專利名稱：電解高效節(jié)能新技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能利用電解方法制取多種產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域，如有色金屬冶煉工業(yè)，化 工氯堿氫工業(yè)，電解合成與沉積、電解污水、電解海水、電解加工、電鍍、電拋光、電泳等等工 業(yè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溫室氣體排放和一次能源危機(jī)，直接威脅著地球和人類的生存與安全。節(jié)能減排， 改變經(jīng)濟(jì)增長方式，是我國可持續(xù)發(fā)展的長期戰(zhàn)略。電解技術(shù)是一門應(yīng)用十分廣泛的傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)，隨著時(shí)代的發(fā)展，電解耗電大的 致命缺點(diǎn)十分突出，能探索在電解過程中大幅度節(jié)約電能的問題，研發(fā)和使用一種新的電 解技術(shù)，來突破國內(nèi)外都在關(guān)注的技術(shù)瓶頸問題，并能實(shí)際應(yīng)到電解所能涉及到的各個(gè)領(lǐng) 域，無疑具有深遠(yuǎn)的意義。說明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種電解高效節(jié)能新技術(shù)，該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是將電解制取 產(chǎn)品所耗掉的電量回收，用回收的電量再使電解槽產(chǎn)生電解所需的電壓，如此反復(fù)，可大大 降低電解所消耗的電能。下面采用對比的方法對本發(fā)明的電解高效節(jié)能新技術(shù)加以闡述。見圖1，這一個(gè)電解槽，E為直流電源，該系統(tǒng)中有電流I流通，在陰極附近有 2H++2e = H2。我們先從物理含義方面講述傳統(tǒng)的電解技術(shù)的缺點(diǎn)所在。假定電解槽兩端有I電流流過，時(shí)間為T，則其電量Q= IT。假定n = 100%。由 于Q的存在，在電解槽兩端有電壓U，總能量W = UIT。當(dāng)I流通T時(shí)間，在陰極表面附近必 然有Q/2的氫分子數(shù)逸出。實(shí)際上，當(dāng)有Q/2分子數(shù)逸出之后，Q = IT不存在了，U也不存 在了，W = 0，即整個(gè)能量耗盡，整個(gè)過程就結(jié)束了，再也不會有一個(gè)H2分子逸出。這是傳統(tǒng) 的電解技術(shù)致使的、不可克服的缺點(diǎn)。下面我們?nèi)钥磮D1，該系統(tǒng)電耗為W = UIT，U是維持電解槽兩端電壓，I是維持其 電流，t是時(shí)間>0，在這個(gè)物理量中，t是時(shí)間，不可能做技術(shù)變化，但是，上式可以變成W =UIT = UQ......(1)本發(fā)明能夠使整個(gè)物理概念非常明確。其中U是維持電解槽兩端電壓，Q就不是 電流的概念了，而是在陰極附近，2H++2e中的2e的概念。也就是說，電解H2量不在I大小， 而在于供給電解系統(tǒng)的電量多少。再看U與電量Q在電解系統(tǒng)中的依存關(guān)系。有U，說明有Q;有Q也必然形成U。沒 有U也就可以說沒有Q ；沒有Q也建立不起來U，這就是U、Q的依存關(guān)系。根據(jù)公式⑴得出電解系統(tǒng)制備由電量Q決定，又由于U、Q的依存關(guān)系，我們設(shè)計(jì) 出在電解制備過程中，一方面進(jìn)行電解制取產(chǎn)品，同時(shí)把制取產(chǎn)品所耗掉的電量回收。我們 把它叫做電解過程中的U、Q分開，這就是本發(fā)明的基本理論基礎(chǔ)。有了回收的電量Q，就有 與Q相當(dāng)?shù)碾妷骸＿@樣H2電解出來以后，電量Q以及與之相當(dāng)?shù)碾妷喝匀淮嬖?，所以也就有與Q及相當(dāng)電壓決定的能量W存在，能量沒有因制取產(chǎn)品而全部消耗掉，也是與傳統(tǒng)的電 解技術(shù)的根本區(qū)別。實(shí)現(xiàn)上述原理所需的系統(tǒng)敘述如下；電解制備系統(tǒng)，其特征在于該裝置由供電電源、電解槽、電量回收裝置、控制器構(gòu) 成，供電電源分別與電解槽和控制器相連接，用來給電解槽和控制器供電，電解槽與電量回 收裝置相連接，電量回收裝置里裝有陰極板和陽極板，通過陰極板和陽極板組成的電場一 方面回收電解所消耗的電量，另一方面將所回收的電量再次輸送到電解槽中，供給電解所 需的電壓，控制器與電量回收裝置相連接，用來控制電量回收的時(shí)間和數(shù)量，控制器由PIC 可編程序控制器和控制系統(tǒng)組成。本發(fā)明所提供的電解制取產(chǎn)品的技術(shù)和系統(tǒng)，將制取產(chǎn)品所耗掉的電量回收，用 回收的電量再使電解槽產(chǎn)生電解所需的電壓，如此反復(fù)，可大大降低電解所耗費(fèi)的電能，本 發(fā)明將使人類高效、廉價(jià)地利用此節(jié)能電解法去生產(chǎn)各種電解產(chǎn)品。


圖1是傳統(tǒng)的電解制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的電解制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方案本實(shí)施方案以電解水制氫為例。見圖2，I-供電電源，分兩部分供電，一部分供電解槽部分，另一部分供控制器系 統(tǒng)。II -回收電量設(shè)備。III -電解槽部分，其中A線為供槽電解的供電線。IV -控制器，B線為控制電解槽的控制線。兩塊電度表各測量供電解槽電解耗電和供控制器耗電。實(shí)驗(yàn)1 步驟如下第一步1)送上電源之前，把A斷開，不給電解槽供電控制器工作。2)現(xiàn)象電解槽由于無電源供給，沒有吐逸出，回收電量設(shè)備II無電壓。3)結(jié)論不出H2，說明控制器本身無泄露給電解槽電壓，控制器只起控制作用?；厥针娏吭O(shè)備II無電，說明無電解，無氫氣逸出，無電量回收.因此，W = UQ = 0。第二步1)清零，使設(shè)備恢復(fù)原始狀態(tài)后，把A線接上，即給電解槽供電；把B線斷 開，即控制器失電不起控制作用；2)現(xiàn)象電解槽有吐逸出，當(dāng)過一段時(shí)問，雖然A線仍接通，即仍對電解槽供電，這 時(shí)并無H2繼續(xù)逸出?；厥针娏吭O(shè)備II無電壓。3)結(jié)論不出H2，這說明有W = UQ ；過一段時(shí)間之后無氫氣逸出，說明無控制器時(shí)， 電解不進(jìn)行。第三步1)清零，即設(shè)備恢復(fù)原始狀態(tài)，把B線接上，即給控制器送電，此時(shí)量度控 制器耗電的電表一直工作到電解結(jié)束；同時(shí)把A線接上，給電解槽供電，此時(shí)量度電解耗電的電表工作，過一段時(shí)間后，A線打開，一直到電解完了 A線仍未接上。2)現(xiàn)象電解槽一直有氫氣逸出，回收電量設(shè)備II 一直有電壓U，當(dāng)然也有Q。3)結(jié)論檢測數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的電解技術(shù)理論和實(shí)驗(yàn)都成立。遼寧省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所受鞍山市科技局及遼寧省科技廳的委托，對該實(shí)驗(yàn)系 統(tǒng)進(jìn)行了檢測和科技成果鑒定，并出具了科技成果鑒定報(bào)告。該技術(shù)被列為鞍山市2002年 科技新產(chǎn)品計(jì)劃和鞍山市2007年科技發(fā)展項(xiàng)目計(jì)劃。在電解過程中，采用分開技術(shù)，耗費(fèi)相同的電量，將會使現(xiàn)有電解出氫氣量增加到 現(xiàn)在的兩倍多或者近三倍。我們知道在工廠電解氫氣車間，傳統(tǒng)的電解耗電在5. 5度/m3， 如采用本發(fā)明的分開電解高效節(jié)能新技術(shù)，其耗電在2度/m3。4)應(yīng)用若電解槽電解質(zhì)為食鹽水，電解出產(chǎn)品為液氯和燒堿等。若電解槽(爐窯)電解質(zhì)為氧化鋁及配料，電解出產(chǎn)品為鋁液及鋁產(chǎn)品。若電解槽(爐窯)電解質(zhì)為凈化的硫酸鋅溶液，電解析出的是金屬鋅。若電解槽(爐窯)電解質(zhì)為氯化氧化鎂，電解產(chǎn)出的是金屬鎂。若電解槽(爐窯)電解質(zhì)為粗銅及配料，電解產(chǎn)出的是純銅。5)效益例如采用電解高效節(jié)能新技術(shù)，電解食鹽水生產(chǎn)火堿，耗電指標(biāo)在800度/噸左 右，我國目前電解燒堿年產(chǎn)2000萬噸，耗電平均2800度/噸，每噸節(jié)電高達(dá)2000度，按現(xiàn)價(jià) 工業(yè)用電0. 6元/度計(jì)算(0. 6元X 2000度X 2000萬噸=240億元)，燒堿這塊每年全國 可節(jié)約電價(jià)240億元。電解鋁、電解鎂等都是工業(yè)領(lǐng)域的電老虎，節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益更為可觀?？傊恕胺珠_與回收”高效節(jié)能電解法可以應(yīng)用到有色金屬工業(yè)、氯堿工業(yè)、能源 工業(yè)、電解合成與沉積、電解污水、電解海水、電鍍、電拋光、電泳等工業(yè)領(lǐng)域，將給這些領(lǐng)域 的節(jié)能減排帶來革命性的變化。
權(quán)利要求
電解高效節(jié)能新技術(shù)解決了電解生產(chǎn)制備耗能大的問題，其特征在于該裝置由供電電源、電解槽(窯)、電量回收裝置、控制器構(gòu)成，供電電源分別與電解槽和控制器相連接，用來給電解槽和控制器供電；電解槽與電量回收裝置相連接，電量回收裝置里裝有陰極板和陽極板，通過陰極板和陽極板組成的電場一方面回收電解所消耗的電量，另一方面將所回收的電量一次或多次輸送到電解槽中，供給電解所需電壓；控制器與電量回收裝置相連接用來控制電量回收的時(shí)間和數(shù)量，控制器由PLC可編程序控制器和自動控制系統(tǒng)組成。
2.電解高效節(jié)能新技術(shù)的又一特征此電解法應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括有色金屬、氯 堿化工、能源化工、電解合成、電解沉積、電解污水、電解海水、電解加工、電解新材料、電鍍、 電拋光、電泳等。
全文摘要
電解技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)，本發(fā)明電解高效節(jié)能新技術(shù)利用系統(tǒng)的分開和回收理論與實(shí)踐，可以回收電解所消耗的電量，并可一次和多次將回收的電量再輸送到電解槽中，供給電解所需的電壓，這樣就達(dá)到了高效節(jié)能目的，解決了電解耗電大的瓶頸問題，即用相同的電能產(chǎn)出2-3倍的電解產(chǎn)品，此電解法可以應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)實(shí)踐之中。
文檔編號C25B15/02GK101857959SQ20091001110
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者范唯, 范增勛, 范增平 申請人:范增勛