一、技术领域
本发明涉及一种基于电场能的电化学反应装置及其应用，尤其是一种基于电能转化为电场能并释放电场能用于电化学反应的装置。
二、
背景技术：
电化学反应与外电源供给的能量大小不具有等比例关系，仅与外电源供给的电荷量具有等比例关系。如图(1)设电化学反应装置d·h额定工作电压为u，额定工作电流为i，工作时间为t，工作电量为q，能耗为w，则w＝i*u*t＝q*u。如图(2)在该电源下给一个电容量为c的电容充电其电量为qc，电容的电场能为wc＝12c*u2＝12qc*u,如图(1)电化学反应装置d·h使用wc的能耗进行电化学反应即：w＝wc＝q*u＝12qc*u,qc＝2*q，因此在消耗同等的能量下电容具有两倍的电荷量，或同等功率下基于电场能的电化学反应的应用装置能提供两倍于直接使用外电源电化学反应的电荷量，由于电化学反应与外电源供给的能量不具有等比例关系，因此基于电场能的电化学反应的应用过程中可通过能量转换装置吸收电场能并再次利用，因此基于电场能的电化学反应的应用与直接使用外电源的电化学反应相比在同等的能量下可生产大于直接使用外电源的电化学反应两倍以上的生成物。
三、
技术实现要素：
1、一种基于电场能的电化学反应的应用装置：
其特征包括电化学反应的生成物与供给的电源功率大小不具有等比例关系，仅与电源供给的电荷量具有等比例关系；在同等功率下基于电场能的电化学反应的应用装置能提供两倍于直接使用外电源电化学反应的电荷量；且能够提取一种基于电场能的电化学反应过程中的电场能。如图(1)所示：设电化学反应装置d·h额定工作电压为u，额定工作电流为i，工作时间为t，工作电量为q，能耗为w，则w＝i*u*t＝q*u。如图(2)所示：在该电源下给一个电容量为c的电容充电其电量为qc，电容的电场能为
基于电场能的电化学反应的应用装置：
基于电场能的电化学反应的应用装置如图(3)所示：包含有限流线圈l，包含有三个用于电容ca、cb、cc充电的控制开关ka1、kb1、kc1，包含有用于电容ca、cb、cc放电的控制开关ka2、kb2、kc2，包含有用于电容ca、cb、cc提取电场能充电的控制开关ka3、kb3、kc3，具有变压器装置t，桥式整流器d，具有磁场能反电动势泄放控制开关k，
基于电场能的电化学反应的应用装置的连接关系：
其连接关系包含有：电容充电回路的连接关系：控制开关ka1、kb1、kc1通过电感限流线圈l与电源u的正极相连，另一端与对应的电容ca、cb、cc一端相连，电容ca、cb、cc另一端与电源u的负极相连，
电容放电回路的连接关系：控制开关ka2、kb2、kc2一端与电容ca、cb、cc一端分别相连，另一端连接至电化学反应装置d·h的正极相连，
电场能收集存储回路的连接关系：控制开关ka3、kb3、kc3一端互联至桥式整流器的a端，控制开关ka3、kb3、kc3的另一端分别连接对应电容ca、cb、cc的一端，控制开关k一端连接至电源u的负极，另一端连接至电化学反应装置d·h的正极，桥式整流器的b端与电源u的负极相连，变压器初级线圈的c1端接电源u的负极，c2端接电化学反应装置d·h的负极，变压器次级线圈的c3端与桥式整流器的c端相连，次级线圈的c4端与桥式整流器的d端相连。
基于电场能的电化学反应的应用装置，工作原理描述：
基于电场能的电化学反应的应用装置第一工作过程:控制开关ka1闭合电源u的正极通过电感限流线圈l为电容ca充电，充电完毕控制开关ka1断开，同时控制开关kb1闭合为电容cb充电，控制开关ka2闭合电容ca通过控制开关ka2放电至电化学反应装置d·h的正极，通过电化学反应装置d·h经过变压器的初级线圈与电容ca构成放电回路，为电化学反应装置d·h提供用于电化学反应的电荷，同时控制开关kc3闭合桥式整流器的a端为正b端为负，通过控制开关kc3为电容cc储能，电容ca放电完毕控制开关ka2断开，控制开关k闭合，变压器初级线圈通过控制开关k继续释放变压器的反电动势，并继续为电化学反应装置d·h提供用于电化学反应的电荷，变压器反电动势释放电完毕控制开关k、kc3断开，电容cb充电完毕控制开关kb1断开，
基于电场能的电化学反应的应用装置的第二工作过程:控制开关kc1闭合电源u的正极通过电感限流线圈l为电容cc充电，控制开关kb2闭合电容cb通过控制开关kb2放电至电化学反应装置d·h的正极，通过电化学反应装置d·h经过变压器的初级线圈与电容cb构成放电回路，为电化学反应装置d·h提供用于电化学反应的电荷，同时控制开关ka3闭合桥式整流器的a端为正b端为负，通过控制开关ka3为电容ca储能，电容cb放电完毕控制开关kb2断开，控制开关k闭合，变压器初级线圈通过控制开关k继续释放变压器的反电动势，并继续为电化学反应装置d·h提供用于电化学反应的电荷，变压器反电动势释放完毕控制开关k、ka3断开，电容cc充电完毕控制开关kc1断开，
基于电场能的电化学反应的应用装置的第三工作过程:控制开关ka1闭合电源u的正极通过电感限流线圈l为电容ca充电，控制开关kc2闭合电容cc通过控制开关kc2放电至电化学反应装置d·h的正极，通过电化学反应装置d·h经过变压器的初级线圈与电容cc构成放电回路，为电化学反应装置d·h提供用于电化学反应的电荷，同时控制开关kb3闭合桥式整流器的a端为正b端为负，通过控制开关kb3为电容cb储能。电容cc放电完毕控制开关kc2断开，控制开关k闭合，变压器初级线圈通过控制开关k继续释放变压器的反电动势，并继续为电化学反应装置d·h提供用于电化学反应的电荷，变压器反电动势释放电完毕控制开关k、kb3断开，电容ca充电完毕控制开关ka1断开，
以上三个过程重复循环工作为电化学反应装置连续提供用于电化学反应的电荷。
2、一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置
如图(4)所示：该实施例是基于一种电场能的电化学反应的应用装置的实施例，该实施例仅提供一种连续电场制氢的方案，其能量转换部分可根据实际情况设置包含一组以上的多组，在此仅以三组充放电装置进行原理描述。
包含有限流线圈l，包含有三个用于电容ca、cb、cc充电的控制开关ka1、kb1、kc1包含有用于电容ca、cb、cc放电的控制开关ka2、kb2、kc2，并有基准阈值电压e与隔离二极管d组成。
电容充电回路的连接关系：电感限流线圈l一端与电源u正极相连，另一端与控制开关ka1、kb1、kc1一端相连，控制开关ka1另一端与电容ca一端相连，控制开关kb1另一端与电容cb一端相连，控制开关kc1另一端与电容cc一端相连，电容ca、cb、cc另一端与电源u负极相连。
电容放电回路的连接关系：控制开关ka2、kb2、kc2的一端相连接至电解槽正极板，控制开关ka2另一端连至电容ca，控制开关kb2另一端连至电容cb，控制开关kc2另一端连至电容cc。
基准阈值电压e及隔离二极管的连接关系：基准阈值电压e的负极一端与电解水槽的负极板相连，另一端与隔离二极管d的正极相连，隔离二极管另一端的负极与电解水槽的正极板相连。
需要说明的是基准电压e取值范围实际上由电解槽的串联级数以及电解水的理论分解电压1.23v，热中性电压1.48v来确定，在该实施例中根据《gbt1774-2005水电解制氢系统技术要求》5.4.1.2的相关规定图中所示的电压u为额定电压，工作电压为额定电压的0.6-1.05倍的技术要求，e取值为0.6u，电源的工作电压为u。
工作过程描述：
一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置第一工作过程：控制开关ka1、kb1、kc1闭合，电源u的正极通过限流线圈l为电容ca、cb、cc充电，充电完毕控制开关ka1、kb1、kc1断开，控制开关ka2闭合，电容ca通过控制开关ka2经过电解槽的正极板到达电解槽的负极板至电容ca的负极形成放电回路，为电解水装置提供用于电解水离子交换的电荷，电容放电电压下降，电位等于e时电容放电完毕，此过程当中电解槽正极板产生氧气，负极板产生氢气。
一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置第二工作过程：电容ca放电完毕控制开关ka2断开，控制开关kb2闭合，控制开关ka1闭合为电容ca充电，充电完毕控制开关ka1断开，电容cb通过控制开关kb2经过电解槽的正极板到达电解槽的负极板至电容cb的负极形成放电回路，为电解水装置提供用于电解水离子交换的电荷，电容放电电压下降，电位等于e时电容放电完毕，此过程当中电解槽正极板产生氧气，负极板产生氢气。
一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置第三工作过程：电容cb放电完毕控制开关kb2断开，控制开关kc2闭合，控制开关kb1闭合为电容cb充电，充电完毕控制开关kb1断开，电容cc通过控制开关kc2经过电解槽的正极板到达电解槽的负极板至电容cc的负极形成放电回路，为电解水装置提供用于电解水离子交换的电荷，电容放电电压下降，电位等于e时电容放电完毕，此过程当中电解槽正极板产生氧气，负极板产生氢气。
3、一种基于电场能为电池组充电的装置：
该实施例是基于一种电场能的电化学反应的应用装置的第二个实施例，图5为一种基于电场能为电池组充电的装置，本发明的第二个实施例之一，结合附图具体说明本实施例，包含有限流线圈l、控制开关ka1、kb1、ka2、kb2，电容ca、cb、电感线圈l、电池组e，
在本实施例中，电感限流线圈l一端与电源u的正极相连，另一端与控制开关ka1、kb1相连，控制开关ka1另一端与电容ca一端相连，控制开关kb1另一端与电容cb一端相连，电容ca、cb另一端与电源u的负极相连，控制开关ka2、kb2一端连接至电池组(e)的正极，控制开关ka2另一端连至电容ca的一端，控制开关kb2另一端连至电容cb的一端，电池组(e)的负极连接至外电源的负极。
一种基于电场能为电池组充电的装置其工作状态描述为：电场能充电的第一过程：控制开关ka1、kb1闭合，电源u的正极通过限流线圈l为电容ca、cb充电，充电完毕控制开关ka1、kb1断开，电场能为电池组(e)充电的第二过程：控制开关ka2闭合，电容ca通过控制开关ka2放电为电池组(e)充电，充电完毕控制开关ka2断开，电场能充电的第三过程：控制开关ka1闭合为电容ca充电，同时控制开关kb2闭合，电容cb放电为电池组(e)充电，电容cb放电完毕，控制开关kb2断开，重复以上过程连续为电池组(e)充电。
四、附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为电化学反应装置的示意图，
图2为一种基于电场能转换的电化学反应示意图，
图3为一种基于电场能的电化学反应的应用装置原理图，
图4为一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置工作原理图，
图5为一种基于电场能为电池组充电的装置工作原理图。
图1包含有电源电压u、电化学反应装置d·h，
图2包含有电源电压u、电化学反应装置d·h、电容c、控制开关k,k导向(1)为电容c充电，导向(2)为电化学反应装置d·h放电，
图3包含有限流线圈l，包含有三个用于电容ca、cb、cc充电的控制开关ka1、kb1、kc1，包含有用于电容ca、cb、cc放电的控制开关ka2、kb2、kc2，包含有用于电容ca、cb、cc提取电场能充电的控制开关ka3、kb3、kc3，具有变压器装置t，桥式整流d，具有磁场能反电动势泄放控制开关k，
图4包含有限流线圈l，包含有三个用于电容ca、cb、cc充电的控制开关ka1、kb1、kc1，包含有用于电容ca、cb、cc放电的控制开关ka2、kb2、kc2，并有基准阈值电压e与隔离二极管d组成。
图5包含有电感限流线圈l、包含有用于电容ca、cb充电的控制开关ka1、kb1，包含有用于电容ca、cb放电的控制开关ka2、kb2,电池组e，
以上图中电容均为极性电解电容或超级电容。
五、具体实施方式
根据审查指南，对本发明所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语应当理解为不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合，另外，除非特别说明，在下面的实施例中所采用的设备和材料均是市售可得的，如没有明确说明处理条件，请参考购买的产品说明书或者按照本领域常规方法进。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置
如图(4)所示：该实施例是基于一种电场能的电化学反应的应用装置，该实施例仅提供一种连续电场制氢的方案，其能量转换部分可根据实际情况设置包含一组以上的多组，在此仅以三组充放电装置进行原理描述。
包含有限流线圈l，包含有三个用于电容ca、cb、cc充电的控制开关ka1、kb1、kc1，包含有用于电容ca、cb、cc放电的控制开关ka2、kb2、kc2，并有基准阈值电压e与隔离二极管d组成。
电容充电回路的连接关系：电感限流线圈l一端与电源u正极相连，另一端与控制开关ka1、kb1、kc1一端相连，控制开关ka1另一端与电容ca一端相连，控制开关kb1另一端与电容cb一端相连，控制开关kc1另一端与电容cc一端相连，电容ca、cb、cc另一端与电源u负极相连。
电容放电回路的连接关系：控制开关ka2、kb2、kc2的一端相连接至电解槽正极板，控制开关ka2另一端连至电容ca，控制开关kb2另一端连至电容cb，控制开关kc2另一端连至电容cc。
基准阈值电压e及隔离二极管的连接关系：基准阈值电压e的负极一端与电解水槽的负极板相连，另一端与隔离二极管d的正极相连，隔离二极管另一端的负极与电解水槽的正极板相连。
需要说明的是基准电压e取值范围实际上由电解槽的串联级数以及电解水的理论分解电压1.23v，热中性电压1.48v来确定，在该实施例中根据《gbt1774-2005水电解制氢系统技术要求》5.4.1.2的相关规定图中所示的电压u为额定电压，工作电压为额定电压的0.6-1.05倍的技术要求，e取值为0.6u，电源的工作电压为u。
工作过程描述：
一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置第一工作过程：控制开关ka1、kb1、kc1闭合，电源u的正极通过限流线圈l为电容ca、cb、cc充电，充电完毕控制开关ka1、kb1、kc1断开，控制开关ka2闭合，电容ca通过控制开关ka2经过电解槽的正极板到达电解槽的负极板至电容ca的负极形成放电回路，为电解水装置提供用于电解水离子交换的电荷，电容放电电压下降，电位等于e时电容放电完毕，此过程当中电解槽正极板产生氧气，负极板产生氢气。
一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置第二工作过程：电容ca放电完毕控制开关ka2断开，控制开关kb2闭合，控制开关ka1闭合为电容ca充电，充电完毕控制开关ka1断开，电容cb通过控制开关kb2经过电解槽的正极板到达电解槽的负极板至电容cb的负极形成放电回路，为电解水装置提供用于电解水离子交换的电荷，电容放电电压下降，电位等于e时电容放电完毕，此过程当中电解槽正极板产生氧气，负极板产生氢气。
一种基于电场能的基准阈值电位的电解水制氢装置第三工作过程：电容cb放电完毕控制开关kb2断开，控制开关kc2闭合，控制开关kb1闭合为电容cb充电，充电完毕控制开关kb1断开，电容cc通过控制开关kc2经过电解槽的正极板到达电解槽的负极板至电容cc的负极形成放电回路，为电解水装置提供用于电解水离子交换的电荷，电容放电电压下降，电位等于e时电容放电完毕，此过程当中电解槽正极板产生氧气，负极板产生氢气。
一种基于电场能为电池组充电的装置：
该实施例是基于一种电场能的电化学反应的应用装置的第二个实施例，图5为一种基于电场能为电池组充电的装置，本发明的第二个实施例之一，结合附图具体说明本实施例，包含有限流线圈l、控制开关ka1、kb1、ka2、kb2，电容ca、cb、电感线圈l、电池组e，
在本实施例中，电感限流线圈l一端与电源u的正极相连，另一端与控制开关ka1、kb1相连，控制开关ka1另一端与电容ca一端相连，控制开关kb1另一端与电容cb一端相连，电容ca、cb另一端与电源u的负极相连，控制开关ka2、kb2一端连接至电池组(e)的正极，控制开关ka2另一端连至电容ca的一端，控制开关kb2另一端连至电容cb的一端，电池组(e)的负极连接至外电源的负极。
一种基于电场能为电池组充电的装置其工作状态描述为：电场能充电的第一过程：控制开关ka1、kb1闭合，电源u的正极通过限流线圈l为电容ca、cb充电，充电完毕控制开关ka1、kb1断开，电场能充电的第二过程：控制开关ka2闭合，电容ca通过控制开关ka2放电为电池组(e)充电，充电完毕控制开关ka2断开，电场能充电的第三过程：控制开关ka1闭合为电容ca充电，同时控制开关kb2闭合，电容cb放电为电池组(e)充电，电容cb放电完毕，控制开关kb2断开，重复以上过程连续为电池组(e)充电。
以电能为基础的基本应用有两大应用形式，其一是目前广泛应用的以负载获得能量与电源的电压、电流乘积成正比，即通常所使用的负载发光、发热、电能转化为机械能等形式；电能的应用还有一种形式为电化学反应，电化学反应的生成物与供给的电源功率大小不具有等比例关系，仅与电源供给的电荷量具有等比例关系，在同等功率下基于电场能的电化学反应的应用装置能提供两倍于直接使用外电源电化学反应的电荷量，例如电解水制氢、电池充电等，但该领域的应用未得到开发利用，该技术发明就是把电场能拓展到一个新的应用领域。该领域的应用是基于电能转化为电场能，如图(1)所示：设电源的额定电压为u，工作电流为i，工作时间为t，电量为q，能耗为w，则w＝i*u*t＝q*u。如图(2)所示：如果在该电源下给一个电容为c的电容充电qc，电容的电场能为
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