電解水制氫的系統、合成甲醇系統及其所用的極板的製作方法與工藝

2023-05-22 02:35:51 2

：本發明涉及一種電解水制氫的系統、用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統以及用於電解水制氫的系統、合成甲醇系統的極板。

背景技術：
：在傳統電解水製造氫氣的工藝中，當外加電解電壓必須不小於分解電壓時，才能持續地電解電解液中的水而獲取氫氣。但是，由於電解水製造氫氣其耗能巨大，因而在傳統制氫工業中一直未被大規模推廣使用。比如公開號為CN102758212A中國專利申請所記述的電解水制氫的裝置及其方法，其解決了在傳統的最小電解電壓之下就能電解水而製取氫氣。然而，在公開號為CN102758212A中國專利申請中，存在高電解液電阻和電解液壓降的問題。此外，現代社會碳排放超標、能源枯竭，而人類生存又時時刻刻離不開能源，熱機的能源轉化效率低下，浪費大量能源，排出大量廢熱及汙染物。雖然，SPE電解水及燃料電池技術具有效率高、結構緊湊、無汙染的優點有著廣泛的發展前景，過高的成本，質子交換膜不能承受高溫、高壓力的缺點成為該技術發展的瓶頸。

技術實現要素：
：本發明的範圍只由後附的權利要求書所規定，在任何程度上都不受這一節發明內容的陳述所限。本發明提供一種電解水制氫系統，包括：具有第一極板的第一反應室；具有第二極板的第二反應室；用於向所述第一極板和所述第二極板供電的電源模塊；用於從所述第一反應室和所述第二反應室分別抽取氫氣和氧氣的氣體收集裝置；其中，所述第一極板和所述第二極板分別具有比表面積大的導電材料。優選地，所述第一極板具有第一極板構件和第二極板構件，所述第一極板構件上具有比表面積大的導電材料，所述第二極板構件的外部具有絕緣層，其中所述第一極板構件和所述第二極板構件分別接在所述電源模塊的兩極；所述第二極板具有第三極板構件和第四極板構件，所述第三極板構件的外部具有絕緣層，所述第四極板構件上具有比表面積大的導電材料，其中所述第三極板構件和所述第四極板構件分別接在所述電源模塊的兩極。優選地，所述第一極板和所述第二極板的結構相同，兩者均包括導電框架、子極板、與所述導電框架連接的第一電極和與所述子極板電連接的第二電極，其中所述子極板放置在所述導電框架上，並且所述第一電極和所述第二電極分別接在所述電源模塊的兩極。優選地，所述子極板包括外層絕緣導電板、導電下底板和所述比表面積大的導電材料。優選地，所述導電下底板具有凹槽，在所述凹槽中放置有所述比表面積大的導電材料，所述述凹槽的上面的開口由所述外層絕緣導電板封蓋，而所述凹槽的兩側面的開口不封蓋。優選地，所述第一反應室和所述第二反應室之間具有液體調換裝置，所述液體調換裝置能夠調換所述第一反應室和所述第二反應室之中的液體。優選地，所述電源模塊具有極性調換裝置，通過所述極性調換裝置調換所述電源模塊的輸出極性，從而改變所述第一～四極板構件各自的極性。優選地，所述電源模塊具有極性調換裝置，通過所述極性調換裝置調換所述電源模塊的輸出極性，從而改變所述第一電極和所述第二電極各自的極性。優選地，還包括控制單元，用於控制所述液體調換裝置和所述極性調換裝置的運行。優選地，還包括用於補充電解液在反應中失去的水補充水注入裝置、用於使所述第一反應室和所述第二反應室中的液體各自循環流動的自循環裝置、用於對所述第一反應室和所述第二反應室中的液體進行加熱的加熱裝置。優選地，還包括溶液暫儲室，所述溶液暫儲室在調換所述第一反應室和所述第二反應室之中的液體時用於存儲液體。本發明還提供一種電解水制氫的方法，包括以下步驟：向具有第一極板的第一反應室和具有第二極板的第二反應室中注入水；電源模塊向所述第一極板和所述第二極板供電使得所述第一反應室和第二反應室中的水被電解成氫氣和氧氣；啟動氣體收集裝置，分別從所述第一反應室和第二反應室中抽取電解生成的氫氣和氧氣；其中，當所述電源模塊內的電流小於一預定值時，啟動液體調換裝置調換所述第一反應室和所述第二反應室之中的液體，或者調換所述電源模塊的輸出極性從而改變所述第一極板和所述第二極板各自相應的極性。優選地，還包括向電解液補充在反應中失去的水。優選地，還包括對所述第一反應室和所述第二反應室中的液體進行加熱。優選地，在調換所述第一反應室和所述第二反應室之中的液體時，先將所述第一反應室存儲於溶液暫儲室，在將所述第二反應室中的液體輸入到所述第一反應室後在將所述溶液暫儲室中的液體輸入所述第二反應室。本發明還提供一種用於電解水的極板，該極板具有第一極板構件和第二極板構件；其中，所述第一極板構件具有比表面積大的導電材料，所述第二極板構件的外部具有絕緣層，使得將所述第一極板構件和所述第二極板構件分別接到電源的兩極時，所述第一極板構件和所述第二極板構件不會構成迴路，但能夠產生一電場。優選地，所述第一極板構件具有第一金屬底板、第一導槽和所述比表面積大的材料粉末；所述第二極板構件具有第二金屬底板和第二導槽。優選地，所述第一導槽形成在所述第一金屬底板的一側；所述第二導槽形成在所述第二金屬底板的一側。本發明還進一步提供一種用於電解水的極板，該極板包括導電框架、子極板、與所述導電框架連接的第一電極和與所述子極板連接的第二電極，其中所述子極板放置在所述導電框架上。優選地，所述子極板包括外層絕緣導電板、導電下底板和比表面積大的導電材料。優選地，所述導電下底板具有凹槽，在所述凹槽中放置有所述比表面積大的導電材料，所述述凹槽的上面的開口由所述外層絕緣導電板封蓋，而所述凹槽的兩側面的開口不封蓋。本發明還提供一種用於電解水的極板製備方法，包括以下步驟：對比表面積大的導電材料進行預處理；將經過所述預處理的所述比表面積大的導電材料放到第一金屬底板在其一側形成有第一導槽的一面上製成第一極板構件；在所述第一極板構件上放上外部具有絕緣層的一側帶有第二導槽的第二極板構件；將所述第一極板構件和第二極板構件的組合在不活潑氣體的保護下以一定的速度升溫到預定溫度，並保持一預定時間後降至室溫。優選地，在所述比表面積大的導電材料中加入粘結劑和固化劑，並進行充分地研磨攪拌均勻。優選地，對所述第一金屬底板進行加工在其一側刻出所述第一導槽；對所述第二極板構件的所述第二金屬底板進行加工在其一側刻出第二導槽，並在所述第二極板構件的外部形成所述絕緣層。優選地，在不活潑氣體的保護下，對所述粘結劑和所述固化劑進行碳化。本發明還進一步提供一種用於電解水的極板製備方法，包括以下步驟：對比表面積大的導電材料進行預處理；將經所述預處理的所述表面積大的導電材料放置到底板上；在所述底板上放上外層絕緣導電板以製成子極板；將所述子極板放置到具有第一電極的導電框架中，將所述子極板電連接到第二電極上。優選地，在所述比表面積大的導電材料中加入粘結劑和固化劑，並進行充分地研磨攪拌均勻。優選地，在所述底板上形成凹槽，並在所述凹槽中放入經所述預處理的所述表面積大的導電材料，用所述外層絕緣導電板封蓋所述凹槽，以製成子極板。優選地，在不活潑氣體的保護下加溫所述子極板中下底板，使得所述粘結劑和所述固化劑碳化、並將子極板中下底板放入石墨爐中進行石墨化。優選地，在所述下底板與所述外層絕緣導電板的結合處塗上絕緣粘結劑後，在所述下底板上蓋上所述外層絕緣導電板。優選地，將所述導電框架加熱至一定溫度後，將所述子極板放入所述導電框架中。優選地，所述導電框架與所述子極板採取過盈配合，形成所述極板。優選地，在所述子極板的開口露出所述表面積大的導電材料的部分塗上可溶性材料，然後將整個所述極板除所述第一電極和所述第二電極外塗上防酸絕緣塗料，之後除去所述可溶性材料。採用上述技術方案電解水具有以下技術效果：通過調換第一反應室和第二反應室之中的溶液或調換電源模塊輸出極性保持第一反應室與第二反應室中溶液離子平衡，把傳統電解水過程中增加電耗的極化電勢與電解電壓正向疊加降低電解電耗，並且使得電解過程中溶液電阻降低為零。另一方面，本發明還提供一種用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統，包括：具有第一極板和第一濃縮極板的第一反應室；具有第二極板和第二濃縮極板的第二反應室；用於向所述第一極板、所述第二極板、所述第一濃縮極板和所述第二濃縮極板供電的電源模塊；其中，所述第一反應室還具有二氧化碳進氣管和甲醇收集管，所述第一極板具有第一極板構件和第二極板構件，所述第一極板構件上具有比表面積大的導電材料和用於氫氣和二氧化碳反應的催化劑（優選納米銅粉），所述第二極板構件的外部具有絕緣層，其中所述第一極板構件和所述第二極板構件分別接在所述電源模塊的兩極，所述第二極板具有第三極板構件和第四極板構件，所述第三極板構件的外部具有絕緣層，所述第四極板構件上具有比表面積大的導電材料，其中所述第三極板構件和所述第四極板構件分別接在所述電源模塊的兩極。優選地，所述第一濃縮極板具有第一濃縮電極和第二濃縮電極，所述第二濃縮極板具有第三濃縮電極和第四濃縮電極，所述第一～四濃縮電極的外部具有絕緣層。優選地，所述電源模塊具有極性調換裝置，通過所述極性調換裝置調換所述第一濃縮電極和第二濃縮電極的極性以及所述第三濃縮電極和第四濃縮電極的極性。本發明還提供一種用電解水所製得的氫氣合成甲醇的方法，包括以下步驟：向具有第一極板的第一反應室注入氫離子溶液和具有第二極板的第二反應室中注入水；電源模塊向所述第一極板和所述第二極板供電使得所述第一反應室和第二反應室中的水被電解成氫氣和氧氣；向所述第一反應室中輸入二氧化碳氣體，使得所述第一極板上生成的氫氣與所述二氧化碳在合適的溫度、壓力下，經過事先被配置在所述第一極板的催化劑（優選納米銅粉）的作用下發生反應生成甲醇，所生成的甲醇隨後被濃縮極板所吸附；啟動氣體收集裝置，從所述第二反應室中抽取電解生成的氧氣；其中，所述濃縮極板具有第一濃縮電極和第二濃縮電極，當所述濃縮極板中的甲醇濃度達到一預定值時，調換所述第一濃縮電極和所述第二濃縮電極的極性，使得由所述第一濃縮電極或所述第二濃縮電極所吸附的甲醇被釋放並被排出第一反應室。本發明還進一步提供一種用於合成甲醇(共電解)系統的極板，該極板具有第一極板構件和第二極板構件；其中，所述第一極板構件具有比表面積大的導電材料和用於氫氣和二氧化碳反應的催化劑，所述第二極板構件的外部具有絕緣層，使得將所述第一極板構件和所述第二極板構件分別接到電源的兩極時，所述第一極板構件和所述第二極板構件不會構成迴路，但能夠產生一電場。本發明還進一步提供一種用於合成甲醇系統的極板製備方法，包括以下步驟：對比表面積大的導電材料進行預處理；將經過所述預處理的所述比表面積大的導電材料和用於氫氣和二氧化碳反應的催化劑混合物放到金屬底板在其一側形成有第一導槽的一面製成第一極板構件；在所述第一極板構件上放上外部具有絕緣層的一側帶有第二導槽的第二極板構件；將所述第一極板構件和第二極板構件的組合在不活潑氣體的保護下以一定的速度升溫到預定溫度，並保持一預定時間後降至室溫。本發明還進一步提供一種用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統，包括：具有第一極板的第一反應室；具有第二極板和濃縮極板的第二反應室；用於向所述第一極板、所述第二極板和所述濃縮極板供電的電源模塊；用於分離甲醇與水的甲醇分離裝置；其中，所述第一反應室還具有二氧化碳進氣管和甲醇收集管，所述第一極板具有金屬板、水流導槽和第一電極，所述金屬板具有納米孔，所述第一電極接在所述電源模塊的陰極，所述第二極板具有包括導電框架、子極板和第二電極，所述第二極板具有比表面積大的導電材料，所述第二電極接在所述電源模塊的陽極。優選地，所述濃縮極板具有第一濃縮電極和第二濃縮電極，所述第一濃縮電極和所述第二濃縮電極的外部均具有絕緣層。本發明還提供一種用於電解水的極板，包括：金屬板、水流導槽和第一電極，所述金屬板具有納米孔。本發明還提供一種用於電解水的極板，該極板包括導電框架、子極板和與所述導電框架連接的電極，其中所述子極板放置在所述導電框架上。優選地，所述子極板包括導電蓋板、導電下底板和比表面積大的導電材料。優選地，所述導電下底板具有凹槽，在所述凹槽中放置有所述比表面積大的導電材料，所述述凹槽的上面的開口由所述導電蓋板封蓋，而所述凹槽的兩側面的開口不封蓋。採用上述技術方案具有以下技術效果：第一反應室、第二反應室的工作在不同的溫度、壓力環境下進行，利用甲醇比氫氣氧化速度慢，在第一反應室中加入二氧化碳與電解生成的氫氣合成甲醇降低電解水反應的逆反應程度；利用相同濃度的H+溶液H+產生的電勢隨著溶液溫度升高而升高，第一反應室的工作溫度高於第二反應室的溫度，第一反應室、第二反應室兩者的H+產生的電勢差與外加電解電壓正向疊加，達到降低電解電耗的目的。本發明還進一步提供一種用於電解水的極板製備方法，包括以下步驟：在含有不易溶於酸的金屬和易溶於酸的金屬的金屬板上刻蝕水流導槽，將刻蝕了所述水流導槽後的所述金屬板放入酸中溶去所述金屬板中的所述易溶於酸的金屬，從而在所述金屬板上形成納米孔，之後將所述金屬板製成所述極板。本發明還進一步提供一種用於共電解（水和二氧化碳）的極板製備方法，包括以下步驟：對比表面積大的導電材料進行預處理；將經所述預處理的所述表面積大的導電材料放置到底板上；在所述底板上放上導電蓋板以製成子極板；將所述子極板放置到具有電極的導電框架中。優選地，在所述比表面積大的導電材料中加入粘結劑和固化劑，並進行充分地研磨攪拌均勻。優選地，在所述底板上形成凹槽，並在所述凹槽中放入經所述預處理的所述表面積大的導電材料，用所述導電蓋板封蓋所述凹槽，以製成子極板。優選地，在不活潑氣體的保護下加溫所述子極板，使得所述粘結劑和所述固化劑碳化、並將子極板放入石墨爐中進行石墨化。優選地，將所述導電框架加熱至一定溫度後，將所述子極板放入所述導電框架中。優選地，所述導電框架與所述子極板採取過盈配合，形成所述極板。優選地，在所述子極板的開口露出所述表面積大的導電材料的部分塗上可溶性材料，然後將整個所述極板除所述電極外塗上防酸絕緣塗料，之後除去所述可溶性材料。本發明通過改變傳統電極板結構，具有SPE技術電極間隙小，低電解液電阻和電解液壓降、無氫離子和氫氧根離子中和反應的優點，同時克服SPE技術中質子交換膜價格昂貴、對環境要求高的缺點，新型極板能適應各種惡劣環境同時降低成本，本發明電解的氧化、還原兩個反應可以在不同環境下進行，作為電解方面應用電解反應產生的氫氣繼續與二氧化碳化合一次生成甲醇，解決氫氣存儲、運輸的難題，進一步降低電解電壓並吸收廢熱達到節約電能的目的。附圖說明：圖1為第一實施方式涉及的電解水制氫系統的結構示意圖；圖2為第一實施方式涉及的一極板的整體結構斜視圖；圖3A為第一實施方式涉及的一極板構件的俯視圖，圖3B為一極板構件的側視圖；圖4A為第一實施方式涉及的一極板構件的俯視圖，圖4B為一極板構件的側視圖；圖5為第一實施方式涉及的兩個極板構件後的剖面圖；圖6為第一實施方式涉及的另一極板的整體結構斜視圖；圖7A為第一實施方式涉及的另一極板構件的俯視圖，圖7B為另一極板構件的側視圖；圖8A為第一實施方式涉及的兩個另一極板構件組合後的示意圖，圖8B為兩個另一極板構件組合後的剖面圖；圖9為第二實施方式所涉及的電解水制氫系統結構示意圖；圖10為第三實施方式涉及的用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統的結構示意圖；圖11為第三實施方式涉及的一極板的整體結構斜視圖；圖12A為第三實施方式涉及的一極板構件的俯視圖，圖12B為一極板構件的側視圖；圖13A為第三實施方式涉及的一極板構件的俯視圖，圖13B為一極板構件的側視圖；圖14為第三實施方式涉及的兩個極板構件組合的剖面圖；圖15為第三實施方式涉及的另一極板的整體結構斜視圖；圖16A為第三實施方式涉及的另一極板的極板構件的俯視圖，圖16B為另一極板的極板構件的側視圖；圖17A為第三實施方式涉及的另一極板的兩個極板構件組合後的示意圖，圖17B為另一極板的兩個極板構件組合後的剖面圖；圖18為第三實施方式涉及的一濃縮極板的結構示意圖；圖19為第三實施方式涉及的另一濃縮極板的結構示意圖；圖20為第三實施方式涉及的交流電源輸出的電解電壓示意圖；圖21為第三實施方式涉及的氫離子溶液製取示意圖；圖22為第一實施方式涉及的一極板另一實施例的結構示意圖；圖23為第一實施方式涉及的一極板另一實施例的結構示意圖；圖24為第一實施方式涉及的一極板另一實施例中子極板的結構示意圖；圖25為第一實施方式涉及的一極板另一實施例中子極板的結構示意圖；圖26為第三實施方式涉及的用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統另一實施例的結構示意圖；圖27為第三實施方式涉及的一極板另一實施例的整體結構斜視圖；圖28為第三實施方式涉及的一極板另一實施例的結構示意圖；圖29為第三實施方式涉及的另一極板另一實施例的整體結構示意圖；圖30為第三實施方式涉及的另一極板的子極板結構示意圖；圖31為第三實施方式涉及的另一極板的子極板結構示意圖；圖32為第三實施方式涉及的另一極板的子極板結構示意圖。具體實施方式：本發明的效果及意義通過以下所示實施方式的說明將會更加明晰。但是，以下所示實施方式歸根到底只是將本發明具體實施時的一例，本發明絕不受以下實施方式的任何限制。（第一實施方式）下面參照附圖1～8B，就本實施方式涉及的電解水制氫系統進行說明。圖1為本實施方式涉及的電解水制氫系統的結構圖。如圖1所示，該電解水制氫系統包括反應室1、反應室2、控制單元3、電源模塊4、泵5、泵6、泵202、溶液暫儲室201和細管7。其中，上述控制單元3控制上述電源模塊4、泵5、泵6、泵202、加熱單元12和加熱單元22的工作和運行，上述細管7連接上述反應室1和反應室2，上述泵5、泵6、泵202和溶液暫儲室201能夠使上述反應室1和反應室2中的水調換。上述反應室1包括極板11、加熱單元12、泵13、氣泵14和補充水注入裝置17，其中上述極板11具有電極15和電極16，上述電極15連接上述電源模塊4的負極，上述電極16連接上述電源模塊4的正極。上述反應室2包括極板21、加熱單元22、泵23、氣泵24和補充水注入裝置27，其中上述極板21具有電極25和電極26，上述電極25連接上述電源模塊4的負極，上述電極26連接上述電源模塊4的正極。上述補充水注入裝置17和27、加熱單元12和22均採用與公開號為CN102758212A中國專利申請所記述的補充水注入裝置和加熱單元相同的裝置。上述控制單元3可以由人工或電腦控制並根據各類傳感器信號對各個單元、閥和泵等部件發出動作命令，以協調系統的運行。圖2為極板11的整體結構斜視圖。如圖2所示，上述極板11包括第一極板構件18、第二極板構件19（參見圖5）、水流導槽20、電極15和電極16，其中上述電極15與上述第一極板構件18連接，上述電極16與上述第二極板構件19連接。上述反應室1中的水流通過上述水流導槽20穿過上述極板11。圖3A為極板11中第一極板構件18的俯視圖，圖3B為第一極板構件18從X方向的側視圖。如圖3A和圖3B所示，上述第一極板構件18具有金屬底板181、導槽182和比表面積大的材料粉末（例如活性炭粉末、石墨粉）10。上述金屬底板181經過加工在其一側形成上述導槽182，同時上述金屬底板181還覆蓋有上述活性炭粉末10，使得上述反應室1中的水流能夠通過上述導槽182和上述活性炭粉末10而穿過上述第一極板構件18。圖4A為極板11中第二極板構件19的俯視圖，圖4B為第二極板構件19從Y方向的側視圖。如圖4A和圖4B所示，上述第二極板構件19具有金屬底板191和導槽192。上述金屬底板191經過加工在其一側形成上述導槽192，使得上述反應室1中的水流能夠通過上述導槽192而穿過上述第一極板構件18。同時，在用上述第一極板構件18和上述第二極板構件19製成上述極板11後，上述導槽182和上述導槽192形成了上述極板11上的水流導槽20。圖5為第一極板構件18和第二極板構件19組合在一起後的剖面圖。如圖5所示，在上述第二極板構件19的外部具有絕緣層111，使得上述第一極板構件18和上述第二極板構件19之間由上述絕緣層111隔開。以下對上述極板11的製作工藝作詳細說明。首先，將上述活性炭粉末10進行預處理，即：將上述活性炭粉末10中加入粘結劑（例如酚醛樹脂）和固化劑（例如烏洛託品），用研缽充分研磨攪拌均勻，將上述金屬底板181進行加工在其一側刻出上述導槽182。同時，在上述第二極板構件19的金屬底板191一側刻蝕出導槽190，並在上述第二極板構件19的外部形成上述絕緣層111。然後，將經過上述預處理的上述活性炭粉末10鋪放在上述金屬底板181形成上述導槽182的一面上，形成第一極板構件18，並在上述活性炭粉末10上放上外部具有絕緣層111的第二極板構件19，將其捲成如圖2所示的具有多個同心圓的圓柱形框架，使得各同心圓柱之間的空隙分別被經過上述預處理的活性炭粉末10所填充。接著，在不活潑氣體（例如惰性氣體、氮氣）的保護下，將上述圓柱形框架以每分鐘4℃的速度升溫至850℃，並保溫2小時後，在不活潑氣體保護下將溫度降至室溫，製成成品極板11。通過上述工藝的處理，在使上述極板11的形狀定型的同時，還將阻塞上述活性炭粉末10間的間隙的粘結劑和固化劑進行碳化，從而重現上述活性炭粉末10間的間隙。在上述極板11中，還可以使用石墨構件代替金屬底板181，使用石墨纖維代替活性炭，密封石墨構件、石墨纖維兩側，構成石墨導電層-石墨纖維極板-絕緣金屬板的結構，使溶液從極板11一側流入經過石墨纖維從另一側流出。從而增加上述極板11的耐腐蝕性能。圖6為極板21的整體結構斜視圖。如圖6所示，上述極板21包括第三極板構件28、第四極板構件29（參見圖8A、8B）、水流導槽30、電極25和電極26，其中上述電極25與上述第三極板構件28連接，上述電極26與上述第四極板構件29連接。上述反應室2中的水流通過上述水流導槽30穿過上述極板21。圖7A為極板21中第三極板構件28的俯視圖，圖7B為第三極板構件28從Z方向的側視圖。如圖7A和圖7B所示，上述第三極板構件28具有金屬底板281和導槽282。上述金屬底板281經過加工在其一側形成上述導槽282，使得上述反應室2中的水流能夠通過上述導槽282而穿過上述第三極板構件28。圖8A為第三極板構件28和第四極板構件29組合在一起後的示意圖。如圖8A所示，上述第四極板構件29為由多根條形導體構成，並放置在上述第三極板構件28上。每兩根上述條形導體之間存有間隙，使得上述反應室2中的水流能夠通過上述第三極板構件28上的導槽282而穿過上述第三極板構件28。同時，在用上述第三極板構件28和上述第四極板構件29製成上述極板21後，上述導槽282和作為上述第四極板構件29的條形導體之間的間隙形成了上述極板21上的水流導槽30。圖8B為第三極板構件28和第四極板構件29組合在一起後的剖面圖。如圖8B所示，在上述第三極板構件28的外部具有絕緣層211，使得上述第三極板構件28和上述第四極板構件29之間由上述絕緣層211隔開。以下結合圖1～圖8B來說明本實施方式中電解水制氫氣的工作過程。如圖1所示，向反應室1和2中充滿水，並接通電源模塊4，啟動自循環泵13、泵23和氣泵14、氣泵24。當將上述反應室1中的極板11和上述反應室2中的極板21與上述電源模塊4之間的電路接通時，在上述反應室1中的上述極板11的第一極板構件18（參見圖2）上的H+得到上述反應室2中的上述極板21的第四極板構件29上的電子生成H2，使得上述反應室1經電解後的水中存有H2和OH-。然而，如圖5所示，由於上述極板11具有上述第一極板構件18和第二極板構件19，並且上述第一極板構件18和第二極板構件19之間是絕緣的，因此當上述電路接通時，上述第一極板構件18和第二極板構件19之間就形成一個電場，並在該電場的作用下，把上述反應室1中電解生成的OH-拉離上述第一極板構件18，從而降低了在電解過程的溶液極化電勢。此外，由於上述第一極板構件18上具有活性炭粉末10，使得上述第一極板構件18與水之間存在巨大的接觸面積，從而極大地降低了上述第一極板構件18與水接觸的電阻。同時，當將上述反應室1中的極板11和上述反應室2中的極板21與上述電源模塊4之間的電路接通時，在上述反應室2中的上述極板21的第四極板構件29（參見圖8A）上的OH-因失去電子生成O2，使得上述反應室2經電解後的水中存有O2和H+。然而，如圖8A～圖8B所示，由於上述極板21具有上述第三極板構件28和第四極板構件29，並且上述第三極板構件28和第四極板構件29之間是絕緣的，因此當上述電路接通時，上述第三極板構件28和第四極板構件29之間就形成一個電場，並在該電場的作用下，把上述反應室2中電解生成的H+拉離上述第四極板構件29，從而降低了在電解過程的極化電勢。此外，由於上述第四極板構件29包括多根條形表面沾有析氧催化劑粗糙的導體（優選鈦），使得上述第四極板構件29與水之間存在巨大的接觸面積，從而極大地降低了上述第四極板構件29與水接觸的電阻。在上述反應室1中，通過自循環泵13的作用，使得上述反應室1中的水能進行自循環流通，並通過氣泵14的作用，從上述反應室1中收集氫氣。在上述反應室2中，通過自循環泵23的作用，使得上述反應室2中的水能進行自循環流通，並通過氣泵24的作用，從上述反應室2中收集氧氣。當上述電源模塊4內的電流小於一預定值時，控制單元3先啟動泵5把反應室1溶液排入溶液暫儲室201，再啟動泵6把反應室2溶液排入反應室1，最後啟動泵202把溶液暫儲室201中溶液排入反應室2，讓上述反應室1和上述反應室2中的經電解後的水進行對調，使得上述反應室1中溶液成分為H+，上述反應室2中溶液成分為OH-。上述反應室1在酸性環境發生電解直至溶液變成鹼性，上述反應室2在鹼性環境下發生電解直至溶液呈酸性。當上述電源模塊4內的電流再次小於一預定值時，上述控制單元3重新啟動泵5、泵202和泵6再次交換反應室1和反應室2中的溶液。其中，上述預定值的設定必須保證上述反應室1和上述反應室2中的電解反應能持續進行，即必須滿足以下條件：反應室1（鹼性環境）在上述第一極板構件18和第二極板構件19上外加的電解電壓E1大於由OH-產生的電勢U1與上述第一極板構件18和上述第四極板構件29之間的原電池電勢U3之和（E1>U1+U3），反應室1（酸性環境）在上述第一極板構件18和第二極板構件19上外加的電解電壓E1大於由H+產生的電勢U1與上述第一極板構件18和上述第四極板構件29（反應室2中）之間的原電池電勢U3之差（E1>U3-U1），在上述反應室2（酸性環境）第三極板構件28和第四極板構件29上外加的電解電壓E2大於由H+產生的電勢U2與上述第一極板構件18和上述第四極板構件29之間的原電池電勢U3之和（E2>U2+U3），述反應室2（鹼性環境）第三極板構件28和第四極板構件29上外加的電解電壓E2大於由OH-產生的電勢U2與上述第一極板構件18和上述第四極板構件29之間的原電池電勢U3之差（E2>U3-U2）。由於氫離子溶液氫離子產生的電勢隨溫度升高而升高，氫氧根離子溶液氫氧根離子產生的電勢隨溫度升高而升高。其中當反應室1在酸性環境、反應室2在鹼性環境，控制單元3（電源模塊輸出電壓為最小值時）控制加熱單元12和22加熱溶液，當反應室1在鹼性環境、反應室2在酸性環境，控制單元3（電源模塊輸出電壓達到設定為值時）控制加熱單元12和22停止加熱溶液。在本實施方式中，當上述反應室1在酸性環境和上述反應室2鹼性環境中，所需外加的電解電壓較低，隨著電解反應的進行上述反應室1變成鹼性環境和上述反應室2變成酸性環境中上述控制單元3可以控制上述電源模塊4隨著電解反應的進行而升高輸出的電解電壓確保電解電流恆定，並直至上述電源模塊4的最高輸出電壓，即：此時，上述電源模塊4不再隨著電解反應的進行而升高輸出的電解電壓，使得上述電源模塊4內的電流小於上述預定值。然後，上述控制單元3再控制啟動泵5、泵202和泵6的運行，交換上述反應室1和上述反應室2中的溶液。在本實施方式中，當上述反應室1和上述反應室2中發生電解反應時，由於自循環泵13的作用使得其所產生的水流衝刷上述第一極板構件18上所生成的氫氣，並通過上述氣泵14從上述反應室1中不斷地抽取，由於自循環泵23的作用使得其所產生的水流衝刷上述第四極板構件29上所生成的氧氣，並通過上述氣泵24從上述反應室2中不斷地抽取，如此使得上述反應室1的上述第一極板構件18上的氫氣濃度和上述反應室2的上述第四極板構件29上的氧氣濃度均很低，使得上述反應室1的第一極板構件18和上述反應室2的第四極板構件29上的原電池反應保持很低的程度，同時上述第一極板構件18和第二極板構件19之間的間距以及上述第三極板構件28和第四極板構件29之間的間距均很小，從而使得溶液極化電勢很小。調換反應室1和反應室2之中的溶液保持反應室1與反應室2中溶液離子平衡，把傳統電解水過程中增加電耗的極化電勢與電解電壓正向疊加降低電解電耗，並且使得電解過程中溶液電阻降低為零。因此，在整個電解過程中使用平均電解電壓只要大於該原電池反應的電勢就可以使得電解反應持續進行，從而達到使用電解電壓低於傳統的水的分解電壓電解水的目的。此外，在本實施方式中，由於所使用的電解電壓低於傳統的水分解電壓，原電池反應所放出的熱量小於電解反應吸收的熱量，因此通過上述反應室1中的加熱單元12和上述反應室2中的加熱單元22來保持上述反應室1和反應室2中的溶液的溫度在零攝氏度以上，使得電解反應持續進行。同時，在電解反應中失去的水通過補充水注入裝置17和補充水注入裝置27分別補充到上述反應室1和反應室2中。在本實施方式中，還可以通過上述反應室1和反應室2之間的細管7上的減壓閥（未圖示）保持上述反應室1和反應室2之間的壓力平衡。（第二實施方式）下面就第二實施方式所涉及的電解水制氫系統進行說明。第二實施方式所涉及的電解水制氫系統與第一實施方式所涉及的電解水制氫系統唯一不同的是：取消了用於交換上述反應室1和上述反應室2中液體的泵5、溶液暫儲室201、泵202和泵6，增加閥8、9、81、91以及上述電源模塊104的電極調換功能。對屬於電解水制氫系統的其他點都一樣。圖9為第二實施方式所涉及的電解水制氫系統結構圖。與第一實施方式相同的部件在此省略說明。如圖9所示，上述電源模塊104具有開關K1～K2、觸點a～d。在控制單元3控制上述電源模塊104實現電極調換功能。也就是說，當上述控制單元3控制上述電源模塊104的開關K1接通上述觸點b時，同時控制上述電源模塊104的開關K2接通上述觸點c，並且控制閥8、91打開以及閥9、81閉合；當上述控制單元3控制上述電源模塊104的開關K1接通上述觸點a時，同時控制上述電源模塊104的開關K2接通上述觸點d，並且控制閥8、91閉合以及閥9、81打開。以下結合圖9來說明本實施方式中電解水制氫氣的工作過程，其中與第一實施方式中相同的內容在此不再重複。向反應室1和2中充滿水，並使上述電源模塊104的開關K1接通上述觸點b以及開關K2接通上述觸點c，打開閥8、91並關閉閥9、81，啟動自循環泵13、泵23和氣泵14、氣泵24，進行水電解反應。當上述電源模塊104內的電流小於一預定值時，控制單元3控制上述電源模塊104，將開關K1與上述觸點b斷開並接通觸點a，開關K2與上述觸點c斷開並接通觸點d，從而調換了上述電源模塊104的電極。同時，上述控制單元3控制關閉閥8、91並打開閥9、81。當上述電源模塊104內的電流小於上述預定值時，上述控制單元3再次控制上述電源模塊104調換其電極。如此不斷進行上述電源模塊104的電極轉換，使得水電解反應持續地進行。在本實施方式中，當上述反應室1和上述反應室2中的OH-和H+積累到一定程度時，上述電源模塊104內的電流會小於上述預定值。這時，上述控制單元3控制上述電源模塊104隨著電解反應的進行而升高輸出的電解電壓保持電解電流恆定並直至上述電源模塊104的最高輸出電壓，即：此時，上述電源模塊104不再隨著電解反應的進行而升高輸出的電解電壓，使得上述電源模塊104內的電流小於上述預定值。然後，上述控制單元3控制上述電源模塊104調換電極。當上述控制單元3控制上述電源模塊104剛調換完電極時，上述反應室1中的H+和上述反應室2中的OH-所產生的電勢最大並與電解電壓正向疊加，此時上述電源模塊104所需輸出的電壓最低。隨著水電解反應的進行，反應室1中溶液由酸性變成鹼性，反應室2中溶液由鹼性變成酸性，控制單元3控制上述電源模塊104的輸出電壓也隨著升高，直至最大輸出電壓，此時上述反應室1中的OH-和上述反應室2中的H+所產生的電勢同樣達到最大並與電解電壓反向疊加，因此上述控制單元3需要控制上述電源模塊104再次調換電極，以此循環進行。由於氫離子溶液氫離子產生的電勢隨溫度升高而升高，氫氧根離子溶液氫氧根離子產生的電勢隨溫度升高而升高。其中當反應室1在酸性環境、反應室2在鹼性環境，控制單元3（電源模塊輸出電壓為最小值時）控制加熱單元12和22加熱溶液，當反應室1在鹼性環境、反應室2在酸性環境，控制單元3（電源模塊輸出電壓達到設定為值時）控制加熱單元12和22停止加熱溶液。（第三實施方式）下面參照附圖10～21，就本實施方式涉及的用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統進行說明。圖10為本實施方式涉及的用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統的結構圖。如圖10所示，該用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統與上述第一實施方式中的電解水制氫系統的結構基本相同，其包括反應室1、反應室2、控制單元3、電源模塊47、電磁閥45、電磁閥48、泵60和細管7。其中，上述控制單元3控制上述電源模塊47、電磁閥45、電磁閥48、泵60等的工作和運行，上述細管7連接上述反應室1和反應室2。上述反應室1包括極板40、加熱單元12、泵13、濃縮極板44、二氧化碳進氣管43、排水管49和甲醇收集管46。其中，上述極板40具有電極41和電極42，上述電極41連接上述電源模塊47具有二極體472的一端，上述電極42連接上述電源模塊47的另一端。上述反應室2包括極板50、加熱單元22、泵23、濃縮極板54、空氣進氣管53、空氣排氣管55和補充水注入裝置27。其中，上述極板50具有電極51和電極52，上述電極51連接上述電源模塊47的上述另一端，上述電極52連接上述電源模塊47具有二極體472的上述一端。上述電源模塊47具有交流電源471和二極體472。上述泵60通過管61將上述反應室2中的濃縮極板54中的含高濃度H+水輸送至H+暫存室62中。上述泵13和23、加熱單元12和22、補充水注入裝置27、以及細管7的結構和功能同上述第一實施方式，故在此省略說明。圖11為極板40的整體結構斜視圖。如圖11所示，上述極板40包括第五極板構件401、第六極板構件402（參見圖14）、水流導槽403、電極41和電極42，其中上述電極42與上述第五極板構件401連接，上述電極41與上述第六極板構件402連接。上述反應室1中的水流通過上述水流導槽403穿過上述極板40。圖12A為極板40中第五極板構件401的俯視圖，圖12B為第五極板構件401從A方向的側視圖。如圖12A和圖12B所示，上述第五極板構件401具有金屬底板4011、導槽4012和活性炭粉末4013。上述金屬底板4011經過加工在其一側形成上述導槽4012，同時上述金屬底板4011還覆蓋有上述活性炭粉末4013和催化劑4014的混合物，使得上述反應室1中的水流能夠通過上述導槽4013和上述混合物而穿過上述第五極板構件401。其中，催化劑4014為能在氫氣和二氧化碳合成甲醇的反應中起催化作用的催化劑，優選納米銅粉。圖13A為極板40中第六極板構件402的俯視圖，圖13B為第六極板構件402從B方向的側視圖。如圖13A和圖13B所示，上述第六極板構件402具有金屬底板4021和導槽4022。上述金屬底板4021經過加工在其一側形成上述導槽4022，使得上述反應室1中的水流能夠通過上述導槽4022而穿過上述第五極板構件401。同時，在用上述第五極板構件401和上述第六極板構件402製成上述極板40後，上述導槽4012和上述導槽4022形成了上述極板40上的水流導槽403。圖14為第五極板構件401和第六極板構件402組合在一起後的剖面圖。如圖14所示，在上述第六極板構件402的外部具有絕緣層404，使得上述第五極板構件401和第六極板構件402之間由上述絕緣層404隔開。以下對上述極板40的製作工藝作詳細說明。首先，將上述活性炭粉末4013進行預處理，即：將上述活性炭粉末4013中加入粘結劑（例如酚醛樹脂）和固化劑（例如烏洛託品），用研缽充分研磨攪拌均勻，將上述金屬底板4011進行加工在其一側刻出上述導槽4012。同時，在上述第六極板構件402的外部形成上述絕緣層404。然後，用經過上述預處理的上述活性炭粉末4013在上述金屬底板4011形成上述導槽4012的一面並靠近上述金屬底板4011四邊形成一個矩形，從而使得在上述金屬底板4011形成上述導槽4012的一面上形成一個阻斷層，用於防止中間反應層粉末隨著水流而被衝走。在上述阻斷層中間放入包括經過上述預處理的活性炭粉末4013和催化劑4014的混合物的反應層。然後，再在上述阻斷層和反應層上面放上外面具有絕緣層404的第六極板構件402，並將其捲成如圖11所示的具有多個同心圓的圓柱形框架，使得各同心圓柱之間的空隙分別被經過上述預處理的活性炭粉末4013所填充。接著，在不活潑氣體（例如惰性氣體、氮氣）的保護下，將上述圓柱形框架以每分鐘4℃的速度升溫至850℃，並保溫2小時後，在不活潑氣體保護下將溫度降至室溫，製成成品極板40。通過上述工藝的處理，在使上述極板40的形狀定型的同時，還將阻塞上述活性炭粉末4013間的間隙的粘結劑進行碳化，從而重現上述活性炭粉末4013間的間隙。在上述極板40中，還可以使用石墨構件代替金屬底板4011，使用石墨纖維代替活性炭並在石墨纖維中混合催化劑4014，密封石墨構件、石墨纖維兩側，構成石墨導電層-石墨纖維極板-絕緣金屬板的結構。使溶液從極板40一側流入經過石墨纖維從另一側流出。從而增加上述極板40的耐腐蝕性能。圖15為極板50的整體結構斜視圖。如圖15所示，上述極板50包括第七極板構件501、第八極板構件502（參見圖17A、17B）、水流導槽503、電極51和電極52，其中上述電極51與上述第七極板構件501連接，上述電極52與上述第八極板構件502連接。上述反應室2中的水流通過上述水流導槽503穿過上述極板50。圖16A為極板50中第七極板構件501的俯視圖，圖16B為第七極板構件501從C方向的側視圖。如圖16A和圖16B所示，上述第七極板構件501具有金屬底板5011和導槽5012。上述金屬底板5011經過加工在其一側形成上述導槽5012，使得上述反應室2中的水流能夠通過上述導槽5012而穿過上述第七極板構件501。圖17A為第七極板構件501和第八極板構件502組合在一起後的示意圖。如圖17A所示，上述第八極板構件502為由多根條形沾有析氧催化劑導體（優選鈦）構成，並放置在上述第七極板構件501上。每兩根上述條形導體之間存有間隙，使得上述反應室2中的水流能夠通過上述第七極板構件501上的導槽5012而穿過上述第七極板構件501。同時，在用上述第七極板構件501和上述第八極板構件502製成上述極板50後，上述導槽5012和作為上述第八極板構件502的條形導體之間的間隙形成了上述極板50上的水流導槽503。圖17B為第七極板構件501和第八極板構件502組合在一起後的剖面圖。如圖17B所示，在上述第七極板構件501的外部具有絕緣層504，使得上述第七極板構件501和上述第八極板構件502之間由上述絕緣層504隔開。以下對上述極板50的製作工藝作詳細說明。構成第八極板構件502的耐腐蝕條形金屬導體在10%氫氧化鈉溶液中煮沸30分鐘，取出用離子水衝洗5～6次，然後在10%草酸溶液中加熱至沸騰，並持續一段時間直到溶液顏色變為深褐色為止（約30分鐘），取出用去離子水衝洗5～6次，自然晾乾備用。然後，按照質量比1:0.007564稱取粘合劑PVDF和催化劑IrO2，將PVDF溶於二甲基甲醯胺（DMF）中，然後將IrO2粉末放入溶液，超聲振蕩15分鐘使其分散均勻。接著，把配置好的溶液刷塗在處理好的上述金屬絲上，用吹風機吹乾，乾燥後重複上述過程，直至催化劑IrO2的催化劑載量達到每平方釐米1mg。然後，將經處理過的上述金屬絲放在經過加工外部具有絕緣層504的、形成有導槽5012的、塗有粘結劑的金屬底板5011上，再將其捲成的具有多個同心圓柱的圓柱形框架上形成。圖18為位於反應室1中的濃縮極板44的結構示意圖。如圖18所示，上述濃縮極板44包括第一濃縮電極441和第二濃縮電極442。上述第一濃縮電極441由外層絕緣的金屬網構成，其通過電接頭441a與電源模塊E的一端連接，上述第二濃縮電極442也由外層絕緣的金屬網構成，其通過電接頭442a與上述電源模塊E的另一端連接。同時，上述濃縮極板44通過甲醇收集管46將其中所生成的甲醇排出上述反應室1。上述電源模塊E的電極可以在上述控制單元3的控制下進行調換，從而使得上述濃縮極板44的第一濃縮電極441和第二濃縮電極442的極性可以進行調換。具體而言，當開關K1』接通觸點b』時，開關K2』接通觸點c』；然而，當上述濃縮極板44的第一濃縮電極441和第二濃縮電極442之間的甲醇濃度達到一預定值時，上述控制單元3控制上述電源模塊E使得開關K1』接通觸點a』和K2』接通觸點d』，從而調換上述濃縮極板44的第一濃縮電極441和第二濃縮電極442的極性，或者斷開電源實現解甲醇吸附，同時打開電磁閥45排出甲醇。圖19為位於反應室2中的濃縮極板54的結構示意圖。如圖19所示，上述濃縮極板54包括第三濃縮電極541和第四濃縮電極542。上述第三濃縮電極541由外層絕緣的金屬網構成，其通過電接頭541a與電源模塊E』的一端連接，上述第四濃縮電極542也由外層絕緣的金屬網構成，其通過電接頭542a與上述電源模塊E』的另一端連接。同時，上述濃縮極板54通過管61將上述反應室2中的濃縮極板54中的含高濃度H+水輸送至上述反應室1中。上述電源模塊E』的電極可以在上述控制單元3的控制下進行調換，從而使得上述濃縮極板54的第三濃縮電極541和第四濃縮電極542的極性可以進行調換。具體而言，當開關K3接通觸點B時，開關K4接通觸點C；然而，當上述濃縮極板54的第三濃縮電極541和第四濃縮電極542之間的H+濃度達到一預定值時，上述控制單元3控制上述電源模塊E使得開關K3接通觸點A和K4接通觸點D，從而調換上述濃縮極板54的第三濃縮電極541和第四濃縮電極542的極性，同時啟動泵60排出高濃度H+溶液。圖20為交流電源471輸出的電解電壓示意圖。如圖20所示，交流電源471輸出的是正弦交流電壓。如圖21所示，H+溶液的製備裝置600包括反滲透膜601和由耐酸鹼材料製成的容器602，其中容器602被滲透膜601分隔成兩部分。在容器602中的反滲透膜601一側加入稀硫酸溶液，然後向該側的稀硫酸溶液加壓，則在反滲透膜601另一側的容器602中獲得所需的H+溶液。一側的殘液成分H+、SO42-、H2O，而另一側的H+溶液成分為H+、H2O。以下結合圖10～圖21來說明本實施方式中共電解水和二氧化碳制甲醇的工作過程。如圖10所示，向具有第一極板40的反應室1注入經過加熱單元12加熱後的H+溶液和具有第二極板50的反應室2中注入水，具有第一極板40的反應室1的溫度、壓力符合氫氣與二氧化碳合成甲醇的要求，並向反應室1中通入二氧化碳氣體，接通電源模塊47，並啟動自循環泵13和泵23。當接通電路電源模塊47時，交流電源471輸出正弦交流電。一方面，在反應室1中，當交流電源471輸出的電解電壓在正半軸時（參見圖20），反應室1中的極板40的第五極板構件401得到反應室2中極板50的第八極板構件502上的電子使上述反應室1和2中的水發生電解反應，即在上述反應室1中：4H++4e=2H2，生成氫氣。上述反應室1中生成的氫氣一部分溶解到水中另一部分吸附在第五極板構件401上。同時，水中的二氧化碳在第五極板構件401上與吸附在第五極板構件401上的氫氣在催化劑4014作用下發生合成反應CO2+3H2=CH3OH+H2O（放熱），從而生成甲醇。甲醇分子為一種弱極性分子，其在第五極板構件401和第六極板構件402之間的電場力作用下，吸附在反應室1的第五極板構件401上。當交流電源471輸出的電解電壓在負半軸時（參見圖20），二極體472斷開反應室1中的第五極板構件401與反應室2中的第八極板構件502之間的電路，使得原電池反應不能進行。同時，反應室2中堆積在第七極板構件501的上H+與反應室1中堆積第六極板構件402上的OH-產生一個與電解電壓方向相同的疊加電場，該電場力把反應室1中的第五極板構件401上的甲醇推離極板（解吸附）進入溶液中。當電解電壓再次在正半軸時時，反應室1中的第五極板構件401再一次得到反應室2中第八極板構件502的電子並再次發生水電解反應生成氫氣並與二氧化碳合成甲醇。如此不斷重複，自循環泵13把溶液中的甲醇推出極板40，進入濃縮極板44。由於甲醇在電場力作用下甲醇分子之間形成氫鍵，所以濃縮極板44間的甲醇濃度很高，即甲醇聚集在一開始為陽極的第二濃縮電極442附近。當第二濃縮電極442附近的甲醇濃度達到預定值時，控制單元3通過控制電源模塊E的輸出電極來改變第二濃縮電極442的極性或斷開電源，把吸附在第二濃縮電極442附近的甲醇解吸附，同時打開閥45排出甲醇。當反應室1中氫離子濃度下降到設定值時，控制單元3打開電磁閥48，排出反應室1中水，同時將H+暫存室62中H+溶液放入反應室1中。另一方面，在反應室2中，交流電源471輸出的電解電壓在正半軸時（參見圖20），水在反應室2中的極板50的第八極板構件502上失去電子，使得在第八極板構件502上發生水電解反應，即在反應室2中：4OH--4e=2H2O+O2（吸熱），生成氧氣。當交流電源471輸出的電解電壓在負半軸時，二極體472斷開反應室1中的第五極板構件401與反應室2中的第八極板構件502之間的電路，使得原電池反應不能進行。當交流電源471輸出的電解電壓再次在正半軸時時，反應室1中的第五極板構件401與反應室2中的第八極板構件502再次發生水電解反應生成氧氣，如此不斷重複。自循環泵23把電解反應生成的氧氣、H+推出反應室2的極板50，含H+水溶液在濃縮極板54中濃縮並達到一定濃度後控制單元3打開泵60通過管61送入H+暫存室62，反應室2中缺少的水通過補充水注入裝置27添加到反應室2中同時，通過空氣進氣管53向反應室2中不斷地通入空氣，反應室2中產生的氧氣不斷被空氣從空氣排氣管55中排出，使得反應室2中的氧氣濃度始終保持較低。在本實施方式中，通過上述反應室1和反應室2之間的細管7上的減壓閥（未圖示）保持上述反應室1和反應室2之間的壓力平衡。在本實施方式中，反應室1中的第五極板構件401中催化劑4014能夠在酸性環境中穩定存在，催化劑4014成分優選為銅；反應室1中的第五極板構件401上有電解反應得到電子等離子態氫（氫原子），等離子氫具有強大還原活性，二氧化碳有良好的被還原性，反應室1中加入過量二氧化碳加速合成甲醇反應，生成甲醇後甲醇的還原活性（氧化速度）遠小於等離子態氫，使得甲醇與氧氣發生原電池反應程度大為降低，由於反應室1中的氫氣濃度、甲醇濃度始終保持很低，而反應室2中的氧氣濃度也始終保持較低，使得反應室1中的第五極板構件401與反應室2中的第八極板構件502之間的原電池始反應保持很低的程度。同時，在相同濃度的H+溶液中，H+產生的電勢隨著溶液溫度升高而升高，反應室1的工作溫度高於反應室2的溫度，兩者的H+產生的電勢差與外加電解電壓正向疊加，使用電解電壓只要大於該原電池反應（甲醇、氧氣）的電勢加上極板壓降再減去反應室1與反應室2電勢差的值，就可以使電解反應持續進行，從而達到使用電解電壓低於水的分解電壓電解水的目的。另外，在本實施方式中，反應室1中的工作溫度和壓力沒有特別限定，可以根據合成甲醇的催化劑類型和反應條件等來選擇；反應室2中的工作壓力沒有特別限定，可以為常壓，而且其工作溫度高於零度均可。在上述第一～三實施方式中，金屬底板的材質可以選用耐腐蝕性較強的金屬導體，例如金、銀、銅、鈦、鉻、石墨，或它們的合金等；作為反應室2中陽極極板的條形導體可以選用耐腐蝕性較強的導體，例如金、銀、銅、鈦、鉻、它們的合金、石墨或石墨纖維等。在上述第一～三實施方式中，極板構件上設置有導電活性炭粉末或多根條狀導體，本發明不限於此，也可以任何比表面積大的導電材料，上述比表面積大的導電材料為粉末狀導電材料或多根較細條狀導體，比如石墨粉、鈦絲、石墨纖維等。在上述第三實施方式中，根據反應室1使用催化劑、反應條件不同可以合成不同種類的小分子碳化合物如甲醇、甲酸、甲醛等。在上述第一～二實施方式中，第四極板構件29可以採用與第八極板構件502相同的製備方法製備。本發明的實施方式在專利權利要求範圍所示的技術性思想的範圍內可以適當有各種變更。例如，圖22～25為第一實施方式涉及的一極板另一實施例的結構。如圖22（a）和（b）所示，上述反應室1的極板101包括導電框架102、子極板103、電極105和電極106。其中，上述電極105與上述導電框架102電連接，上述極板101可以包括數個子極板103，上述電極106通過導線107與各個子極板103連接。上述反應室1中的水流穿過上述子極板103的凹槽112中的比表面積大的導電材料110（參照圖23～25）。優選地，上述導電框架102為金屬框架，尤其為銅質框架，上述導線107為外層絕緣導線。如圖23～25所示，子極板103包括外層絕緣導電板108、導電下底板109和比表面積大的導電材料110。其中，上述導電下底板109具有凹槽112，在上述凹槽112中放置有比表面積大的導電材料110，上述凹槽112的上面的開口由上述外層絕緣導電板108封蓋。上述凹槽112的兩側面的開口不封蓋，從而使得上述反應室1中的水流通過上述子極板103的凹槽112的兩側面的開口而穿過比表面積大的導電材料110。上述外層絕緣導電板108通過上述導線107與上述電極106電連接，上述導電下底板109可以直接放置在上述導電框架102上以實現與上述電極105的電連接。優選地，上述外層絕緣導電板108為外層絕緣金屬板，尤其為外層絕緣銅金屬板，上述導電下底板109為石墨下底板，上述比表面積大的導電材料110為石墨粉末或電活性炭粉末或兩者的混合物。此外，可以通過改變子極板103的厚度d、面積a×b和子極板103並聯的個數就可以得到需要的極板101面積和電阻。以下對上述極板101的製作工藝作詳細說明。將導電材料（例如石墨）刻成凹形的下底板109，即在下底板109上形成凹槽112。在凹槽112中放入用研缽充分研磨攪拌均勻的作為粘結劑的酚醛樹脂、作為固化劑的烏洛託品和石墨粉（或者導電活性炭粉末，或者石墨粉和導電活性炭粉末的混合物）的混合物，在惰性氣體（例如氮氣）的保護下加溫子極板103使得作為粘結劑的酚醛樹脂和作為固化劑的烏洛託品碳化，之後將子極板103放入石墨化爐使上述被碳化的部分石墨化，從而以達到惰性電極目的。冷卻經石墨化處理後的子極板103，並在下底板109與外層絕緣導電板108的結合處塗上絕緣粘結劑，然後蓋上外層絕緣導電板108，從而獲得成品子極板103。將上述導電框架102加熱至一定溫度後（優選500攝氏度）後，將所製得的子極板103放入上述導電框架102內，其中上述導電框架102與子極板103可以採取過盈配合，形成極板101。在上述極板101冷卻後，在子極板103的開口露出石墨粉（或導電活性炭粉末，或者石墨粉和導電活性炭粉末的混合物）的部分塗上凡士林，防止塗刷絕緣塗料接觸到子極板103中石墨粉末，將整個上述極板101除接電極105和電極106外塗上防酸絕緣塗料，以保證上述導電框架102在電解過程中不接觸電解液。用煤油等有機溶劑除去凡士林，重新露出石墨粉末。將每個子極板103的外層絕緣導線107匯聚到電極106並除去絕緣層，與電極106可靠電連接。其中，電極105和電極106分別接電源兩端。上述反應室2的極板210可以採用與上述反應室1的極板101相同的結構，並用相同的製作工藝製成。例如，圖26為上述第三實施方式涉及的涉及的用電解水所製得的氫氣合成甲醇的系統的另一實施例的結構圖。如圖26所示，上述第三實施方式中也可以取消反應室1中濃縮極板44，在反應室1與泵13之間增加一個甲醇分離裝置406，其中甲醇分離裝置是利用膜蒸餾技術實現甲醇與水分離，也可以是一個減壓裝置利用甲醇與水在等溫下，沸點壓力不同，通過降低溶液壓力的方法使甲醇逸出溶液並排出，達到分離甲醇的目的，進而使得反應室1中甲醇濃度維持在較低的水平。在上述第三實施方式中，也可以反應室1中增加氫離子濃度傳感器109，反應室2中增加氫離子濃度傳感209，當反應室2中氫離子濃度上升到設定值時，控制單元3把反應室2中的溶液清空至氫離子溶液儲罐62，再開啟補充水注入裝置27向反應室2中重新注入水，當反應室1中氫離子濃度下降到設定值時，控制單元3開啟電磁閥45排空反應室1中溶液後，啟動泵60把儲存在氫離子溶液儲罐62中的氫離子溶液注入反應室1中，以確保電解反應的進行。圖27～28為第三實施方式涉及的一極板另一實施例的結構圖。如圖27所示，上述反應室1的極板420包括金屬板421、水流導槽423和電極424，其中上述電極424與上述金屬板421連接。上述反應室1中的水流通過上述水流導槽423穿過上述極板420。優選地，上述金屬板421為銅鋅合金的金屬板。如圖28（a）和（b）所示，上述水流導槽423可以通過在上述金屬板421上直接刻蝕而獲得。上述金屬板421上具有納米孔422，使得上述極板420與水之間存在巨大的接觸面積，從而極大地降低了上述極板420與水接觸的電阻。以下以銅鋅合金的金屬板為例對上述極板420的製作工藝作詳細說明。在主要由銅鋅合金薄片製成的上述金屬板421上刻蝕上述水流導槽423，將刻蝕了上述水流導槽423後的上述金屬板421放入鹽酸中溶去合金中的鋅，在上述金屬板421上形成納米孔422，使用清水衝去鹽酸，之後將上述金屬板421卷繞成圓柱形，並在上述金屬板421上設置電極424，從而製成上述極板420。例如，圖29～32為第三實施方式涉及的另一極板另一實施例的結構示意圖。如圖29（a）和（b）所示，上述反應室2的極板520包括導電框架521、子極板522和電極523。其中，上述電極523與上述導電框架521電連接。上述反應室1中的水流穿過上述子極板522的凹槽5222中的比表面積大的導電材料5220（參照圖30～32）。優選地，上述導電框架521為銅質框架。如圖30～32所示，子極板522包括導電蓋板5221、導電下底板5223和比表面積大的導電材料5220。其中，上述導電下底板5223具有凹槽5222，在上述凹槽5222中放置有比表面積大的導電材料5220，上述凹槽5222的上面的開口由上述導電蓋板5221封蓋。上述凹槽5222的兩側面的開口不封蓋，從而使得上述反應室2中的水流通過上述子極板522的凹槽5222的兩側面的開口而穿過比表面積大的導電材料5220。上述子極板522可以直接放置在上述導電框架521上以實現與上述電極523的電連接。優選地，上述導電下底板5223為石墨下底板，上述導電蓋板5221為石墨蓋板，上述比表面積大的導電材料5220為石墨粉末或電活性炭粉末或兩者的混合物。此外，可以通過改變子極板522的厚度d、面積a×b和子極板522並聯的個數就可以得到需要的極板520面積和電阻。以下對上述極板520的製作工藝作詳細說明。將導電材料（例如石墨）刻成凹形的下底板5223，即在下底板5223上形成凹槽5222。在凹槽5222中放入用研缽充分研磨攪拌均勻的作為粘結劑的酚醛樹脂、作為固化劑的烏洛託品和石墨粉（或者導電活性炭粉末，或者石墨粉和導電活性炭粉末的混合物）的混合物，並在下底板5223上蓋上並粘結導電蓋板5221，在不活潑氣體（例如氮氣）的保護下加溫子極板522使得作為粘結劑的酚醛樹脂和作為固化劑的烏洛託品碳化，之後將子極板522放入石墨化爐使上述被碳化的部分石墨化，從而以達到惰性電極目的。冷卻經石墨化處理後的子極板522，從而獲得成品子極板522。將上述導電框架521加熱至一定溫度後（優選500攝氏度）後，將所製得的子極板522放入上述導電框架521內，其中上述導電框架521與子極板522可以採取過盈配合，形成極板520。在上述極板520冷卻後，在子極板522的開口露出石墨粉（或導電活性炭粉末，或者石墨粉和導電活性炭粉末的混合物）的部分塗上凡士林，防止塗刷絕緣塗料接觸到子極板522中石墨粉末，將整個上述極板520除接電極523外塗上防酸絕緣塗料，以保證上述導電框架5221在電解過程中不接觸電解液。用煤油等有機溶劑出去凡士林，重新露出石墨粉末。該合成甲醇的系統其它部件及其工作原理與上述第三實施方式的內容一致，在此不再詳述。