電源。
對(duì)太陽(yáng)能要求采用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)提供DC24V，功率為1KW的直流電
源，以保證電解槽工作電源。
對(duì)電能要求提供功率不超過2KW，電壓不超過20V直流電源。 以上三種能源，以互補(bǔ)形式給電解槽提供電解能源。為方便氫氧機(jī)用電方
便，將其三種電源集成至電器盒內(nèi)，并設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，方便人們選擇不同能源，
節(jié)約電能。電器盒與氫氧機(jī)電源線相連接。
為了保證電解液降溫效果，本發(fā)明使用列管式熱交換器。 為了保證在特殊情況下，例如夏季環(huán)境溫度高時(shí)降低電解液溫度，本
發(fā)明在熱交換器附近設(shè)置冷卻風(fēng)扇。在環(huán)境高溫、電解液冷卻效果不好時(shí)，
啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇，強(qiáng)行風(fēng)冷，保證電解液的冷卻效果，保證水的電解連續(xù)不斷進(jìn)行。
為了保證設(shè)備中的電解液不泄露，本發(fā)明氫氣電解液混合出口管和氧 氣電解液混合出口管通過法蘭與電解液匯流器連接。氫氣氣水分離器和氧氣氣 水分離器通過法蘭與冷凝器連接。
本發(fā)明利用流體力學(xué)原理，將電解槽內(nèi)熱電解液分別噴入氫、氧氣水分離 器中。分離器與電解槽設(shè)有高度差，使得分離器分離的電解液通過熱交 換器內(nèi)部管路，將冷卻的電解液再通過回流管分配到電解槽內(nèi)部每個(gè)電解小室， 保證電解槽溫度得到控制；電解液可以均勻參加電解。由于本發(fā)明完全采用靜 態(tài)循環(huán)，使得裝置穩(wěn)定可靠；降低整機(jī)電解消耗；基本上讓電解液循環(huán)系統(tǒng)達(dá) 到免維護(hù)水平，從而大大提高了整機(jī)使用可靠性。
本發(fā)明首次在氫氧機(jī)中省去電解液循環(huán)泵，結(jié)構(gòu)的變化帶來了設(shè)備結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、故障少、降低電耗、工作穩(wěn)定、維修方便等一系列使用、功能和效果 上的變化，具有實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和技術(shù)進(jìn)步，具有新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1. 電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備故障少，壽命長(zhǎng)。
2. 工作穩(wěn)定可靠，電解效率高。
3. 省去循環(huán)泵，降低電耗；減少噪音。4. 維修方便；電解液循環(huán)系統(tǒng)達(dá)到免維護(hù)水平；減少維護(hù)成本；5. 三電互補(bǔ)，使用大自然能源，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約電能。


圖1為本發(fā)明電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)構(gòu)造圖； 圖2為電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)外形圖。圖中l(wèi)為電解槽；2為回流管；3為氫氣電解液混合出口管；4為電解液 匯流器；5為冷卻風(fēng)扇；6為熱交換器；7為氫氣氣水分離器；8為氫氣冷凝器； 9為氫氣洗滌器；IO為氧氣洗滌器；U為氫氣出口管；12為氧氣氣水分離器； 13為氧氣電解液混合出口管；14為連接法蘭；15為氧氣出口管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 實(shí)施例一電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，每小時(shí)產(chǎn)氣量1500立方米；耗蒸餾水0.8升。采用風(fēng)能、太陽(yáng)能、電能三能互補(bǔ)做為水電解能源。額定功率5.3KW。兩臺(tái) 500W風(fēng)能發(fā)電機(jī)并聯(lián)，輸出直流電壓DC24V;太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)DC24V,發(fā) 電功率1KW直流電源；380V電源。三種電源集成至電器盒內(nèi)，固定至氫氧 機(jī)電源上，設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)，根據(jù)天氣情況選擇使用。電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)的電解槽(1)內(nèi)設(shè)有氫氣電解液混合出口管(3) 和氧氣電解液混合出口管(13)。電解槽(1)的上部設(shè)有電解液匯流器(4)、 兩臺(tái)冷卻風(fēng)扇(5)、列管式熱交換器(6)。冷卻風(fēng)扇(5)設(shè)于熱交換器(6) 的附近。氫氧機(jī)的外壁與熱交換器(6)相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有液位計(jì)(16)。氫氣 電解液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管(13)通過法蘭(14)與電 解液匯流器(4)連接。氫氣電解液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管 (13)經(jīng)電解液匯流器(4)、熱交換器(6)分別進(jìn)入設(shè)于熱交換器(6)上部 的氫氣氣水分離器(7)和氧氣氣水分離器(12);氣水分離器(7)和(12) 通過法蘭(14)與冷凝器(8)連接。電解液經(jīng)氣水分離器(7)和(12)分離 后經(jīng)熱交換器(6)向下通過回流管(2)進(jìn)入電解槽(1)。氫氣電解液混合出 口管(3)分離電解液后的氣體，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(9)， 經(jīng)洗滌器(9)頂部的氫氣出口管(11)輸出至用氫設(shè)備。氧氣電解液混合出口管(13)分離電解液后，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(10)，經(jīng)洗滌器(10)頂部的氧氣出口管(15)輸出至用氧設(shè)備。本機(jī)產(chǎn)氣主要用于首飾焊接加工、汽車配件行業(yè)、家電行業(yè)空調(diào)冰箱配件的焊接；電子行業(yè)電磁線圈等的焊接；半導(dǎo)體、IC封裝、燈具等行業(yè)玻璃的 加工、制作、有機(jī)玻璃拋光、鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)、模具制造企業(yè)的火焰切割等中小型 火焰加工場(chǎng)所。 實(shí)施例二電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，每小時(shí)耗去離子水9. 5升；產(chǎn)氣量18000立方米； 工作氣壓0. 05—0. 2Mpa。采用風(fēng)能、太陽(yáng)能、電能三能互補(bǔ)做為水電解能源。 兩臺(tái)500W風(fēng)能發(fā)電機(jī)并聯(lián)，輸出直流電壓DC24V;太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)DC24V， 發(fā)電功率1KW直流電源；連接380V電源。三種電源集成至電器盒內(nèi)，固定 至氫氧機(jī)電源上，設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)，根據(jù)天氣情況選擇使用。電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)的電解槽(1)內(nèi)設(shè)有氫氣電解液混合出口管(3) 和氧氣電解液混合出口管(13)。電解槽(1)的上部設(shè)有電解液匯流器(4)、 的冷卻風(fēng)扇(5)、列管式熱交換器(6)。冷卻風(fēng)扇(5)設(shè)于熱交換器(6)的 附近。氫氧機(jī)的外壁與熱交換器(6)相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有液位計(jì)(16)。氫氣電 解液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管(13)通過法蘭(14)與電解 液匯流器(4)連接。氫氣電解液混合出口管(3 )和氧氣電解液混合出口管(13) 經(jīng)電解液匯流器(4)、熱交換器(6)分別進(jìn)入設(shè)于熱交換器(6)上部的氫氣 氣水分離器(7)和氧氣氣水分離器(12);氣水分離器(7)和(12)通過法 蘭(14)與冷凝器(8)連接。電解液經(jīng)氣水分離器(7)和(12)分離后經(jīng)熱 交換器(6)向下通過回流管(2)進(jìn)入電解槽(1)。氫氣電解液混合出口管(3) 分離電解液后的氣體，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(9)，經(jīng)洗滌器 (9)頂部的氫氣出口管(11)輸出至用氫設(shè)備。氧氣電解液混合出口管(13) 分離電解液后，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(10)，經(jīng)洗滌器(10) 頂部的氧氣出口管(15)輸出至用氧設(shè)備。本機(jī)的使用，將水凈化后，加入電解槽，通過電解，產(chǎn)生無色、無味、 無毒的氫氣和氧氣，燃燒后變成水。優(yōu)點(diǎn)是火焰溫度高、燃燒集中、割縫窄、 掛渣少、切割熱影響區(qū)小、切割面平整、光滑。廣泛應(yīng)用于鋼鐵廠、鋼構(gòu)廠的切割、焊接，船舶修造，玻璃制品加工，星級(jí)酒店?duì)t灶供氣，及各種火焰加工。 實(shí)施例三電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，每小時(shí)耗純凈水12.5升；產(chǎn)氣量25000L。采用 風(fēng)能、太陽(yáng)能、電能三能互補(bǔ)做為水電解能源。兩臺(tái)500W風(fēng)能發(fā)電機(jī)并聯(lián)， 輸出直流電壓DC24V;太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)DC24V，發(fā)電功率1KW直流電源； 連接380V電源。三種電源集成至電器盒內(nèi)，固定至氫氧機(jī)電源上，設(shè)有轉(zhuǎn)換 開關(guān)，根據(jù)天氣情況選擇使用。電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)的電解槽(1)內(nèi)設(shè)有氫氣電解液混合出口管(3) 和氧氣電解液混合出口管(13)。電解槽(1)的上部設(shè)有電解液匯流器(4)、 冷卻風(fēng)扇(5)、列管式熱交換器(6)。冷卻風(fēng)扇(5)設(shè)于熱交換器(6)的附 近。氫氧機(jī)的外壁與熱交換器(6)相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有液位計(jì)(16)。氫氣電解 液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管(13)通過法蘭(14)與電解液 匯流器(4)連接。氫氣電解液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管(13) 經(jīng)電解液匯流器(4)、熱交換器(6)分別進(jìn)入設(shè)于熱交換器(6)上部的氫氣 氣水分離器(7)和氧氣氣水分離器(12);氣水分離器(7)和(12)通過法 蘭(14)與冷凝器(8)連接。電解液經(jīng)氣水分離器(7)和(12)分離后經(jīng)熱 交換器(6)向下通過回流管(2)進(jìn)入電解槽(1)。氫氣電解液混合出口管(3) 分離電解液后的氣體，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(9)，經(jīng)洗滌器 (9)頂部的氫氣出口管(11)輸出至用氫設(shè)備。氧氣電解液混合出口管(13) 分離電解液后，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(10)，經(jīng)洗滌器(10) 頂部的氧氣出口管(15)輸出至用氧設(shè)備。本機(jī)的使用，將水凈化后，加入電解槽，通過電解，產(chǎn)生無色、無味、 無毒的氫氣和氧氣，燃燒后變成水。優(yōu)點(diǎn)是火焰溫度高、燃燒集中、割縫窄、 掛渣少、切割熱影響區(qū)小、切割面平整、光滑。廣泛應(yīng)用于鋼鐵廠、鋼構(gòu)廠的 切割、焊接，船舶修造，玻璃制品加工，星級(jí)酒店?duì)t灶供氣，及各種火焰加工。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，由電解槽(1)、冷凝器(8)、洗滌器(9)和洗滌器(10)，出口管(11)和(15)組成，其特征在于電解槽(1)內(nèi)設(shè)有氫氣電解液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管(13)；電解槽(1)的上部設(shè)有電解液匯流器(4)、冷卻風(fēng)扇(5)、熱交換器(6)；氫氣電解液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管(13)經(jīng)電解液匯流器(4)、熱交換器(6)分別進(jìn)入設(shè)于熱交換器(6)上部的氫氣氣水分離器(7)和氧氣氣水分離器(12)；電解液經(jīng)氣水分離器分離后經(jīng)熱交換器(6)向下通過回流管(2)進(jìn)入電解槽(1)；氫氣電解液混合出口管(3)分離電解液后的氣體，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(9)，經(jīng)洗滌器(9)頂部的氫氣出口管(11)輸出；氧氣電解液混合出口管(13)分離電解液后，進(jìn)入分離器上部的冷凝器(8)、洗滌器(10)，經(jīng)洗滌器(10)頂部的氧氣出口管(15)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，其特征在于電解電 源為風(fēng)能、太陽(yáng)能、電能三種電源集成至電器盒內(nèi)，電器盒上設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)， 電器盒與氫氧機(jī)電源線相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，其特征在于熱交換器(6)為列管式結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，其特征在于冷卻風(fēng)扇(5)設(shè)于熱交換器(6)的外部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)，其特征在于氫氣電 解液混合出口管(3)和氧氣電解液混合出口管(13)通過法蘭(14)與電解 液匯流器(4)連接；氣水分離器(7)和(12)通過法蘭(14)與冷凝器(8) 連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于氫氧發(fā)生器技術(shù)，電解液無泵循環(huán)氫氧機(jī)。現(xiàn)有的氫氧機(jī)電解液循環(huán)是由循環(huán)泵進(jìn)行的。缺點(diǎn)是故障頻繁、易發(fā)生滲漏現(xiàn)象、耗能高、噪聲大、維護(hù)麻煩等缺點(diǎn)。本發(fā)明電解槽(1)的上部設(shè)有電解液匯流器(4)、冷卻風(fēng)扇(5)、熱交換器(6)；氫氣、氧氣、電解液經(jīng)電解液匯流器(4)、熱交換器(6)分別進(jìn)入氣水分離器(7)和(12)；電解液經(jīng)氣水分離器分離后經(jīng)熱交換器(6)向下通過回流管(2)進(jìn)入電解槽(1)；分離電解液后的氣體，進(jìn)入冷凝器(8)、洗滌器(9)、(10)，經(jīng)頂部的出口管(11)、(15)輸出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障少、壽命長(zhǎng)；電解效率高；降低電耗；減少噪音；維修方便。
文檔編號(hào)C25B1/04GK101654787SQ20091019555
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者包秀敏, 呂國(guó)愛 申請(qǐng)人:上海高企新能源科技有限公司