[发明专利]附加高压电源的制氢方法与装置

权利要求书

1.附加高压电源的制氢方法与装置，其特征是，这种装置的电解水箱中有电解水部分和附件部分，电解水部分由多个电解单元并联或串联构成，两个电解单元之间有将两者分开的两性、或负、或正离子交换膜，每个电解单元的正、负电极的排列方式相同，相邻单元的正、负电极相对；附件部分由电解箱中、安装在电解水部分负极上部的氢气输出管，安装在电解水部分正极上部的氧气输出管和补水管构成；

有P₀、P₁、P₂三种电源：P₀是直流电解电源，其电压V₀可调、

0≤V₀≤1.7V， (1)

V₀一经调好就不再变化；P₁是其正极电压为V₁、负极电压为(-V₁)的直流电源，

0≤V₁≤V_1max，V_1max＞V₀， (2)

输出方波或脉冲波(图1)，其占空比、方波或脉冲宽度、电压V₁可调；P₂是其正极电压为V₂、负极电压为(-V₂)的直流脉冲电源(图2)，其占空比、脉冲宽度和电压V₂可调，

0≤V₂≤V_2max，V_2max≥V₁； (3)

分别与P₀的正、负极连通的是电解正极EA和负极EC，EA和EC是有网孔或无网孔、耐酸或碱的导电板；与P₁正、负极连通的是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA-1与负极IHC-1，或表层为绝缘层、无网孔、形状为平板或细长条的正极IA与负极IC，IHA-1与IHC-1表面可有相同的凸起；V_1max低于绝缘层的击穿电压；与P₂正、负极连通的分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHA-2与负极IHC-2，IHA-2与IHC-2表面可以有相同的突起，V_2max低于其绝缘层的击穿电压；与P₂正、负极连通的也可以分别是表层为绝缘层、有网孔的正极IHEA与负极IHEC，在IHEA与IHEC有网孔的平面上垂直地固定一些长度相同的导电细针，针尖由耐酸或耐碱腐蚀的材料制作，一种选择是针尖用铂制作，针尖以外的部分都有绝缘层，正、负极针尖之间的电压等于或高于水分子的解离电压；

第一种电解单元由EC、EA、IHA-1、IHC-1和在EA、EC之间的两性、或负、或正离子交换膜构成；EA被IHA-1对称地包围在其内部，称为HEA电极，EC被IHC-1对称地包围在其内部，称为HEC电极，IHA-1和IHC-1之间距离可调，两者之间有离子交换膜；IHA-1和IHC-1的凸起部分一一对应；仅当电解电极之间和电解单元之间都用正离子交换膜时，在EC所在部分可以填充酸性电解液，在HEA所在部分填充水、或含水解离催化剂的水、或碱性电解液；当电解电极之间、或电解单元之间的离子交换膜不是正离子交换膜时，HEC和HEA所在的部分可以填充碱性电解液，或水，或含水解离催化剂的水；

第二种电解单元由IA、EC、IC、EA、IHA-2、IHC-2与离子交换膜构成；IA被EC绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEC电极，IC被EA绝缘、密闭地封闭在其内部，称为IEA电极；当用负离子交换膜时，该膜紧靠在IHA-2上；当用正离子交换膜时，该膜紧靠在IHC-2上；当用两性离子交换膜时，该膜靠近IHA-2或IHC-2；IHA-2与IHC-2形状与尺度相同、平行安置、凸起部分一一对应；在IHA-2一侧安置IEA或EA，在IHC-2一侧安置IEC或EC；按前述方式，在离子交换膜两侧填充电解液或水；

IHA-2和IHC-2的孔可以微小，使得氢气和氧气分子不能透过，这时，可以不用离子交换膜；

电源P₁和P₂同时分别向IHA-1及IHC-1、和IHA-2及IHC-2上施加电压和撤出电压，即V₁、V₂同时为零，同时达到各自的极大值；

填充电解液后，调到适当的电压，连通电路，就分别在在电解电极的正、负极产生氧气和氢气。