的隔膜槽，但其中陽極隔室和陰極隔室通過不導電分隔物而分離；
[0052]圖4A為本發明的電解系統的俯視圖，其具有電解部分和中和部分；
[0053]圖4B為圖4A的電解部分的剖面圖；
[0054]圖4C為圖4A的中和部分的剖面圖；
[0055]圖5A示出了本發明的電解槽的進一步實施方式的剖面圖，其中，多個電解槽被構造在一起以產生更高容量系統；以及
[0056]圖5B示出了所述多個電解槽的俯視圖。
_7] 實施方式的描述
[0058]圖1示出了水電解中使用的常規隔膜槽1，其中標準電極電位E^zl.229伏。槽1包括陽極隔室3和陰極隔室5。隔膜7分離所述陽極隔室3和陰極隔室5。
[0059]所述陽極隔室3包含并容納陽極電極9，并且所述陰極隔室5包含并容納陰極電極
11。在所述陽極隔室3和陰極隔室5中的電解質溶液13是相同的。
[0060]陽極電極9和陰極電極11均連接于電源15，該電源15為DC電源。
[0061]然而，如上文所概括的，這種類型的常規隔膜槽1的缺點在于隔膜7，其中，它增加了阻抗，并且使為減小陽極電極9和陰極電極11的過電壓的電解質溶液11的攪動變得困難。隔膜7必須允許電子通過，如箭頭A和B所指示的并具有最小的阻力，但要防止陽極電極9處產生的氧氣與陰極電極11處產生的氫氣的混合。
[0062]圖2示出了為美國專利7，326，329公開的水的單級電解而設置的堿性電解槽17。這里形成了兩個分離的回路，一個是主回路，其包括主陽極槽19a和主陰極槽19b，以及副回路，其包括副陽極槽21a和副陰極槽21b。主回路由堿性電解質23組成，并且副回路由酸性電解質25組成。用于產生氫氣和氧氣的主陽極槽19a中的標準電極電位為-0.401伏。在副陰極槽21b中有更大的氫氣生產量。
[0063]DC電源15的正極端子連接于所述主陽極槽19a的陽極電極27，并且負極端子連接于所述主陰極槽19b的陰極電極29。溶液電極電連接所述主陽極槽19a的堿性電解質23至主陰極槽19b的酸性電解質25。在主陽極槽19a處，發生如下反應:
[0064]|20H—_2e——Η20+1/202
[0065]從所述主陽極槽19a離開的堿性電解質29含有過量的氫離子，使得該電解質29帶正電。在含有酸性電解質25的主陰極槽19b處，發生如下反應:
[0066]2H++2e—4?
[0067]從所述主陰極槽19b離開的酸性電解質31具有過量的氫氧根離子，使得該電解質31帶負電。
[0068]當所述堿性電解質29和酸性電解質31通過包括副陽極槽21a和副陰極槽21b的副回路時，電解質29、31放電，使得電流從副陽極槽21a通過導體33流向副陰極槽21b。這導致從副陽極槽21a進一步產生氧氣并從副陰極槽12b進一步產生氫氣。中和的電解質35和37分別再循環至主陽極槽19a和主陰極槽1%。
[0069 ]圖3A至3(:示出了本發明的電解槽39的不同實施方式。
[0070]圖3A示出了電解槽39的一種實施方式，其利用了由陽極隔室41和陰極隔室43形成并由隔膜45分離的常規隔膜槽。所述陽極隔室41容納有陽極電極47并且堿性電解質溶液49流過所述陽極隔室41。陰極隔室43容納有陰極電極51并且酸性電解質溶液53流過所述陰極隔室43。陽極電極47和陰極電極51連接于電源55。電源55為DC供電。
[0071]調制器57連接于所述DC電源55并用于以至少一個電流脈沖的形式生成并向所述陽極電極47或陰極電極51傳送電流。所述調制器57適合于以系列電流脈沖的形式生成并向所述陽極電極47或陰極電極51傳送電流。
[0072]調制器57是本發明的主要且有利的特征。在向陽極電極47或陰極電極51施加電流脈沖或系列電流脈沖時，其有利地最小化電解槽39中的極化的發生并因此最小化對電解槽39的效率的負面影響。
[0073]施加于陽極電極47或陰極電極51的電流脈沖為1000至20000赫茲的范圍，并且標準電極電位為EQ = _0.401伏。
[0074]圖3B示出了電解槽39的進一步實施方式，然而代替圖3A中的隔膜45，電解質膜59分離了陽極隔室41和陰極隔室43。
[0075]圖3C示出了電解槽39的進一步實施方式。非導體墻61分離陽極隔室41和陰極隔室43 ο
[0076]顯然，為了任何電解槽能正常工作，必須有完整的電路。在圖3C示出的實施方式中，通過使用包括鹽橋、半導體板或導體板的導電部件63使回路完整。容易理解的是，導電部件63可以包括本領域已知的任何適合的部件或構件，該部件或構件能夠使陽極隔室41和陰極隔室43之間充分接觸并維持該充分接觸。
[0077]此外，陽極電極47和陰極電極51均連接于基座部件65。在示出的實施方式中，基座部件65是附著于陽極電極47和陰極電極51的底部的平板。所述基座部件65包括與其分別附著的陽極電極47和陰極電極51相同的材料或涂層。
[0078]電流流過圖3C的電解槽39，以使得電流從DC電源55流向調制器57，流向陰極電極51，流向附著于陰極電極51的基座部件65，通過包括鹽橋、半導體或導體板的導電部件63，流向附著于陽極電極47的基座部件65，流向陽極電極47，返回到DC電源55。
[0079]圖3C中示出的電解槽39是本發明的優選實施方式，因為它提供了多個優點，包括:
[0080]a.最小的電阻或阻抗；
[0081]b.暴露于堿性和酸性電解質的材料可以被選擇為承受各電解質的高和低pH;以及
[0082]c.其提供了用于氫氣的商業操作和生產的可能的最高容量。
[0083]容易理解的是，任意數量的陽極電極47和陰極電極51可以附著于圖3C中示出的電解槽39中的基座部件63上，以增加電解槽39和系統的容量。
[0084]圖4A是本發明的電解槽的俯視圖，其利用了兩個電解槽，第一電解槽67和第二電解槽71，分別具有由隔膜45分離的陽極隔室41、73和陰極隔室43、75。第一電解槽67用作電解部分，其中施加有電功率。所述第一電解槽67包括陽極電極47和陰極電極51。所述陽極電極47和陰極電極51由諸如擴張網(expanded mesh)或類似構造等的多孔材料而形成。
[0085]陽極隔室41、73和陰極隔室43、75各自進一步包括和容納有數個非導電部件69。所述非導電部件69為數個塑料擋板。
[0086]所述非導電部件69有助于促進堿性電解質溶液49、83和酸性電解質溶液53、81遍及所述陽極隔室41、73和陰極隔室43、75的移動和流動。所述非導電部件69迫使堿性電解質溶液49、83和酸性電解質溶液53、81在陽極電極47、77和陰極電極51、79的多孔網狀結構中進出。
[0087]陽極電極47、77和陰極電極51、79例如可以由鈦網形成。此外，陽極電極47、77和陰極電極51、79可以被涂覆有適合的催化劑以有助于分別在陽極電極47、77和陰極電極51、79處所期望的反應。
[0088]例如，產生氧氣的陽極電極47、77可以被涂覆有由釕的氧化物和銥或鉑或混合物制得的催化劑。類似地，陰極電極51、79可以被涂覆有具有不同比例的鉑族氧化物的催化劑。
[0089]第二電解槽71用作中和部分，其包括陽極隔室73和陰極隔室75并且分別容納有陽極電極77和陰極電極79。第二電解槽71允許從所述第一電解槽67離開的帶負電的酸性電解質溶液81和帶正電的堿性電解質溶液83的中和。結果是，電流在陽極電極77和陰極電極79之間流動，并且根據法拉第定律，化學反應發生于陽極電極77和陰極電極79處。
[0090]圖4A的第一電解槽67中的電流流動示出于圖4B，它是第一電解槽67的剖面圖。電流從DC源55流向陽極電極47，通過隔膜