用于产生气态氢和氧的电解反应系统的制作方法

技术特征：
1.一种用于产生气态氢和氧的电解反应系统(1)，所述电解反应系统包括：-用于容纳电解质的反应室(2、69)，-所述反应室(2、69)中的电极组件(3)，所述电极组件(3)由多个阳极电极和阴极电极(5、6)形成，-其中，所述电极组件(3)通过至少两个、优选多于至少三个同轴或近似同轴布置的管形电极(5、6)形成，并且其中，彼此相邻布置的管形电极(5、6)的柱形的周面或由多个彼此成角度地定向的面组成的周面彼此间隔开距离地布置，并且在彼此间隔开距离的电极(5、6)的周面之间构造有用于所述电解质的至少一个流动通道(71)，所述流动通道在用于所述电解质进入到所述电极组件(3)中的第一轴向端部(78)和用于所述电解质从所述电极组件(3)中流出的第二轴向端部(79)之间延伸，其特征在于，所述至少一个流动通道(71)具有至少一个第一流动横截面(80)和至少一个第二流动横截面(81)，其中，所述第二流动横截面(81)的尺寸设计得比所述第一流动横截面(80)更小并且比较小的第二流动横截面(81)在所述至少一个流动通道(71)的最靠近所述电极组件(3)的第二轴向端部(79)的子区段中构造。2.根据权利要求1所述的电解反应系统，其特征在于，逐渐变细的流动横截面(81)通过所述电极(5、6)中的至少一个电极的从所述第一轴向端部(78)朝所述第二轴向端部(79)的方向连续地或突变地增加的壁厚(59、60)形成。3.根据权利要求1或2所述的电解反应系统，其特征在于，布置在所述电极组件(3)的径向最内部的和径向最外部的电极(5、6)之间的至少一个电极(5、6)的径向内部的和/或径向外部的周面(75、76)相对于所述电极组件(3)的柱轴线或竖直轴线(8)成角度地构造。4.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述电极组件(3)的径向最内部的管形电极(5、6)在所述管形电极的整个竖直长度(74)上具有相同保持的壁厚(59)和相同保持的外直径。5.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述电极(5、6)中的至少一个电极的径向内部的和/或径向外部的周面(75、76)以截锥的周面的形式构造。6.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述至少一个逐渐变细的流动通道(71)通过至少两个直接相邻的电极(5、6)的彼此成角度延伸的纵轴形成。7.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述电极组件(3)的虚拟的柱轴线或竖直轴线(8)的轴向方向上在所述电极组件(3)上方和/或下方布置至少一个电磁线圈(13)，所述电磁线圈的电磁场在施加电能时作用到所述电解质和所述电极组件(3)上。8.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述反应室(2)具有基本空心柱形的或空心棱柱形的主体形状并且所述反应室的虚拟的中心轴线、尤其所述反应室(2)的周面垂直地或近似竖直地定向。9.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述反应室(2)中构造有基本空心柱形的或空心棱柱形的容纳容器(4)、尤其电解质容器(30)，在所述容纳容器中布置有所述至少一个管形的电极组件(3)。10.根据权利要求9所述的电解反应系统，其特征在于，用于所述电解质和用于所述至
少一个电极组件(3)的所述电解质容器(30)或所述容纳容器(4)在所述上端部区段中实施为敞开的并且所述电解质容器或所述容纳容器的周面或柱面与所述反应室(2)的内壁面间隔开距离地布置。11.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，管状的所述电极组件(3)的虚拟管轴线(56)基本处于所述虚拟的柱轴线或竖直轴线(8)上或者与所述容纳容器(4)或者所述反应室(2)的虚拟的柱轴线或竖直轴线(8)重合。12.根据权利要求7至11中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述至少一个电极组件(3)完全浸入所述电解质中并且所述至少一个电磁线圈(13、70)同样处于所述电解质的正常的或最小的液位(14)下方或至少大部分浸入所述电解质中。13.根据权利要求7至12中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述至少一个电磁线圈(13、70)的电磁场使所述阳极电极和阴极电极(5、6)处于机械振动中，使得促进在所述阳极电极和阴极电极(5、6)上产生或附着的气泡的分离。14.根据权利要求7至13中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述至少一个电磁线圈(13)在俯视图中基本环形地构造并且所述电磁线圈的中心点或中点(15)处于所述电极组件(3)的虚拟柱轴线或竖直轴线(8)上或附近。15.根据权利要求14所述的电解反应系统，其特征在于，所述电磁线圈(13)构造成环面形并且具有至少一个线圈绕组(18)、优选至少两个、尤其四个围绕绕组体(17)的圆周分布布置的、分别彼此间隔地缠绕的子绕组(19、19’、19”、19
”’
)。16.根据权利要求15所述的电解反应系统，其特征在于，三个分别以45
°
相对于所述线圈轴线错开布置的相叠缠绕的线圈绕组(18、18’、18
”’
)被构造。17.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，第一电能量源(21)被构造成对所述阳极电极和阴极电极(5、6)进行脉冲式的能量供应。18.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，另外的电能量源(22)被构造用于所述至少一个电磁线圈(13、70)的脉冲式的能量供应。19.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，用于为所述阳极电极和阴极电极(5、6)进行能量供应的第一能量源(21)的能量频率和用于为所述至少一个电磁线圈(13、70)进行能量供应的第二能量源(22)的能量频率被选择成，使得所述电解系统至少暂时地接近所述电解系统的谐振频率或在所述电解系统的谐振频率处工作。20.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述反应室(2、69)的下区段中或在容纳所述电解质的容纳容器(4)的下区段中布置有用于供应和/或补充所述电解质的至少一个流入开口(23)。21.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述反应室(2、69)中或在容纳所述电解质的容纳容器(4)中构造有至少一个用于使所述电解质产生涡流的器件(24)，所述器件尤其是用于在所述电解质中构建流动、例如紊流的或涡流状的流动。22.根据权利要求21所述的电解反应系统，其特征在于，所述用于产生涡流的器件(24)通过至少一个吸入和/或排出喷嘴(25)形成，优选通过用于电解质的多个吸入和/或排出喷嘴(25)形成，所述多个吸入和/或排出喷嘴引导电解质进入反应室(2、69)或容纳容器(4)中。23.根据权利要求22所述的电解反应系统，其特征在于，所述至少一个吸入和/或排出
喷嘴(25)布置在所述反应室(3)或所述容纳容器(4)的内部的周面的附近区域中并且与所述内部的周面以一定角度定向，从而在所述电解质中能产生紊流涡流的流动。24.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述反应室(2、69)中构造有至少一个溢流棱边(27)，以用于限制或确定所述电解质的最大液位(28)。25.根据权利要求24所述的电解反应系统，其特征在于，用于所述电解质的所述至少一个溢流棱边(27)通过容纳容器(4)的、尤其具有竖直定向的柱轴线(31)的空心柱形的电解质容器(30)的上限界棱边(29)形成。26.根据权利要求24所述的电解反应系统，其特征在于，在所述反应室(2)的底部区段中构造至少一个排放开口(36)，以用于将流过所述溢流棱边(27)的电解质或电解质泡沫从所述反应室(2)导出。27.根据权利要求24所述的电解反应系统，其特征在于流动经过所述溢流棱边(27)进入到所述容纳容器(4)中的电解质的回引装置(37)，所述回引装置尤其进入到空心柱形的所述电解质容器(30)中。28.根据权利要求24所述的电解反应系统，其特征在于在所述反应室(2)内或在用于引导电解质进入反应室(2)的回引装置(37)内构造用于流过所述溢流棱边(27)的电解质的收集区段(35)，以形成气封部、尤其是用于所产生的氢和氧的虹吸管状的气体屏障。29.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述反应室(2、69)中或者在容纳电解质的所述容纳容器(4)中，电解质的连续或不连续的流入(45)和流出(46)、尤其是包括水或者由水形成的电解质的与时间有关的逐渐交换。30.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于用于在所述反应室(2)中建立相对于大气环境压力的负压的至少一个器件(50)。31.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于通过在所述反应室(2)、尤其所述反应室的气体室(26)与内燃机(51)、尤其汽油发动机、燃气发动机或柴油发动机的燃料供应部(53)、尤其进气系统之间建立流动技术上的连接(52)而在所述反应室(2)中建立负压。32.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述管形电极(5、6)的虚拟中心轴线(8)是竖直定向的。33.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述管形电极(5、6)的远端部区段分别敞开地实施。34.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述管形电极(5、6)的周面(75、76)之间构造有至少一个截锥形的间隙(57、58)，通过所述间隙促进在所述阳极电极和阴极电极(5、6)上形成或附着的气泡滴落到处于所述电解质上方的气体室(26)中。35.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，与进一步向内、尤其更靠近中央的管轴线(56)布置的电极(5；6)或该管状的电极组件(3)的进一步向内布置的电极对(5、6)相比，管形或空心棱柱形的、彼此嵌套的电极(5、6)之间的距离(54、55)或间隙尺寸从外部的电极对(5、6)出发增大或变大地确定尺寸。36.根据权利要求7至35中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，管形或空心棱柱形的所述电极(5、6)的壁厚为1至3mm之间，使得所述至少一个线圈(13)的电磁场在管形或
空心棱柱形的所述电极(5、6)中引起机械振动的激励。37.根据权利要求7至36中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述电极组件(3)的管形的或空心棱柱形的电极(5、6)中的至少一个电极具有至少一个缝隙(61、62)或其他的机械弱化部或刚度减小部，以便能够在所述至少一个电磁线圈(13、70)的电磁场的影响下置于增强的机械振动中。38.根据权利要求7至37中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述至少一个电磁线圈(13)基本环面形或环形地构造并且包括多个电串联连接的子绕组(19、19’、19”、19
”’
)，所述子绕组分别在所述线圈(13)的环周(64)的20
°
至50
°
、尤其25
°
至45
°
之间、优选大约30
°
的圆周角(63)上延伸。39.根据权利要求38所述的电解反应系统，其特征在于，串联连接的在所述环形线圈(13)的环周方向上彼此相继的子绕组(19、19’、19”、19
”’
)彼此形成在10
°
至30
°
之间、尤其在15
°
至25
°
之间、优选大约20
°
的自由角(65)。40.根据权利要求38或39所述的电解反应系统，其特征在于，彼此相继的串联连接的子绕组(19、19’、19”、19
”’
)的数量被选择成，使得在大约1080
°
上构造大约三个完整的环匝。41.根据权利要求38至40中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，所述子绕组(19、19’、19”、19
”’
)的圆周角(63)和所述子绕组(19、19’、19”、19
”’
)之间的自由角(65)被选择成，使得在相叠缠绕的子绕组(19、19’、19”、19
”’
)之间的多于一个完整的环匝之后构造有偏移角(66)。42.根据权利要求38至41中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，各个子绕组(19、19’、19”、19
”’
)单层地缠绕并且在完整的环匝之后构造的子绕组(19、19’、19”、19
”’
)基本无气隙地经由处于下方的或处于内部的子绕组(19、19’、19”、19
”’
)缠绕。43.根据前述权利要求中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，在所述反应室(2、69)或所述容纳容器(4)的外部的周面(72)上，或在围绕所述反应室(2、69)或所述容纳容器(4)的介电的绕组支架上安设单层或多层的、空心柱形构造的电磁线圈(70)，所述电磁线圈的电磁场在加载电能时作用到所述电解质上和所述电极组件(3)上。44.根据权利要求43所述的电解反应系统，其特征在于，所述空心柱形的电磁线圈(70)的轴向长度(73)至少近似地等于所述电极组件(3)的竖直长度(74)。45.根据权利要求24至44中任一项所述的电解反应系统，其特征在于，参照所述电解质在所述反应室(69)或所述容纳容器(4)的溢流棱边(27)后方的流动方向，构造有用于所述电解质的脱气装置(82)。46.根据权利要求45所述的电解反应系统，其特征在于，所述脱气装置(82)通过至少一个在相对于所述柱轴线或竖直轴线(8)的径向方向上延伸的用于电解质的分配元件(83)形成，所述分配元件(83)被设置用于增大流过所述溢流棱边(27)的电解质的表面或用于在所述分配元件(83)上形成电解质液体膜。47.根据权利要求46所述的电解反应系统，其特征在于，所述分配元件(83)环形地围绕所述反应室(69)或所述容纳容器(4)布置，并且从所述分配元件的径向内部区段出发朝分配元件的径向外部区段的方向向下倾斜地定向。48.根据权利要求46或47所述的电解反应系统，其特征在于，所述分配元件(83)具有阶梯形或波浪形延伸的表面，以用于分配和导出电解质。

技术总结
本发明涉及一种用于产生气态氢和氧的电解反应系统(1)，包括用于容纳电解质的反应室(2、69)以及由多个阳极电极和阴极电极(5、6)构成的电极组件(3)。在相互间隔开距离的电极(5、6)的周面之间构造有用于电解质的至少一个流动通道(71)，该流动通道在用于使得电解质进入电极组件(3)中的第一轴向端部与用于使得电解质从电极组件(3)中流出的第二轴向端部之间延伸。所述至少一个流动通道(71)具有至少一个第一流动横截面和至少一个第二流动横截面，其中，第二流动横截面的尺寸设计得比第一流动横截面更小并且比较小的第二流动横截面在至少一个流动通道(71)的、最靠近电极组件的第二轴向端部的子区段中构造。由此实现了改进的、尤其更有效的电解反应系统(1)。其更有效的电解反应系统(1)。其更有效的电解反应系统(1)。


技术研发人员：O
受保护的技术使用者：ASA-能源有限公司
技术研发日：2020.11.20
技术公布日：2022/8/26