CN113684491A - 一种水电容器高频分解*** - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种水电容器高频分解***,涉及水电解技术领域。包括可调电源以及与可调电源连接的串联谐振电路；串联谐振电路包括串联的电感L1和水解电容；水解电容包括第一金属直管和第二金属直管，第一金属直管的直接大于第二金属直管；第二金属直管穿设于第一金属直管内，且第一金属直管与第二金属直管之间通过绝缘垫片连接；第一金属直管与第二金属直管分别接入可调电源的正负极；而通过水解电容，并利用可调电源使串联谐振电路进入谐振状态的方式制取可燃气体，也就是进行电解，分解为氢气和氧气，从而使得消耗电少，相对传统电解水具有速度快、消耗少量电流的特点，同时电解水时可以分离出杂质。
Description
技术领域
本发明涉及水电解技术领域，具体而言，涉及一种水电容器高频分解***。
背景技术
水电解装置已知为对水进行电解来产生氢气(和氧气)的装置；氢气是一种极易燃烧、无色透明、无臭无味且难溶于水的气体，化学式为H2，并且氢气是世界上已知的密度和相对分子质量最小的气体，可作为飞艇、氢气球的填充气体。而所得到的氢气例如被供给到燃料电池而作为燃料气体使用；并且氢是主要的工业原料，也是最重要的工业气体和特种气体，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、浮法玻璃、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。同时，氢也是一种理想的二次能源(二次能源是指必须由一种初级能源如太阳能、煤炭等来制取的能源)。
而目前用于电解水的装置在使用时，通常是直接将导电极放入电解的水中，由此便从与正极连接的导电极释放出氧气，而与负极连接的导电极将释放出氢气，但现有的电解装置在使用时，其电解速率较慢，由此便导致电解的效率低，同时也增加了耗电量，导致实用性较低。
针对上述问题，如何设计一种水电容器高频分解***是我们目前迫切需要解决的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水电容器高频分解***，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种水电容器高频分解***，其包括可调电源以及与可调电源连接的串联谐振电路；可调电源用于调节脉冲频率使得串联谐振电路进入谐振状态；
串联谐振电路包括串联的电感L1和水解电容；
水解电容包括第一金属直管和第二金属直管，第一金属直管的直接大于第二金属直管；第二金属直管穿设于第一金属直管内，且第一金属直管与第二金属直管之间通过绝缘垫片连接；第一金属直管与第二金属直管分别接入可调电源的正负极。
在本发明的一些实施例中，上述可调电源包括电源主体和调频单元。
在本发明的一些实施例中，上述调频单元包括用于调节脉冲频率的单片机和三极管D2；
三极管D2的C极连接第一金属直管，三极管D2的E极连接电源负极，三极管D2的G极连接单片机。
在本发明的一些实施例中，上述单片机的型号NE555。
在本发明的一些实施例中，上述还包括整流电路，整流电路输出的直流电接入串联谐振电路。
在本发明的一些实施例中，上述整流电路与串联谐振电路之间还连接有电压表、电流表和二极管D1。
在本发明的一些实施例中，上述还包括变压电路，变压电路的输出端接入整流电路的输入端。
在本发明的一些实施例中，上述整流电路包括整流桥P1和电容C0；
变压电路的输出端分别连接整流桥P1的第1引脚和第3引脚；
整流桥P1包括四个依次连接的二极管；整流桥P1的第4引脚连接电源负极；整流桥P1的第2引脚分别连接二极管D1的输入端和电容C0的一端；电容C0的另一端连接电源负极。
在本发明的一些实施例中，上述第一金属直管和第二金属直管的材质为不锈钢。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：在使用时，即将第一金属直管与第二金属直管均放入需要电解的介质中，在一般情况下，其介质为水；并且第一金属直管与第二金属直管在水中是不会相互接触的，而后将串联谐振电路接上可调电源，从而便能够实现电解的功能。
而在串联谐振电路中，由于加入了高频谐振电路的方式制取可燃气体，也即是通过可调电源调节脉冲频率使得串联谐振电路进入谐振状态，从而进行电解，分解为氢气和氧气，所以消耗电流少。
而在两个导电体上施加的电压，是决定了水分子裂解成其原子组成的速度，在理论上是越高越好，因为电压高电场作用力大，振动频率幅度就越大。而实际上无论电压高低的水解电容都能实现高频谐振，电路就是由一个电感和一个电容串在一起，可产生谐振的任何电路，而此电容也就是第一金属直管和第二金属直管两者形成的水解电容，只要通过调整脉冲频率一旦进入谐振状态，电流量就会降到最低点，而同时电压将会升到一个最高点。
传统的电解水是化学转变的过程，并且需要加导电溶液，由此便导致消耗电流大；而本设备的原理，是利用偏物理方式分解水；虽然通电，但是这里的两个导电体之间正好是不需要导电的，前期没有经过化学反应，相对传统电解水具有速度快、消耗少量电流的特点，同时电解水时可以分离出杂质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中水解电容其中一种结构示意图；
图2为本发明实施例中水解电容另中一种结构示意图；
图3为本发明实施例中整体电路的连接示意图；
图4为本发明实施例中水解电容没有工作时水分子的状态图；
图5为本发明实施例中水解电容工作时水分子的状态图；
图6为本发明实施例中水解电容持续工作时水分子的状态图；
图7为本发明实施例中水分子被共振时的状态图。
图标：1、导电体；2、绝缘层；3、水解电容；4第一金属直管；5第二金属直管。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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“包括一个…”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。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
实施例1
请参阅图1-图7，图1为本发明实施例中水解电容3其中一种结构示意图；图2为本发明实施例中水解电容3另中一种结构示意图；图3为本发明实施例中整体电路的连接示意图；图4为本发明实施例中水解电容3没有工作时水分子的状态图；图5为本发明实施例中水解电容3工作时水分子的状态图；图6为本发明实施例中水解电容3持续工作时水分子的状态图；图7为本发明实施例中水分子被共振时的状态图。
本申请实施例提供一种水电容器高频分解***，其包括可调电源以及与可调电源连接的串联谐振电路；可调电源用于调节脉冲频率使得串联谐振电路进入谐振状态；
串联谐振电路包括串联的电感L1和水解电容3；
水解电容3包括第一金属直管4和第二金属直管5，第一金属直管4的直接大于第二金属直管5；第二金属直管5穿设于第一金属直管4内，且第一金属直管4与第二金属直管5之间通过绝缘垫片连接；第一金属直管4与第二金属直管5分别接入可调电源的正负极。
即通过两个导电体1，两个导电体1也就是用于导电使用，并且在使用时，两个导电体1是放置在需要电解的水中，从而实现电解的功能，导电体1是由金属材质制成的，作为一种优选的实施方式，导电体1呈管体结构，从而使其外壁的面积足够大，便能够在一定程度上提高电解的效率；并且在两个导电体1的外壁，也即是第一金属直管4和第二金属直管5，是经过光滑处理的，并且外壁不能粘贴或喷涂油漆层等等。
串联谐振电路也就是用于连接第一金属直管4和第二金属直管5，也就使得第一金属直管4和第二金属直管5与可调电源连接，进而实现电解的功能；而在连接时，两个导电体1均接入串联谐振电路中，且两个导电体1使串联谐振电路呈开路状态；也就是说，串联谐振电路的两端分别连接电源的两极，而两个导电体1接入串联谐振电路中；并且在进行电解时，两个导电体1是不会接触的，以避免串联谐振电路发生短路的情况。
在使用时，即将第一金属直管4与第二金属直管5均放入需要电解的介质中，在一般情况下，其介质为水；并且第一金属直管4与第二金属直管5在水中是不会相互接触的，而后将串联谐振电路接上可调电源，从而便能够实现电解的功能。
而在串联谐振电路中，由于加入了高频谐振电路的方式制取可燃气体，也即是通过可调电源调节脉冲频率使得串联谐振电路进入谐振状态，从而进行电解，分解为氢气和氧气，所以消耗电流少。
而在两个导电体1上施加的电压，是决定了水分子裂解成其原子组成的速度，在理论上是越高越好，因为电压高电场作用力大，振动频率幅度就越大。而实际上无论电压高低的水解电容3都能实现高频谐振，电路就是由一个电感和一个电容串在一起，可产生谐振的任何电路，而此电容也就是第一金属直管4和第二金属直管5两者形成的水解电容3，只要通过调整脉冲频率一旦进入谐振状态，电流量就会降到最低点，而同时电压将会升到一个最高点。
一个整体的电回路的谐振频率的计算，是由一些已知的条件决定的，不同的腔室具有不同的谐振频率，该频率由水的介电参数、极板的尺寸、形状、和距离，回路中的电感，等条件所决定。改变脉冲串间的时段或周期、脉冲振幅、电容极板尺寸和形状、并对电路的其它器件参数做一些相应的调整，可以控制燃料气体的产出。
传统的电解水是化学转变的过程，并且需要加导电溶液，由此便导致消耗电流大；而本设备的原理，是利用偏物理方式分解水；虽然通电，但是这里的两个导电体1之间正好是不需要导电的，前期没有经过化学反应，相对传统电解水具有速度快、消耗少量电流的特点，同时电解水时可以分离出杂质。
由于在进行电解时，电解出的氢气和氧气是由两个导电体1的外壁或内壁上释放出来的，所以在进行电解时，将两个导电体1都设置为中空的结构，从而也就使得在进行电解时，能够使释放氢气和氧气的面积增加，在一定程度上，从而提高电解效率。
而两个导电体1也能够实现套接的功能，而在选材时，可直接选用两个型号不一样的不锈钢管，组装套接即可；而通过电路给两个导电体1加上直流电压，便就会形成了一个正负电场，电场通过电流载波的高频振动和电感的不断蓄能，水分子结构会变得很不稳定、旋转的同时也会被拉长，最外的电子就可能脱离束缚，这样电子就自由了，同时水分子中带正电的氢原子，被负极性电场所吸引；水分子中带负电的氧原子，被正极性电场所吸引，就分解成氢气、氧气或者氢氧气体。此过程不需要在水中添加任何导电物质，也不需要给水加热。
如图1和图2所示，也就是在两个导电体1套接之后，两者之间设置有绝缘层2，并且绝缘层2是与两个导电体1的其中一个导电体1的外壁或内壁连接的，从而也能够避免两个导电体1在套接后，出现接触的情况，以避免发生短路的情况。
而作为一种优选的实施方式，绝缘层2是与位于外部的导电体1连接的，也即是图1或图2中所示的结构，并且，绝缘层2是沿位于外部的导电体1的内壁延伸设置的，也就是说，位于外部的导电体1的内壁均匀设置有绝缘层2。
此种结构的设置有具有以下好处：由于在进行电解时，电解产生的氢气和氧气是由两个导电体1的外壁或者内壁释放出来的，并且两个导电体1是分别产生氢气或氧气的，而在对释放的气体进行收集时，由于位于外部的导电体1的内壁贴敷有绝缘层2，所以在释放气体时，位于外部的导电体1的内壁不能够释放出气体，由此便能够将两个导电体1释放的气体进行分离，以及分别的收集，也就是说，在收集气体时，利用一根导管与位于外部的导电体1套接，同样的，再利用另一根导管与位于内部的导电体1套接，而两根导管也即是套接的关系，再将位于内部的导管从位于外部的导管中伸出，在经过密封处理，从而便能够达到分别收集气体的目的，从而也为气体的收集提供的便捷，提高收集的效率，也使得整体装置的实用性大大提高。
实施例2
请参阅图3，在本实施例中，可调电源包括电源主体和调频单元。
请参阅图3，在本实施例中，上述调频单元包括用于调节脉冲频率的单片机和三极管D2；
三极管D2的C极连接第一金属直管4，三极管D2的E极连接电源负极，三极管D2的G极连接单片机。
请参阅图3，在本实施例中，上述单片机的型号NE555。
在本实施例中，上述还包括整流电路，整流电路输出的直流电接入串联谐振电路。
请参阅图3，在本实施例中，上述整流电路与串联谐振电路之间还连接有电压表、电流表和二极管D1。
请参阅图3，在本实施例中，上述还包括变压电路，变压电路的输出端接入整流电路的输入端。
请参阅图3，在本实施例中，上述整流电路包括整流桥P1和电容C0；
变压电路的输出端分别连接整流桥P1的第1引脚和第3引脚；
整流桥P1包括四个依次连接的二极管；整流桥P1的第4引脚连接电源负极；整流桥P1的第2引脚分别连接二极管D1的输入端和电容C0的一端；电容C0的另一端连接电源负极。
在本实施例中，上述第一金属直管4和第二金属直管5的材质为不锈钢。
在本实施例中，上述第一金属直管4的外径为25MM，且第一金属直管4的内径为20MM；第一金属直管4和第二金属直管5的长度为150MM。
一种水电容器高频分解***的工作原理是：在使用时，即将两个导电体1放入需要电解的介质中，在一般情况下，其介质为水；并且两个导电体1在水中是不会相互接触的，而后将串联谐振电路接上电源，从而便能够实现电解的功能。
整体装置在使用时，将两个导电体1接入串联谐振电路中，并且调整频率、打开电源。
而容器中的水分子因夹在两电极电场中间，就会受到脉冲电载波的电冲击，此时水分子由于受到电的极化力的影响就会运动起来；容器里的脉冲电场，进入谐振脉冲频率，以使水脉冲电场在水分子中发出一种共振。
当共振产生后，连续对电解槽施加这种脉冲频率，分子中的能量水平就会与脉冲的数量同比的逐级上升。
在施加脉冲场时，要维持对所述电容器的充电，分子中的氢氧原子的电的共价键就会变得不稳定，这样通过电场力的施加，由于该力在分子内会产生很强的效应，超过了分子的束缚力，结果是氢氧原子作为一种单质气体，就从分子中释放了出来。
收集的氢氧气体，以及任何其它原先溶解在水里的气体，利用收集到的这种混合燃料气体。
由于第一金属直管4和第二金属直管5的距离要求很近，在水中构成正负极板，并吸引正负电荷的作用，特征原理符合电器原件中的电容特性，由此命名为水解电容3；而水解电容3的设备不限于圆柱管状，也可以是平行电池组的样子。
水解电容3材料最好是不与水发生化学反应的导电材料，作为一种优选的材料，我们这里选用的是两个304圆柱不锈钢管，两个圆柱管形导电体1经过绝缘垫片隔离和嵌套，圆柱管形导电体1中间缝隙处就是分解水的场所，是我们电解水“作功”的地方，两个圆柱管形导电体1起到形成正负电场作用，把水分子的电子往正极拉，原子核往负极拉，再通过调频电路，使电载波处于高频，电压的大小就是振动的幅度，持续使“水解电容3”工作在高频状态，会使电子脱离束缚。此时就做到气体的产生。为能使原理更容易理解，水分子在“水解电容3”里的分解过程如下：
水解电容3没有工作时，水分子的状态此时为自由状态，如图4所示。
水解电容3工作，水分子被电场极化运动、重新排列定位，带负电的电子被正极吸引，带正电的原子核被负极吸引。如图5所示：
水解电容3持续工作，水分子被拉长和被共振，有电子脱离束缚。如图6所示。
水分子持续被共振，水分子共价键断裂，原子离析出来。如图7所示。
可以理解，图3所示的结构仅为示意，还可包括比图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图3所示不同的配置。图3中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种水电容器高频分解***，其特征在于，包括可调电源以及与可调电源连接的串联谐振电路；所述可调电源用于调节脉冲频率使得串联谐振电路进入谐振状态；
所述串联谐振电路包括串联的电感L1和水解电容；
所述水解电容包括第一金属直管和第二金属直管，所述第一金属直管的直接大于第二金属直管；所述第二金属直管穿设于第一金属直管内，且第一金属直管与第二金属直管之间通过绝缘垫片连接；所述第一金属直管与第二金属直管分别接入可调电源的正负极。
2.根据权利要求1所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，所述可调电源包括电源主体和调频单元。
3.根据权利要求2所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，所述调频单元包括用于调节脉冲频率的单片机和三极管D2；
所述三极管D2的C极连接第一金属直管，三极管D2的E极连接电源负极，三极管D2的G极连接单片机。
4.根据权利要求3所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，所述单片机的型号NE555。
5.根据权利要求4所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，还包括整流电路，所述整流电路输出的直流电接入所述串联谐振电路。
6.根据权利要求5所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，所述整流电路与串联谐振电路之间还连接有电压表、电流表和二极管D1。
7.根据权利要求6所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，还包括变压电路，所述变压电路的输出端接入所述整流电路的输入端。
8.根据权利要求7所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，所述整流电路包括整流桥P1和电容C0；
所述变压电路的输出端分别连接整流桥P1的第1引脚和第3引脚；
所述整流桥P1包括四个依次连接的二极管；所述整流桥P1的第4引脚连接电源负极；所述整流桥P1的第2引脚分别连接二极管D1的输入端和电容C0的一端；所述电容C0的另一端连接电源负极。
9.根据权利要求8所述的一种水电容器高频分解***，其特征在于，所述第一金属直管和所述第二金属直管的材质为不锈钢。
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