一种电解水制氢装置

技术领域

本申请涉及制氢的领域，尤其是涉及一种电解水制氢装置。

背景技术

需要制氢时，常常采用电解液制氢即电解水制氢。通过直流电连通至电极处，电极伸入至液中或者液溶液中，液中电离出少量的氢离子和氧离子，在阴极氢离子接收到电子，然后析出氢气，在阳极氧原子失去电子，然后析出氧气。收集阴极产生的氢气，实现制氢。

相关技术中，授权公告号/公开号为CN218710907U的中国专利，公开了一种电解水制氢组件和电解水制氢装置。包括膜片、正极导电件、负极导电件和至少两组导流件；导流件开设有导流槽和出气口；导流槽与出气口相通；正极导电件和负极导电件相对的一侧为内侧，相背的一侧为外侧；膜片位于正极导电件和负极导电件内侧，两组导流件分别安装在正极导电件和负极导电件外侧；其中一组导流槽的槽口一面朝向正极导电件，另一组导流槽的槽口一面朝向负极导电件。

在制氢时，水进入到正极导电件和负极导电件内，对正极导电件和负极导电件通电，氧离子在正极失去电子产生氧气，氢离子在负极得到电子产生氢气。产生的氢气和氧气分别在正极导电件和负极导电件的附近，然后分别进入到与之靠近的导流件上的导流槽，最终通过对应的气接嘴排出。

而水的量改变时，需要改变正极导电件和负极导电件所处区域的容积，因导流件、膜片和下方的底板以及上方的安装板的尺寸固定，使得容积无法调节，故有待改善，

发明内容

为了改善正极导电件和负极导电件所处区域的容积无法根据水量进行调节的问题，本申请提供一种电解水制氢装置。

本申请提供的一种电解水制氢装置采用如下的技术方案：

一种电解水制氢装置，包括：

安装箱，所述安装箱内开设有电解槽，所述安装箱的一侧开口，所述电解槽中设有所述安装箱内设有正极板和负极板，所述正极板和负极板相互平行且上下布设，所述安装箱上设有氧气管和氢气管；

膜片，设于所述正极板和负极板之间，所述膜片将电解槽分隔成上方的正极槽和下方的负极槽，所述氧气管与正极槽连通，所述氢气管与负极槽连通；

安装辊，转动连接在电解槽的内壁上，所述膜片的一端绕卷在安装辊上；

移动机构，设于所述安装箱上，所述移动机构用于封堵安装箱的开口，所述膜片远离安装辊的一端与移动机构连接，所述移动机构移动，用于驱动膜片移动。

通过采用上述技术方案，使用时，将水通入电解槽中，使得正极槽和负极槽中均有水，接着将正极板和负极板通电，而膜片将正极板和负极板隔开，膜片自身不导电，此时正极板和负极板受膜片的阻挡，避免发生短路。同时膜片也能起到一定的密封作用，从而使得负极槽中水的液面到膜片之间也能存有间隙，而氢气管则位于该间隙处。当水中的氧离子在正极失去电子产生氧气，并从氧气管排出，而氢离子在负极得到电子产生氢气，并从氢气管排出，实现氢气的制备。当利用移动机构，带动膜片移动，使得膜片从安装辊上释放下来，而移动机构移动的同时也延长电解槽的长度，即增加正极槽和负极槽的容积，以容纳更多的水，从而得到更多的氢气，操作便捷。同样的，也可以将移动机构反向移动，使得电解槽的长度变小，以防水的量不足以到处正极板或的负极板的位置。

可选的，所述移动机构包括：

移动盒，所述移动盒由所述安装箱的开口插入电解槽中，用于封堵所述安装箱的开口，所述移动盒与电解槽相连通，且所述移动盒的周向侧壁与电解槽的内壁抵贴，所述移动盒能够在安装箱中移动，所述膜片远离安装辊的一端与移动盒的内壁固定；

锁止组件，设于所述电解槽的内壁上，所述锁止组件与所述移动盒连接，用于限制移动盒移动。

通过采用上述技术方案，驱动移动盒向靠近或远离安装箱的方向移动，从而改变移动盒插入电解槽中的长度，而移动盒同时带动膜片移动，以满足电解槽的长度，当移动盒移动到适当位置，即电解槽的长度满足需求时，利用锁止组件将移动盒固定在安装箱上，使得移动盒无法移动，即电解槽的容积固定，增加水进入电解槽中后整体容积的稳定性，以便进行后续氢气的制备。

可选的，所述锁止组件包括：

转动齿条，固定在所述电解槽的内壁上，所述转动齿条沿移动盒的移动方向布设，所述移动盒的外壁上开设有移动孔，所述转动齿条插设在移动孔中并能够在移动孔中相对移动；

转动齿轮，设于移动孔中，所述转动齿轮能够在移动孔中以转动齿轮的中轴线为轴转动，所述转动齿轮与转动齿条相啮合；

固定件，设于所述移动孔内，所述固定件用于限制转动齿轮转动。

通过采用上述技术方案，当移动盒移动时，带着转动齿轮沿转动齿条的长度方向移动，使得转动齿轮以转动齿轮的中轴线为轴转动，当移动盒移动至适当位置后，利用固定件使得转动齿轮无法转动，而转动齿轮上齿的侧壁与转动齿条上齿的侧壁抵接，起到限制作用，从而使得转动齿轮的位置无法改变，即移动盒的位置固定，实现移动盒和安装箱的固定连接。

可选的，所述固定件包括：

转动杆，设于所述移动孔中，并能够在移动孔中沿垂直于转动齿条的方向移动，所述转动齿轮的中心处贯穿开设有转动孔，所述转动杆同轴穿设转动孔，并与转动孔间隙配合；

固定杆，同轴固定在转动杆的一端，所述固定杆能够适配插入转动孔中，用于限制转动齿轮转动，所述固定杆固定有沿转动齿条方向设置的拉杆，所述拉杆远离固定杆的一端伸出移动盒。

通过采用上述技术方案，初始状态下，固定杆插入转动孔中，固定杆的侧壁与转动孔的内壁抵接，起到限制作用，使得转动齿轮无法转动。当移动盒需要移动时，移动拉杆，使得固定杆沿转动齿轮中轴线的方向移动，直至转动杆移动至转动孔中，此时转动杆和转动孔内壁之间存在间隙，从而使得转动齿轮无限制，直接驱动移动盒移动，转动齿轮在转动齿条上滑移，使得转动齿轮转动，当移动盒移动到适当位置后，移动拉杆，使得固定杆复位，即固定杆重新插入转动孔中，从而使得转动齿轮无法转动，在转动齿条的配合下，使得移动盒无法移动，实现电解槽容积的固定。

可选的，所述负极槽中设有伸缩板，所述伸缩板能够沿移动盒的移动方向伸缩，所述伸缩板的一端与电解槽的内壁固定，另一端与移动盒固定，所述伸缩板与膜片的底壁接触，用于支撑膜片。

通过采用上述技术方案，伸缩板支撑着膜片，提高膜片的密封性，使得膜片不易受水的影响而发生弯曲，即馍片和电解槽内壁之间不易出现间隙，而移动盒带动膜片移动的同时也带动伸缩板伸缩，使得长度改变的膜片始终都能得到伸缩板的支撑。

可选的，所述伸缩板包括：

支撑板，固定在电解槽的内壁上，所述支撑板朝向安装箱开口的侧壁上开设有若干插孔，所述插孔贯穿支撑板的顶壁；

延伸板，所述延伸板位于支撑板靠近安装箱开口的一侧，所述延伸板与支撑板齐平，所述延伸板靠近支撑板的侧壁上固定有若干插板，所述插板与插孔一一对应，所述插板适配插入插孔中并能够在插孔中移动，所述延伸板远离支撑板的侧壁与移动盒的内壁固定。

通过采用上述技术方案，当移动盒带动延伸板移动时，延伸板向靠近或远离支撑板的方向移动，使得插板在插孔中移动，实现伸缩板整体长度的改变，而延伸板和支撑板的顶壁均与膜片抵接，插板使得延伸板和支撑板的连接处也能对膜片进行支撑，即膜片底壁受到的是同一平面上的支撑，没有阶梯起伏，从而使得膜片得到平稳的支撑，进一步减小膜片和电解槽内壁之间出现间隙的可能性。

可选的，所述膜片靠近伸缩板的一侧边缘处嵌设有若干磁铁，所述伸缩板上嵌设有若干铁片，所述磁铁能够与铁片相吸合。

通过采用上述技术方案，伸缩板支撑膜片时，膜片抵贴在伸缩板上，此时磁铁和铁片相吸合，增加膜片抵贴在伸缩板上的紧固性，进一步减小膜片弯曲变形的可能性。

可选的，所述安装箱包括：

C型板，所述C型板的开口朝向移动盒，所述正极板和负极板设于C型板上，所述支撑板和安装辊均设于C型板上；

两个封板，相对设置在C型板的两侧，所述封板底部铰接在C型板上，所述封板能够转动至与C型板的侧壁抵接，所述转动齿条设于其中一个所述封板上，所述封板通过连接件与移动盒连接，用于将所述封板与C型板的侧壁抵接。

通过采用上述技术方案，将封板转动至与C型板的侧壁抵接，使得两个封板和C型板围合成一个一侧开口的箱体，即形成安装箱，接着将移动盒从安装箱的一端开口插入，并利用连接件将封板连接，此时只要移动盒插入电解槽中，封板就能贴住C型板。当移动盒向远离C型板的方向移动，直至连接件抽离封板，此时封板失去支撑力，使得封板能够向远离C型板的方向移动，使得安装箱内部裸露在外，从而便于对电解槽内部进行清理。

可选的，所述连接件包括：

滑块，固定在所述移动盒的外侧壁上，所述封板的侧壁上沿移动盒的移动方向开设有滑槽，所述滑块插设在滑槽中并能够在滑槽中移动；

连接块，固定在所述滑块远离移动盒的一端上，所述滑槽的内壁上沿滑槽的长度方向开设有连接槽，所述连接块插设在连接槽中并能够在连接槽中移动。

通过采用上述技术方案，当封板转动至与C型板的侧壁抵接，使得两个封板和C型板围合成一个一侧开口的箱体时，将移动盒上的滑块对准滑槽，并从滑槽的一端开口插入滑槽中，同时连接块插入连接槽中，连接块的侧壁与连接槽的内壁抵接，起到限制作用，使得封板无法向远离移动盒的方向移动，即封板维持抵贴C型板的状态，使得两个封板和C型板围合成固定的安装箱。当移动盒向远离C型板的方向移动，直至连接块抽离出连接槽，此时封板失去限制，即可向远离C型板的方向转动，使得安装箱为打开状态，便于清理。

可选的，所述封板的侧壁上固定有密封条，所述C型槽的侧壁上开设有密封槽，所述封板与C型板的侧壁抵接，所述密封条适配插设进密封槽中。

通过采用上述技术方案，当封板转动至与C型板的侧壁抵接时，查封条对应插设在密封槽中，密封条起到密封作用，填补封板和C型板之间的间隙，使得电解槽中的水不易通过封板和C型板之间的间隙流出。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1、使用时，将水通入电解槽中，使得正极槽和负极槽中均有水，接着将正极板和负极板通电，而膜片将正极板和负极板隔开，膜片自身不导电，此时正极板和负极板受膜片的阻挡，避免发生短路。同时膜片也能起到一定的密封作用，从而使得负极槽中水的液面到膜片之间也能存有间隙，而氢气管则位于该间隙处。当水中的氧离子在正极失去电子产生氧气，并从氧气管排出，而氢离子在负极得到电子产生氢气，并从氢气管排出，实现氢气的制备；

2、驱动移动盒向靠近或远离安装箱的方向移动，从而改变移动盒插入电解槽中的长度，而移动盒同时带动膜片移动，以满足电解槽的长度，当移动盒移动到适当位置，即电解槽的长度满足需求时，利用锁止组件将移动盒固定在安装箱上，使得移动盒无法移动，即电解槽的容积固定，增加水进入电解槽中后整体容积的稳定性，以便进行后续氢气的制备。

附图说明

图1为本申请实施例电解水制氢装置的结构示意图；

图2为安装箱的内部结构示意图；

图3为本申请实施例电解水制氢装置长度方向的结构剖视图；

图4为本申请实施例电解水制氢装置宽度方向的结构剖视图；

图5为图4中A处的放大图。

图中：10、安装箱；11、C型板；111、密封槽；12、封板；121、滑槽；122、连接槽；123、密封条；13、电解槽；131、正极槽；132、负极槽；20、膜片；21、磁铁；30、安装辊；40、伸缩板；41、支撑板；411、插孔；42、延伸板；421、插板；43、铁片；50、移动机构；51、移动盒；511、移动孔；52、锁止组件；521、转动齿条；522、转动齿轮；5221、转动孔；523、固定件；5231、转动杆；5232、固定杆；5233、拉杆；60、连接件；61、滑块；62、连接块；70、正极板；80、负极板；90、氧气管；140、氢气管；150、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种电解水制氢装置。参照图1和图2，电解水制氢装置包括安装箱10，安装箱10内开设有电解槽13，且电解槽13贯通安装箱10的一侧，安装箱10包括C型板11和两个封板12，C型板11的开口即为安装箱10的开口，且C型板11相平行的两边水平设置且上下布设，两个封板12相对设置在C型板11的两侧，封板12的底部铰接在C型板11上，当C型板11向上转动至与C型板11的侧壁抵接时，封板12封堵住C型板11的两侧，使得C型板11和两个封板12围合成一个一侧开口的箱体，即为安装箱10，C型板11和两个封板12的组合使得安装箱10可拆，便于对安装箱10内部进行清理。

参照图2和图3，在C型板11的竖直板的内壁上固定有正极板70和负极板80，正极板70和负极板80水平布设，且负极板80位于正极板70的和正下方，在正极板70和负极板80之间设有水平设置的膜片20，膜片20与C型板11等宽，并将电解槽13分隔成上方的正极槽131和下方的负极槽132。在C型板11竖直板的内壁上转动连接有安装辊30，膜片20的一端固定在安装辊30上并能够绕卷在安装辊30上，安装辊30的端部设有卷簧，卷簧用于施力将膜片20始终绕卷在安装辊30上，而膜片20的另一端连接有移动机构50，移动组件封堵住安装箱10的开口，此时电解槽13即为安装箱10内部和移动机构50所围合成的腔室，移动机构50能够在电解槽13中移动并带动膜片20伸缩。其中一个封板12上设有氧气管90和氢气管140，氧气管90位于正极板70的上方且与正极槽131连通，氢气管140位于负极板80的上方且与负极槽132连通，

使用时，将水通入电解槽13中，使得正极槽131和负极槽132中均有水，接着将正极板70和负极板80通电，而膜片20将正极板70和负极板80隔开，膜片20自身不导电，此时正极板70和负极板80受膜片20的阻挡，避免发生短路。同时膜片20也能起到一定的密封作用，从而使得负极槽132中水的液面到膜片20之间也能存有间隙，而氢气管140则位于该间隙处。当水中的氧离子在正极失去电子产生氧气，并从氧气管90排出，而氢离子在负极得到电子产生氢气，并从氢气管140排出，实现氢气的制备。当利用移动机构50，带动膜片20移动，使得膜片20从安装辊30上释放下来，而移动机构50移动的同时也延长电解槽13的长度，即增加正极槽131和负极槽132的容积，以容纳更多的水，从而得到更多的氢气，操作便捷。同样的，也可以将移动机构50反向移动，使得电解槽13的长度变小，以防水的量不足以到处正极板70或的负极板80的位置。

参照图2和图3，而为了使得膜片20能够更好的隔断正极槽131和负极槽132，在负极槽132中设有伸缩板40，伸缩板40包括与膜片20等宽的支撑板41和延伸板42，支撑板41固定在C型板11的竖直板的内壁上，支撑板41朝向安装箱10开口的侧壁上开设有若干插孔411，插孔411贯穿支撑板41的顶壁，而延伸板42位于支撑板41靠近安装箱10开口的一侧，延伸板42与支撑板41齐平，延伸板42靠近支撑板41的侧壁上固定有若干插板421，插板421与插孔411一一对应，插板421适配插入插孔411中并能够在插孔411中移动，延伸板42远离支撑板41的侧壁与移动机构50连接。

当移动机构50带动延伸板42移动时，延伸板42向靠近或远离支撑板41的方向移动，使得插板421在插孔411中移动，实现伸缩板40整体长度的改变，而延伸板42和支撑板41的顶壁均与膜片20抵接，插板421使得延伸板42和支撑板41的连接处也能对膜片20进行支撑，即膜片20底壁受到的是同一平面上的支撑，没有阶梯起伏，从而使得膜片20得到平稳的支撑，减小膜片20和电解槽13内壁之间出现间隙的可能性。

参照图2和图3，为了进一步增加膜片20呈水平状态的稳定性，在膜片20靠近伸缩板40的一侧边缘处嵌设有若干磁铁21，支撑板41和延伸板42的上表面嵌设有若干铁片43，磁铁21能够与铁片43相吸合。伸缩板40支撑膜片20时，膜片20抵贴在伸缩板40上，此时磁铁21和铁片43相吸合，增加膜片20抵贴在伸缩板40上的紧固性，进一步减小膜片20弯曲变形的可能性。

参照图3和图4，移动机构50包括移动盒51和锁止组件52，移动盒51的一侧开口，且移动盒51的开口与安装箱10的开口相对，移动盒51由安装箱10的开口插入安装箱10内，且移动盒51的外壁与电解槽13的内壁抵贴，移动盒51能够在安装箱10内沿水平方向移动，此时移动盒51与安装箱10相连通，而电解槽13为安装箱10和移动盒51的内部空间围合成的密闭腔室。其中膜片20远离安装辊30的一侧和延伸板42远离支撑板41的一侧均与移动盒51的内壁固定。

参照图2和图5，锁止组件52设于电解槽13的内壁上，锁止组件52包括转动齿条521、转动齿轮522和固定件523，转动齿条521沿水平方向固定在其中一个封板12上，移动盒51的外壁上开设有移动孔511，转动齿条521插设在移动孔511中并能够在移动孔511中相对移动，转动齿轮522水平设于移动孔511中，转动齿轮522能够在移动孔511中以转动齿轮522的中轴线为轴转动，转动齿轮522与转动齿条521相啮合，固定件523设于移动孔511中，用于限制转动齿轮522转动。

驱动移动盒51向靠近或远离安装箱10的方向移动，从而改变移动盒51插入电解槽13中的长度，此过程中，转动齿轮522沿转动齿条521的长度方向移动，使得转动齿轮522以转动齿轮522的中轴线为轴转动，而移动盒51同时带动膜片20移动，以满足电解槽13的长度。

参照图2和图5，当移动盒51移动到适当位置，即电解槽13的长度满足需求时，利用固定件523使得转动齿轮522无法转动，而转动齿轮522上齿的侧壁与转动齿条521上齿的侧壁抵接，起到限制作用，从而使得转动齿轮522的位置无法改变，即移动盒51的位置固定，使得电解槽13的容积固定，增加水进入电解槽13中后整体容积的稳定性，以便进行后续氢气的制备。

参照图5，固定件523包括转动杆5231和固定杆5232，转动齿轮522的中心处贯穿开设有方形的转动孔5221，转动杆5231竖直穿设转动孔5221，转动孔5221的内壁与转动杆5231之间存在间隙，转动杆5231可在移动孔511中沿竖直方向移动，转动杆5231的顶端上同轴固定有方形的固定杆5232，固定杆5232能够适配插入转动孔5221中，固定杆5232的顶部固定有拉杆5233，拉杆5233水平设置，且拉杆5233远离固定杆5232的一端伸出移动盒51。在移动孔511中设有弹簧150，弹簧150的一端与移动孔511的内壁固定，另一端拉杆5233的顶部固定，用于将拉杆5233向下挤压，即推动固定杆5232插入转动孔5221中。

初始状态下，固定杆5232在弹簧150的作用下插入转动孔5221中，固定杆5232的侧壁与转动孔5221的内壁抵接，起到限制作用，使得转动齿轮522无法转动。当移动盒51需要移动时，移动拉杆5233，使得固定杆5232沿转动齿轮522中轴线的方向移动，直至转动杆5231移动至转动孔5221中，此时转动杆5231和转动孔5221内壁之间存在间隙，从而使得转动齿轮522无限制，直接驱动移动盒51移动，转动齿轮522在转动齿条521上滑移，使得转动齿轮522转动，当移动盒51移动到适当位置后，移动拉杆5233，使得固定杆5232复位，即固定杆5232重新插入转动孔5221中，从而使得转动齿轮522无法转动，在转动齿条521的配合下，使得移动盒51无法移动，实现电解槽13容积的固定。

参照图1和图2，而为了实现封板12维持抵贴C型板11侧壁的状态，在移动盒51上设有连接件60，连接件60包括滑块61和连接块62，滑块61固定在移动盒51的外侧壁上，封板12的侧壁上沿移动盒51的移动方向开设有滑槽121，滑块61插设在滑槽121中并能够在滑槽121中移动。连接块62固定在滑块61远离移动盒51的一端上，使得滑块61和连接块62的截面为T型，滑槽121的内壁上沿滑槽121的长度方向开设有连接槽122，连接块62插设在连接槽122中并能够在连接槽122中移动。参照图4，在两个封板12相对的侧壁上固定有密封条123，在C型板11的侧壁上对应开设有密封槽111，在封板12呈竖直状态与C型板11的侧壁抵接的同时，密封条123插入密封槽111中，增加整个安装箱10的密封性。

参照图1和图2，当封板12转动至与C型板11的侧壁抵接，使得两个封板12和C型板11围合成一个一侧开口的箱体时，将移动盒51上的滑块61对准滑槽121，并从滑槽121的一端开口插入滑槽121中，同时连接块62插入连接槽122中，连接块62的侧壁与连接槽122的内壁抵接，起到限制作用，使得封板12无法向远离移动盒51的方向移动，即封板12维持抵贴C型板11的状态，使得两个封板12和C型板11围合成固定的安装箱10。当移动盒51向远离C型板11的方向移动，直至连接块62抽离出连接槽122，此时封板12失去限制，即可向远离C型板11的方向转动，使得安装箱10为打开状态，便于清理。

本申请实施例一种电解水制氢装置的实施原理为：使用时，将水通入电解槽13中，使得正极槽131和负极槽132中均有水，接着将正极板70和负极板80通电，而膜片20将正极板70和负极板80隔开，膜片20自身不导电，此时正极板70和负极板80受膜片20的阻挡，避免发生短路。同时膜片20受伸缩板40支撑着也能起到一定的密封作用，从而使得负极槽132中水的液面到膜片20之间也能存有间隙，而氢气管140则位于该间隙处。当水中的氧离子在正极失去电子产生氧气，并从氧气管90排出，而氢离子在负极得到电子产生氢气，并从氢气管140排出，实现氢气的制备。

当利用移动机构50，带动膜片20移动，使得膜片20从安装辊30上释放下来，而伸缩板40也随着膜片20同步移动，即伸缩板40的整体长度伸长，使得释放下来的膜片20均能得到伸缩板40的支撑。此时电解槽13的长度被延长，即增加正极槽131和负极槽132的容积，以容纳更多的水，从而得到更多的氢气，操作便捷。同样的，也可以将移动机构50反向移动，使得电解槽13的长度变小，以防水的量不足以到处正极板70或的负极板80的位置。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。