專利名稱：水電解電池中的壓力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解電池。具體地說(shuō)，涉及用于生成氫和氧的水電解電池。更具體地說(shuō)，涉及氫氣壓力控制設(shè)備，以及對(duì)由這些設(shè)備所產(chǎn)生的氫和氧的使用。
背景技術(shù)：
城市煙霧會(huì)導(dǎo)致肺部疾病和其它呼吸障礙，并可能導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問(wèn)題，即病人的健康狀況可能要求其必須在家中配備呼吸所用的氧供給系統(tǒng)。通常，這種氧是由提交于家庭的液態(tài)氧加以提供的。電解方法所產(chǎn)生的氧也可達(dá)到同樣的目的。
已有許多車輛和其它設(shè)備依賴氫而運(yùn)行，目前無(wú)論是移動(dòng)應(yīng)用還是固定應(yīng)用，對(duì)燃料電池的使用日趨增多，并需要把氫作為燃料。
電合成是產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的一種方法，電合成是通過(guò)電流的流動(dòng)以電氣方式加以驅(qū)動(dòng)的。其中，電流，通常為直流(DC)，通過(guò)正電極和負(fù)電極之間的一種電解液流動(dòng)。電化電池用于電化反應(yīng)，并包括浸泡于電解液中的正電極和負(fù)電極，在這兩個(gè)電極之間流動(dòng)的電流來(lái)自一個(gè)外部的電源。在無(wú)附加反應(yīng)的情況下，反應(yīng)的生成率與電流成正比。例如，在一個(gè)液態(tài)堿性水電解電池里，在一種水狀的電解液中，DC電流在兩個(gè)電極之間流動(dòng)，以把水(反應(yīng)物)分裂成成份產(chǎn)品氣體，即氫和氧，其中產(chǎn)品氣體在各電極的表面逐漸形成。
水電解器通常依賴于壓力控制系統(tǒng)控制一個(gè)電解電池的兩個(gè)部分之間的壓力，以確保兩種氣體，即在電解反應(yīng)中所產(chǎn)生的氧和氫，保持相互分離，而不混合在一起。
一個(gè)這樣的壓力控制系統(tǒng)提供了一個(gè)水密封層，以均衡電池的兩個(gè)部分中的壓力。這是在“家庭制造”的電解器中最常采用的方案。通常，水密封層為幾英寸深，因此電池操作在大氣以上的幾英寸的WC壓力下。
一種可選擇的系統(tǒng)提供了一個(gè)隔膜分隔器，該隔膜分隔器維持電池的兩個(gè)部分之間的一個(gè)壓力差，而且不會(huì)使氣體相混合。PEM電池是這種類型的系統(tǒng)的最好的例子。PEM(聚合物電解液隔膜)電池最高可維持一個(gè)2500psi的壓力差，而且不會(huì)使氣體的純度明顯降低。
第三種系統(tǒng)是一個(gè)主動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可檢測(cè)壓力，并控制氣體從這兩個(gè)電池中流出。可按下列兩種方式之一進(jìn)行控制通過(guò)一個(gè)依賴壓力調(diào)節(jié)器(例如一個(gè)加載整流罩的流調(diào)節(jié)器)的機(jī)械系統(tǒng)，控制兩個(gè)電池之間的壓力，例如，可把氧壓力做為一個(gè)參照壓力，調(diào)節(jié)電池的氫部分中的壓力；以及通過(guò)依賴于對(duì)兩個(gè)電池之間的氣體壓力差的測(cè)量的電子系統(tǒng)，控制從電池的兩側(cè)流出的氣體的流速，以便維持所希望的通常為0的壓力差。
然而，對(duì)于超小型的商用氫生成器(0.1 Nm3/h)來(lái)說(shuō)，PEM型電解電池通常倍受人們的青睞。盡管這種電池的價(jià)格遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的堿電解器，但這種電池的高價(jià)格可抵消使用機(jī)械或電子傳動(dòng)裝置的傳統(tǒng)堿系統(tǒng)所需的控制裝置的開銷、對(duì)較高壓力的需求(因而，需要使用一個(gè)水密封層壓力控制系統(tǒng)在電解器中的進(jìn)行壓縮)的開銷。
然而，在一個(gè)加壓的電解器中，還存在著對(duì)一個(gè)可控制壓力的價(jià)格相當(dāng)?shù)偷?、可靠的方法的需求?

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于按所希望的最小壓力產(chǎn)生輸出的氫的有效的方法和水電解器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是為局部化的小機(jī)構(gòu)(例如，商場(chǎng)、醫(yī)院等)提供一個(gè)用于原地產(chǎn)生輸出的氫和氧的有效的方法和水電解器。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一個(gè)電解器設(shè)備和方法，該電解器設(shè)備和方法可以至少以100psi的壓力(實(shí)質(zhì)上可根據(jù)請(qǐng)求)傳送氫，同時(shí)維持一個(gè)跨整個(gè)電池隔膜的、實(shí)質(zhì)上為0的壓力差。
最廣義地講，本發(fā)明依賴于在陰極電解液液位和陽(yáng)極電解液液位之間創(chuàng)建一個(gè)液位壓力差，該壓力差是通過(guò)下列方法實(shí)現(xiàn)的致使氧壓力在陽(yáng)極電解液之上積累，陽(yáng)極電解液液位下降，并在陰極電解液液位中上升一個(gè)相同的幅度，同時(shí)氫從電池中釋放，直至要么(a)陽(yáng)極電解液液位下降到一個(gè)預(yù)選定的液位，以觸發(fā)一個(gè)控制閥，防止氫從電池釋放出來(lái)，要么(b)陰極電解液液位上升，類似地觸發(fā)一個(gè)控制閥，類似地防止氫從電池釋放出來(lái)。在陰極電解液之上氫壓力的相繼的積累反轉(zhuǎn)相應(yīng)的液位，以打開控制閥，按所希望的最小壓力提供氫。在封閉了釋放閥的狀態(tài)下，氫壓力積累，因?yàn)樵陔娊夥椒ㄖ?，針?duì)每一莫爾的氧產(chǎn)生兩莫爾的氫。
因此，廣義地講，本發(fā)明提供了一個(gè)用于按所希望的最小壓力從一個(gè)電解器中提供氫的方法，該方法包括
擁有陽(yáng)極電解液液位的陽(yáng)極電解液溶液；擁有陰極電解液液位的陰極電解液溶液；在上述的陽(yáng)極電解液之上按氧壓力生成的氧；在上述的陰極電解液之上按氫壓力生成的氫，用于通過(guò)氫出口裝置流動(dòng)；該方法包括提升陽(yáng)極電解液之上的氧壓力，使上述的陰極電解液液位和上述的陽(yáng)極電解液液位之間的一個(gè)液位壓力差達(dá)到一個(gè)預(yù)先選定的值，以使上述的氫出口裝置封閉，以及把氫壓力增加到一個(gè)值，以使上述的氫出口裝置開啟，按上述所希望的最小壓力提供氫。
當(dāng)氫輸出口密封時(shí)，氫壓力的相繼的積累僅是一個(gè)逐步的積累，即積累到足以使氫按所希望的壓力作為輸出產(chǎn)品“泄漏”即可。
在更廣的意義上講，本發(fā)明提供了一個(gè)用于按所希望的最小壓力提供氫的改進(jìn)的電解器，該電解器包括擁有陽(yáng)極電解液液位的陽(yáng)極電解液溶液；擁有陰極電解液液位的陰極電解液溶液；在上述的陽(yáng)極電解液液位之上按氧壓力生成氧的氧生成裝置；在上述的陰極電解液液位之上按氫壓力生成氫的氫生成裝置；所生成的氫的出口裝置；改進(jìn)包括用于提升陽(yáng)極電解液之一的氧壓力的壓力裝置，使上述的陰極電解液液位和上述的陽(yáng)極電解液液位之間的一個(gè)液位壓力差達(dá)到一個(gè)預(yù)先選定的值，以使上述的氫出口裝置封閉，以及把氫壓力相繼增加到一個(gè)值，以使上述的氫出口裝置開啟，并通過(guò)該出口裝置按上述所希望的最小壓力提供氫。
這里所使用的術(shù)語(yǔ)“電池”、“電化電池”、或“電解器”涉及這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)至少包括一對(duì)電極，這對(duì)電極由一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極組成，每一個(gè)電極在一個(gè)封裝殼內(nèi)適當(dāng)?shù)氐靡灾?，電解液通過(guò)該電極循環(huán)流動(dòng)，且對(duì)釋放出所產(chǎn)生的產(chǎn)品。電池包括一個(gè)分隔器裝置，該分隔器裝置擁有相應(yīng)的用于在封裝殼內(nèi)封閉和支撐分隔器的裝置?？梢园讯鄠€(gè)電池串行地或并行地連接在一起，以形成一個(gè)電池組。使用多少電池形成一個(gè)電池組不存在任何限制。在一個(gè)電池組中，電池按類似的方式加以連接，并行的或串行的。一個(gè)電池塊是一個(gè)單元，該單元包括一或多個(gè)電池組，通過(guò)一個(gè)外部的匯流條(bus bar)把多個(gè)電池塊連接在一起。一個(gè)功能電解器包括一或多個(gè)電池，這些電池并行地或串行地或以串并行組合方式連接在一起。
于是，可以以單一的一個(gè)電池或一組電池的形式實(shí)踐符合本發(fā)明的裝置和方法。其中，電池組包括一系列所謂的末端盒，氧和氫的出口導(dǎo)管位于這些末端盒中。
本發(fā)明提供了一種用于控制電解器中的壓力的價(jià)格相當(dāng)?shù)偷?、可靠的方法與裝置。其中，在第一實(shí)施例中，一個(gè)浮動(dòng)的浮標(biāo)或瓣閥打開或關(guān)閉氫的流出口，這取決于電池中氫一側(cè)的電解液(陰極電解液)的液位。一個(gè)檢查閥控制從電池的氧一側(cè)(陽(yáng)極電解液)氧的流出，并把電池壓力維持在由檢查閥所設(shè)定的一個(gè)所選擇的值上。也可以對(duì)檢查閥的壓力進(jìn)行調(diào)整，以設(shè)立一個(gè)具體應(yīng)用中所需的最大安全壓力。在氫一側(cè)，一個(gè)浮動(dòng)在陰極電解液液位上的浮標(biāo)打開或封閉氫一側(cè)，從而可調(diào)節(jié)氫氣流。電池兩側(cè)之間的壓力差是由陽(yáng)極和陰極隔間中的電解液的液位差所決定的。
在符合本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，憑閥控制器而不是憑一個(gè)浮標(biāo)或類似的浮動(dòng)裝置在壓力下的氫釋放，是通過(guò)陽(yáng)極電解液液位檢測(cè)和相關(guān)的激發(fā)控制裝置進(jìn)行的。
符合本發(fā)明的電解器實(shí)質(zhì)上獨(dú)立于所存儲(chǔ)的氫，與在陰極電解液之上駐留的氣體相分離，在蓄積池(header)或類似的裝置中，可選擇按所希望的最小氫壓力或在該壓力之下。另外，可在壓力下把電池連接于氫存儲(chǔ)裝置，例如，儲(chǔ)氣瓶、儲(chǔ)氣罐等；或較佳的做法是，在由符合本發(fā)明的方法和電池所提供的最小氫壓力下，就地制造一個(gè)金屬氫化物(例如氫化鈦)，其中，氧氣壓力是由一個(gè)后壓力閥所設(shè)置的，以實(shí)質(zhì)上匹配金屬氫化物吸收壓力(平穩(wěn)狀態(tài))。同時(shí)，對(duì)電池的氫一側(cè)的壓力進(jìn)行平衡的，例如由一個(gè)浮子或閥加以平衡，浮子或閥可調(diào)節(jié)進(jìn)入金屬氫化物存儲(chǔ)容器的氣流，如以上所定義的。
在更進(jìn)一層的意義上(其中上述的陰極電解液液位檢測(cè)和控制裝置包括陽(yáng)極電解液液位檢測(cè)裝置)，本發(fā)明提供了控制氫出口關(guān)閉與開啟的閥裝置；以及與上述檢測(cè)裝置和該閥裝置進(jìn)行通信的激發(fā)裝置。
在本發(fā)明的實(shí)踐中所使用的以利用陰極電解液液位控制氫壓力積累和釋放的另外的一些方法可能包括液體傳感器裝置，例如依賴于吸收、反射和折射率特性的適當(dāng)波長(zhǎng)輻射的光傳感器，這些光傳感器位于電池的內(nèi)部或外部?？梢允褂靡粋€(gè)與陰極電解液液體表面的電接觸(例如一個(gè)Reed Switch電探針)觸發(fā)閥的關(guān)閉和此后當(dāng)因氫壓力的積累陰極電解液液位下降時(shí)閥的打開。
對(duì)于金屬氫化物中的氫存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，要讓金屬吸收氫需要數(shù)個(gè)大氣壓力，因此，一個(gè)水密封型的控制系統(tǒng)本身不能提供適當(dāng)?shù)膲毫刂?。堿電解與為金屬氫化物電池開發(fā)的某些類型的合金的氫化兼容，這些合金未被氫氧化鉀或水所毒化。與此處把本發(fā)明用于壓力控制系統(tǒng)的堿型電解相比，電子或機(jī)械傳動(dòng)的電池壓力系統(tǒng)的價(jià)格過(guò)高。
因此，在金屬氫化物存儲(chǔ)中，本發(fā)明提供了低價(jià)格的控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可至少以100psi的壓力傳送氫(取決于金屬氫化物的溫度和吸收特性)，同時(shí)可在整個(gè)電池隔膜上維持一個(gè)接近于0的壓力差。
于是，當(dāng)可把電池檢查閥壓力設(shè)置成接近所希望的氫化壓力時(shí)，本發(fā)明非常適用于充氣金屬氫化物。其中，氫化壓力由溫度、具體的充氣速率(即每單位量合金的氫吸收率)和合金動(dòng)力學(xué)所確定。
在根據(jù)需求按所希望的最小壓力把一個(gè)實(shí)質(zhì)上無(wú)存儲(chǔ)供給的氫提供給一個(gè)氫壓縮機(jī)，以按一個(gè)明顯高的壓力提供一個(gè)氫源方面，此處所定義的方法與裝置也具有很高的價(jià)值。
因此，在更進(jìn)一層的意義上，如以上所定義的，本發(fā)明提供的一個(gè)符合本發(fā)明的裝置還包括用于把出口氫的壓力從上述所希望的最小壓力提升所希望的壓縮機(jī)輸出出口壓力的壓縮機(jī)裝置。該壓縮機(jī)裝置可連續(xù)地運(yùn)作，并包括一個(gè)再循環(huán)回路，該再循環(huán)回路通過(guò)一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器將壓縮機(jī)釋放氫氣連接到壓縮機(jī)吸入氫氣，以按一個(gè)上升的壓力保持吸入。壓縮機(jī)的連續(xù)地運(yùn)作包括僅當(dāng)符合本發(fā)明的電解器正在生成饋送給壓縮機(jī)的氫時(shí)壓縮機(jī)的操作。與那些其容量很小的導(dǎo)管不同，在未結(jié)合一個(gè)氫存儲(chǔ)的單元時(shí)，這樣的系統(tǒng)是極為理想的。
作為一個(gè)此處稱作‘小型個(gè)人燃料設(shè)備’的SPFA系統(tǒng)，本發(fā)明的方法和裝置具有特殊的價(jià)值。SPFA系統(tǒng)可用于把壓縮的氫提供給燃燒氫的設(shè)備，例如汽車、卡車、以及其它車輛。較佳的做法是令無(wú)存儲(chǔ)的SPFA僅根據(jù)請(qǐng)求向車輛提供氫，最佳的做法是在供電低峰時(shí)提供氫。
在更進(jìn)一層的意義上，本發(fā)明根據(jù)請(qǐng)求按所希望的最小壓力并以跨整個(gè)電池隔膜的一個(gè)很低的，即可忽略的壓力差提供了一個(gè)氧供給裝置。
因此，本發(fā)明還提供了一個(gè)用于提供氧的方法，即就地按所希望的最小壓力從一個(gè)電解器提供氧的方法，包括如以上所定義的一個(gè)方法，并包括一個(gè)按上述的相當(dāng)小的壓力從上述的電解器收集上述的氧的方法。
在更進(jìn)一層的意義上，本發(fā)明提供了一個(gè)電解器，如以上所定義的，該電解器還包括用于從該電解器收集上述氧的裝置。
因此，符合本發(fā)明的方法和裝置為以下功能提供了必要的條件就地、現(xiàn)場(chǎng)、或僅根據(jù)請(qǐng)求，把氫作為燃料以及把氧作為幫助呼吸、凈化和消毒水的氣體，直接地或通過(guò)相繼的臭氧化處理方法迅速供給。因此，可在一個(gè)居民、商業(yè)、甚至工業(yè)設(shè)置中，在兩種氣體共同產(chǎn)生的地方同時(shí)消耗掉它們，從而可消除運(yùn)輸和提交方法，并具有所希望的最小的存儲(chǔ)需求。


為了對(duì)本發(fā)明更好地加以理解，以下將參照附圖，并僅通過(guò)例子對(duì)所推薦的實(shí)施例進(jìn)行描述。在這些附圖中圖1是符合本發(fā)明的一個(gè)電解器的示意圖；圖2是符合本發(fā)明的電解器的一個(gè)可選實(shí)施例的示意圖；
圖3A和圖3B1是可選的陽(yáng)極電解液液位和控制裝置的概要圖；其中以同樣的數(shù)字表示相同的部件。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，一個(gè)電解器(整個(gè)裝置用10表示)擁有一個(gè)位于陽(yáng)極電解液12之上的氧氣生成腔室11、位于一個(gè)陰極電解液14之上的氫氣生成腔室13、一個(gè)電池隔膜15、連接于太陽(yáng)能電源18的電連接16、以及相應(yīng)的氧和氫壓力釋放放氣孔20和22。氧產(chǎn)品管線24擁有一個(gè)調(diào)節(jié)器檢查閥26，調(diào)節(jié)器檢查閥26是按所希望的預(yù)先選擇的值設(shè)置的，而氫產(chǎn)品管線28擁有一個(gè)出口30，以接收陰極電解液表面上的一個(gè)浮標(biāo)或浮球32，因而適合于密封接合，如以下所解釋的。
在所描述的實(shí)施例中，氫出口產(chǎn)品管線28通過(guò)一個(gè)斷開裝置36導(dǎo)向一個(gè)金屬氫化物腔室34。陽(yáng)極電解液電池部分38擁有一個(gè)安全的低液位電開關(guān)40，低液位電開關(guān)40通過(guò)電管道42連接于電源18。
在操作方法中，由于氧釋放是由調(diào)節(jié)器26加以控制和按所希望的壓力加以設(shè)置的(通常最高達(dá)100psi，較佳的做法是令其約為60psi)，所以氧氣在腔室11中積累。氫產(chǎn)品通過(guò)最初打開的出口30釋出，同時(shí)腔室11中的氧壓力積累，以導(dǎo)致液體陽(yáng)極電解液液位從其最初的啟動(dòng)液位P1下降到較低的操作液位P2。相對(duì)應(yīng)，陰極電解液液位以同等的幅度從啟動(dòng)液位Q1上升到封閉液位Q2，由此浮子32密封出口32。然而，就體積而言，由于在電池10中氫氣的產(chǎn)生速度兩倍于氧氣的產(chǎn)生速度，所以氫壓力積累到這樣的一個(gè)值迫使陰極電解液液位逐漸降低到導(dǎo)致浮標(biāo)32部分地松開出口30的程度，并通過(guò)調(diào)節(jié)器26按預(yù)確定的壓力值釋放氫。因而，可按所希望的最小壓力把氫源源不斷地提供于金屬氫化物生成單元34，或其它所希望的地方。
氧產(chǎn)品可以按通過(guò)閥26或閥20的壓力輸出。
風(fēng)箱系統(tǒng)42、放氣孔20、22以及低液位開關(guān)40(如果腔室11中的氧壓力積累過(guò)高，低液位開關(guān)40切斷與電池10連接的電源)提供了壓力釋放的安全特性。
于是，盡管符合本發(fā)明的電池10具有按所希望的最小壓力提供氫和氧的能力，但跨整個(gè)電池隔膜的壓力差是很低的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2中所述的可選的實(shí)施例。該實(shí)施例顯示，實(shí)質(zhì)上，電池10擁有并非憑借浮標(biāo)裝置32而是憑借實(shí)際的陽(yáng)極電解液液位檢測(cè)以及相關(guān)的控制裝置的在一個(gè)閥控制器之下的氫產(chǎn)品管線28。
更詳細(xì)地說(shuō)，在該實(shí)施例中，電池10擁有一對(duì)陽(yáng)極電解液液位傳感器50、52，它們通過(guò)控制裝置54可操作地連接在一起?？刂蒲b置54控制一個(gè)螺線閥56，定位成靠上的傳感器50維持閥56的打開狀態(tài)，直至腔室11中的氧壓力的積累迫使陽(yáng)極電解液液位下降到所希望的預(yù)先選擇的液位“L”，在該液位，它激發(fā)傳感器52和控制器54，控制器54驅(qū)動(dòng)(override)傳感器50以關(guān)閉閥56。氫壓力的積累導(dǎo)致陽(yáng)極電解液液位的一個(gè)逐步的上升取消對(duì)傳感器52的激發(fā)，并與傳感器50一致，這導(dǎo)致閥56按所希望的最小值打開和釋放產(chǎn)品氫。如果液位壓力差起伏不定，則可確保激發(fā)與取消激發(fā)的一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，否則會(huì)按氧調(diào)節(jié)器26所設(shè)置的必需的最小壓力連續(xù)地提供氫氣。
圖3A和圖3B還描述了另外一些實(shí)施例。根據(jù)這些實(shí)施例，一個(gè)傳感器和控制裝置可以確定陽(yáng)極電解液液位，用以控制氫輸出管線的關(guān)閉和相繼的打開。
圖3A說(shuō)明了一個(gè)螺線閥60的觸發(fā)器方法。螺線閥60連接于光傳感器62，其布置面當(dāng)在氫壓力和氧壓力分別增加影響的情況下陰極電解液逐漸上升或下降時(shí)，確定光吸收的變化。閥60控制氫從腔室13的輸出。
圖3B說(shuō)明了電池10的陰極電解液部分中的一個(gè)電探針70，探針70可操作地與陰極電解液液位接觸，以觸發(fā)閥60。
盡管這里所透露的內(nèi)容描述和說(shuō)明了本發(fā)明的某些推薦的實(shí)施例，但人們可以領(lǐng)悟到本發(fā)明并不局限于這些具體的實(shí)施例。相反，本發(fā)明包括所有在功能上或結(jié)構(gòu)上等價(jià)于這些具體實(shí)施例以及已描述過(guò)和已說(shuō)明過(guò)的特性的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一用于按所希望的最小壓力從電解器中提供氫的方法，包括提供擁有陽(yáng)極電解液液位的陽(yáng)極電解液溶液；提供擁有陰極電解液液位的陰極電解液溶液；在上述的陽(yáng)極電解液之上按氧壓力生成氧；在上述的陰極電解液之上按氫壓力生成氫；通過(guò)氫出口裝置傳送上述所生成的氫；該方法包括提升陽(yáng)極電解液之上的氧壓力，使上述的陰極電解液液位和上述的陽(yáng)極電解液液位之間的一個(gè)液位壓力差達(dá)到一個(gè)預(yù)先選定的值，以使上述的氫出口裝置封閉，以及把氫壓力隨后增加到一個(gè)值，以使上述的氫出口裝置開啟，按上述所希望的最小壓力提供氫。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法包括通過(guò)氧調(diào)節(jié)器裝置防止氧從上述的電池釋放。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，該方法包括把氧壓力提升到所希望的氧壓力值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法包括按上述所希望的最小壓力把上述的氫饋送給一個(gè)金屬氫化物生成裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法包括按上述所希望的最小壓力把氫饋送給一個(gè)壓縮機(jī)裝置，以把上述的氫壓縮到一個(gè)第二個(gè)所希望的最小壓力。
6.如權(quán)利要求1～5中的任何一個(gè)權(quán)利要求所定義的一個(gè)方法，該方法還包括從上述的電解器中去除氧。
7.一種改進(jìn)的電解器，用于按所希望的最小壓力提供氫氣，包括擁有陽(yáng)極電解液液位的陽(yáng)極電解液溶液；擁有陰極電解液液位的陰極電解液溶液；用于在上述的陽(yáng)極電解液之上按氧壓力生成氧的氧生成裝置；用于在上述的陰極電解液之上按氫壓力生成氫的氫生成裝置；生成后的氫的出口裝置；這種改進(jìn)包括氫出口關(guān)閉裝置以及氧壓力裝置，氧壓力裝置用于提升陽(yáng)極電解液之上的氧壓力，以使上述的陰極電解液液位和上述的陽(yáng)極電解液液位之間的一個(gè)正的液位壓力差達(dá)到一個(gè)預(yù)先選定的值，以使上述的氫出口裝置封閉，以及把氫壓力相繼增加到一個(gè)值，以使上述的氫出口裝置開啟，按上述所希望的最小壓力通過(guò)該出口裝置提供氫。
8.如權(quán)利要求7所述的電解器，其中上述的氧壓力裝置包括一個(gè)調(diào)節(jié)器閥裝置。
9.如權(quán)利要求7所述的電解器，該電解器包括一個(gè)氫出口關(guān)閉裝置。
10.如權(quán)利要求7或8所述的電解器，其中，上述的氫出口關(guān)閉裝置包括液位檢測(cè)裝置和控制裝置，以按上述預(yù)先選擇的值提供上述的液位壓力差，使上述的氫出口裝置封閉，以及使氫壓力相繼增加到某一值，以控制上述氫出口裝置的開啟。
11.如權(quán)利要求10所述的電解器，其中，上述的氫出口關(guān)閉裝置包括陽(yáng)極電解液液位檢測(cè)裝置和控制裝置，以按上述的預(yù)先選擇的值提供上述的液位壓力差，使上述的氫出口裝置封閉，以及使氫壓力相繼增加到某一值，以控制上述氫出口裝置的開啟。
12.如權(quán)利要求9所述的電解器，其中，上述的氫出口關(guān)閉裝置包括陰極電解液液位檢測(cè)裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的電解器，其中，上述的氫出口關(guān)閉裝置包括一個(gè)陰極電解液液位浮動(dòng)封鎖裝置。
14.如權(quán)利要求12所述的電解器，其中，上述的陰極電解液液位檢測(cè)裝置包括光傳感器，該光傳感器布置于上述的陰極電解液之中或鄰接在上述的陰極電解液之外。
15.如權(quán)利要求12所述的電解器，其中，上述的陰極電解液液位檢測(cè)裝置包括電接觸檢測(cè)裝置。
16.如權(quán)利要求12～15中任何一個(gè)權(quán)利要求所定義的一個(gè)電解器，其中，上述的氫出口關(guān)閉裝置還包括閥裝置，以控制上述的氫出口的關(guān)閉和開啟；并包括與上述的檢測(cè)裝置和閥裝置進(jìn)行通信的激發(fā)裝置。
17.如權(quán)利要求10所述的電解器，其中，上述的陰極電解液液位檢測(cè)和控制裝置包括陽(yáng)極電解液液位檢測(cè)裝置；控制上述氫出口的關(guān)閉和開啟的閥裝置；以及與上述的檢測(cè)裝置和上述的閥裝置進(jìn)行通信的激發(fā)裝置。
18.如權(quán)利要求7～17中任何一個(gè)權(quán)利要求所定義的一個(gè)電解器，該電解器還包括一個(gè)氧出口裝置。
全文摘要
用于按所希望的最小壓力從電解器提供氧和氫的裝置和方法。其中,該裝置包括擁有陽(yáng)極電解液液位的陽(yáng)極電解液溶液;擁有陰極電解液液位的陰極電解液溶液;在上述的陽(yáng)極電解液之上按氧壓力生成的氧;在上述的陰極電解液之上按氫壓力生成的氫,用于通過(guò)氫出口裝置傳送;該方法包括提升陽(yáng)極電解液之上的氧壓力,使上述的陰極電解液液位和上述的陽(yáng)極電解液液位之間的一個(gè)正的液位壓力差達(dá)到一個(gè)預(yù)先選定的值,以使上述的氫出口裝置封閉,以及把氫壓力增加到一個(gè)值,以使上述的氫出口裝置開啟,按上述所希望的最小壓力提供氫。氫是根據(jù)請(qǐng)求、按一個(gè)適合于使用的可迅速得到的壓力加以提交的,例如,在使用金屬氫化物的情況下,生成氫,或把氫提供于一個(gè)壓縮機(jī),以用于相繼的更高的壓縮應(yīng)用;氧用于幫助呼吸和用于消毒。盡管存在氫和氧產(chǎn)品壓力,但跨整個(gè)電池隔膜的壓力差是很低的,即可忽略不計(jì)。
文檔編號(hào)C25B15/02GK1350600SQ00807476
公開日2002年5月22日 申請(qǐng)日期2000年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月12日
發(fā)明者馬修·J·費(fèi)爾利, 威廉·J·斯圖爾特, 查利·東 申請(qǐng)人:斯圖爾特能源系統(tǒng)公司