電解氣體發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體發(fā)生裝置，并且更具體而言，本發(fā)明涉及包括電解腔室以通過水系電解液的電解來產(chǎn)生氣體的電解氣體發(fā)生裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生在內(nèi)燃機(jī)中使用的氫氣和/或用于有用應(yīng)用的氧氣的氣體發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]許多有用氣體是通過使用包括電解腔室的電解氣體發(fā)生裝置的電解而產(chǎn)生的。氫氣和氧氣是可以通過電解導(dǎo)電水溶液形式的水而得到的有用氣體的常見實(shí)例。由于人們越來越認(rèn)識到氫氣作為清潔能源的有用性，因此電解氣體發(fā)生裝置作為具有成本效益的產(chǎn)生氫氣的重要設(shè)備而獲得了關(guān)注。
[0003]1984年公開的US 4，442，801披露了一種設(shè)置有燃料補(bǔ)充系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，在燃料補(bǔ)充系統(tǒng)中，水通過電解而被分解成氫氣和氧氣，然后氫氣和氧氣被添加到燃料輸送系統(tǒng)。
[0004]2010年公開的US 7，789，047披露了一種使用由電解產(chǎn)生的氫氣作為液化烴燃料的補(bǔ)充的內(nèi)燃機(jī)。
[0005]US 2010/0230278披露了一種產(chǎn)生氫氣的電解系統(tǒng)，該電解系統(tǒng)包括用于將水供應(yīng)到電解腔室的水箱，并且所產(chǎn)生的氧氣與伴隨所產(chǎn)生的氧氣的水汽被一起引入到水箱中。
[0006]雖然已知通過電解產(chǎn)生諸如氫氣和氧氣等有用氣體具有非常高的成本效益，但由于氫氣與氧氣混合時可能發(fā)生爆炸，所以因安全問題而使得電解氣體發(fā)生裝置在諸如汽車等應(yīng)用中的直接應(yīng)用仍受到很大限制。
[0007]期望的是能夠提供改進(jìn)的電解氣體發(fā)生裝置。
【附圖說明】
[0008]將參考附圖以非限制性實(shí)例的方式對本發(fā)明的公開內(nèi)容進(jìn)行描述。
[0009]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性氣體發(fā)生裝置的示意性正透視圖，
[0010]圖2是示出處于示例性操作中且包括親氣泡性(bubble liking)材料的可選層的圖1的氣體發(fā)生裝置的示意性正透視圖，
[0011]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的處于示例性操作中的另一示例性氣體發(fā)生裝置的示意性透視圖，
[0012]圖3A是示出電解腔室被部分拆下的圖3的氣體發(fā)生裝置的示意性透視圖，
[0013]圖3B是示出處于示例性操作中的圖3A的氣體發(fā)生裝置的示意性透視圖，
[0014]圖3C是示出處于操作中且包括親氣泡性材料的可選層的圖3B的氣體發(fā)生裝置的示意性透視圖，
[0015]圖4是示出處于示例性操作中的根據(jù)本發(fā)明的電解液儲罐的示意性透視圖，
[0016]圖4A是包括親氣泡性材料層的圖4的電解液儲罐的示意性透視圖，以及
[0017]圖5是采用本發(fā)明的氣體發(fā)生裝置的示例性應(yīng)用的家用供暖系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]根據(jù)本發(fā)明的電解氣體發(fā)生裝置包括電解液儲罐和電解腔室。電解腔室包括氣密性殼體，該殼體限定電解液的儲槽，并且在殼體中，在電解液的儲槽中接納和浸沒有電極板組組件。在剛性殼體的外側(cè)設(shè)置有用于將電極板組組件連接至直流電源以幫助電解的接觸端子。電解液儲罐和電解腔室可以一體地形成或在操作期間安裝在共用殼體上或單獨(dú)安裝。
[0019]在一些實(shí)施例中，電解腔室包括電極板組，電極板組用于通過電解電解腔室內(nèi)的水系電解液來產(chǎn)生作為第一氣體的氫氣和作為第二氣體的氧氣。
[0020]在一些實(shí)施例中，電解腔室安裝在所述電解液儲罐的下方。
[0021]電極板組組件包括正極板組、隔板組(未示出)和負(fù)極板組(未示出)。正極板組和負(fù)極板組分別與正電源端子和負(fù)電源端子連接。正電源端子和負(fù)電源端子用于與直流(DC)電源連接，以幫助電解腔室中的電解操作。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的氣體發(fā)生裝置包括:電解腔室，其用于通過電解電解腔室中的電解液來產(chǎn)生氣體；電解液儲罐，其限定電解液的儲槽，以將電解液供應(yīng)至電解腔室；以及第一氣體收集腔室，其用于收集由電解腔室產(chǎn)生的第一氣體。氣體發(fā)生裝置設(shè)置為使得所述電解腔室中產(chǎn)生的第一氣體在進(jìn)入所述第一氣體收集腔室之前通過電解液儲罐中的電解液的儲槽。在所述儲槽中設(shè)置有可透電解液的第一氣泡阻隔結(jié)構(gòu)，其阻止所述電解腔室中產(chǎn)生的第一氣體的氣泡移回到所述電解腔室中。氣泡阻隔結(jié)構(gòu)或第一氣體阻隔結(jié)構(gòu)設(shè)置為:例如當(dāng)電解液液位高于預(yù)定最小操作液位時，允許電解液流動跨過電解液的儲槽(或簡稱為‘電解液儲槽’)和氣泡阻隔結(jié)構(gòu)。
[0023]在一些實(shí)施例中，在所述電解液儲罐上限定有:第一氣體入口孔，電解腔室中產(chǎn)生的第一氣體通過該第一氣體入口孔進(jìn)入電解液儲槽；以及電解液出口孔，電解液通過該電解液出口孔從電解液儲槽中流出并且流入到所述電解腔室中，并且其中，所述第一氣泡阻隔結(jié)構(gòu)在所述電解液儲槽中在所述第一氣體入口孔與所述電解液出口孔之間形成可透電解液的氣泡阻隔體。
[0024]在一些實(shí)施例中，氣體出口形成在電解腔室的頂部附近，而電解液出口形成在電解腔室的底部附近。理想的是，氣體出口形成在電解液入口的上方，并且優(yōu)選為遠(yuǎn)高于電解液入口，使得進(jìn)入的電解液在進(jìn)入電解液儲槽時不會與離開的氣泡混合或不會因離開的氣泡而產(chǎn)生飛濺。
[0025]這種布置是有利的，因?yàn)樵陔娊馇皇业牡撞垦a(bǔ)充電解液有助于迫使氣體離開電解腔室，而氣體從電解腔室的頂部離開電解腔室反過來有助于吸入補(bǔ)充的電解液。因此，優(yōu)選的是，電解液入口形成為更靠近電解液儲槽的底部。更優(yōu)選的是，電解液入口使得電解液在電極板組下方的位置進(jìn)入電解腔室。
[0026]電解液儲罐用于將電解液供應(yīng)至電解腔室，并且電解液儲罐包括限定了電解液儲槽的剛性殼體。電解液儲槽用于保持一定體積的電解液，并且在電解液儲罐上設(shè)置有液位標(biāo)記，以幫助用戶確定電解液儲槽內(nèi)的電解液液位是否合適。液位標(biāo)記可以包括最大液位標(biāo)記和/或最小液位標(biāo)記，并且能夠被看到或探測到。
[0027]在一些實(shí)施例中，液位標(biāo)記包括表不最大電解液液位的第一標(biāo)記線和表不最小電解液液位的第二標(biāo)記線。第一標(biāo)記線高于第二標(biāo)記線。
[0028]在一些實(shí)施例中，氣體入口和電解液出口形成在電解液儲罐上，以形成緊湊的或便攜的電解氣體發(fā)生裝置。在此類實(shí)施例中，電解液出口和氣體入口設(shè)置在電解液儲罐的底部上，使得由電解腔室產(chǎn)生的氣體在通過電解液的儲槽之后進(jìn)入氣體收集腔室。在一些實(shí)施例中，在氣密封殼體的位于儲槽上方的空間中限定有對應(yīng)的一個氣體收集腔室或?qū)?yīng)的多個氣體收集腔室，以收集從儲槽離開的氣體。這樣的布置是有利的，因?yàn)殡娊庖旱膬Σ蹖⑻峁┰陔娊馇皇遗c氣體收集腔室之間的火屏蔽體或火隔離體。
[0029]在一些實(shí)施例中，電解液出口孔形成在電解液儲罐的底部上，使得電解液可以通過電解液出口孔流入到電解腔室中。電解液的這種流動將引起或產(chǎn)生電解液的移動流(moving current)，例如儲槽內(nèi)的禍流或瑞流。在氣體發(fā)生裝置比較緊湊的實(shí)施例中，氣體出口可能靠近電解液入口，并且電解液流可能會將所產(chǎn)生的氣體吸回到電解腔室中，從而導(dǎo)致氣體在電解腔室內(nèi)的混合。在氣體生成過程中的氣體的混合是不希望的，因?yàn)榛旌系臍怏w可能發(fā)生爆炸，并且所得到的氣體可能不適于要求高純度氣體的應(yīng)用。
[0030]為了緩解氣體混合的問題，本發(fā)明提供一種氣體發(fā)生裝置，所述氣體發(fā)生裝置包括:電解腔室，其用于通過電解所述電解腔室中的電解液來產(chǎn)生氣體；電解液儲罐，其限定電解液的儲槽，以將電解液供應(yīng)至所述電解腔室；以及第一氣體收集腔室，其用于收集由所述電解腔室產(chǎn)生的第一氣體。所述氣體發(fā)生裝置設(shè)置為使得所述電解腔室中產(chǎn)生的所述第一氣體在進(jìn)入所述第一氣體收集腔室之前通過所述電解液儲罐中的電解液的所述儲槽。在所述儲槽中設(shè)置有可透電解液的第一氣泡阻隔結(jié)構(gòu)，所述第一氣泡阻隔結(jié)構(gòu)阻止所述電解腔室中產(chǎn)生的所述第一氣體的氣泡移回到所述電解腔室中。
[0031]本發(fā)明還公開了一種用于將電解液供應(yīng)至電解氣體發(fā)生裝置的電解腔室的電解液儲罐，其中，所述電解液儲罐包括:殼體，其限定電解液儲槽；第一氣體阻隔結(jié)構(gòu)，其將所述電解液儲槽分隔為第一儲槽部分和電解液供應(yīng)部分，并且限定了位于所述第一儲槽部分上方的氣體收集腔室；第一氣體入口，其用于使所述電解腔室所產(chǎn)生的第一氣體在通過所述第一儲槽部分之后進(jìn)入所述第一氣體收集腔室；以及電解液出口，其用于將電解液供應(yīng)至所述電解腔室；并且其中，所述第一氣體阻隔結(jié)構(gòu)在允許所述電解液在所述第一儲槽部分與所述電解液儲槽的所述電解液供應(yīng)部分之間移動的同時阻止從所述電解腔室通過所述第一氣體入口進(jìn)入的氣泡或微氣泡從所述第一儲槽部分移動到所述電解液儲槽的所述電解液供應(yīng)部分。
[0032]在一些實(shí)施例中，所述第一氣體阻隔結(jié)構(gòu)包括第一氣體阻隔板，所述第一氣體阻隔板在所述第一氣體入口與所述電解液出口之間的位置從所述電解液儲槽的內(nèi)部向上延伸，以限定所述第一氣體收集腔室的邊界，并且所述第一氣體阻隔板用于阻止氣體從所述第一氣體收集腔室移動到所述電解液儲槽的