一种用水制备氢氧混合可燃气体系统的制作方法

本发明涉及燃料制备设备，具体为一种用水制备氢氧混合可燃气体系统。

背景技术：

1、电解水制氢是生产氢气的主要工艺。根据网络查询到的现有技术电解水制氢成本数据，以1000m3/h规模的pem电解槽制氢为例：

2、1、每年工作2000h，每年制氢200万m3；

3、2、1000m3/h的pem电解槽成本3000万元，土地费用，土建和设备安装200万元，人工成本和维护成本每年40万元；

4、3、每1m3氢气消耗原料水0.001吨，冷却水0.001吨，水费5元/吨；

5、4、设备折旧期10年，土建及安装折旧期20年，采用直线折旧，无残值，设备每年折旧10％，土建和安装每年折旧5％；

6、5、每1m3氢气耗电4.5kwh，一公斤氢气约为11.2标方，即电解水制氢一公斤需要50.4度电，按工业用电价格0.4元/kwh(度)计算，电费需20.16元。换算单位，即电解水制氢成本每公斤39.87元，其中电耗成本占比高达50％，pem电解槽采购成本太高，折旧成本高，设备折旧成本占到总成本的44％。所以制氢站也在像发电制氢一体化发展，例如采用光伏发电，降低用电成本，但相应设备投入巨大，也提升了生产成本。

7、目前电解水制氢主要分为碱性电解槽制氢和pem电解槽制氢。碱性电解槽制氢，电解效率较低(70％-80％)，要使用强腐蚀性碱液，氢气需要脱除水和碱，难快速启动和变载，无法快速调节制氢速度，与可再生能源发电的适配性较差。隔膜是其核心组件，能否开发出新型隔膜是其降低制氢能耗的关键。

8、公开号为cn 104674292 a的中国发明专利申请公开一种低压电化分离水分子装置及其方法，通过电化反应堆，在特定的电压电流条件下快速将水分子分离成气态电解质，然后通过低压控压离心分离器使得气态电解质在超低压环境下分离成氢和氧，并混合存储在可燃气体储存罐中，使用时通过可燃气输出口控制输出作燃料燃烧使用。该技术方案中的低压电化分离水分子装置结构简单、体积小、功耗少，利用电化反应和超低压控压离心分离技术，用一般的水产生出可燃的氢和助燃的氧，是即产即用的高效气态燃料，在常态下不会爆燃，使用十分安全，而且无需任何添加剂，生产出来的氢气和氧气燃烧之后的产物只有水，而不会残留或释出任何有毒物质，真正实现清洁环保。

9、公开号为cn 105200447 a的中国发明公开了一种高能气体产生装置，所述装置包括至少一对由主极板a与主极板b构成的电解机构，以及至少一组激发副极板a与激发副极板b构成的激发机构；其中所述激发机构所产生的电场方向与所述电解机构的电场方向相互垂直，所述电解机构和激发机构产生的电场相互作用下，增加水分解的能量。该技术方案通过设置的上述两个机构的电场相互作用，增加了氢原子和氧原子之间的电场作用力，改变电子的分层排布，拉大原子和原子之间的距离，改变水的氢键结构。进而形成了氢氧元素的粒子状态相对平衡、稳定共存的混合气态物质，该气态物质燃烧高效稳定不易爆燃，可随被加热物质的不同而产生不同的燃烧温度，且可在欠氧状态下燃烧，是一种真正高效、环保清洁的燃气能源。

10、但上述现有技术方案在实际应用中虽然可以生产出氢气和氧气混合燃料，但水电解转化为氢氧混合燃料的效率低，在实质应用中效果也有待提高。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提供一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，将水通过电解生成主要由氢气和氧气组成的混合可燃气体，具有制备成本低，燃烧热值高，且燃烧后无污染等优点。

2、本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，包括水箱1、第一储存罐5、第二储存罐6和电化反应器2，所述水箱1通过水管与所述电化反应器2的输入口连接，所述电化反应器2设置有第一气体出口和第二气体出口，所述第一气体出口通过管道与第一存储罐5连接，所述第二气体出口通过管道与第二存储罐6连接，所述第一存储罐5和所述第二存储罐6分别通过管道与输出总管连接，所述输出总管的输出口与燃料储气罐4连接；所述水箱1与所述电化反应器2之间设置电磁阀，用于控制水的输入量。所述电化反应器2与控制装置3连接。

3、所述电化反应器2包括可气密封的壳体和和置于壳体内腔的电解装置，所述电解装置中的第一连接极和第二连接极分别与所述控制装置3的第一输出极和第二输出极连接。

4、所述电解装置包括第一端板、第二端板和电解单元，若干电解单元并联设置，并置于第一端板21与第二端板22之间，相邻的电解单元之间设置有绝缘隔圈；所述第一端板21与第二端板22通过串接所述电解单元的连杆27和螺帽26固紧。

5、优选的，所述电解单元中设置三个截面呈三角形布置的安装孔，三根连杆27分别穿过所述电解单元的安装孔，并穿过第一端板21与第二端板22对应的通孔通过螺丝旋紧固定。

6、优选的，相邻所述电解单元之间设置有绝缘隔圈，将相邻的电解单元间隔开，形成具有25-50mm的间隙。

7、所述第一端板21和第二端板22设置有穿过所述连杆27的通孔，所述连杆27穿过通孔并在外侧用螺丝旋紧固定。

8、所述电解单元由正极片23和负极片24组成，所述正极片23与负极片24之间设置绝缘胶圈28将正极片23与负极片24粘合为一体，所述正极片23和负极片24分别通过第一极母线31和第二极母线32分别与所述控制装置3的第一输出极和第二输出极连接。

9、所述正极片23与负极片24表面附着催化层，可以提高水电解生产氢气和氧气混合可燃气体的效率，降低生产成本。

10、优选的，所述催化层为铂系金属镀层。

11、优选的，所述催化层的厚度为10-50nm之间，可以在使用过程中不易产生损耗，且具有极高的电解效率。

12、更优选的，所述催化层为铂(pt)、钯(pd)、铱(ir)镀层。

13、优选的，所述正极片与负极片之间的绝缘胶圈厚度为10-30mm，使正极片与负极片之间具有间隙，使正极片23与负极片24之间具有恰当的间隙，水与正极片23与负极片24之间可以充分接触，且形成恰当的电解场，提高电解效率。

14、本申请技术方案可通过电解机构和激发机构，产生相互交叉电场，使水的氢氧键结构发生变化，生产出主要是氢气和氧气组成的混合可燃气体，生产成本得到有效降低；具有可燃、高热值以及在欠氧状态下可燃等特性；燃烧后无污染，是一种新型高效、环保清洁的燃气能源，可以工业及家庭生活应用。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单，成本低。

技术特征：

1.一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，包括水箱、第一储存罐、第二储存罐和电化反应器，所述水箱通过水管与所述电化反应器的输入口连接，所述电化反应器设置有第一气体出口和第二气体出口，所述第一气体出口通过管道与第一存储罐连接，所述第二气体出口通过管道与第二存储罐连接，所述第一存储罐和所述第二存储罐分别通过管道与输出总管连接，所述输出总管的输出口与燃料储气罐连接；所述电化反应器与控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，所述电化反应器包括可气密封的壳体和置于壳体内腔的电解装置，所述电解装置的第一连接极和第二连接极分别与所述控制装置的第一输出极和第二输出极连接。

3.根据权利要求2所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，电解装置包括第一端板、第二端板和电解单元，若干电解单元并联设置，并置于第一端板与第二端板之间，相邻的电解单元之间设置有绝缘隔圈；所述第一端板与第二端板通过串接所述电解单元的连杆和螺帽固紧。

4.根据权利要求3所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，所述电解单元中设置三个截面呈三角形布置的安装孔，三根连杆分别穿过所述电解单元的安装孔，并穿过第一端板与第二端板对应的通孔通过螺丝旋紧固定。

5.根据权利要求4所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，相邻所述电解单元之间设置有绝缘隔圈，将相邻的电解单元间隔开，形成具有25-50mm的间隙。

6.根据权利要求5所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，所述第一端板和第二端板设置有穿过所述连杆的通孔，所述连杆穿过通孔并在外侧用螺丝旋紧固定。

7.根据权利要求6所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，所述电解单元由正极片和负极片组成，所述正极片与负极片之间设置绝缘胶圈将正极片与负极片粘合为一体，所述正极片和负极片分别通过第一极母线和第二极母线分别与所述控制装置的第一输出极和第二输出极连接。

8.根据权利要求7所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，所述正极片与负极片表面附着催化层，所述催化层为铂系金属镀层。

9.根据权利要求8所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，所述催化层的厚度为10-50nm之间。

10.根据权利要求9所述的一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，其特征在于，所述正极片与负极片之间的绝缘胶圈厚度为10-30mm，使正极片与负极片之间具有间隙。

技术总结本发明公开一种用水制备氢氧混合可燃气体系统，包括水箱、第一储存罐、第二储存罐和电化反应器，所述水箱通过水管与所述电化反应器的输入口连接，所述电化反应器设置有第一气体出口和第二气体出口，所述第一气体出口通过管道与第一存储罐连接，所述第二气体出口通过管道与第二存储罐连接，所述第一存储罐和所述第二存储罐分别通过管道与输出总管连接，所述输出总管的输出口与燃料储气罐连接；所述电化反应器与控制装置连接。本发明的有益效果是：生产成本得到有效降低；具有可燃、高热值以及在欠氧状态下可燃等特性；燃烧后无污染，是一种新型高效、环保清洁的能源。技术研发人员：江创葵,刘向荣受保护的技术使用者：江创葵技术研发日：技术公布日：2024/5/12