车载氢氧气体制造装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种车载氢氧气体制造装置及系统，该装置中导电板设置于阳极板和阴极板之间，其中相邻板体之间通过绝缘密封件隔开，并各自围成密封的电解腔，阳极板、阴极板和导电板上分别设有连接孔将各电解腔连通。本装置的氢气和氧气属于即产即用，电解产生的氢气和氧气即时经传输管道输入到内燃机中燃烧，在整个过程中氢气和氧气仅存在于装置与内燃机气体入口之间的传输管道内，这一部分的氢气和氧气量相对而言是比较小的，因此无需担心氢氧混合气体爆炸造成危险事故。而且内燃机的燃烧室内燃料的充分燃烧，在燃烧过程中被浪费的燃料更少，还将减少废气排放,尤其是减少一氧化碳和一氧化氮的排放量，有利于环境保护。
【专利说明】车载氢氧气体制造装置及系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种电解水制造氢气和氧气领域，尤其是涉及一种车载氢氧气体制造装置及系统。
【背景技术】
[0002]现有机动车使用的燃料绝大部分为汽油或柴油，还有一部分采用天然气作为燃料。而这一类汽油、柴油和天然气都属于自然资源，随着经济的快速增长，全球自然资源也正在日益枯竭。为了能够减少对自然资源的过渡消耗，如何提升汽车内燃机效率变成了当今社会十分重要的课题。
[0003]要提高汽车的内燃机效率，最直接的办法就是富氧燃烧，简单来讲，富氧燃烧是指用比通常空气含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，它是一项高效节能的燃烧技术，可充分提高燃料的燃烧率，进而提高内燃机的效率。
[0004]现有技术中是以向内燃机的燃烧室内提供助燃的氢气和易燃的氧气来促进燃料的富氧燃烧，不仅能够提高加速性能、节能环保的作用，还能完全消除发动机积碳，延长其使用寿命。
[0005]但是问题在于，为了保证能够有足够的氢气、氧气充入到内燃机的燃烧室内，我们必须在机动车上携带大量的氢气瓶和氧气瓶，这些氢气瓶和氧气瓶除了会增加汽车的载重量，减少汽车的可利用空间，增加汽车成本，更重要的是氢气作为一种极易燃烧的气体，一旦机动车上携带如此大量的氢气，将造成巨大的危险隐患，机动车出现燃烧、甚至爆炸等事故的概率必然会急剧升高，后果不堪设想。
【发明内容】
[0006]本申请提供一种车载氢氧气体制造装置及系统。
[0007]本申请所提供的一种车载氢氧气体制造装置，包括:
[0008]至少一个阳极板；
[0009]至少一个阴极板；
[0010]至少一个导电板，所述导电板设置于阳极板和阴极板之间；
[0011]以及绝缘密封件，所述阳极板与导电板之间、阴极板与导电板之间以及相邻导电板之间均通过绝缘密封件隔开，并各自围成密封的电解腔，所述阳极板、阴极板和导电板上分别设有连接孔将各电解腔连通。
[0012]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，还包括两个绝缘件，所述两个绝缘件固定联接并将阳极板、阴极板和导电板夹紧固定，所述绝缘件上设有进液口和排气口。
[0013]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，所述绝缘件与阳极板和/或阴极板之间也设置所述绝缘密封件隔开，并形成密封的缓存腔，所述缓存腔与所述连接孔连通，所述绝缘件上设有进液口和排气口。
[0014]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，所述阴极板为两个，所述阳极板为一个，所述阳极板位于两个阴极板的中间，所述阳极板和对应阴极板之间均设有至少一个导电板。
[0015]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，所述阴极板为三个，所述阳极板为两个，一个所述阳极板设置于一对相邻阴极板之间，所述阳极板和对应阴极板之间均设有至少一个导电板。
[0016]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，一个阳极板与一个阴极板之间设置五个导电板。
[0017]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，所述进液口和排气口分别设置于不同的绝缘件上。
[0018]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，所述绝缘件通过螺栓锁紧，所述螺栓同时也与阳极板或阴极板锁紧。
[0019]作为所述车载氢氧气体制造装置的进一步改进，所述绝缘件为丙烯酸板。
[0020]本申请所提供的一种车载氢氧气体制造系统，包括水箱和如上述任一项实施例所述的车载氢氧气体制造装置，所述电解液容器具有出液口、气体进口和气体出口，所述气体出口位于所述气体进口的上方，所述车载氢氧气体制造装置的进液口与出液口连通，所述车载氢氧气体制造装置的排气口与气体进口连通。
[0021]本申请的有益效果是:
[0022]本申请所提供的车载氢氧气体制造装置，导电板设置于阳极板和阴极板之间，其中相邻板体之间通过绝缘密封件隔开，并各自围成密封的电解腔，阳极板、阴极板和导电板上分别设有连接孔将各电解腔连通。当阳极板和阴极板与电极连接，通电后每个电解腔与其对应的相邻两个导电板相配合，电解产生氢气和氧气以供机动车的内燃机使用，提高内燃机燃烧效率。本装置的氢气和氧气属于即产即用，电解产生的氢气和氧气即时经传输管道输入到内燃机中燃烧，在整个过程中氢气和氧气仅存在于装置与内燃机气体入口之间的传输管道内，这一部分的氢气和氧气量相对而言是比较小的，因此无需担心氢氧混合气体爆炸造成危险事故，整个装置在使用过程中更加安全可靠。而且内燃机的燃烧室内燃料的充分燃烧，除了节省燃料外，由于在燃烧过程中被浪费的燃料更少，还将减少废气排放，尤其是减少一氧化碳、一氧化氮的排放量，有利于环境保护。
[0023]本申请所提供的车载氢氧气体制造系统，不仅安装了以上所述的车载氢氧气体制造装置，同时本系统所采用的电解液容器除了具有出液口外，还具有气体进口和气体出口，由车载氢氧气体制造装置电解出来的氢气和氧气可经气体进口进入电解液容器内，经电解液容器内液体冷却和过滤后，再从气体出口排出，将供液、冷却和过滤集成在同一个电解液容器上，相较于现有技术单独设置水箱、冷却箱和过滤箱而言，本电解液容器更加小巧，节省空间。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本申请车载氢氧气体制造装置一种实施例的结构示意图；
[0025]图2为图1所示实施例中揭去第二绝缘板后的装置结构示意图；
[0026]图3为图1所示实施例中局部剖视图；
[0027]图4为图1所示实施例等效电路图；
[0028]图5为本申请车载氢氧气体制造装置另一种实施例(揭去第二绝缘板后)的结构示意图；
[0029]图6为本申请车载氢氧气体制造系统一种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下【具体实施方式】的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
[0031]然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
[0032]此外，本文中记载的特征、实施或特点还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
[0033]实施例一:
[0034]本实施例一提供一种车载氢氧气体制造装置。
[0035]本车载氢氧气体制造装置包括至少一个阳极板、至少一个阴极板、至少一个导电板以及绝缘密封件。
[0036]阳极板与导电板之间、阴极板与导电板之间以及相邻导电板之间均通过绝缘密封件隔开，并各自围成密封的电解腔，阳极板、阴极板和导电板上分别设有连接孔将各电解腔连通。
[0037]请参考图1-3，本实施例车载氢氧气体制造装置100具体是采用一个阳极板110和两个阴极板120，该两个阴极板120在两侧，阳极板110位于中间。
[0038]阳极板110和两侧阴极板120之间依次并排设置五个导电板130，即共有十个导电板130。相当于本装置具有两组电解装置(即一个阳极板对应一个阴极板的结构为一个电解装置)，该两组电解装置的电解液通过阳极板和阴极板上的连接孔相互连通，在同等条件下，该两组电解装置氢氧气体的产生量与两个结构相同但分开设置的电解装置相比一致，但这种结构更利于电解装置的散热。
[0039]当然，在其他实施例中，也可使阳极板110为两个，并设置于两侧，而阴极板120为一个，设置于两个阳极板110中间。
[0040]或者，在其他实施例中，阳极板110和阴极板120也可为相同的数量，彼此相隔排列开，每个阳极板110和阴极板120之间插入至少一个导电板130。
[0041]板体(本实施例所说板体包括阳极板110、阴极板120和导电板130)之间固定设置，并依次隔开一定的距离，这个距离可以是相等或者不等的。然后通过将绝缘密封件夹在板体之间，从而围合成电解腔。
[0042]请参考图2，本实施例一所采用的绝缘密封件140为O型环或垫圈，当然，在其他实施例中也可采用其他绝缘密封件来代替，只要能够与相邻板体围合形成密封的电解腔a即可。
[0043]绝缘密封件140可选用硅或腈等材料制成，以便满足温度的要求，并且提供较好的密封效果。
[0044]各电解腔是一个独立设置的密封腔体，仅通过连接孔连通，因此电解腔内的电解液不会容易地到处流动。尽管导电板130没有导线连接，但是每个导电板130仍会具有一个阳极面和阴极面。每个电解腔与其对应的相邻两个导电板130相配合，能够提高电解腔内的电解效率。
[0045]在电解水的过程中，气体的产生量与电流大小和时间有关。相同条件下，电流越大，气体的产生量就越高，但过大的电流做功产生热量会导致电解液温度升高，过高的温度会影响到装置的使用寿命，因此我们需要在气体的产生量与电流之间寻求一个平衡，尽量避免电解液的温度过高。例如将电流配置为IA左右，以实现在发热量与气体产生量之间得到一个平衡，尽量地制造更多的氢气和氧气，而不会使电解液温度升高过快。
[0046]本实施例以采用12V直流电为例。
[0047]请参考图4，当阳极板110和阴极板120与12V车载电源正负极连接后，阳极板110和阴极板120之间具有12V的电压，此时向阳极板110和阴极板120之间插入导电板130，由于电解液导电，导电板130相当于电阻，可形成电压降，使得导电板130与阳极板110或者阴极板120之间对应的电压以及导电板130彼此之间对应的电压降低，从而降低电解装置中的电流值，以达到我们所需要的电流值。实际的电压值与导电板的数量有关，操作者可根据实际所需要的电压灵活选择导电板的数量。
[0048]本实施例在阳极板110和阴极板120之间插入五个导电板130，使导电板130与阳极板110或者阴极板120对应的电压以及导电板130彼此之间对应的电压降至1.25V。同时，通过对导电板130材料、厚度、有效面积的选择，配置适当电阻值的导电板，最终使电解装置内的电流达到IA左右。
[0049]例如，本实施例中，阳极板110、阴极板120、导电板130可采用不锈钢316L材料制成，其大小为是3.5inX3.5in(这里in表示单位为英寸，下同)。3.5in =88.8999998649mm)。其中，导电板 130 配置为 1.4-1.8mm 厚度，例如 1.6mm。
[0050]进一步地，本实施例中，板体之间的绝缘密封件可采用厚度为2.6mm左右，宽为78.7399998803mm(即3.1in)左右的O型环(当然，随着板体变大，O型环的大小也可变大，例如也可采用90mm的O型环)，使各电解腔压缩后可以具有一个相同的厚度，例如1.5-2.0mm的厚度(该厚度即板体之间的距离)，进一步地可以是1.6-1.7mm。
[0051]其中，这里所说的导电板有效面积是指导电板130被绝缘密封件140围合部分的面积，即导电板130上直接与电解液接触的面积。
[0052]在本实施例中，该有效面积内电流密度最大可达到0.54安培/平方英寸，其面积大小可根据实际情况进行选定。
[0053]当然，在其他实施例中，我们也可使电流密度超过这值，如在相同条件，使有效面积内电流密度超过0.54安培/平方英寸，我们可以获得更多的氢气和氧气，但是同时也会使电解液温度升高更快，因为电子没有足够的空间来驱散，所以他们堆积在垫圈所限制的区域内。电子堆积时，产生热量，从而使电解液温度升高更快。
[0054]请参考图3，该阴极板120上设有阴极板连接孔121，阳极板110设有阳极板连接孔111，导电板130上设有导电板连接孔131。本实施例中，将阴极板连接孔121、阳极板110和导电板连接孔131统称为连接孔，这些连接孔将各个电解腔依次连通，这些连接孔同时用于排气和通水。这些连接孔可以位于板体的上部(在本装置安装使用状态下判断)，更适合气体的排出。
[0055]或者，在其他实施例中，每个板体上的连接孔可以为两类，如图6示意图所示。其中，一类是位于下部的通水连接孔(在本装置安装使用状态下判断)，一类是位于上部的通气连接孔(在本装置安装使用状态下判断)，每类连接孔均可以为一个以上。
[0056]板体(包括阳极板110、阴极板120和导电板130)之间固定设置，这种固定设置可通过焊接，粘接或者第三方固定件进行固定等各种固定手段实现。
[0057]本实施例中，提供两个绝缘件实现固定联接。具体地，请参考图1-3，该两个绝缘件分为第一绝缘板150和第二绝缘板160，该第一绝缘板150和第二绝缘板160均可采用Acrylic材料制成的丙稀酸板，又称为亚克力。该种亚克力材料是一种透明材质，因此可方便的观察到装置内部的情况，方便监测水流和气体的产生。
[0058]该两个绝缘板固定联接并将阳极板110、阴极板120和导电板130夹紧固定。具体是通过四个螺栓固定。固定的同时将阳极板110、阴极板120和导电板130夹在中间，夹紧力使板体挤压密封件实现每个电解腔的密封。
[0059]进一步地，请参考图1，其中的第一螺栓170在锁紧两个绝缘板的同时，也可穿过阳极板110并与之固定。其中的第二螺栓180在锁紧两个绝缘板的同时，也可穿过两个阴极板120并与之固定。这样，在连接电源时，只需将连接线固定连接在第一螺栓170和第二螺栓180上即可，方便电源的接入。
[0060]进一步地，该两个绝缘板与阳极板110和/或阴极板120之间也设置绝缘密封件(如O型圈或垫圈)隔开，并形成密封的缓存腔。此处的绝缘密封件可较各板体(包括阳极板110、阴极板120和导电板130)之间的绝缘密封件140更厚，例如采用厚度为46毫米的O型环，从而提供一个较大的缓存腔，便于电解液进入各电解腔，同时也便于氢气和氧气的排出。
[0061]或者，在其他实施例中，该两个绝缘板也可以直接压在最外侧的两个阴极板120上，且两个绝缘板设置有进液口和排气口。该进液口和排气口可设置于同一绝缘板，也可分设于两个绝缘板之上。
[0062]本实施例中，电解液容置于各电解腔内，当阳极板110和阴极板120与电极连接，通电后可电解产生氢气和氧气，以供机动车的内燃机使用，提高内燃机燃烧效率。本装置电解效率更高，结构紧凑，占用空间小，便于安装到机动车上。
[0063]每个阳极板110与阴极板120之间设置五个导电板130也可使每个电解腔所对应的正负极之间电压为1.25V的电压。低电压意味着更少的热量，理想情况下1.25V电压能够实现用最少的电子堆积所产生的发热量制造最多的氢气和氧气。
[0064]本装置的氢气和氧气属于即产即用，电解产生的氢气和氧气即时经传输管道输入到内燃机中燃烧，在整个过程中氢气和氧气仅存在于装置与内燃机气体入口之间的传输管道内，这一部分的氢气和氧气量相对而言是比较小的，因此无需担心氢氧混合气体爆炸造成危险事故，整个装置在使用过程中更加安全可靠。而且内燃机的燃烧室内燃料的充分燃烧，除了节省燃料外，由于在燃烧过程中被浪费的燃料更少，还将减少废气排放，尤其是减少一氧化碳、一氧化氮的排放量，有利于环境保护。
[0065]实施例二:
[0066]本实施例二提供另一种车载氢氧气体制造装置。
[0067]请参考图5，图5所示是本实施例二所提供的车载氢氧气体制造装置，为了能够更清楚表达本实施例二的改进之处，已揭去了一侧的绝缘板。
[0068]本实施例二与实施例一的区别在于，阳极板110为两个，阴极板120为三个，而每个阳极板110与阴极板120之间设置五个导电板130，即导电板130为二十个。
[0069]实施例三
[0070]本实施例三提供一种车载氢氧气体制造系统。
[0071]请参考图6，该车载氢氧气体制造系统包括至少一个车载氢氧气体制造装置100和电解液容器200。
[0072]该车载氢氧气体制造装置100可采用上述实施例所述装置。
[0073]本实施例中，电解液容器200具有出液口 210、气体进口 220和气体出口 230，该气体出口 230位于气体进口 220的上方。
[0074]车载氢氧气体制造装置100的进液口与电解液容器200的出液口 210连通，车载氢氧气体制造装置100的排气口与电解液容器200的气体进口 220连通。
[0075]电解液容器200内盛装电解液，电解液从出液口 210进入车载氢氧气体制造装置100的进液口 161，当车载氢氧气体制造装置100制造出氢气和氧气后，气体(氢气和氧气)从排气口 151、气体进口 220进入到电解液容器200内。
[0076]由于使用时电解液容器200内会存储电解液，气体进口 220设置在电解液的液面下方，因此气体进入电解液容器200后，电解液可对气体进行冷却和过滤，然后气体再从气体出口 230排出。这些氢气和氧气最后进入机动车引擎的进气管道，与汽油/柴油混合后在燃烧室的燃料，提高汽油/柴油的燃烧效率，从而能够节省汽油/柴油的消耗。
[0077]电解液容器200可选用成型高密度聚乙烯无缝塑料制成。它可以抵抗极端温度波动造成的扩张和破裂，适合夏季和冬季极端环境。各接口可采用软管接通，例如黑腈管。
[0078]本实施例将供液、冷却和过滤集成在同一个电解液容器200上，相较于现有技术单独设置电解槽、冷却箱和过滤箱而言，本电解液容器200综合所有功能，但结构更加小巧，节省空间。
[0079]使用时，将车载氢氧气体制造装置100的阳极板110和阴极板120与车载电源310连接。
[0080]进一步地，电源310与车载氢氧气体制造装置100的连接电路上可设置继电器(Relay) 320，用于控制另一电路，该另一电路可自动打开和关闭车载氢氧气体制造装置100，例如在机动车打火时打开车载氢氧气体制造装置100开始制造氢氧气体，在机动车熄火时关闭车载氢氧气体制造装置100停止制造氢氧气体。
[0081]进一步地，电源与车载氢氧气体制造装置100的连接电路上还可设置数字安培表(Digital Ampere Meter)330。
[0082]进一步地，电源与车载氢氧气体制造装置100的连接电路上还可设置脉冲宽度调制器(Pulse Width Modulator) 340，实现开关稳压电源输出的改变。
[0083]进一步地，电源与车载氢氧气体制造装置100的连接电路上还可设置转换器(InVerter) 350，该转换器用于将某些特殊车型的交流电压转变为稳定的12V直流输出，例如卡车或大容量引擎机动车。
[0084]进一步地，还可在电解液容器200的气体出口 230后连接一汽化器(GasVaporizer) 400 和 / 或避雷器(Flash Arrestor) 500。
[0085]本系统可电解水从而提供氢氧气体(氢气和氧气)给内燃机，从而促进柴油、汽油等燃料的充分燃烧，与直接采用柴油、汽油等燃料驱动相比，本系统可节省30-50%的燃料，同时还可降低内燃机噪声，使机动车行驶起来更加安静。
[0086]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【权利要求】
1.一种车载氢氧气体制造装置，其特征在于，包括: 至少一个阳极板； 至少一个阴极板； 至少一个导电板，所述导电板设置于阳极板和阴极板之间； 以及绝缘密封件，所述阳极板与导电板之间、阴极板与导电板之间以及相邻导电板之间均通过绝缘密封件隔开，并各自围成密封的电解腔，所述阳极板、阴极板和导电板上分别设有连接孔将各电解腔连通。
2.如权利要求1所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，还包括两个绝缘件，所述两个绝缘件固定联接并将阳极板、阴极板和导电板夹紧固定，所述绝缘件上设有进液口和排气口。
3.如权利要求2所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，所述绝缘件与阳极板和/或阴极板之间也设置所述绝缘密封件隔开，并形成密封的缓存腔，所述缓存腔与所述连接孔连通。
4.如权利要求3所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，所述阴极板为两个，所述阳极板为一个，所述阳极板位于两个阴极板的中间，所述阳极板和对应阴极板之间均设有至少一个导电板。
5.如权利要求3所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，所述阴极板为三个，所述阳极板为两个，一个所述阳极板设置于一对相邻阴极板之间，所述阳极板和对应阴极板之间均设有至少一个导电板。
6.如权利要求1所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，一个阳极板与一个阴极板之间设置五个导电板。
7.如权利要求3所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，所述进液口和排气口分别设置于不同的绝缘件上。
8.如权利要求2所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，所述绝缘件通过螺栓锁紧，所述螺栓同时也与阳极板或阴极板锁紧。
9.如权利要求2所述的车载氢氧气体制造装置，其特征在于，所述绝缘件为丙烯酸板。
10.一种车载氢氧气体制造系统，其特征在于，包括电解液容器和如权利要求1-9所述的车载氢氧气体制造装置，所述电解液容器具有出液口、气体进口和气体出口，所述气体出口位于所述气体进口的上方，所述车载氢氧气体制造装置的进液口与出液口连通，所述车载氢氧气体制造装置的排气口与气体进口连通。
【文档编号】C25B1/04GK104498985SQ201410796071
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】彭兆钦 申请人:彭兆钦