新型制氫方法
2023-08-11 13:40:26
專利名稱：新型制氫方法
技術領域：
本發明涉及一種新型制氫方法，特別是利用電解原理低功率制氫的方法。
背景技術：
氫氣是一種二次能源，也是一種化工原料，大量用於合成氨、化工、造 紙、環境保護、電子、食品、醫藥、紡織、礦業、農業廢料加工等各行業。 另外氫氣是未來理想清潔能源，尤其是在各種資源即將枯竭的時候，而且無 汙染，燃燒值高等優良特點。但是地球上絕大多數的氫是以化合物的形式存在的(最普遍的形式是水——H20)，而水的分解電壓為1.23V (由於過電勢 存在達到2.3V)，但是在低功率的情況下，現有的發電機在低功率密度下達 不到此分解電壓，故不能將水分解，因此如何能將氫在低功率的情況下從水 中提取出來是制氫關鍵問題。本發明的目的是在外界低能源密度的時候分解水來製取氫氣。特別是結 合專利號ZL 200620024138. 6可以應用在餘熱回收和太陽能制氫等領域。發明內容本發明利用電解水原理，通過外加電場作用，來維持了兩溶液中離子的 定向分部和極化中間惰性金屬C，利用外力做功來分別"取出"氫氧根離子 和氫離子，維持電解電壓保持電解持續。解決這一問題，在外界以低功率動能輸入時達到水的分解電壓，就實現低功率制氫H的。
圖1為基本原理圖，其中A、 B為兩個金屬惰性極板，分別浸入在兩個 各顯正電性和負電性的溶液中，並保持兩極板電壓，且用導線相連接。圖2為等效工作圖(俯視圖)，其中A1、 Bl為兩個金屬惰性極板，並用 電源提供恆定電壓。內外腔壁為絕緣材料，中間C為惰性金屬體，使腔內的 液體能與惰性金屬接觸，而與外界電極不接觸，外電場能穿過外層絕緣壁作 用在a,b腔內的液體。1、 2、 3、 4為攪動器的攪動片，能在外力的作用下， 定向轉動。空腔內的液體是鹽溶液(Na2SCk等陰陽離子放電能力較氫離子和 氫氧根弱的鹽)。
具體實施方式
一、基本原理如圖l:其等效於電解水過程。電解水時，在一定的電壓下，陰極區和陽極區由於內電場的作用分別含 有大量的陽離子和陰離子，隨著電解水的進行，陰極區會生成氫氧根離子， 而陽極區會生成氫離子，若此時將溶液中間用擋板隔開，則電解現象會中止， 因為此時已不夠成迴路，也就是說氫離子和氫氧根離子不能定向移動。但是 若將現在情況下的陰陽兩極各生成的氫氧根離子和氫離子分別連續"取出"， 則等效於把擋板拿走，所以電解會繼續進行。如果用放置在電場裡面的金屬來替代電源提供電壓，並且能維持兩溶液間的電勢差，則電解會持續，而維持此電勢差必須要保持兩溶液中的陰陽離 子的物質的量的濃度不變，而兩者是相矛盾的，從而為解決這個問題正是本 發明的關鍵。二、工作原理如圖2:空腔a， b內裝有Na2S04濃溶液(本發明以Na2S04濃溶液為工 作介質)，由於外加強電場作用使a， b兩腔內的濃溶液中的陰陽離子發生定 向移動，並且使中間的惰性金屬C也極化，使得靠近A (正極)的一側陰 離子濃度較大，.而遠離的一側(靠近C的一側)陽離子濃度較大，故使絕 大部分的陽離子都處於腔a內，同理腔b內有大量的陰離子，故處於中間 的惰性金屬體就會類似圖1中的金屬電極的作用(一側多電子而另一側缺 電子)，當a， b兩腔內的液體電勢分別與C兩側達到水的分解電壓時，就 會發生電解水現象。但是，此時正如用擋板隔開，電解不會持續，只有將氫氧根離子和氫 離子分別"取出"，電解才會繼續。而攪動片1、 2、 3、 4的作用就是取出氫氧根離子和氫離子，保持兩 腔內的陰陽離子濃度和電解的必要條件，從而達到保持持續電解的作用， 其具體工作過程如下在外力的作用下，1、 2、 3、 4會同周期的定向轉動，當1在上窄區 轉動時，高效率的推動液體轉動，當l轉過a腔的時候，由於液體的粘 性，在a腔內會發生渦流現象(順時針轉動)，在a腔內靠近金屬體一側 由於氫離子放電，留下等量的氫氧根來使電勢降低，但是在外電場和攪動器轉動形成渦流的作用下，氫氧根會向左側移動，首先會與由l推動來的氫離子中和，而後多餘的氫氧根達到a腔左側邊緣，接著會被推動到b腔 內，從而達到了取出氫氧根離子的目的。同理當l轉動到b腔時氫氧根首 先被氫離子中和，發生同樣作用機理。其它攪動片也會同樣作用，故在一 定的外作用力下會持續的電解水制氫。其中隨著攪動片帶來的陽離子還有鈉離子，陰離子還有硫酸根離子 等，由於外電場和渦流的作用陽離子會被保留在a腔內，陰離子會被推到 b腔內。同樣，陰離子會被保留在b腔內。
權利要求
1、新型制氫方法，其特徵是採用低功率輸入制氫的裝置，其通過利用外加強電場使液體和金屬極化，在液體和金屬表面達到水的分解電壓，從而實現制氫目的。
2、根據權利1所述，其特徵是為維持此電勢差，需要外電場和外力驅 動的共同作用將水分解後形成的氫離子和氫氧根離子分別"取出"並推動
全文摘要
新型制氫方法是利用低功率輸入分解水制氫的方法，本發明利用電解原理，通過外加電場作用，來維持了兩溶液中離子的定向分部和極化惰性金屬C，通過外力帶動攪動器轉動，使溶液陰陽離子定向分部在a，b兩腔內，並分別取出氫氧根離子和氫離子，保持電解持續。本發明容易實現，構造簡單，成本低廉，應用廣泛，特別是結合專利號ZL 200620024138.6可以應用在餘熱回收和太陽能制氫等低密度能源制氫領域。
文檔編號C25B1/04GK101519786SQ20081001756
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月29日 優先權日2008年2月29日
發明者孔慶楠 申請人:孔慶楠