專利名稱：新型水電解器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于水電解這一實驗的一種新型裝置。
目前化學(xué)實驗中水電解這一實驗所用的裝置較好的僅只一種，即由人民教育出版社中學(xué)化學(xué)編寫室編寫的，由人民教育出版社1982年2月出版的《初級中學(xué)課本、全一冊、化學(xué)》第二章第一節(jié)介紹的由美國化學(xué)家霍夫曼(R Hoffmann)發(fā)明的霍夫曼水電解器，一些高等化學(xué)書籍中介紹的情況表明國內(nèi)外水電解這一實驗都是采用這一水電解器。它是由穩(wěn)壓電源或蓄電池與霍夫曼水電解器組成，而霍夫曼水電解器又是由長約400毫米，直徑約15毫米上端分別帶有玻璃活塞及尖嘴玻璃管和下端50毫米處接帶有頸長約420毫米球形漏斗的連通管組成的“山”字形玻璃管，連通管長約60毫米，直徑約為10毫米。該裝置所選用的電極材料是石墨或銅等金屬。另外象由汪成范教授著，由湖北教育出版社出版的《中學(xué)化學(xué)實驗原理和技術(shù)》等等高等教科書中除介紹了霍夫曼水電解器外，還依照其原理介紹了由帶支管的“U”形管制成的簡易水電解裝置。通過長期的教學(xué)實踐證明水電解的裝置不論是霍夫曼水電解器還是一些簡易裝置都表現(xiàn)出了下列不足之處一是電解速度極慢，每次實驗至少需要10～15分鐘，不利于節(jié)省課堂有限的時間，尤其不適合教師在課堂上做演示實驗。二是電解后產(chǎn)生的氫氣和氧氣體積比誤差較大。三是對氫氣和氧氣進(jìn)行檢驗實驗時現(xiàn)象不明顯。四是實驗時必須配以造價較高的穩(wěn)壓電源或蓄電池，不但造成裝置的冗腫和操作的繁鎖，而且造價較高。造成上述的主要原因有一、采用霍夫曼水電解器，必須配以穩(wěn)壓電源或蓄電池以提供低壓直流電。二、選用的電極材料是石墨或銅等金屬，這些材料均容易產(chǎn)生電極氧化。三、帶球形漏斗的“山”字形玻璃管的兩主管間的連通管連接的位置太高，在連通管管口處的電極上析出的氣體部分會沿連通管進(jìn)入球形漏斗散逸。四、兩主管上端均是尖嘴管是造成檢驗氧氣、氫氣時現(xiàn)象不明顯的主要原因。
本實用新型的目的是提供一種操作簡單、造價特低的新型的水電解器，它不但能克服電解速度慢、產(chǎn)生的氫氣和氧氣體積比誤差較大之不足，而且能克服檢驗氫氣、氧氣時現(xiàn)象不明顯之不足，還能省去現(xiàn)有裝置中必須配用造價較高的穩(wěn)壓電源或蓄電池，簡化了實驗時的操作步驟，直接選用220伏交流電作電源。
采用的第一個技術(shù)措施是由一個具有一定參數(shù)的整流電子元件按一定方式與電解器中的正、負(fù)兩電極之一相連組成一個交直流變換裝置。該電路由交流電源、整流電子元件，正、負(fù)電極及滴加了一定濃度的一定量的一定的電解質(zhì)溶液的水作為負(fù)載的電解液組成。整流電子元件將正、負(fù)交變的電壓變換成單向脈動的電壓。單向流動的半波電流就有了直流的成分，這就將交流電變換成了直流電。此時在整個周期內(nèi)電壓的平均值為交流電源電壓有效值的0.45倍，電流為交流電源電壓有效值的0.45倍比作為負(fù)載的電解液的電阻。
采用的第二個技術(shù)措施是選用一種由鉛等不同的金屬按一定的質(zhì)量比組成的特殊合金為電極材料，做成兩個一定的具有相同面積的具有一種特殊形狀的電極，并將電極的有效部分固定在連通管管口以上的位置。
采用的第三個技術(shù)措施是將霍夫曼電解器的“山”字形玻璃管中兩主管間的連通管的位置降低至距主管下端管口10毫米左右的地方，從而相對的抬高了電極的高度，并在兩主管的上端分別增裝特定長度特定直徑的玻璃管和帶尖嘴的“Z”字形玻璃管。
本實用新型與現(xiàn)有裝置相比其新穎之處就在于一是省掉了用以提供直流電造價較高的穩(wěn)壓電源或蓄電池，用一個整流電子元件將使用霍夫曼水電解器必須的穩(wěn)壓電源或蓄電池和“山”字形玻璃管融為一體，二是將“山”字形玻璃管中的連通管位置下降了40毫米左右，三是在“山”字形玻管的兩主管上端增裝了一定長度一定直徑的玻管和“Z”字形玻管。這三點是現(xiàn)有裝置中沒有的。正因如此本實用新與現(xiàn)有裝置相比具有以下優(yōu)點其一是在實驗效果變好的情況下，省掉了現(xiàn)有裝置中的穩(wěn)壓電源或蓄電池，避免了實驗裝置的冗腫，降低了裝置的造價，簡化了實驗操作步驟。同時本裝置采用的是通用元件，有較大的適應(yīng)范圍，造價是現(xiàn)有裝置的六分之一。其二是電解速度明顯加快，每次實驗由現(xiàn)有裝置需時10～15分鐘縮短到3～5分鐘，從而節(jié)省了時間，有效地提高了課堂有限時間的利用率，同時學(xué)生在3～5分鐘時間內(nèi)又完全可以全面、準(zhǔn)確地觀察到應(yīng)觀察到的實驗現(xiàn)象。其三是產(chǎn)生氫氣、氧氣體積比準(zhǔn)確，電極不易氧化?，F(xiàn)有裝置所用電極除了由于氫氣、氧氣在相同條件下在水中的溶解度不同而造成的難以避免的誤差外，同時還由于電極的氧化而耗氧，連通管位置太高部分氣體從球形漏斗散逸而造成的較大的誤差。本實用新型通過改變電極材料及電極的位置及連管的位置避免了由此而造成的誤差，同時還克服了由電極氧化而導(dǎo)致電解速度逐漸減慢之不足。其四是在“山”字形玻璃管的兩主管上端增裝玻管及帶尖嘴的“Z”字形玻管后，檢驗氫氣、氧氣時現(xiàn)象特別明顯。現(xiàn)有裝置在尖嘴管上直接檢驗氧氣，一方面由于氣流急，另一方面由于與帶余燼的木條接觸的氧氣較少致使帶余燼的木條難以復(fù)燃或復(fù)燃現(xiàn)象不明顯，本實用新型采用一定長度，一定直徑的玻管能很明顯地使帶余燼的木條復(fù)燃；現(xiàn)有裝置直接在較短較粗的類嘴玻管口點燃?xì)錃?，由于氣流急，學(xué)生難以觀察到氫氣燃燒的火焰及火焰顏色而本實用新型增裝帶尖嘴的“Z”字形玻管后一方面由于氣流出來后有一迂回過程，另一方面由于尖嘴較長較細(xì)，點燃?xì)錃夂蠡鹧婺艹掷m(xù)一段時間學(xué)生便能清楚地觀察到火焰及火焰的顏色。這些都充分體現(xiàn)了該實用新型造價與現(xiàn)有裝置造價有明顯降低實驗結(jié)果有明顯提高，是較為實用的。
說明書附圖
是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1是球形漏斗，2是帶尖嘴的“Z”字形玻管，3是固定支架，4是“山”字形玻管的主管(2件)，5是連通管，6是電極(二件)，7是底座，8是導(dǎo)線，9是開關(guān)(二件)，10是玻管。
本制作的一種新型水電解器是用一只2安／400伏的整流二極管與直徑為3毫米的螺旋狀的特殊合金電極相連組成交直流變換裝置；用二支長300毫米直徑為15毫米的玻管作“山”字形玻管的主管，用長60毫米直徑為10毫米的玻管為連通管，與一頸長350毫米的球形漏斗組成“山”字形玻管，在“山”字形玻管上端分別裝上長70毫米直徑為12毫米的玻管和帶較長尖嘴的“Z”字形玻管，將電極用絕緣物固定在兩主管下端即成。
本新型水電解器在正常使用時，最大功率136瓦，部分必要的地方通過絕緣處理，使用時安全可靠。
權(quán)利要求1.一種電解水的裝置，其特征是該裝置采用了一種改進(jìn)后的由球形漏斗(1)、主管(4)、連通管(5)、電極(6)組成的“山”字形玻璃管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是“山”字形玻璃管的兩主管下端的連通管(5)連接在主管(4)下端距管口10毫米處，兩主管(4)上端分別增加了有較長尖嘴的“Z”形玻璃管(2)和直徑為10到15毫米的玻璃管(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是“山”字形玻璃管下端配有兩個由鉛、鎘、錫組成的一種特殊合金制成的電極(6)。
專利摘要本實用新型是一種新型水電解器。其利用一只具有一定參數(shù)的整流電子元件按一定方式與電解器中以一種特殊合金制成的特殊形狀的正、負(fù)電極之一相連組成一個單向半波整流裝置，將兩電極通過絕緣物分別安裝在改進(jìn)后的“山”字形玻璃管的兩主管下端，注入滴加了一定濃度一定量的一定的電解質(zhì)溶液的一定量的水直接接通220伏交流電源，便可快速、準(zhǔn)確、理想、安全地完成水的電解這一實驗。
文檔編號G09B23/24GK2080203SQ9020119
公開日1991年7月3日 申請日期1990年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月20日
發(fā)明者夏澤清 申請人:夏澤清