专利名称：一种制氧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制氧装置。
背景技术：
氧是生命之源而地球上缺氧或少氧的地方实在太多。如城市建筑因为人口稠密而室内密封性强空气中氧含量不足。地铁遂道、深井及高原地区都是缺氧的地方。而水是地球上唯一取之不尽的资源。水H2O即水是由2份氢和1份氧组成而电解水可以得到纯度为99.9％以上的高纯氧，而过去制约电解水以取得氧的瓶颈有二种情况，一种是旧式的电解法耗电量大，电解槽体积大，且易腐损。另一种是电解水后比氧多1倍的氢的处理问题，氢是易燃易爆气体是不能直接排放于空气中的。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种可循环使用的、低功耗、无污染的、体积小、重量轻的电解水的一种制氧装置。
本发明的目的是通过下述方式实现的本发明包括电解槽，电解槽由只充许氢气通过的质子交换膜隔离成水/气仓A、B，紧贴质子交换膜两边的依次是催化电极及导电电极，电解槽的正极设在水/气仓A，水/气仓A的下端通过通道C与水箱相连，水/气仓A上端与输氧通道相连输出氧气，电解槽的负极设在水/气仓B，水/气仓B上端通过输出氢气通道与氢燃料电池相连为氢燃料电池提供原料，电解槽的电源由两路供电，一路是外接直流电，另一路由氢燃料电池隔离提供。
所述的外接直流电是将220V交流电经整流桥整流后提供，另一路由氢燃料电池经二极管隔离提供。
所述质子交换膜又称固体电解质它是全氟磺酸聚合物薄膜。其结构式为 这种膜不透气不透水能将电池两电极之间很好的隔离，而氢离子却能很顺利的通过，其厚度在150um左右而机械强度却很高。
所述的催化电极是在碳纤维布上喷涂铂粉而成，铂粉的含量约为0.1-0.25mg.cm-2厚度约为200um左右。
所述的导电电极是用泡沫镍带制成，它既有良好的透气性又有好的导电性。
电解槽运作时，先在水/气仓A内通过水箱注入纯净水再在导电极3上加上直流电源，这时水/气仓A中电解水后的氢离子将通过导电电极→催化电极→质子交换膜→催化电极→导电电极→水/气仓B形成纯氢气，并由水/气仓B上端通过输出氢气通道输送至氢燃料电池，而水/气仓A中剩下的氧气则由输氧通道输出氧气，并不断补充水则氧和氢将会不断的输出。
所述的氢燃料电池可采用电解槽的结构，其导电极正极通过二极管与电解槽的正极相连，其导电极负极与电解槽的负极相连，氢燃料电池正极所在的水/气仓F下端与输出氢气通道相连，氢燃料电池负极所在水/气仓E的上端则通入空气，并与氢混合生成水，氢燃料电池中产生的水通过通道回流至水箱。
所述的氢燃料电池氢气通过导电电极→催化电极→质子交换膜→催化电极→导电电极与空气中的氧混合而生成水在此过程中则在两电极间产生电位差约为0.7V，可提供电流约300A，如将3个电池串联则将得到2.1V，300A直流电源。
本发明中的电解槽与氢燃料电池一同使用时，在电解槽中产生的氧气用于输出，产生的氢气则送入氢燃料电池，氢燃料电池产生的电能可继续对电解槽供电，其产生的水可循环使用。如此循环使用不止，这样即解决了电解水制氧所产生的氢气的出路问题，又大大的降低了电解水所需电力的成本，具有一举两得的作用。
本发明电极所接触的液体是纯净水因而大大提高了使用寿命，其免维护期可达到10-20年。且具体积小、重量轻、用电省的特点。例如1NM3/h的制氧装置就可和一般空调柜机组合在一起，给用户提供纯净的氧气源，也可制成单一的供氧机和各种不同产氧量的机组提供给地铁隧道、矿井和高原缺氧地区造福于人类。也可用于潜艇及高空飞行器的供氧。
图1本发明结构示意图。
图2为本发明电解槽结构示意图。
具体实施例方式参见图1、图2所示，本发明包括电解槽12，电解槽12由只充许氢气通过的质子交换膜即全氟磺酸聚合物薄膜1隔离成水/气仓A4、水/气仓B5，紧贴质子交换膜1两边的依次是催化电极2及导电电极3，电解槽的正极设在水/气仓A4，水/气仓A4的下端通过通道C6与水箱11相连，水/气仓A4上端与输氧通道8相连输出氧气，电解槽的负极设在水/气仓B5，水/气仓B5上端通过输出氢气通道9与氢燃料电池10相连为氢燃料电池提供原料。氢燃料电池10采用的是电解槽的结构，其导电极正极通过二极管D5与电解槽的正极相连，其导电极负极与电解槽的负极相连。氢燃料电池正极所在的水/气仓F13下端与输出氢气通道9相连。氢气经由3→2→1→2→3。氢燃料电池10负极所在水/气仓E12的上端则通入空气，并与氢混合生成水。氢燃料电池10中产生的水通过通道7回流至水箱11。电解槽12的电源由两路供电，一路是外接220V交流电经整流桥整流后提供，另一路由氢燃料电池经二极管D5隔离提供。整流桥由D1、D2、D3、D4组成。
本电解槽其质子交换膜、催化电极、导电电极、均为200×250nm总面积为0.05m2电流密度为10000A/M2，每个电解槽电压0.2V，电流500A产气量为氢0.2NM3/h，氧0.1NM3/h。
当由10个电解槽在电路上作串联而气路上作并联，则总的电压为2V电流500A功率(1KW/h)总产气量为氧1.0NM3/h，氢2.0NM3/h。
权利要求
1.一种制氧装置，包括电解槽(12)，其特征在于电解槽(12)由只充许氢气通过的质子交换膜1隔离成水/气仓A(4)、水/气仓B(5)，紧贴质子交换膜(1)两边的依次是催化电极(2)及导电电极(3)，电解槽的正极设在水/气仓A(4)，水/气仓A(4)的下端通过通道C(6)与水箱(11)相连，水/气仓A(4)上端与输氧通道(8)相连输出氧气，电解槽的负极设在水/气仓B(5)，水/气仓B(5)上端通过输出氢气通道(9)与氢燃料电池(10)相连为氢燃料电池提供原料，电解槽(12)的电源由两路供电，一路是外接直流电，另一路由氢燃料电池隔离提供。
2.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于所述的外接直流电是将220V交流电经整流桥整流后供电。
3.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于另一路由氢燃料电池经二极管D5隔离提供。
4.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于所述的氢燃料电池采用电解槽的结构，其导电极正极通过二极管D5与电解槽的正极相连，其导电极负极与电解槽的负极相连，氢燃料电池正极所在的水/气仓F(13)下端与输出氢气通道(9)相连，氢燃料电池(10)负极所在水/气仓E(12)的上端则通入空气，并与氢混合生成水，氢燃料电池(10)中产生的水通过通道回流至水箱(11)。
5.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于所述质子交换膜又称固体电解质它是全氟磺酸聚合物薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于所述的催化电极是在碳纤维布上喷涂铂粉而成，铂粉的含量约为0.1-0.25mg.cm-1厚度约为200um。
7.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于所述的导电电极是用泡沫镍带制成，有良好的透气性及好的导电性。
全文摘要
一种制氧装置，包括电解槽，电解槽由只充许氢气通过的质子交换膜隔离成水/气仓A、B，紧贴质子交换膜两边的依次是催化电极及导电电极，电解槽的正极设在水/气仓A，水/气仓A的下端通过通道C与水箱相连，水/气仓A上端与输氧通道相连输出氧气，电解槽的负极设在水/气仓B，水/气仓B上端通过输出氢气通道与氢燃料电池相连为氢燃料电池提供原料，电解槽的电源由两路供电，一路是外接直流电，另一路由氢燃料电池隔离提供。是一种可循环使用的、低功耗、无污染的、体积小、重量轻的装置。
文档编号C25B1/10GK1461824SQ0211416
公开日2003年12月17日 申请日期2002年5月30日 优先权日2002年5月30日
发明者谌冠卿 申请人:谌冠卿