一种便携式制氢机的制作方法-k8凯发

1.本实用新型属于电解水制氢技术领域，具体涉及一种便携式制氢机。


背景技术：

2.目前氢气的来源是通过制氢装置电解水制备得到，例如cn109536985a公开了一种氢氧发生组件及氢氧发生器。氢氧发生器，包括外壳以及设置在外壳内部的水箱，外壳上设置有氢气出口，还包括氢氧发生组件，氢氧发生组件包括第一电极板、离子交换膜和第二电极板，第一电极板的内表面开设有用于供水流动的水槽，水槽与离子交换膜之间形成水腔，第一电极板的还开设有连通水槽的进水孔和回水孔，第二电极板开设有出气通孔；氢氧发生组件还包括第一护板和第二护板，第一电极板、离子交换膜和第二电极板依次设置在第一护板和第二护板之间，第一护板上设置有连通进水孔的进水管以及连通回水孔的回水管，第二护板上设置有连通出气通孔的出气管；进水管和回水管分别连接水箱，出气管与氢气出口连通，氢氧发生组件纵向设置在外壳中。
3.现有技术中存在如下缺点：
4.1、其散热能力较差。由于水本身比热容大，是传递热量和吸收热量的较佳的介质。而现有技术中电解槽内水腔采用进水管与水箱内的储水腔体连通。由于电解槽内水腔容积较小、并且受限于进水管管径和流动性，电解槽内电极板进行电解水时，电极板很难将工作热传递至水箱内的水中，而导致整个电解槽散热能力较差。
5.2、制备的氢气不纯。刚制备的氢气混有水汽，刚制备的氢气需要干燥时还需要设置气水分离器以及安装气水分离器的气水分离器仓，使制氢装置的结构变得更复杂，体积更大。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本实用新型提供便携式制氢机。
7.本实用新型提供一种便携式制氢机，所述便携式制氢机包括：
8.水箱，设置有储水腔体；
9.制氢电解槽，与水箱可拆卸安装；制氢电解槽包括电极组件，电极组件包括依次层叠设置的多孔阳极极板、电极膜和多孔阴极极板，电极膜将制氢电解槽分割为电解槽水腔和电解槽气腔，电解槽水腔与储水腔体联通，阳极极板位于近电解槽水腔内，阴极极板位于电解槽水腔的一侧；制氢电解槽还设置有氢气输出端，氢气输出端与电解槽气腔联通，氢气输出端对外输出氢气；
10.供电底座，与制氢电解槽可拆卸连接，供电底座设置有供电电路板，供电电路板与制氢电解槽电连接。
11.本实用新型提供的制氢装置至少存在如下优点：
12.1、散热能力较高。由于水本身比热容大，是传递热量和吸收热量的较佳的介质。而本实用新型中电解槽水腔与水箱的储水腔体直接联通，电解时阳极极板完全浸泡在电解槽
水腔中的水与储水腔体中的水，避免由于电解槽内水腔容积较小、并且受限于进水管管径和流动性。当电解槽内电极板进行电解水时，电极板很较容易将工作热传递至水箱内的水中，使得整个电解槽散热能力较佳。
13.2、制备的氢气纯度高。电极膜在阴极极板处将传递的氢离子合成氢气，并且防止水分子通过，依次刚制备的氢气不会混有水汽，制备的氢气产品无需要干燥仓，使制氢装置的结构简单，体积更小。
14.3、本实用新型的水箱、制氢电解槽和供电底座可拆卸，为三段式可拆卸结构，携带移动时三者可拆装而实现便携效果，并且整体装置简化安装、装配效率高，还可根据需求更换容积不同的水箱。
15.优选地，所述水箱和制氢电解槽分别设置第一外螺纹和第一内螺纹，水箱和制氢电解槽通过第一外螺纹和第一内螺纹可拆卸安装，且两者安装处第一密封环。
16.优选地，所述水箱上端设置有加水口，加水口与储水腔体联通，加水口上还设置有与其相配合的密封盖，密封盖与加水口外周壁之间设置第二密封环。
17.优选地，所述水箱上设置第二通气管，第二通气管位于储水腔体内，第二通气管的输入端与氢气输出端联通，第二通气管靠近输出端贯穿储水腔体内，第二通气管的输出端对外输出氢气。
18.优选地，水箱上端设置气管安装口，第二通气管上端设置有气管安装固定架，气管安装固定架位于气管安装口上方并可拆卸安装气管安装口上，第二通气管下端可由气管安装口伸到储水腔体内；
19.制氢电解槽上端还设置有第一通气管，第一通气管的输入端和氢气输出端联通，第一通气管的输出端与第二通气管的输入端联通；
20.水箱大致呈圆筒形状，水箱外壁和制氢电解槽内壁分别设置第一外螺纹和第一内螺纹，水箱通过第一外螺纹与第一内螺纹相配合，旋转安装至制氢电解槽上，且第一通气管与第二通气管距离旋转轴心的距离相同。
21.优选地，所述水箱上端设置气管安装口，气管安装口内壁设置有沿径向轴心延伸的气管支撑台阶，气管支撑台阶上还设置扣接孔，水箱上设置第二通气管，第二通气管上端设置有气管安装固定架，气管安装固定架可盖合在气管安装口上并抵接在气管支撑台阶上表面，气管安装固定架还设置有与卡接孔相配合的倒扣。
22.优选地，所述制氢电解槽还设置有槽体安装支架，所述槽体安装支架设置有第一内螺纹，槽体安装支架与水箱通过第一内螺纹可拆卸安装，将制氢电解槽安装于水箱上；所述槽体安装支架位于储水腔体一端设置有朝上的第二通气管，所述槽体安装支架下端设置有底座插接柱；所述供电底座靠近槽体安装支架一端设置有与底座插接柱相配合的底座插接孔。
23.优选地，所述制氢电解槽还包括分别设置在膜电极上下两端的上槽体和下槽体，所述上槽体的中部设置有贯通部分，所述贯通部分贯穿上槽体上下表面，所述贯通部内壁还设置有通液格栅，所述通液格栅下表面形成朝上凸起的弧面；所述膜电极盖封在贯通部底部并与贯通部分形成电解槽水腔，所述电极组件与弧面相配合；所述上槽体的中部设置有朝上的凹槽，所述阴极极板盖封在凹槽上端并与凹槽相配合形成电解槽气腔。
24.优选地，所述制氢电解槽还包括支撑环、上槽体、下槽体和槽体安装支架；槽体安
装支架设置有第一内螺纹并通过第一内螺纹与水箱通过可拆卸安装，槽体安装支架下端设置有底座插接柱并通过底座插接柱与供电底座插拔连接；膜电极设置在上槽体与下槽体之间并安装至上槽体下表面；上槽体下端与下槽体分别设置有槽体插接孔和槽体插接柱，并通过槽体插接孔和槽体插接柱插拔连接；上槽体上端贯穿槽体安装支架且设置有第二外螺纹，支撑环位于槽体安装支架上方且内壁设置与第二外螺纹相配合的第二内螺纹，通过第二外螺纹与第二内螺纹相配合将上槽体固定于槽体安装支架上。
25.优选地，所述供电底座还设置有底座安装腔以及与底座安装腔联通的底座开口，底座开口大致呈圆形，底座开口沿周向设置有防转卡槽；制氢电解槽设置有槽体安装支架，槽体安装支架的下端呈圆台状，并与底座开口相适配，槽体安装支架的上端设置有支架支撑凸起，支架支撑凸起相较槽体安装支架的下端外侧壁向外突出，支架支撑凸起底部还设置多个向下延伸的防转卡块；槽体安装支架的下端插接于底座开口内时，防转卡块和防转卡槽相配合。
附图说明
26.通过附图中所示的本实用新型优选实施例更具体说明，本实用新型上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
27.图1为实施例提供的便携式制氢机的结构示意图；
28.图2为图1的剖视图；
29.图3为水箱、制氢电解槽和供电底座相配合的结构示意图；
30.图4为实施例提供的水箱的结构示意图；
31.图5为图1中局部放大；
32.图6为实施例提供的供电底座的结构示意图；
33.图7为实施例提供的制氢电解槽的结构示意图；
34.图8为实施例提供的制氢电解槽的组合示意图；
35.图9为实施例提供的电极组件的结构示意图。
36.附图标识：水箱1、储水腔体11、密封盖12、加水口121、限位支撑台阶122、气管安装口13、气管支撑台阶131、扣接孔132、第二通气管14、气管安装固定架141、倒扣142、第一外螺纹15；
37.制氢电解槽2、支撑环21、第二内螺纹211、槽体安装支架22、第一内螺纹221、第一通气管222、底座插接柱223、支架支撑凸起224、防转卡块225、上槽体23、槽体插接柱231、电解槽水腔232、第二外螺纹233、通液网格234、电极组件24、阳极极板24a、阴极极板24b、电极膜24c、阳极催化层241、氢气氧化层242、质子交换膜242、阴极催化层244、电连接端245、下槽体25、电解槽气腔251、槽体插接孔252、氢气输出端253；
38.供电底座3、供电电路板31、usb连接端311、控制板312、底座插接孔32、底座安装腔33、底座开口331、防转卡槽332；
39.第一密封环a、第二密封环b、第三密封环c、第四密封环d。
具体实施方式
40.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。
41.第一实施例：
42.请参考图1-图9，本实用新型第一实施例提供一种制氢电解槽2，制氢电解槽2包括电极组件24，电极组件24包括依次层叠设置的多孔阳极极板24a、电极膜24c和多孔阴极极板24b，电极膜24c将制氢电解槽2分割为电解槽水腔232和电解槽气腔251，电解槽水腔232用于储水腔体11联通，阳极极板24a位于近电解槽水腔232内，阴极极板24b位于电解槽水腔232的一侧；制氢电解槽2还设置有氢气输出端253，氢气输出端253与电解槽气腔251联通，电解槽气腔251可收集氢气，氢气输出端253对外输出氢气。使用时，水进入到电解槽水腔232内，水在阳极极板24a发生电解反应，产生氢离子和氧离子，氧离子结合生成氧气，氧气溶解在电解槽水腔232内或由电解槽水腔232释放在水箱1的储水腔体11内，电极膜24c只让氢离子通过，产生氢离子通过电极膜24c后在阴极极板24b一侧结合生产氢气，氢气在制氢电解槽2收集并由氢气输出端253对外输出。其中阳极极板24a和阴极极板24b为多孔钛板。
43.请参考图9，在进一步优选实施例中，膜电极包括由上至下设置的阳极扩散层、质子交换膜242和阴极扩散层，阳极扩散层、质子交换膜242和阴极扩散层层叠设置；阳极极板24a和阴极极板24b分别位于阳极扩散层上面和阴极扩散层下面，膜电极上还设置电连接端，电连接端分别与阳极极板24a和阴极极板24b电连接。电连接端与供电电路板31电连接。电解产生的氧离子传递至阳极扩散层后经催化生产氧气，氢离子通过质子交换膜242后传递至阴极扩散层及阴极极板24b经催化后生产氢气，电极膜24c部分可具体参考cn218175126u(一种电解水制氢装置及其构成的制氢装置堆)，也可参考现有技术中其他用于电解制备氢气的电极膜24c。阳极极板24a、阴极极板24b和电极膜24c，以及电极膜24c内可根据需求设置钛合金网、泡沫钛和绝缘隔层等，满足电极组件24的支撑强度、催化反应以及导电要求，电极膜24c、钛合金网、泡沫钛和绝缘隔层不在本实用新型限定范围内，可参考现有技术。
44.请参考图7-图9，在进一步优选实施例中，制氢电解槽2还包括分别设置在膜电极上下两端的上槽体23和下槽体25，上槽体23的中部设置有贯通部分，贯通部分贯穿上槽体23上下表面，贯通部内壁还设置有通液格栅，通液格栅下表面形成朝上凸起的弧面。由于阴极产生的氢气压力高于阳极产生的氧气压力，会使电极组件24向上微微拱起，而凸起的弧面使得电极组件24电解过程中更好向上扩展，使得电解过程中电极组件24的电解不受压力差影响。膜电极盖封在贯通部底部并与贯通部分形成电解槽水腔232，电极组件24与弧面相配合；上槽体23的中部设置有朝上的凹槽，所述阴极极板盖封在凹槽上端并与凹槽相配合形成电解槽气腔251。
45.请参考图8-图9，在进一步优选实施例中，下槽体25和上槽体23相互靠近的一端分别设置有槽体插接孔252和槽体插接柱231，槽体插接孔252和槽体插接柱231相互配合。
46.请参考图8-图9，在进一步优选实施例中，制氢电解槽2还包括支撑环21、上槽体23、下槽体25和槽体安装支架22；膜电极设置在上槽体23与下槽体25之间并安装至上槽体23下表面；上槽体23下端与下槽体25分别设置有槽体插接孔252和槽体插接柱231，并通过槽体插接孔252和槽体插接柱231插拔连接；上槽体23上端贯穿槽体安装支架22且设置有第二外螺纹233，支撑环21位于槽体安装支架22上方且内壁设置与第二外螺纹233相配合的第
二内螺纹211，通过第二外螺纹233与第二内螺纹211相配合将上槽体23固定于槽体安装支架22上。
47.请参考图2，在进一步优选实施例中，支撑环21和槽体安装支架22之间还设置有第三密封，第三密封上下表面分别与支撑环21下表面和槽体安装支架22上表面抵接，第三密封环c绕在上槽体23上端外。
48.第二实施例：
49.请参考图1-图9，本实用新型第二实施例提供一种制氢装置，其包括制氢电解槽2、供电底座3和水箱1连接端。制氢电解槽2包括电极组件24，电极组件24包括依次层叠设置的阳极极板24a、电极膜24c和阴极极板24b，电极膜24c将制氢电解槽2分割为电解槽水腔232和电解槽气腔251，电解槽水腔232用于储水腔体11联通，阳极极板24a位于近电解槽水腔232内，阴极极板24b位于电解槽水腔232的一侧；制氢电解槽2还设置有氢气输出端253，氢气输出端253与电解槽气腔251联通，氢气输出端253对外输出氢气；制氢电解槽2制氢部分可参考上一实施例，此处不再赘述。供电底座3与制氢电解槽2可拆卸连接，以便供电底座3和制氢电解槽2拆装及维护，供电底座3设置有供电电路板31，供电电路板31与制氢电解槽2电连接。水箱1连接端设置在制氢电解槽2和/或供电底座3上，用于与水箱1可拆卸连接。制氢装置的水箱1连接端可根据需求连接不同大小的水箱1。
50.请参考图1-图3、以及图6，在进一步优选实施例中，供电底座3还设置有底座安装腔以及与底座安装腔联通的底座开口，底座开口大致呈圆形，底座开口沿周向设置有防转卡槽；制氢电解槽2设置有槽体安装支架22，槽体安装支架22的下端呈圆台状，并与底座开口相适配，槽体安装支架22的上端设置有支架支撑凸起224，支架支撑凸起224相较槽体安装支架22的下端外侧壁向外突出，支架支撑凸起224底部还设置多个向下延伸的防转卡块225；槽体安装支架22的下端插接于底座开口内时，防转卡块225和防转卡槽相配合，从而快速方便将制氢电解槽2安装至供电底座3上。
51.请请参考图1-图3、以及图6，在进一步优选实施例中，底座安装腔底壁设置有朝上的底座插接孔32，安装支架下端设置有朝下延伸的底座插接柱223，底座插接柱223下端可插接于底座插接孔32内，并将制氢电解槽2固定于供电底座3内。
52.请请参考图1-图3、以及图6，供电底座3还设置有底座安装腔以及与底座安装腔联通的底座开口，供电电路板31安装于底座安装腔内，供电电路板31的两端分别还设置有控制板312和usb连接端311，控制板312和usb连接端311相较于底座安装腔外露。控制板312设置有控制按钮和控制显示屏，控制按钮和控制显示屏相较于底座安装腔外露，一般通过外露通孔外露，方便操作。usb连接端311连接外部电源用于直接电解水或为蓄电池充电。
53.第三实施例：
54.请参考图1-图9，本实用新型第二实施例提供一种便携式制氢机；其包括三段式可拆卸的水箱1、制氢电解槽2和供电底座3，以达到便携的目的。具体地：水箱1设置有储水腔体11。制氢电解槽2与水箱1可拆卸安装；制氢电解槽2包括电极组件24，电极组件24包括依次层叠设置的多孔阳极极板24a、电极膜24c和多孔阴极极板24b，电极膜24c将制氢电解槽2分割为电解槽水腔232和电解槽气腔251，电解槽水腔232与储水腔体11联通，阳极极板24a位于近电解槽水腔232内，阴极极板24b位于电解槽水腔232的一侧；制氢电解槽2还设置有氢气输出端253，氢气输出端253与电解槽气腔251联通，氢气输出端253对外输出氢气。供电
底座3，与制氢电解槽2可拆卸连接，供电底座3设置有供电电路板31，供电电路板31与制氢电解槽2电连接。
55.请参考图2，在进一步优选实施例中，水箱1和制氢电解槽2分别设置第一外螺纹15和第一内螺纹221，水箱1和制氢电解槽2通过第一外螺纹15和第一内螺纹221可拆卸安装，且两者安装处第一密封环a。
56.请参考图4，在进一步优选实施例中，水箱1上端设置有加水口121，加水口121与储水腔体11联通，加水口121上还设置有与其相配合的密封盖12，密封盖12与加水口121外周壁之间设置第二密封环b。以保证水箱1加水方便和以及保证水箱1与外界气密性。进一步，加水口121内周壁设有用于支撑密封盖12和第二密封环b的限位支撑台阶122，第二密封环b放置于限位支撑台阶122上，限位支撑台阶122分别和密封盖12上表面和第二密封环b下表面抵接。
57.请参考图2和图5，在进一步优选实施例中，水箱1上设置第二通气管14，第二通气管14位于储水腔体11内，降低设备整体并保证外观美观，第二通气管14的输入端与氢气输出端253联通，第二通气管14靠近输出端贯穿储水腔体11内，第二通气管14的输出端对外输出氢气。
58.请参考图1至图5，在进一步优选实施例中，水箱1上端设置气管安装口13，第二通气管14上端设置有气管安装固定架141，气管安装固定架141位于气管安装口13上方并可拆卸安装气管安装口13上，第二通气管14下端可由气管安装口13伸到储水腔体11内。制氢电解槽2上端还设置有第一通气管222，第一通气管222的输入端和氢气输出端253联通，一般第一通气管222的输入端和氢气输出端253通过连接管连通(图中未显示)，第一通气管222的输出端与第二通气管14的输入端联通。水箱1大致呈圆筒形状，水箱1外壁和制氢电解槽2内壁分别设置第一外螺纹15和第一内螺纹221，进一步槽体安装支架22设置有第一内螺纹221，槽体安装支架22与水箱1通过第一内螺纹221可拆卸安装，水箱1通过第一外螺纹15与第一内螺纹221相配合，旋转安装至制氢电解槽2上，且第一通气管222与第二通气管14距离旋转轴心的距离相同，使得完成水箱1安装与制氢电解槽2后，气管安装口13与第二通气管14对齐，第二通气管14可由气管安装口13插入并使第二通气管14下端的输入端安装至第一通气管222上端的输出端上。进一步，第二通气管14和第一通气管222在储水腔体11内的垂直方向总长度大于储水腔体11的垂直方向总长度，第一通气的输出端为输出口、第二通气管14的输入端为输入口且半径大于第一通气的输出口，以便第二通气管14的输入口套设至第一通气的输出端外。通过上述设置便于整个设备安装。
59.请参考图4和图5，在进一步优选实施例中，水箱1上端设置气管安装口13，气管安装口13内壁设置有沿径向轴心延伸的气管支撑台阶131，气管支撑台阶131上还设置扣接孔132，水箱1上设置第二通气管14，第二通气管14上端设置有气管安装固定架141，气管安装固定架141可盖合在气管安装口13上并抵接在气管支撑台阶131上表面，气管安装固定架141还设置有与卡接孔相配合的倒扣142，当第二通气管14下端的输入端安装至第二通气管14上时，卡接孔和倒扣142将安装固定架固定于气管支撑台阶131上，实现第二通气管14的安装固定。
60.请参考图4和图5，在进一步优选实施例中，气管安装固定架141与气管支持台阶之间还设置有第四密封环d，扣接孔132位于第四密封环d内。当卡接孔和倒扣142将安装固定
架固定于气管支撑台阶131上，实现第二通气管14的安装固定后，第四密封环d可实现气管安装口13处与外界气密性。
61.请参考图2、图3和图6，在进一步优选实施例中，槽体安装支架22设置有第一内螺纹221并通过第一内螺纹221与水箱1通过可拆卸安装，槽体安装支架22下端设置有底座插接柱223并通过底座插接柱223与供电底座3插拔连接。实施例中通过第一内螺纹221和第一内螺纹221，以及插拔连提高整个装配效率。进一步，制氢电解槽2还设置有槽体安装支架22，槽体安装支架22设置有第一内螺纹221，槽体安装支架22与水箱1通过第一内螺纹221可拆卸安装，将制氢电解槽2安装于水箱1上。
62.请参考图2、图3和图6，槽体安装支架22位于储水腔体11一端设置有朝上的第二通气管14，槽体安装支架22下端设置有底座插接柱223；供电底座3靠近槽体安装支架22一端设置有与底座插接柱223相配合的底座插接孔32。
63.本实用新型至少具有如下优点：
64.1、制备的氢气为干燥的，制氢设备无需在设置气水分离器以及安装气水分离器对氢气干燥，使制氢装置的结构更简单，体积更小。
65.2、本实用新型的水箱1储水腔体11即为电解槽水腔232，无需另外设置外壳，制氢装置的安装较为简单体积整体体积。
66.3、上槽体23内设置通液网格234，通液网格234可实现与电解槽水腔232内部连通，使得阳极极板24a可通过通液网格234与水接触，阳极极板24a可直接浸泡于水中，可实现电解槽与水箱1集成一体，不仅可以节省空间，并且能够具有散热效果。
67.4、制氢电解槽2内、制氢电解槽2与水箱1之间设置有防水的密封环；水箱1顶部设置防漏气和漏水的密封环保证正常使用，避免漏水。
68.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
69.在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
70.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。