[实用新型]纯水电解氢氧制造机

说明书

技术领域

一种纯水电解氢氧制造机，供用于产生氢气与氧气。

背景技术

地球上大部份的氢都存在于水和有机化合物等形态中，氢气是一种无色、无臭、无味的非金属气体，且因不具毒性及放射性又易于收集，甚至可产生高能量，及与氧元素反应，使得应用范围广泛，包括化学、物理学、工程学、甚至生理学等，尤其在医学上，据部分研究提示，氢气可以和羟自由基产生反应结合，藉此减少体内羟自由基的残留，再者，期望氢分子所具备的强抗氧化力，能够发展更多的有益物质。

而获得氢气的方式包括热化学、水煤气、水电解、蒸气重组等可达成，尤其是将蒸气重组法用于天然气时的氢产量为最具规模的一种方法。当水蒸气和甲烷在高温约1000–1400K发生反应时，可产生一氧化碳和氢气，在此反应中，对反应过程施予较低的压力反而效率能更甚于高压，但却碍于氢气纯化系统必须在高压下进行，为缩短时间，使得反应过程同样采用高压的方式，然而，却也因此限制产出效率，另一方面，由于产出过程中需加压加温，即使藉由调整压力的方式将制程时间缩短，但缩短的幅度依然有限，且氢分子在高温下易解离成氢原子，活性大的氢原子将可能与其他元素产生反应，因此将造成氢气纯度大打折扣，再者，也因为氢气活性大，当大量储存的情况下，稍有不慎，即会造成危安事件。

另一种常见的方法是水电解法，将水加入电解质形成离子溶液，并以一对电极通入直流电进行电解，经由氧化还原反应产生氢气和氧气，但该方式因必须加入电解质才能使水解离，尤其一般是加入强酸或强碱作为电解质，所以产生的氢气纯度仍有疑虑。

随着质子交换膜问世，水电解可以不必再依赖电解质的加入，而是直接将纯水电解，如图5所示，有一水电解装置9，纯水由阳极侧进入反应腔室92，反应腔室92除电极之外，还设置有不锈钢网的阳极扩散层以及阳极催化剂层，藉由不锈钢网导电和阳极催化剂层的作用，纯水在此解离成为氧离子和氢离子，氧离子则向导接至阳极的不锈钢网释放电子而成为氧气排出；氢离子和水可以穿透反应腔室92中的质子交换膜，进一步接触到阴极催化剂层，以及后方的碳纸或碳纤维布所构成的阴极扩散层，氢离子经由碳纸或碳纤维布的导电性以及通透性，接收经由阴极所提供的电子而还原成氢气排出。

其中，因碳纤维的抗氧化性极低，因此仅能作为阴极扩散层而无法在阳极侧采用；另方面碳纤维的抗拉强度虽大，但是抗弯折效果较差，无法承受侧向的较大压力；尤其碳纤维布是以编织成形，厚度无法随意增加，也进一步限制阴极扩散层的厚度，就此影响氢离子和阴极扩散层之间的有效作用区域。

因此，如何增大氢离子和阴极扩散层之间的有效作用区域，提升氢气的产能，并且让阳极扩散层和阴极扩散层采用相同的材质结构，让两侧的扩散层可以随意互相调换，没有组装错误的风险，也降低备料成本，并且承受侧向压力变换，就是本案所要改良的焦点。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，在于提供一种运用相同的扩散金属层结构，同时作为阴极和阳极扩散层的纯水电解氢氧制造机，由于两侧采用相同材料、结构，可以随意互换，藉以降低备料管理成本和组装错误的风险。

本实用新型的另一目的，在于提供一种运用扩散金属层作为阴极和阳极扩散层的纯水电解氢氧制造机，由于扩散金属层的延展性佳，可以承受气体大量产生后，腔室内部的压力增加，以提升可靠度并延长保修周期。

本实用新型的再一目的，在于提供一种运用扩散金属层作为扩散层的纯水电解氢氧制造机，藉由增加扩散层厚度，大幅提升制氢效率。

本案所揭示的一种纯水电解氢氧制造机，包括：一电解装置及一密封容装本体，由密封容装本体上的注水孔注入纯水，经由阳极金属层扩散至一层氧化触媒层后，纯水接受电极供应的电能进行解离，并藉由质子交换膜将氧气与氢离子隔离，氢离子遇还原触媒层还原成氢气后经由阴极金属层、阴极，最后由氢气孔排出，另外，氧气则经由阳极金属层、阳极，最后由氧气孔排出。

由于本案所提供的纯水电解氢氧制造机，是以例如钛金属或其合金所制成的扩散金属层，不仅可以轻易获得数百微米(μm)的厚度，使得有效作用区域增大，藉以提升产气的效率；并具有良好的抗弯折能力，在产气效率提升的情况下，可以耐受压力增大的环境，提高产品使用寿命；且以相同的结构同时作为阳极金属层和阴极金属层，夹制位于其间的质子交换膜和触媒层，在组装时不需准备两种相异的扩散层材料，因此可以降低备料和管理的成本。

附图说明

图1为本实用新型第一较佳实施例的立体透视图，用于说明纯水电解氢氧制造机的结构

图2为图1的剖视图，用于辅助说明结构相对位置。