專利名稱：水燃料系統(tǒng)及其水電解器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水燃料系統(tǒng)，特別涉及一種通過電解水來產(chǎn)生氫氣和氧 器的混合氣體的水燃料系統(tǒng)及其水電解器。
背景技術(shù)：
當今社會，能源短缺已經(jīng)影響到了人們的生產(chǎn)、生活。而且，不久的將 來，人類必將消耗更多的能源，然而，諸如石油等能源都會有耗盡的時候， 所以節(jié)約能源是現(xiàn)在乃至將來都必須重視的一個問題。
因為水資源相對來說比較充裕，人們早已提出通過電解水來得到H2和 02混合氣體，這種混合氣體可作為能源使用，例如可輸送給發(fā)動機以做燃 料，以取代石油等其它能源。然后，現(xiàn)有的水電解器大多體積較大、結(jié)構(gòu)復 雜且成本高。另外，在一個水燃料系統(tǒng)中，如果其中的水電解器損壞了，其 并不能更換，需要重新購置水燃料系統(tǒng)，從而會進一步增加使用者的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水燃料系統(tǒng)及其水電解器，其 中水電解器可更換。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 一種水燃料系統(tǒng)，包括分別連接電源正極和 負極的正極固定器和負極固定器、至少一個水電解器、冷卻裝置和水箱；所 述水電解器包括長筒狀的外殼、正極插接管頭、負極插接管頭、套體和棒體， 其中，正極插接管頭固定于正極固定器，套體固定于正極插接管頭并與之電 導通，正極插接管頭絕緣固定至外殼的一端并使套體容置于外殼中；負極插 接管頭固定于負極固定器，棒體固定于負極插接管頭并與之電導通，負極插 接管頭固定至外殼的另一端并使棒體容置于套體中，且棒體與套體相距一定 距離；水箱上部設(shè)排氣口，下部連接至冷卻裝置的入水口，正極插接管頭連 接至水箱的排氣口和與冷卻裝置相連處之間，冷卻裝置的出水口連接至負極 插接管頭。
另一方面，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案 一種水電解器，包括外殼、正 極插接管頭、負極插接管頭、套體和棒體；正極插接管頭固定于正極固定器，
套體固定于正極插接管頭并與之電導通，正極插接管頭絕緣固定至外殼的一
端并使套體容置于外殼中；負極插接管頭固定于負極固定器，棒體固定于負 極插接管頭并與之電導通，負極插接管頭固定至外殼的另一端并使棒體容置 于套體中，且棒體與套體相距一定距離。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明水燃料系統(tǒng)由于將水電解器體積縮小，并 將多個水電解器組合使用，氫氣產(chǎn)生效率高，且各單個的水電解器可隨意更 換，而無需更換整個系統(tǒng)，節(jié)省了消費者的成本，且使用方便。另外，水電 解器還利用外殼來導電，結(jié)構(gòu)簡潔，便于組裝。通過使用本發(fā)明水燃料系統(tǒng)， 可以減少諸如汽油、柴油等石化燃料的使用量，而且減少污染物排放量，經(jīng) 濟環(huán)保。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。


圖1是本發(fā)明水燃料系統(tǒng)的系統(tǒng)原理圖。 圖2是圖1中的一個水電解器的分解示意圖。 圖3是圖2中的部分分解示意圖。 圖4是圖2的組裝圖。
具體實施例方式
請參閱圖1，本發(fā)明水燃料系統(tǒng)包括用來連接電源正極的正極固定器、 用來連接電源負極的負極固定器、多個水電解器IO、主水箱75、副水箱80 及冷卻裝置90。
請繼續(xù)參照圖2至圖4，每一水電解器l.O包括外殼12、正極套管14、 正極插接管頭16、由導電材料制成的負極套管18、負極插接管頭20、套體 22及棒體24。外殼12大致呈筒狀，其沿軸向設(shè)通孔122。正極套管14為具 內(nèi)螺紋的絕緣體，其容置并固定于外殼12的一端。正極插接管頭16包括蓋 合于外殼對應端的圓形本體162，本體中部開設(shè)一通孔164，本體162的一 側(cè)凸設(shè)具外螺紋的固定部166，另一側(cè)凸設(shè)一接頭167，固定部166設(shè)有與 本體162的通孔164同軸且連通的通孔168，接頭167開設(shè)一與本體162的 通孔164同軸且連通的通孔169，固定部166的通孔168的內(nèi)徑大于接頭167 的通孔169的內(nèi)徑。負極套管18為具內(nèi)螺紋的導體，其容置并固定于外殼 12的另一端。負極插接管頭20形狀與正極插接管頭16大致相同，也包括圓 形本體202、具外螺紋的固定部206和接頭207，其不同之處在于負極插
接管頭20的固定部206的通孔208呈階梯狀，通孔208遠離本體202的部 分呈狹長狀，并于遠離本體202的部分的中部在狹長狀通孔兩側(cè)壁上進一步 設(shè)相對應的內(nèi)螺紋。本實施方式中，套體22為一鈦細條繞成的螺旋彈簧，其 設(shè)軸向的套孔222，套體22的一端固定于正極插接管頭16的固定部166上， 另一端沿固定部166的軸向延伸，套體22的套孔222與固定部166的通孔 168連通。棒體24由鈦材料做成，其一端固定于負極插接管頭20的固定部 206的內(nèi)螺紋內(nèi)，另一端沿固定部206的軸向延伸。
套體22自外殼12的一端插入其通孔122中，正極插接管頭16的固定部 166的外螺紋螺合于正極套管14的內(nèi)螺紋，則正極插接管頭16即固定于外 殼12，其本體162蓋合于外殼12的對應端并與外殼12絕緣。棒體24自外 殼12的另一端插入套體22的套孔222中且與套體22的內(nèi)壁并不接觸，負極 插接管頭20的固定部206的外螺紋螺合于負極套管18的內(nèi)螺紋，則負極插 接管頭20即固定于外殼12且與外殼12導通，其本體202蓋合于外殼12的 對應端。水電解器10自正極插接管頭16的接頭167至負極插接管頭20的接 頭207內(nèi)部各通孔連通。每一水電解器10的正極插接管頭16固定至正極固 定器，負極插接管頭20固定至負極固定器。各水電解器IO的正極插接管頭 16電性連接并通過直流電交替系統(tǒng)30連接電壓轉(zhuǎn)換器40，外殼12電性連 接并接至直流交替系統(tǒng)30。各水電解器的正極插接管頭16的接頭167的通 孔169通過第一管50連接，負極插接管頭20的接頭207的通孔209通過第 二管60連接，第二管60連接冷卻裝置卯的出水口。
主水箱75與副水箱80靠近底部處連通，副水箱80的頂部設(shè)排氣口 82， 底部設(shè)排水口 84。主水箱75的頂部設(shè)入水口，入水口上蓋設(shè)一可移除的蓋 子76，底部通過管子及電力水泵65連接至冷卻裝置90的入水口。副水箱 80在高于其與主水箱75的連通處通過過濾器66連接第一管50。
工作時，打開蓋子76，把清潔的水注入主水箱75中直到80%滿為止； 使用的水最好是純凈水或蒸餾水，因為這樣的水沒有雜質(zhì)和不必要的礦物影 響到電解過程。然而，為了能在低電壓下產(chǎn)生電解，可在水中增加少許的可 食用粉狀碳酸氫鈉；對比度僅在每公升純凈水加上1.5克粉狀碳酸氫鈉，情 況視水的純凈度為準。一般上都以測量每個水電解器10電流使用量來確定碳 酸氫鈉的使用量。另外，如果把電壓提高到80伏左右，這樣便能同時減低了 電流的使用量，可任意隨便的使用任何種類的水(當然只限定在清潔的水)， 又能產(chǎn)生足夠的氣體。水會同時注入副水箱80而且也會停留在80%滿的狀 態(tài)，因為主、副水箱75， 80的水平線是一樣而且主、副水箱75， 80通過在 偏下方開設(shè)小口接通的。水不能全滿，因為需要留一些空間讓產(chǎn)生出來的氣 體可以和水分開再傳送到發(fā)動機的進氣口 67里頭。
如果應用在汽車上，則可在車后尾箱里拉上一條用來和水燃料系統(tǒng)的電 壓轉(zhuǎn)換器40連接的電源線和一根從車底部接到前方的發(fā)動機氣管68，水燃 料系統(tǒng)的副水箱80的排氣口 82連接到氣管68，氣管68上可設(shè)單向閥69， 即只允許氣體從副水箱80流至發(fā)動機；電源線經(jīng)過續(xù)電器70和電流穩(wěn)壓器 71連接車電瓶，而氣管68則接到發(fā)動機的進氣口 67前的"蝴蝶"開關(guān)處。 只有在發(fā)動機正式發(fā)動之后，整個水燃料系統(tǒng)才會啟動，這是為了預防系統(tǒng) 的電力忘了關(guān)閉而把車子的電力耗盡使到車子無法發(fā)動。所以在安裝過程可 以把啟動水燃料系統(tǒng)的電力來源通過開關(guān)73安裝在發(fā)動機輸油噴霧泵電源 訊號72的電力上；這樣一來萬一發(fā)動機發(fā)動后突然熄滅，水燃料系統(tǒng)也會跟 著停止。在水燃料系統(tǒng)的電源供應處設(shè)置的電流穩(wěn)壓器71可將9-36伏穩(wěn)壓 成12伏，使得不管是小型轎車12伏的電流或是大型卡車的24伏電流都可任 意使用。
當電力啟動后，水會在電力水泵的作用下從主水箱75流向冷卻裝置90 先被冷卻，然后再傳送到各水電解器10里頭從水"H20"被電解為"氫氣" 和氧氣。使主水箱75中的水經(jīng)過冷卻裝置卯流向水電解器10，是因為經(jīng)過 水電解器10回流到副水箱80、主水箱75的水是熱的，而這些水是不斷地循 環(huán)在主、副箱75， 80和水電解器10之間，所以最好把水進行冷卻再回送到 水電解器10里去產(chǎn)生氫氣。
水在進到水電解器IO之前通過內(nèi)徑較小的第二管60被分成細小的水流 是為了增大水壓以便水電解器10里頭的水流速度提高，這是由于水電解器 10進行分解H20的時候難免會產(chǎn)生許多礦物，因此利用了高壓水的噴射力 把它進行清理以避免水電解器10內(nèi)部阻塞，同時也需要快速的冷水來進行冷 卻；而且液體在大面積突然加速的流向細小的第一管60里頭時也會幫助降低 溫度。水在這個系統(tǒng)里不只是充當原料來使用，同時也是冷卻整個系統(tǒng)的重 要角色；更是進行清潔的清潔劑，蒸汽過濾器，安全系統(tǒng)等作用。
本實施方式中，水電解器io有多個且每個的體積都比現(xiàn)有的水電解器的
體積小，是因為水電解器IO在進行分解的時候會釋放出大量的熱能，這會使
到其內(nèi)部的熱量不斷的提高，當熱量提高到一定的溫度的時候，水就會開始 沸騰變成水蒸氣，而水蒸氣是整個系統(tǒng)最大的問題，因為水蒸氣會使到發(fā)動 機的點火系統(tǒng)受到阻擾，同時也會使到發(fā)動機內(nèi)部發(fā)生氧化，即俗稱的"生
銹"；這是發(fā)動機最大的避忌。水電解器因為體積小，則熱量小，除了耐用程 度比較大之外，由于和水的接觸面積比度大了也比較容易散熱，而且同時也 加大了氣體的生產(chǎn)效果，能生產(chǎn)出更多的氣體，又可預防熱量積集在同一點 上，且使用電流量很低，穩(wěn)定性容易控制。由于水電解器10的體積較小又能 產(chǎn)生出比度較大量的氣體，同時間使用的電流量又小，可以安裝在較小的發(fā) 動機上，例如摩托車，割草機或小型發(fā)電機的發(fā)動機等。而且如果出現(xiàn)故障 了也方便更換，更是能減低成本價格；因為故障是不會同時發(fā)生在所有的水 電解器上的，所以只要把其中有出現(xiàn)故障的更換掉便行。而且水電解器的數(shù) 量可以隨意增加或減少，以便適合不同的需求和價格，同時也方便更換和維 修。
當水進到水電解器IO之后便會被電解成為氫氣和氧氣，可能并不是所有 的水都完全被分解，因為水流速度可能比分解的速度還要快，這樣，除了輸 送氣體之外，流水能把水電解器10里頭的熱量和雜物帶走，再回送到副、主 水箱里等待冷卻和排污。本實施方式中，通過水電解器IO之后出來的第一管 50的內(nèi)徑比氣泡的內(nèi)徑大，也比輸送水到水電解器10的第二管60的內(nèi)徑大 一倍以上。這是由于想讓氣泡和水能同時流動以便達到安全措施。因為如果 氣泡和水分段出現(xiàn)在第一管50里頭，不只是會影響到水電解器10水流動的 順暢程度而導致熱量無法排放順利，同時也使到溫度繼續(xù)上升產(chǎn)生水蒸氣破 壞整體系統(tǒng)的和諧，還會使到整體系統(tǒng)的安全受到威脅；因為如果萬一有火 患出現(xiàn)在水燃料系統(tǒng)附近，儲存在水電解器10出口的第一管50里頭分段的 氣體因為沒有水的包圍而容易發(fā)生爆炸而燃燒。
第一管50同時輸出氫氣和水經(jīng)由排污過濾器66再回流到副水箱80里 頭，進行排污是因為電解除了會耗損電極的金屬之外，的確會使水中的礦物 被釋放出來。所以整個系統(tǒng)除了不泡在水里的或不需要金屬制成的之外，所 有的金屬采用能承受長時間而且經(jīng)得起腐蝕和因電解過程中被離子化且分解 的鈦原料所制成。然而為了更能使到正極和負極的使用時間能延長，除了使 用耐腐蝕的鈦材料之外，還可采用電極交替變更的方式。也就是說可以把接 到正極和負極的電流做每30秒對流交換，通過電壓轉(zhuǎn)換器40把原本接在正
極的正電源和接在負極的負電源做每30秒鐘對換成相反的電源；使到原本的
正極變成了負極而原本的負極變成正極，就這樣的每30秒做一次對換交替，
這樣一來便更能延長了水電解器的壽命。
在副水箱80與第一管50之間設(shè)置過濾器66，可隨時清理對回流到副水 箱80中的水自行清理污跡以保持水箱內(nèi)水的純凈度。這樣能預防系統(tǒng)的阻塞 和延長更換水的期限，使到整體系統(tǒng)的變得更為完整。
當含氫氣的水流進副水箱80里之后，由于氣體比水輕，氣體會自動地向 上升起從排氣口 82經(jīng)由單向閥69再經(jīng)過氣管68傳送到發(fā)動機的進氣口處 67。之所以要安置單流向閥69和氣管68作為傳送帶，是因為要確保萬一發(fā) 動機發(fā)生火患，火不會經(jīng)由傳送的氣管68里的氣體回到水燃料系統(tǒng)里；本實 施方式中，氣管68的內(nèi)徑較小，里頭所貯存的氣體不會很多，就算火燒也不 會造成爆炸；同時也由于管細，氣體中斷后再連接傳輸?shù)臅r間段縮減到最短。
充滿氫氣和水的第一管50的終端被安置在副水箱80的偏下方但是又稍 比主、副水箱75， 80之間的連通處高，是因為在這里的水被充當蒸汽過濾 器使用，以便排出系統(tǒng)外的氣體不帶水蒸氣或水份；而稍比副水箱80和主水 箱75之間的連通處高是由于不想讓水中的氣體流到主水箱75里頭去。接著， 回流的水在和氣體分開之后便會流向箱下唯一通向主水箱75的接口的通道 流回主水箱75里頭再次地等待經(jīng)由冷卻裝置90被送往水電解器10里頭被分 解；之后，在副水箱80的底部的排水口 84是為維修和清理而準備的。這個 排水口 84被安置在箱的底部是為了回流的水中所帶的污染物質(zhì)能停留在底 部不流進主水箱75里頭，然后在需要的情況之下進行清理或排放
本發(fā)明不限于在發(fā)動機的使用上，還可以在其它方面使用這種新能源， 例如取代廚房用的煤氣；工業(yè)用的焊接；而且由于產(chǎn)生的混合氣體中還含 有氧氣，也可以發(fā)展在水底或真空的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明水燃料系統(tǒng)體積小，易隨身方便攜帶，且各水電解器,IO可隨意更換。
權(quán)利要求
1、一種水燃料系統(tǒng)，用來提供氫氣和氧器的混合氣體，包括分別連接電源正極和負極的正極固定器和負極固定器、至少一個水電解器、冷卻裝置和水箱；其特征在于所述水電解器包括長筒狀的外殼、正極插接管頭、負極插接管頭、套體和棒體，其中，正極插接管頭固定于正極固定器，套體固定于正極插接管頭并與之電導通，正極插接管頭絕緣固定至外殼的一端并使套體容置于外殼中；負極插接管頭固定于負極固定器，棒體固定于負極插接管頭并與之電導通，負極插接管頭固定至外殼的另一端并使棒體容置于套體中，且棒體與套體相距一定距離；水箱上部設(shè)排氣口，下部連接至冷卻裝置的入水口，正極插接管頭連接至水箱的排氣口和與冷卻裝置相連處之間，冷卻裝置的出水口連接至負極插接管頭。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水燃料系統(tǒng)，其特征在于正、負極插接管頭 與外殼之間通過內(nèi)外螺紋螺接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水燃料系統(tǒng)，其特征在于外殼呈筒狀，其沿 軸向設(shè)通孔，正、負極插接管頭均設(shè)有與外殼的通孔連通的通孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水燃料系統(tǒng)，其特征在于套體為由鈦細條繞 成的螺旋彈簧，棒體由鈦材料制成，棒體容置于螺旋彈簧中部的套孔中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水燃料系統(tǒng)，其特征在于負極插接管頭與外 殼之間導通。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的水燃料系統(tǒng)，其特征在于水箱包 括主水箱和副水箱，主、副水箱靠近底部處連通，排氣孔設(shè)在副水箱的頂部， 正極插接管頭連接至水箱的排氣孔下方和主、副水箱連通處的上方，主水箱 的底部通過水泵連接至冷卻裝置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的水燃料系統(tǒng)，其特征在于主水箱的頂部還設(shè) 入水口，并于入水口處蓋設(shè)一蓋子，副水箱的底部還設(shè)排水口。
8、 一種水電解器，其特征在于其包括外殼、正極插接管頭、負極插 接管頭、套體和棒體；正極插接管頭固定于正極固定器，套體固定于正極插 接管頭并與之電導通，正極插接管頭絕緣固定至外殼的一端并使套體容置于 外殼中；負極插接管頭固定于負極固定器，棒體固定于負極插接管頭并與之 電導通，負極插接管頭固定至外殼的另一端并使棒體容置于套體中，且棒體與套體相距一定距離。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的水電解器，其特征在于外殼呈筒狀，其沿軸 向設(shè)通孔，正、負極插接管頭均設(shè)有與外殼的通孔連通的通孔。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的水電解器，其特征在于套體為由鈦細條繞 成的螺旋彈簧，棒體由鈦材料制成，棒體容置于螺旋彈簧中部的套孔中，負 極插接管頭與外殼之間導通。
全文摘要
一種水燃料系統(tǒng)，包括分別連接電源正負極的正極固定器和負極固定器、至少一個水電解器、冷卻裝置和水箱；水電解器包括外殼、固定于正極固定器上的正極插接管頭、固定于負極固定器上的負極插接管頭、固定于正極插接管頭上并與之電導通的套體和固定于負極插接管頭上并與之電導通的棒體，正極插接管頭絕緣固定至外殼一端并使套體容置于外殼中；負極插接管頭固定至外殼的另一端并使棒體容置于套體中，且棒體與套體相距一定距離；水箱上部設(shè)排氣口，下部連接冷卻裝置的入水口，正極插接管頭連接至水箱的排氣口和與冷卻裝置相連處之間，冷卻裝置的出水口連接至負極插接管頭。本發(fā)明還涉及一種水電解器。本發(fā)明氫氣產(chǎn)生效率高，經(jīng)濟環(huán)保。
文檔編號C25B1/04GK101348918SQ20081013545
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月7日
發(fā)明者張友強, 輝 部 申請人:張友強;部 輝