專利名稱：超純氫發生器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超純氣發生器，屬于氣相色譜儀配套的氣源裝置。
現有的超純氫發生器普遍由電源穩壓裝置、堿水溶液容器、電解分離池組成，有的還裝有氣液分離筒。采用在電解分離池中電解氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液利用鈀的滲透氫離子技術制取超純氫氣。其電解分離池由純鎳管、純鎳蓋、純鎳棒、陽極法蘭盤用氬弧焊接為一體的陽電極和數根鈀銀合金管一端焊接封口另一端用氬弧焊接在陰極法蘭盤上的陰電極及耐腐蝕材料的墊圈組成，陽電極套在陰電極外，墊圈墊在陽極法蘭盤與陰極法蘭盤之間把兩者絕緣密封并用螺釘把三者固定。中國科學院化學研究所、北京第二環境保護儀器廠、天津分析儀器廠生產的DCH－200－1－5型超純氫氣發生器和美國威林托·米斯公司制造的OPGU－5003型及日本島津公司生產的15EHGIB2型超純氫發生器均采用上述的電解分離池。這種電解分離池使用價格昂貴、制造工藝嚴格復雜、活化成品率低的鈀銀合金電極管，該電解分離池加工、裝配工藝較復雜，難度較高，故超氫發生器整機造價較高；另外這種電解分離池在使用過程需要約0.5－1MPa的氫氣壓，否則使用不慎會造成短路燒毀電極或噴堿事故，加水很不方便。
本實用新型的目的是提供一種造價低廉、安全可靠、體積較小、純度較高的超純氫發生器特別是提供一種改進的電解分離池。
本超純氫發生器包括一套電流整裝置、堿水溶液容器、電解分離池、氣液分離筒、輸出流量穩壓調節閥，其特征是采用了以特級石棉纖維氫氧隔離膜作為電解質載體并隔離陽極側和陰極側的電解分離池，這種氫氧隔離膜吸附電解質能力強，密封性好；為了提高氫氣的純度本超純氫發生器中還有凈化筒、干燥筒、催化筒；堿水溶液容器在豎直方向二分之一的位置高于電解分離池，使堿水溶液容器中堿水溶液的液面位置高于電解分離池3厘米以上，利用液位差的壓力將堿水溶液壓進電解分離池、氧氣將堿水溶液帶回堿水溶液容器形成循環。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作詳細的描述
圖1是本實用新型的電路連接及管道連接示意圖。
圖2是本實用新型的電解分離池剖視圖。
圖3是電解分離池的分解示意圖。(比例縮小)圖4是電解分離池的陽電極電解工作面正視圖。
圖5是本實用新型的最佳實施例除去右側板的側視圖。
圖中1是電流整流裝置、2是堿水溶液容器、3是電解分離池、4是氣液分離筒、5是凈化筒、6是干燥筒、7是催化筒、8是輸出流量穩壓調節閥、9是陽電極、10是陽極鎳絲網、11是絕緣密封墊、12是特級石棉纖維氫氧隔離膜、13是陰極鎳絲網、14是陰電極、15是凹槽、16是止口臺階、17是通口、18是微量調節閥、19是壓力表、20是壓力控制閥。
參照
圖1，電流整流裝置(1)輸給電解分離池(3)直流電，氫氧化鈉或氫氧化鉀溶于水的堿水溶液，在電流的作用下在電解分離池(3)的陽極側產生氧氣，氧氣推動堿水溶液經出孔和回液管返回堿水溶液容器(2)，氧氣由該容器的上部排到大氣，堿水溶液在液壓差壓力的作用下又通過管道進入電解分離池(3)，堿水溶液在電解分離池(3)和堿水溶液容器(2)中形成循環；在電解分離池(3)的陰極側產生氫氣，在氫氣壓力的作用下，堿水溶液在約五分鐘內被排回陽極側，陰極側在無液狀態下工作。產生的氫氣通過管道從側面進入氣液分離筒(4)分離氫氣中含的堿水溶液(霧狀)使之從該管的下部排出。氫氣從氣液分離筒(4)的上部經管道進入填充尼龍纖維的凈化筒(5)濾去極微量的堿霧，凈化后的氫氣經管道進入填充變色硅膠的干燥筒(6)進一步凈化，然后氫氣通過管道進入裝有鈀鈦纖維催化劑的催化筒(7)進行氧化提純，氧氣與氫氣在催化劑的作用下化合生成微量的水，使氫氣的純度提高十至一百倍。最后氫經管道通過輸出流量穩壓調節閥(8)輸出，接至氣相色譜儀。
電解分離池是超純氫發生器的關鍵裝置，本實用新型對電解分離池作了實質性的改進。參照圖2、圖3、圖4，本實用新型的電解分離池(3)由陽電(9)、陽極鎳絲網(10)、耐腐蝕材料制成的絕緣密封墊(11)、特級石棉纖維氫氧隔離膜(12)、陰極鎳絲網(13)、陰電極(14)以次疊壓在一起構成。陽電極(9)和陰電極(14)緊壓在絕緣密封墊(11)的兩面并把陽電極(9)和陰電極(14)及絕緣密封墊(11)固定為一體，三者的兩個接觸面承受10Kg／cm2的壓強不漏水漏氣，絕緣密封墊(11)的中部有通口(17)、絕緣密封墊(11)四周的內側沿通口(17)有止口臺階(16)，特級石棉纖維氫氧隔離膜(12)的四周緊貼絕緣密封墊(11)的止口臺階(16)，陰極鎳絲網(13)緊壓特級石棉纖維氫氧隔離膜(12)并使該氫氧隔離膜緊壓止口臺階(16)，陽極鎳絲網(10)裝在絕緣密封墊(11)的通口(17)內。陽極鎳絲網、陰極鎳絲網由四層以上的鎳絲網疊在一起構成，陽電極(9)和陰電極(14)緊壓陽極鎳絲網和陰陰極鎳絲網，以保證電解分離池(3)的導電性和液、氣的流通性。陽電極(9)和陰電極(14)為平板狀，在陽電極(9)與陰電極(14)相對的兩個內側電解工作面，分布小于7mm的凹槽(15)，凹槽互相交叉作為堿水溶液和氣體的通道，凹槽之間的距離小于7mm。陽電極(9)和陰電極(14)采用鋼、銅、或鋁制造，在陽電極(9)與陰電極(14)相對的兩個內側電解工作面鍍鎳降低了電極成本而不影響氫氣的純度。
由于本超氫發生器采用了以特級石棉纖維為氫氧隔離膜(12)的電解分離池(3)及凈化筒(5)、干燥筒(6)、催化筒(7)穩流凈化干燥裝置，本實用新型具有顯著的優越性1、電解分離池(3)不采用稀有金屬材料，加工裝配工藝比純鎳及鈀銀合金管作電極的電解他離池的難度低，使整機成本顯著下降，僅為國內同類產品的二分之一以下，體積僅為國內同類產品的四分之一；2、降低電解分離池所用電壓、承受電流密度大，提高了電解效率，每平方厘米的電極板每分鐘可產生40mL的氫氣；3、電解分離池陽極側的堿水溶液處于常壓狀態，避免了高壓噴堿事故而且補充水很方便；4、堿水溶液只在陽極側故氫氣中的含氧量極低，實測含氧量在1.2PPM以下，又經過凈化、干燥、催化脫氧，本實用新型產生的超純氫氣的純度優于99.9999％，含氧量為0.86PPM；5、采用液壓差的壓力使堿水溶液形成循環，散熱效果好降低了電解分離池的工作溫度。
作為最佳實施例，本超純氫發生器的電流整流裝置輸出為2.0～2.4V、30A，電解分離池(3)采用一對A3外鍍鎳的陽電極(9)和陰電極(14)，陽極鎳絲網(10)和陰極鎳絲網(13)用五層60～80目的鎳絲網構成，特級石棉纖維氫氧隔離膜(12)厚0.3mm，參照圖5，最佳實施例還裝有壓力表(19)、壓力控制閥(20)、微量調節閥(18)，堿水溶液溶器(2)的二分之一位置高于電解分離池(3)6cm，輸出氫氣壓力為4Kg／cm2，氣流穩定性為1％。
權利要求1.一種超純氫發生器，它包括一個外殼、電流整流裝置、堿水溶液容器、電解分離池、氣液分離筒、輸出流量穩壓調節閥，其特征是(a)電解分離池由陽電極、陽極鎳絲網、耐腐蝕材料制成的絕緣密封墊、特級石棉纖維氫氧離膜、陰極鎳絲網、陰電極以次疊壓在一起構成，陽電極和陰電極緊壓在絕緣密封墊的兩面并把陽電極和陰電極及絕緣密封墊固定為一體，(b)絕緣密封墊中部有通口，絕緣密封墊四周的內側沿通口有止口臺階，特級石棉纖維氫氧隔離膜的四周緊密地貼在止口臺階，(c)陽極鎳絲網和陰極鎳絲網都由四層以上的鎳絲網疊在一起構成，陽極鎳絲網裝在絕緣密封墊的通口內，(d)電解分離池的陽電極和陰電極為平板狀。(e)堿水溶液容器在豎直方向二分之一的位置高于電解分離池，(f)還安裝有凈化筒、干燥筒、催化筒，(g)電解分離池有兩根管道與堿水溶液容器相通，有一根管道與氣液分離筒接通，(h)凈化筒的一端用管道與氣液分離筒聯通，另一端用管道與干燥筒的一端接通，干燥筒的另一端用管道與催化筒的一端接通，催化筒的另一端用管道與輸出流量穩壓調節閥接通。
2.按照權利要求1所述的超純氫發生器，其特征是所說的凈化筒是填充尼龍纖維的凈化筒，所說的催化筒是內裝鈀鈦纖維催化劑的催化筒。
3.按照權利要求1、2所述的超純氫發生器，其特征是在陽電極和陰電極相對的兩個內側面分布小于7mm的凹槽，凹槽互相交叉，凹槽之間的距離小于7mm。
4.按照權利要求3所述的超純氫發生器，其特征是所說的陽電極和陰電極是在分布凹槽的表面鍍鎳的陽電極和陰電極。
專利摘要本實用新型涉及一種超純氫發生器，屬于相色譜儀配套的氣源裝置，它主要是采用以特級石棉纖維氫氧隔離膜作電解質載體并隔離陽極側和陰極側的電解分離池，并裝有凈化筒、干燥筒、催化筒。電解分離池由陽電極，陽極鎳絲網，耐腐蝕材料制成的絕緣密封墊，特級石棉纖維氫氧離膜，陰極鎳絲網，陰電極以次疊壓在一起構成，陽電極和陰電極緊壓在絕緣密封的兩而，并把陽電極和陰電極及絕緣密封墊固定為一體，本實用新型產生的氫氣純度較高，整機體積小、安全可靠、加水方便造價低廉。
文檔編號C25B1/00GK2080944SQ9020333
公開日1991年7月17日 申請日期1990年3月20日 優先權日1990年3月20日
發明者李 東 申請人:李 東