專利名稱：一種高效的電解水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電解水的高效電極，屬于能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在人類歷史上，最主要的能源為碳素或炭質(zhì)能源，例如木炭，煤，石油和天然氣等。到了21世紀(jì)甚至未來，人們期望更多的使用氫能源，例如燃料電池等。含碳能源燃燒產(chǎn)生CO和CO2等氣體，污染環(huán)境并形成溫室效應(yīng)。而氫氣燃燒產(chǎn)物只有水，是最干凈的能源。含碳能源主要存在于礦物之中，屬于不可再生能源，而氫元素主要存在于水中，來源極為豐富，可以重復(fù)利用。分解水得到比例為2比1的氫氣和氧氣作為能源，一直是人類偉大的夢想之一。
目前限制氫能源的廣泛使用的瓶頸之一在于電解水制取氫氣的能量轉(zhuǎn)換效率太低，一般只有40％-50％。理論上認(rèn)為是由于電解水過程中正負(fù)電極表面的過電壓過高，損耗的能量相當(dāng)于水分解反應(yīng)實際所需要的能量。實際反應(yīng)現(xiàn)象為電極表面被大量的氣泡覆蓋，減小了電極與電解液的接觸面積，增大了過電壓，降低了電解效率。因此減小電極表面的氣泡覆蓋率成為提高電解效率的途徑之一。
超聲振動已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于超聲清洗和超聲霧化裝置中，但是利用其振動效果除去吸附于電極表面的氣泡的研究，尚屬較新的領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種高效的電解水電極，包括電極板，PZT陶瓷片，密封裝置和引導(dǎo)電路。當(dāng)電極被浸入類似工業(yè)環(huán)境的濃度為5％-25％的堿性電解液進(jìn)行電解時，電解電壓為5V，由外電路產(chǎn)生2k-200kHz的正弦交流信號，經(jīng)150V功率放大器放大后由引導(dǎo)電路傳遞至緊貼于電極板表面的陶瓷片上，使之產(chǎn)生超聲振動，并帶動電極板振動，使大量吸附于電極板表面的氫氣泡迅速脫附，從而加速電解進(jìn)程。密封裝置使陶瓷片和電解液完全密封，保證其不被強堿性液體腐蝕。在任何外界條件均相同的情況下，加上超聲振動時的電解效率比未加超聲振動時的電解效率提高了90％-120％，


圖1是電極板的整體視圖，包括正面和側(cè)面兩張視圖。
圖2是電極板半側(cè)的剖面圖。
圖3是銅片的俯視圖。
圖4是陶瓷片的側(cè)視圖和俯視圖。
圖1和圖2中，1是密封塑料外殼，2是不銹鋼電極板，3是雙股同軸電纜線，4是PZT5壓電陶瓷片，5是陶瓷片上下表面鍍的銀膜，6是銅片，7是導(dǎo)電膠，8是絕緣膠。
具體實施例方式將PZT5壓電陶瓷4制成圓片形狀，直徑65mm，厚度3mm，上下表面鍍上銀膜5，共須兩塊。制作兩片直徑67mm厚度0.1mm的黃銅片6，邊緣留出直徑4mm半圓。制作兩塊矩形不銹鋼板2，尺寸為280mm×179mm×0.3mm，取其中一塊在同一側(cè)面上選定兩塊圓形區(qū)域，要求保持幾何對稱性。將選定區(qū)域清洗干凈，適當(dāng)打磨，依次粘上銅片6和陶瓷片4，銅片與板面間為絕緣膠8，銅片與陶瓷片間為導(dǎo)電膠7，將電纜線3中的兩股導(dǎo)線分別與陶瓷片上表面銀膜5和銅片6邊緣的小半圓區(qū)域焊接。用塑料外殼1將陶瓷片密封，電纜線3從小孔引出。
實施例1將兩塊電極板豎直平行地放入5％氫氧化鉀溶液中，貼有陶瓷片的電極板接直流穩(wěn)壓電源負(fù)極，另一塊接正極，調(diào)節(jié)電壓至5伏，開始電解。利用排水法收集氫氣，測得5分鐘內(nèi)接電源負(fù)極的電極板產(chǎn)生氫氣6ml。然后由DF1692信號發(fā)生器同時產(chǎn)生兩路頻率為28.5kHz的正弦波，經(jīng)超聲功率放大器放大后接到兩塊陶瓷片上，使陶瓷片產(chǎn)生超聲振動，同時帶動電極板振動。保持其他實驗條件不變，測得振動情況下5分鐘內(nèi)產(chǎn)生氫氣13ml。經(jīng)過多次測量，不加振動的氫氣產(chǎn)量為5-6ml，加上振動的氫氣產(chǎn)量為10-13ml，可知加上超聲振動后電解效率提高一倍左右。
實施例2將氫氧化鉀溶液濃度提高到20％，保持實施例1中的其他條件不變，分別測量5分鐘內(nèi)未加振動的氫氣產(chǎn)量和加上振動的氫氣產(chǎn)量，結(jié)果分別為5.5ml和12ml。因此在工業(yè)濃度電解液條件下，超聲振動同樣能夠?qū)㈦娊庑侍岣咭槐蹲笥摇?br> 權(quán)利要求
1.一種高效的電解水裝置，其特征在于該裝置包括電極板，PZT陶瓷片，密封裝置和引導(dǎo)電路；所述的PZT陶瓷片緊貼于電極板表面；所述的密封裝置使得陶瓷片的其余表面與空氣完全隔絕；所述的引導(dǎo)電路與PZT陶瓷片連接并從密封裝置中引出。
2.如權(quán)利要求1所述的電解水電極，其特征在于其中所述的電極板為矩形不銹鋼電極板。
3.如權(quán)利要求1所述的電解水電極，其特征在于其中所述的PZT陶瓷片為PZT5壓電陶瓷。
4.如權(quán)利要求1所述的電解水電極，其特征在于其中所述的密封裝置為由耐堿塑料加工而成的圓筒和頂蓋，以及耐堿膠。
5.如權(quán)利要求1所述的電解水電極，其特征在于其中所述的引導(dǎo)電路包括銅片和同軸電纜線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效的電解水裝置，包括電極板，PZT陶瓷片，密封裝置和引導(dǎo)電路。PZT陶瓷片被緊貼于電極板上，由密封裝置與外界隔離，同時通過引導(dǎo)電路與外電路連接。當(dāng)此種電極被置于電解液中進(jìn)行水電解時，通過外電路可以使PZT陶瓷片產(chǎn)生超聲振動，使大量吸附于電極表面的氫氣泡或氧氣泡迅速脫附，提高電解效率。這種電解裝置設(shè)計獨特，制作簡便，性能穩(wěn)定，能夠浸泡在5％－25％的堿性電解液中，完全適合工業(yè)生產(chǎn)的要求，具有極大的應(yīng)用潛力。
文檔編號C25B11/00GK1515702SQ0310011
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者童旭光 申請人:童旭光