一种电解水量产纯氢气的装置的制作方法

本发明涉及制氢装置，尤其涉及一种电解水量产纯氢气的装置。

背景技术：

1、为了減少碳足跡，世界各囯都在积极开发无co2的新能源技术。由于氢气(h2)的能量密度很高(142mj/kg，汽油为46mj/kg)，h2转成能量的效率高于汽油(1kgh2能使电动汽车跑120km)，且不释放co2。因此，h2被视为一级能源。h2的商业量产不仅是环保问题，h2之生产技术的成本与效率，才是投资的真正关键。

2、水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。目前市面上依靠电解水量产氢气的装置种类不可谓不多，但它们生产成本较高，氢气的产率和纯度仍然有待进一步提高。

3、为了解决上述问题，实用新型专利cn 217127553 u公开了一种高效纯净可标准化量产的氢气制取装置，包括纯净水进入固定端和与纯净水进入固定端相邻设置的纯氢输出固定端，其特征在于：所述纯净水进入固定端和纯氢输出固定端之间设置有正极导电疏水钛质平网，所述正极导电疏水钛质平网和纯净水进入固定端之间设置有硅胶密封垫，所述正极导电疏水钛质平网与纯氢输出固定端之间设置负极导电疏水钛质平网，通过设置可拆卸方便组装的固定端，在固定端之间设置正负极导电疏水钛质平网，通电后对可导电的纯水进行电解制氢气，本装置结构简单，安装便捷，可连续制取氢气，效率高。然而，其生产成本仍然较高，资金投入较大，生产效率仍然有待进一步改善。

技术实现思路

1、本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种资金投入少，耗能低，生产效率高，能够通过电解水量产高纯氢气的装置。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电解水量产纯氢气的装置，包括电解槽组，电解槽组通过出水管和进水管与贮水槽连通，在进水管上设置有泵送水的泵；所述电解槽组通过氢气抽送管与氢气贮存罐连通，通过氧气抽送管与氧气贮存罐连通，在氢气抽送管上设有氢气抽送泵，在氧气抽送管上设有氧气抽送泵，电解槽组内制得的氢气和氧气分别通过氢气抽送泵和氧气抽送泵抽送至氢气贮存罐和氧气贮存罐；电解槽组由三个并排的电解槽组成，每个电解槽均与dc电源供应器电连接，所述dc电源供应器包括超级电容器和智慧型开关；进水管、氢气抽送管和氧气抽送管通过支管分别与每个电解槽连通。

3、优选的，每个电解槽中设有阳电极、阴电极，以钛上镀掺杂锑的二氧化锡(sb-sno2/ti)为eo2阳极，以304不锈钢上镀三维纳米碳膜(3d-cnf/ss)为阴极；两电极相距数厘米，其间无质子交换膜，或其他隔层，洁净水充满整个电解槽体，至电极面积的90％。

4、优选的，所述阳电极和阴电极的厚度均为1mm。

5、优选的，所述三维纳米碳膜的碳材来源于纤维素、柠檬酸、木质素、淀粉、碳水合物(糖类)、褐藻、洋菜(寒天粉)、明胶、坚果及黑糖浆(糖蜜)中的至少一种。

6、优选的，所述超级电容器以多片的3d-cnf/ss电极垂直堆叠，形成15v×20f模组，储存电量q＝cv＝20f×15v＝300库伦(coulomb)；这些电量若在1秒钟内，完全释放，电流将为i＝300c/1sec＝300a，放电时间为0.1秒时，电流为3000a；超级电容器能短路放电，时间1微秒；超级电容器也能以同样大小的电流，瞬间充满电。

7、优选的，所述智慧型开关为芯片，能按照放电与充电之电能型态ac或dc，及时改変超级电容器，使它成为ac-dc两用的部件(device)。

8、优选的，所述三维纳米碳膜是由每年再生的天然植物与各种人工粘着剂,作为碳源,依配方制成导电/防腐与储电浆料，然后，在304ss上，涂敷形成导电/ss与储电/ss粗电极,分别在高温无氧炉中碳化成为坚固的碳层，最后，以纳米碳溶液反应包覆，制成纳米碳粒层，最后经过高温无氧热解，形成三维纳米碳膜。

9、优选的，所述高温无氧为500-700℃的无氧条件。

技术特征：

1.一种电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，包括电解槽组，电解槽组通过出水管和进水管与贮水槽连通，在进水管上设置有泵送水的泵；所述电解槽组通过氢气抽送管与氢气贮存罐连通，通过氧气抽送管与氧气贮存罐连通，在氢气抽送管上设有氢气抽送泵，在氧气抽送管上设有氧气抽送泵，电解槽组内制得的氢气和氧气分别通过氢气抽送泵和氧气抽送泵抽送至氢气贮存罐和氧气贮存罐；电解槽组由三个并排的电解槽组成，每个电解槽均与dc电源供应器电连接，所述dc电源供应器包括超级电容器和智慧型开关；进水管、氢气抽送管和氧气抽送管通过支管分别与每个电解槽连通。

2.根据权利要求1所述的电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，所述电解槽中设有阳电极、阴电极，以钛上镀掺杂锑的二氧化锡(sb-sno2/ti)为eo2阳极，以304不锈钢上镀三维纳米碳膜(3d-cnf/ss)为阴极；两电极相距数厘米，其间无质子交换膜，或其他隔层，洁净水充满整个电解槽体，至电极面积的90％。

3.根据权利要求2所述的电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，所述阳电极和阴电极的厚度均为1mm。

4.根据权利要求2所述的电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，所述三维纳米碳膜的碳材来源于纤维素、柠檬酸、木质素、淀粉、碳水合物、褐藻、洋菜、明胶、坚果及黑糖浆中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，所述超级电容器以多片的3d-cnf/ss电极垂直堆叠，形成15v×20f模组，储存电量q＝cv＝20f×15v＝300库伦；这些电量若在1秒钟内，完全释放，电流将为i＝300c/1sec＝300a，放电时间为0.1秒时，电流为3000a；超级电容器能短路放电，时间1微秒；超级电容器也能以同样大小的电流，瞬间充满电。

6.根据权利要求1所述的电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，所述智慧型开关为芯片，能按照放电与充电之电能型态ac或dc，及时改変超级电容器，使它成为ac-dc两用的部件。

7.根据权利要求2所述的电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，所述三维纳米碳膜是由每年再生的天然植物与各种人工粘着剂,作为碳源,依配方制成导电/防腐与储电浆料，然后，在304ss上，涂敷形成导电/ss与储电/ss粗电极,分别在高温无氧炉中碳化成为坚固的碳层，最后，以纳米碳溶液反应包覆，制成纳米碳粒层，最后经过高温无氧热解，形成三维纳米碳膜。

8.根据权利要求7所述的电解水量产纯氢气的装置，其特征在于，所述高温无氧为500-700℃的无氧条件。

技术总结本发明公开了一种电解水量产纯氢气的装置，包括电解槽组，电解槽组通过出水管和进水管与贮水槽连通，在进水管上设置有泵送水的泵；所述电解槽组通过氢气抽送管与氢气贮存罐连通，通过氧气抽送管与氧气贮存罐连通，在氢气抽送管上设有氢气抽送泵，在氧气抽送管上设有氧气抽送泵，电解槽组内制得的氢气和氧气分别通过氢气抽送泵和氧气抽送泵抽送至氢气贮存罐和氧气贮存罐；电解槽组由三个并排的电解槽组成，每个电解槽均与DC电源供应器电连接，所述DC电源供应器包括超级电容器和智慧型开关；进水管、氢气抽送管和氧气抽送管通过支管分别与每个电解槽连通。该装置资金投入少，耗能低，生产效率高，能够通过电解水量产高纯氢气。技术研发人员：薛立人,陈木发,费振华受保护的技术使用者：冠宇（苏州）高新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18