[发明专利]电解槽以及包括有该电解槽的电源单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解槽以及包括有该电解槽的电源单元。

背景技术

电解是使用直流电来驱动化学反应的公知的工艺。在水的电解过程中，发生化学反应，其中，液态水在穿过水的电流的作用下被分解成氢气和氧气。氢气可以用作向机器或发动机供以动力的燃料。例如，氢气可以用于内燃机中的燃烧，或可以燃烧氢气来驱动锅炉或汽轮机设备以产生电能。

电解工艺的效率受许多不同参数的影响，诸如但不限于：施加给电解槽的电压和电流；电解槽中所使用的电极的形状和配置；所使用的电解质的存在和/或类型；以及从电极释放气泡的能力。

发明内容

本发明的一个方面提供一种电解槽，所述电解槽包括：

具有正极端子和负极端子的DC电压源；

电连接至正极的至少一个电极以及电连接至负极的至少一个电极；

DC电压源能够输送在最小电压V_min≥0伏特与最大电压V_max＝V_min+Δ之间以周期T循环的电压，其中，Δ＞0伏特，并且所述电压在从V_min向V_max斜升时具有至少一个中间峰值。

在一种实施方式中，DC电压源以300至2000Hz之间的频率循环。

在可替代的实施方式中，DC电压源以500至1500Hz之间的频率循环。

在另外的实施方式中，DC电压源以900至1100Hz之间的频率循环。

在一种实施方式中，DC电压源在0.6T至0.9T的时间内从V_min斜升至V_max。

在可替代的实施方式中，DC电压源在大约2/3T内从V_min斜升至V_max。

在一种实施方式中，Δ可以小于1000伏特。

在相同的或可替代的实施方式中，Δ小于500伏特。

在相同的或可替代的实施方式中，Δ小于300伏特。

在相同的或可替代的实施方式中，Δ是大约250伏特。

DC源能够产生最高达100安培的输出。

在一种实施方式中，DC源能够产生最高达50安培的输出。

在可替代的实施方式中，DC源能够产生2至12安培之间的输出。

连接至正极端子的电极可以是(a)实心板或(b)孔板或网中的一种形式，而连接至负极端子的电极是(a)实心板或(b)孔板或网中的另一种的形式。

电极可以被枢转地安装以使得在保持与相应的端子电接触的同时电极能够旋转。

在一种实施方式中，DC电压源被布置成使得0.05Δ≤V_P1≤0.2Δ。

在相同的或可替代的实施方式中，所述或每个中间峰值V_P1可以具有周期T_P1，其中，0.1T≤T_P1≤0.4T。

本发明的第二方面提供一种电源单元，所述电源单元包括：

根据本发明的第一方面的电解槽；

电解槽中的一定容量的水，其中，电解槽可以产生氢气；

能量转换系统，所述能量转换系统能够燃烧氢气并将燃烧释放的能量转换成电能。

在本发明的第一方面或第二方面中，DC电压源可以包括可再充电电池和波整形系统，所述波整形系统耦接在电池与正极端子和负极端子之间以产生循环DC电压。

电源单元可以包括可再生能量转换器，所述可再生能量转换器从可再生能源产生电并且与可再充电电池耦接。

能量转换系统可以与可再充电电池耦接。

能量转换系统可以包括：热交换器以及发电机，其中，所述热交换器用于将来自燃烧的氢气的热传递给液体以将液体转换成蒸汽，所述发电机由蒸汽驱动以产生电。

热交换器可以包括：用于燃烧氢气的燃烧器、容纳一定容量液体的罐、以及置于燃烧器与罐之间的陶瓷散热器。

热交换器可以包括：在密封回路中与罐耦接的凝结器，其中，在罐中被加热的液体变相以形成蒸汽，所述蒸汽离开罐并且流经凝结器以变相回液体并返回罐。

电源单元可以包括一个或更多个汽轮机，所述一个或更多个汽轮机与发电机耦接并且被布置成由蒸汽来驱动，其中，发电机由蒸汽通过所述一个或更多个汽轮机来驱动。

所述一个或更多个汽轮机可以耦接在密封回路中并且置于锅炉与凝结器之间。