CN109267085A - 一种水电解装置及设有该装置的除碳助燃*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水电解装置，包括电解池和电源，所述电源为所述电解池提供用于电解的电能，所述电解池内设置有阳极板和阴极板，所述电源的正极与所述阳极板连接，所述电源的负极与所述阴极板连接，所述电解池内盛有碱性溶液，所述阳极板和所述阴极板之间至少设置有一片隔板，所述阳极板、所述阴极板和所述隔板上均设置有通孔。本发明提供的水电解装置，能够加速电解槽内氢气和氧气流动，产气稳定、效率高。本发明还提供除碳助燃***，其通过电解水而产生氢气与氧气，以氢气为燃烧源辅以氧气助燃增加燃烧效率，并增加引擎动力，提升引擎性能，还能减少引擎内部积碳，降低车辆油耗。

Description

一种水电解装置及设有该装置的除碳助燃***
技术领域
本发明属于水电解领域，尤其涉及一种水电解装置及具有该装置的除碳助燃***。
背景技术
当前通过电解水产生氢氧气(HHO)注入引擎的技术存在诸多缺点，比如产氢效率低，现有技术产氢模块每分钟能产生氢氧气约只有0.5公升；产氢模块过热，现有产氢模块通电流30分钟后，温度每10分钟上升摄氏1度，电流持续增加直到约80度电解液变质失效；产氢不稳定，现有产氢模块在摄氏温度10-30度，每分钟能产生氢氧气约只有0.5公升，在摄氏温度30-50度，每分钟能产生氢氧气约只有0.8公升，在摄氏温度50-80度电解液变质失效，每分钟能产生氢氧气约只有0.2公升；没有依照氢氧气自动控制引擎，引擎能够环保省油除碳需控制燃料进量，氢和油料均为燃料，需同时控制氢和油料进量，才能达到环保省油，国内没有依照氢氧气自动控制引擎的技术；产氢模块进水及出氢氧气分开，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种水电解装置，通过电解水产生氢气与氧气，能够加速电解槽内氢氧气流动，产气稳定、效率高，还能够控制电源的输出电流，既能够有效控制产生氢气和氧气的量，也能够达到不浪费电力的效果，还能避免电解槽过热。
为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种水电解装置，包括电解池和电源，所述电源为所述电解池提供用于电解的电能，所述电解池内设置有阳极板和阴极板，所述电源的正极与所述阳极板连接，所述电源的负极与所述阴极板连接，所述电解池内盛有碱性溶液，所述阳极板和所述阴极板之间至少设置有一片隔板，所述阳极板、所述阴极板和所述隔板上均设置有通孔。
优选地，所述通孔包括第一通孔，所述第一通孔用于向所述电解池注入所述碱性溶液，所述碱性溶液能够在所述第一通孔内流动。
优选地，所述通孔包括第二通孔，所述第二通孔用于排出氢气和氧气，所述氢气和氧气能够在所述第二通孔内流动。
优选地，所述隔板上的第二通孔数量不小于所述阳极板上的第二通孔数量，所述隔板上的第二通孔数量不小于所述阴极板上的第二通孔数量。
优选地，所述阳极板和所述阴极板与所述隔板之间分别设置有垫片。
优选地，所述垫片设置在所述阳极板和所述阴极板的周边。
优选地，所述阳极板和所述阴极板上分别设置有固定孔，用于将所述阳极板和所述阴极板分别与所述电解池固定。
优选地，所述水电解装置还包括碱性溶液容器，所述碱性溶液容器与所述电解池相连，用于向所述电解池提供碱性溶液。
优选地，所述电解池产生的氢气和氧气经过所述碱性溶液容器进行过滤。
优选地，所述碱性溶液容器内碱性溶液的浓度为15-35％。
优选地，所述阳极板、所述阴极板和所述隔板的厚度均在0.1-1mm。
优选地，所述阳极板与所述隔板的间距、所述阴极板与所述隔板的间距，以及所述隔板之间的间距都在0.5-3mm之间。
优选地，所述阴极板、所述隔板和所述阳极板的长度都在10-15cm之间；所述阴极板、所述隔板和所述阳极板的宽度都在10-20cm之间。
优选地，所述电解池的长为15-20cm；所述电解池的宽为15-20cm；所述电解池的高为10-15cm。
本发明还提供一种除碳助燃***，包括所述的水电解装置，所述水电解装置产生的氢气和氧气输送至车辆引擎。
优选地，所述的除碳助燃***还包括过滤装置和/或干燥装置，所述氢气和氧气经过所述过滤装置和干燥装置后，再输送至车辆引擎。
本发明提供的水电解装置，能够加速电解槽内氢气和氧气流动，产气稳定、效率高。本发明提供的除碳助燃***通过电解水而产生氢气与氧气，以氢气为燃烧源辅以氧气助燃增加燃烧效率，并增加引擎动力，提升引擎性能，还能减少引擎内部积碳，降低车辆油耗。
应理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。除非明确指出，否则附图不应视为按比例绘制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同组件或步骤。在附图中：
图1是本发明提供的一种水电解装置的电解池的第一侧壁的结构示意图；
图2是本发明提供的一种水电解装置的电解池的第二侧壁的结构示意图；
图3是发明提供的一种水电解装置的电解池的阳极板/阴极板的结构示意图(在该实施例中阳极板和阴极板结构相同)；
图4是发明提供的一种水电解装置的电解池的隔板的结构示意图；
图5是发明提供的一种水电解装置的电解池的结构示意图。
图中：电解池-1；阳极板-2；阴极板-3；隔板-4；第一侧壁-5；第二侧壁-6；第一连接孔-7；第二连接孔-8；第一垫片-9；第一通孔-10；第二通孔-11；第二垫片-12；固定孔-13。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本文所描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。在本说明书和附图中，将采用相同的附图标记表示大体上相同的元素和功能，且将省略对这些元素和功能的重复性说明。此外，为了清楚和简洁，可以省略对于本领域所熟知的功能和构造的说明。
本发明提供一种水电解装置，结合图5，包括电解池1和电源(未示出)，所述电源为所述电解池1提供用于电解的电能，所述电解池1内设置有阳极板2和阴极板3，所述电源的正极与所述阳极板2连接，所述电源的负极与所述阴极板3连接，所述电源优选直流电源，所述阳极板2处释放氧气，所述阴极板3处释放氢气。当该水电解装置安装在车辆上时，可以采用车辆发电机来提供电解水所需电能。车辆发电机作为电源时(约28V)，需要将该电流首先进行稳压、恒流，以便达到电解水所需电流，电解水所需电流适宜在1-6A之间：当电流大于6A时，电解池发热大，容易引起危险；当电流小于1A时，电解池产生氢气和氧气量太少。为了符合车辆上使用，电解水所需电压适宜为12V或者24V。
所述电解池内盛有碱性溶液，碱性溶液不腐蝕阳极板和阴极板，碱性溶液优选KOH溶液，KOH溶液是所有碱性溶液中产氢气、氧气量最大，在碱性(OH-)的环境中化学反应如下：阳极4OH--4e＝O2+2H2O；阴极4H2O+4e＝2H2+4OH-。电解反应为2H2O＝2H2+O2。本实施例中，碱性溶液优选KOH溶液。
所述阳极板2和所述阴极板3之间至少设置有一片隔板4，所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4上均设置有通孔，所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4上的通孔的数量、位置和大小不限。所述通孔的存在，便于溶液流通或者氢气、氧气流通，平衡气压、提高产气效率、减少潜在的危险。其中，位于上部的通孔便于气体流通，位于下部的通孔便于溶液流通。
本实施例中，所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4可以采用不锈钢板。其中隔板的数量优选单数，比如1、3、5、7、9、11。
如图1-2、5所示，本发明提供的电解池1可以有第一侧壁5和第二侧壁6构成，第一侧壁周边设置有第一连接孔7，第二侧壁6周边设置有第二连接孔8，第一侧壁5和第二侧壁6可以采用螺栓连接所述第一连接孔7和第二连接孔8以组成封闭结构，所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4设置在所述封闭结构内。所述阳极板2与所述第一侧壁5相连，且在所述第一侧壁5或/和第二侧壁6上形成有一体垫片或者单独设置有垫片，称为第一垫片9。所述阴极板与所述第二侧壁6相连。进一步的，本发明中第一侧壁5和第二侧壁6还可以采用超声波焊接实现组成封闭结构，这种情况下，不需要螺栓和连接孔等部件，减少零部件、减少安装工序。
如图3-4所示，所述通孔包括第一通孔10，所述第一通孔用于向所述电解池注入所述碱性溶液，所述碱性溶液能够在所述第一通孔10内流动。所述第一通孔10优选设置在所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4的靠近下部的位置。这样布置第一通孔10的便于碱性溶液流通。
如图3-4所示，所述通孔包括第二通孔11，所述第二通孔11用于排出氢气和氧气，所述氢气和氧气能够在所述第二通孔11内流动。所述第二通孔11至少一部分优选设置在所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4的靠近上部的位置。还可以同时在所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4的靠近下部或者中部的位置设置所述第二通孔11(图4为在所述隔板的靠近下部和中部的位置设置所述第二通孔11，共3个)。这样布置第二通孔11的便于氢气和氧气流通，氢气量是氧气量的2倍，第二通孔11还能平衡气压。
本实施例中所述下部、上部的含义：在电解池在水平放置时，比如放置在地面、车辆上，靠近地面或车辆的一侧为下部，另一侧为上部。
所述隔板上的第二通孔数量不小于所述阳极板上的第二通孔数量，所述隔板上的第二通孔数量不小于所述阴极板上的第二通孔数量。在所述第二通孔数量较多的情况下，能够降低电阻，便于氢气、氧气流通，提高产气效率、减少潜在的危险，比如氢气和氧气积聚发生***等。
如图3所示，所述阳极板2和所述阴极板3与所述隔板4之间分别设置有第二垫片12。所述第二垫片12优选镂空结构，该垫片在厚度为05-5mm较为适宜，优选厚度1mm。所述第二垫片12使阳极板与隔板、阴极板与隔板隔开，便于溶液流通或者氢气、氧气流通。
所述第二垫片12设置在所述阳极板和所述阴极板的周边，所述第一通孔和第二通孔优选设置在所述第二垫片12内侧，不会影响气体和液体流通。
如图3-4所示，所述阳极板和所述阴极板上分别设置有固定孔13，用于将所述阳极板和所述阴极板分别与所述电解池的第一侧壁5、第二侧壁6固定，相应的，第一侧壁和第二侧壁也设置有固定孔13。所述阳极板和所述阴极板纵向平行设置，所述阳极板和的所述阴极板的固定孔13可以对角设置，优选地，所述固定孔13设置在所述第二垫片12内侧。
本实施例中提供的水电解装置还包括碱性溶液容器(图中未示出)，所述碱性溶液容器与所述电解池1相连，用于向所述电解池1提供碱性溶液。所述碱性溶液容器通过管道连接至所述第一通孔10，将碱性溶液输送至所述电解池1。进一步的，所述电解池产生的氢气和氧气经过所述碱性溶液容器进行过滤。
所述碱性溶液容器内碱性溶液的浓度优选为15-35％。
所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4的厚度均在0.1-1mm之间。该厚度优选0.5mm。所述阳极板2、所述阴极板3和所述隔板4的厚度太大或者太小会造成电解水的速度慢、产量低、氢气和氧气流通不畅的问题。
所述阳极板2与所述隔板4的间距、所述阴极板3与所述隔板4的间距，以及所述隔板4之间的间距都在0.5-3mm之间。该间距优选1mm。该间距太大或者太小会造成电解水的速度慢、产量低、氢气和氧气流通不畅的问题。
所述阴极板3、所述隔板4和所述阳极板2的长度都在10-15cm之间；所述阴极板、所述隔板和所述阳极板的宽度都在10-20cm之间。该长度优选12cm，该宽度优选15cm。
所述电解池1的长为15-20cm，优选17cm；所述电解池的宽为15-20cm，优选17cm；所述电解池的高为10-15cm，优选14cm。
本发明还提供一种除碳助燃***，包括所述的水电解装置，所述水电解装置产生的氢气和氧气输送至车辆引擎。当将氢气和氧气、燃油都喷射至引擎内时，能够使燃油燃烧更加充分，减少废气、黑烟排放，增加引擎动力，并且氢气、氧气与引擎内的积碳反应生成碳氢化合物，经过完全燃烧后排出，有效起到清除引擎积碳的作用。
除碳助燃***还包括过滤装置和干燥装置中的至少一种，所述氢气和氧气经过所述过滤装置和干燥装置后，再输送至车辆引擎。
在本发明提供的除碳助燃***在电解池中产生的氢气和氧气，首先通过碱性溶液容器，以碱性溶液容器隔离引擎和电解池，避免电解池受引擎溫度影响；其次，再经过过滤装置，该过滤装置内可盛有水，用于过滤氢气和氧气中的碱性气体；最后，再经过干燥装置，将氢气和氧气进行干燥。在经过上述处理后，氢气和氧气再输送至车辆引擎，与燃油都喷射至引擎内，使燃油燃烧更加充分，并且氢气、氧气与引擎内的积碳反应生成碳氢化合物。
本发明提供的除碳助燃***结构简单、体积小、安装便捷、节约安装时间，该***的对安装位置没有特殊要求，比如可以安装在车辆的后备箱内。该除碳助燃***适用各种车辆，比如燃烧汽油的车辆、燃烧柴油的车辆等，本***具有诸多优点：产氢效率高，每分钟能产生氢氧气约有2公升；产氢稳定，保持摄氏温度10-25度；本发明有监控电流功能，电解液不会变质失效；省电、成本低，电解槽进水口及氢氧气出口为同一开口，成本较低；减少废气排放，有效降低CO、黑烟排放；清除引擎积碳，氢分子与引擎内部碳分子结合为碳氢化合物，经完全燃烧排出；增加车辆马力，由于氢氧气体混合燃油完全燃烧，能增加引擎动力；节省车辆油耗，引擎内部积碳减少及引擎马力增加，降低车辆油耗；安全，氢氧气体即产即用，无须存储，安全使用。
具体而言，本领域技术人员可以根据本发明的原理对所述具体部件进行选择性设置，只要能够实现本发明的控制方法的原理即可。
需要说明的是，本说明书中所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而非意在对本发明进行限制。除非上下文另外明确指出，否则如本文中所使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应该理解的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求书的范围。

Claims (16)

1.一种水电解装置，包括电解池和电源，所述电源为所述电解池提供用于电解的电能，所述电解池内设置有阳极板和阴极板，所述电源的正极与所述阳极板连接，所述电源的负极与所述阴极板连接，其特征在于：所述电解池内盛有碱性溶液，所述阳极板和所述阴极板之间至少设置有一片隔板，所述阳极板、所述阴极板和所述隔板上均设置有通孔。
2.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述通孔包括第一通孔，所述第一通孔用于向所述电解池注入所述碱性溶液，所述碱性溶液能够在所述第一通孔内流动。
3.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述通孔包括第二通孔，所述第二通孔用于排出氢气和氧气，所述氢气和氧气能够在所述第二通孔内流动。
4.根据权利要求3所述的水电解装置，其特征在于：所述隔板上的第二通孔数量不小于所述阳极板上的第二通孔数量，所述隔板上的第二通孔数量不小于所述阴极板上的第二通孔数量。
5.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述阳极板和所述阴极板与所述隔板之间分别设置有垫片。
6.根据权利要求5所述的水电解装置，其特征在于：所述垫片设置在所述阳极板和所述阴极板的周边。
7.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述阳极板和所述阴极板上分别设置有固定孔，用于将所述阳极板和所述阴极板分别与所述电解池固定。
8.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：还包括碱性溶液容器，所述碱性溶液容器与所述电解池相连，用于向所述电解池提供碱性溶液。
9.根据权利要求8所述的水电解装置，其特征在于：所述电解池产生的氢气和氧气经过所述碱性溶液容器进行过滤。
10.根据权利要求8所述的水电解装置，其特征在于：所述碱性溶液容器内碱性溶液的浓度为15-35％。
11.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述阳极板、所述阴极板和所述隔板的厚度均在0.1-1mm。
12.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述阳极板与所述隔板的间距、所述阴极板与所述隔板的间距，以及所述隔板之间的间距都在0.5-3mm之间。
13.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述阴极板、所述隔板和所述阳极板的长度都在10-15cm之间；所述阴极板、所述隔板和所述阳极板的宽度都在10-20cm之间。
14.根据权利要求1所述的水电解装置，其特征在于：所述电解池的长为15-20cm；所述电解池的宽为15-20cm；所述电解池的高为10-15cm。
15.一种除碳助燃***，其特征在于：包括权利要求1-14任一项所述的水电解装置，所述水电解装置产生的氢气和氧气输送至车辆引擎。
16.根据权利要求15所述的除碳助燃***，其特征在于：还包括过滤装置和/或干燥装置，所述氢气和氧气经过所述过滤装置和干燥装置后，再输送至车辆引擎。
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