BR102018067358A2

BR102018067358A2 - Dispositivo de eletrólise de água

Info

Publication number: BR102018067358A2
Application number: BR102018067358-0A
Authority: BR
Inventors: Hsin-Yung Lin
Original assignee: Hsin-Yung Lin
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-03-26
Also published as: EP3447168B1; AU2018217248A1; US11105003B2; AU2020201565A1; AU2020201565B2; EP3447168A3; RU2018130566A3; PH12018000230B1; SG10201807058XA; CN108624903A; EP3447168A2; JP6802224B2; RU2018130566A; PH12018000230A1; AU2018217248B2; CA3014948A1; JP2019049049A; US20190062933A1; KR102283271B1; KR20190022408A

Abstract

dispositivo de eletrólise de água dito dispositivo compreendendo uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica. a célula eletrolítica de membrana de troca iônica inclui uma membrana de troca iônica, uma câmara catódica, uma câmara anódica, um tubo de saída de hidrogênio e um tubo de saída de oxigênio. um ânodo é configurado na câmara anódica e um cátodo é configurado na câmara catódica. a membrana de troca iônica é configurada entre a câmara anódica e a câmara anódica. o tubo de saída de hidrogênio é acoplado à câmara catódica, e o tubo de saída de oxigênio é acoplado à câmara anódica. quando a água é eletrolisada pela célula eletrolítica da membrana de troca iônica, o oxigênio é gerado pelo ânodo e depois exportado pelo tubo de saída de oxigênio, e o hidrogênio é gerado pelo cátodo e depois exportado pelo tubo de saída de hidrogênio. o hidrogênio e o oxigênio são exportados do mesmo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica.

Description

DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA

Setor da invenção [0001] A presente invenção fornece um dispositivo de eletrólise de água, mais particularmente, a um dispositivo de eletrólise de água que compreende uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica que emite hidrogênio e oxigênio do mesmo lado.

Estado da técnica [0002] Como as pessoas sempre prestaram muita atenção nos desenvolvimentos da saúde, muitos desenvolvimentos na tecnologia médica são frequentemente direcionados ao tratamento de doenças e ao prolongamento da vida humana. A maioria dos tratamentos no passado são passivos, o que significa que a doença é tratada apenas quando ocorre. Os tratamentos incluem uma operação, um tratamento com medicação, uma terapia de radiação ou até mesmo um tratamento médico para o câncer. No entanto, nos últimos anos, a maioria das pesquisas de especialistas médicos está se movendo gradualmente em direção a métodos médicos preventivos, como pesquisas sobre alimentação saudável, triagem e prevenção de doenças hereditárias, o que impede ativamente que doenças ocorram no futuro. Devido ao foco do prolongamento da vida humana, muitas tecnologias antienvelhecimento e anti-oxidação, incluindo produtos de cuidados da pele e alimentos / medicamentos anti-oxidação, estão sendo gradualmente desenvolvidos e se tornando cada vez mais populares para o público em geral.

[0003] Estudos descobriram que existem espécies de oxigênio instáveis (O +), também conhecidas como radicais livres, no corpo humano. Os radicais livres que geralmente são gerados devido a doenças, dieta, meio ambiente ou estilo de vida podem ser excretados na forma de água, reagindo com o hidrogênio inalado. Com este método, a quantidade de radicais livres no corpo humano pode ser reduzida, restaurando assim a condição do corpo de um estado ácido para um estado alcalino, alcançando um efeito antioxidante, antienvelhecimento e de beleza, e até mesmo eliminando doenças crônicas. . Além disso, há também experimentos clínicos mostrando que os pacientes que precisam inalar uma alta concentração de oxigênio por um período prolongado de

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2/27 tempo sofreriam danos no pulmão, mas o dano pulmonar poderia ser melhorado pela inalação de hidrogênio.

[0004] A fim de aumentar a eficácia da inalação de hidrogênio, aumentar o tempo de inalação de hidrogênio é um método eficaz. No entanto, o dispositivo de eletrólise é volumoso na técnica anterior; Além disso, não é fácil arranjar tempo suficiente para inalar o hidrogênio. Portanto, o uso do tempo de sono para inalar o hidrogênio seria um meio eficaz. No entanto, como mencionado acima, o dispositivo de eletrólise convencional é volumoso. Como reduzir o volume do dispositivo de eletrólise e manter uma quantidade suficiente de hidrogênio é um problema esperando para ser resolvido.

[0005] Além dos cuidados com a saúde, o hidrogênio também pode ser usado para gerar chama de hidrogênio para aquecer ou queimar, ou para remover os depósitos de carbono do motor. Em geral, o hidrogênio é gerado pela eletrólise da água do eletrólito junto com a alta temperatura de trabalho. E a temperatura do dispositivo de eletrólise está esfriando pelo ventilador. Uma vez que há algo errado com o ventilador, a explosão de hidrogênio pode ter acontecido. Além disso, o gás gerado pelo dispositivo de eletrólise geralmente tem o eletrólito que não é adequado para inalação. Ao mesmo tempo, o eletrólito será perdido durante a eletrólise.

RESUMO DA INVENÇÃO [0006] Em resposta aos problemas acima mencionados, um objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo de eletrólise de água.

[0007] A presente invenção fornece um dispositivo de eletrólise de água, compreendendo um invólucro e uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica. O alojamento compreende uma parede lateral. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica é configurada descentralizada dentro do alojamento. A célula eletrolítica da membrana de troca iônica compreende um primeiro lado, um segundo lado correspondente ao primeiro lado, uma membrana de troca iônica, um cátodo, um ânodo, um tubo de saída de hidrogênio e um tubo de saída de oxigênio. A membrana de troca iônica é configurada entre o cátodo e o ânodo. Em que, quando a célula eletrolítica da membrana de troca iônica eletriza a água, o cátodo gera hidrogênio e o hidrogênio é liberado através do tubo de saída de

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3/27 hidrogênio. O ânodo gera oxigênio e o oxigênio é emitido pelo tubo de saída de oxigênio. Em que o primeiro lado está voltado para a parede lateral, e o hidrogênio e o oxigênio são emitidos do segundo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica.

[0008] Numa forma de realização, o ânodo é configurado entre a membrana de troca de íons e o segundo lado. O cátodo é configurado entre a membrana de troca iônica e o primeiro lado. O tubo de saída de oxigênio estendese desde entre a membrana de troca iônica e o segundo lado através do segundo lado e penetra através do segundo lado. O tubo de saída de hidrogênio se estende da área entre a membrana de troca iônica e o primeiro lado para o segundo lado, e penetra através do segundo lado.

[0009] Numa forma de realização, o ânodo é configurado entre a membrana de troca de íons e o primeiro lado. O cátodo está localizado entre a membrana de troca iônica e o segundo lado. O tubo de saída de hidrogênio se estende da área entre a membrana de troca iônica e o segundo lado, e penetra através do segundo lado. O tubo de saída de oxigênio se estende da área entre a membrana de troca iônica e o primeiro lado, e penetra através do primeiro lado.

[0010] Numa forma de realização, a célula eletrolítica da membrana de troca iônica compreende uma câmara catódica e uma câmara anódica. A câmara catódica compreende o cátodo, uma placa de vedação do cátodo, uma placa condutora do cátodo e uma placa externa do cátodo. A cara do ânodo compreende o ânodo, uma placa de vedação do ânodo, uma placa condutora do ânodo e uma placa externa do ânodo.

[0011] Numa forma de realização, a célula eletrolítica da membrana de troca iônica compreende ainda um tubo de água que penetra através da placa externa do cátodo, a placa condutora do cátodo e a placa de vedação do cátodo para comunicar a câmara do cátodo e um tanque de água. A água do tanque de água flui para a câmara catódica através do tubo de água para reabastecer a câmara catódica.

[0012] Numa forma de realização, o dispositivo de eletrólise compreende ainda um tubo de gás, um ventilador e uma bomba de gás. Em que, o tubo de gás é acoplado ao tubo de saída de hidrogênio para receber o

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4/27 hidrogênio. O ventilador extrai o ar do ambiente externo do dispositivo de eletrólise para o dispositivo de eletrólise, e a bomba de gás extrai o ar para dentro do tubo de gás para diluir a concentração de hidrogênio dentro do tubo de gás.

[0013] Numa forma de realização, o dispositivo de eletrólise compreende ainda uma câmara de mistura de gás acoplada ao tubo de gás para receber o hidrogênio diluído. Em que a câmara de mistura de gás gera seletivamente um gás atomizado para misturar com o hidrogênio para formar um gás saudável, e o gás atomizado é um selecionado de um grupo consistindo de vapor de água, solução atomizada, óleo essencial volátil e qualquer combinação destes.

[0014] Numa forma de realização, a bomba de gás é acoplada ao tubo de gás através de uma entrada de gás, e uma posição de ligação entre a entrada de gás e o tubo de gás é proporcionada com um ângulo e o ângulo é inferior a 90 graus. Numa outra forma de realização, o ângulo está num intervalo entre 25 e 45 graus e a forma da posição de ligação com o ângulo é feita num ângulo de arco.

[0015] O dispositivo de eletrólise da reivindicação pode ainda compreender um detector de concentração de hidrogênio e um controlador. O detector de concentração de hidrogênio é acoplado ao tubo de gás e serve para detectar se a concentração de hidrogênio do tubo de gás se encontra num intervalo entre um primeiro limiar e um segundo limiar. Em que, o detector de concentração de hidrogênio gera um primeiro sinal de alerta quando a concentração de hidrogênio detectada é maior que o primeiro limiar. O controlador é acoplado ao detector de concentração de hidrogênio, à bomba de gás e à célula eletrolítica da membrana de troca iônica. Em que, o controlador gera um comando de partida para ligar a bomba de gás ao receber o primeiro sinal de aviso.

[0016] Numa forma de realização, o detector de concentração de hidrogênio gera um segundo sinal de aviso quando a concentração de hidrogênio detectada é superior ao segundo limiar. O controlador gera um comando de parada para desligar a célula eletrolítica da membrana de troca iônica ao receber o segundo sinal de advertência. O primeiro limiar é de 4%, o segundo limiar é de 6% e o intervalo é de 4% a 6%.

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5/27 [0017] Numa forma de realização, a membrana de troca iônica compreende um corpo de membrana, uma camada de catalisador de cátodo e uma camada de catalisador de ânodo, a camada de catalisador de catodo. As camadas de catalisador de ânodo estão localizadas respectivamente nos dois lados do corpo da membrana, a camada de catalisador de cátodo está localizada na câmara de cátodo e a camada de catalisador de ânodo está localizada na câmara de ânodo. A camada de catalisador anódico é uma selecionada de um grupo consistindo de Pt, Ir, Pd, o pó de liga de Pt, carbono e suas combinações; a camada de catalisador catódico é uma selecionada de um grupo consistindo de Pt, Ir, Pd, o pó de liga de Pt e suas combinações, e o corpo de membrana é uma membrana de Nafion.

[0018] Numa forma de realização, o dispositivo de eletrólise compreende ainda um medidor de água para detectar o nível de água do tanque de água.

[0019] O dispositivo de eletrólise pode ainda compreender um fornecedor de energia. Em que, o fornecedor de energia compreende uma porta de alta potência e uma porta de baixa potência. A energia elétrica gerada pela porta de baixa potência é inferior a 50% da energia elétrica produzida pela porta de alta potência. A porta de alta potência produz uma primeira tensão e uma primeira corrente, e a porta de baixa potência produz uma segunda tensão e uma segunda corrente. A primeira tensão é menor que a segunda tensão e a primeira corrente é maior que a segunda.

[0020] Numa forma de realização, o dispositivo de eletrólise pode ainda compreender um painel de operação; em que o volume do dispositivo de eletrólise é inferior a 8,5 litros e a taxa de produção de hidrogênio do dispositivo de eletrólise regulado pelo painel de operação situa-se entre 120 ml / min. e 600 ml / min.

[0021] A presente invenção também fornece outro dispositivo de eletrólise compreendendo um tanque de água, uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica e um tanque de pré-aquecimento. O tanque de água acomoda água. A célula eletrolítica da membrana de troca iônica recebe a água do tanque de água. Em que, a célula eletrolítica de membrana de troca iônica

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6/27 compreende uma membrana de troca iônica, um cátodo, um ânodo, um tubo de saída de hidrogênio e um tubo de saída de oxigênio. Quando a célula eletrolítica da membrana de troca iônica eletriza a água, o cátodo gera hidrogênio e o ânodo gera oxigênio, o tubo de saída de hidrogênio é usado para produzir o hidrogênio, e o tubo de saída de oxigênio é utilizado para a saída do oxigênio e da água restante.

[0022] O tanque de pré-aquecimento compreende uma entrada de água, uma saída de água e um tubo de importação de oxigênio. A entrada de água é acoplada ao tanque de água para receber a água. A água é enviada para a célula eletrolítica da membrana de troca iônica da saída de água. O tubo de importação de oxigênio é acoplado ao tubo de saída de oxigênio, e a água com alta temperatura permanece após a eletrólise e o oxigênio sendo enviado para o tanque de pré-aquecimento através do tubo de importação de oxigênio. Em que, o oxigênio e o hidrogênio são emitidos do mesmo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica. A água com alta temperatura emitida pelo tubo de importação de oxigênio pré-aquece a água do tanque de pré-aquecimento.

[0023] A água do tanque de pré-aquecimento é de préaquecimento para a temperatura entre 55 ° C e 65 ° C, e o volume do tanque de pré-aquecimento é menor que o do tanque de água.

[0024] Numa forma de realização, o tanque de pré-aquecimento compreende ainda uma pluralidade de aletas de arrefecimento e uma segunda ventoinha; as aletas de resfriamento são configuradas radialmente em uma parede externa do tanque de pré-aquecimento, e a segunda ventoinha é configurada em uma extremidade do tanque de pré-aquecimento para resfriamento do tanque de pré-aquecimento.

[0025] A presente invenção proporciona ainda outro dispositivo de eletrólise compreendendo uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica e um módulo de via integrado. A célula eletrolítica da membrana de troca iônica está configurada para eletrólise da água. A célula eletrolítica da membrana de troca iônica compreende um segundo lado, uma membrana de troca iônica, um cátodo, um ânodo, um tubo de saída de hidrogênio e um tubo de saída de oxigênio. Em que, a membrana de troca iônica é configurada entre o cátodo e o

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7/27 ânodo. Em que, quando a célula eletrolítica de membrana de troca de íons eletrolisa a água, o cátodo gera hidrogênio, e o hidrogênio é emitido pelo tubo de saída de hidrogênio, o ânodo gera oxigênio e o oxigênio é emitido pelo tubo de saída de oxigênio. O módulo de caminho integrado possui um tanque de água e um caminho de gás. O tanque de água é acoplado à célula eletrolítica da membrana de troca iônica para repor a água na célula eletrolítica da membrana de troca iônica. Em que, o topo do tanque de água é maior do que o topo da célula eletrolítica da membrana de troca iônica. A via do gás é acoplada à célula eletrolítica da membrana de troca iônica para o transporte do hidrogênio. Em que, o segundo lado da célula eletrolítica de membrana de troca iônica está voltado para o módulo de via integrada. O oxigênio e o hidrogênio são enviados para o caminho do gás do segundo lado. A água é introduzida na célula eletrolítica da membrana de troca iônica do segundo lado.

[0026] Em comparação com a técnica anterior, a célula eletrolítica da membrana de troca iônica produz o hidrogênio e o oxigênio do mesmo lado. Além disso, a célula eletrolítica de membrana de troca iônica, o tanque de água, o tubo de gás, o ventilador, a bomba de gás, o painel de operação, a câmara de mistura de gás e outros dispositivos são configurados no invólucro dentro do volume limitado. Portanto, a presente invenção mantém produção de hidrogênio suficiente e também fornece espaço de acomodação dentro do alojamento tanto quanto possível. A presente invenção fornece um dispositivo de eletrólise de água que é eficiente na utilização de espaço, tamanho pequeno e baixo ruído, de modo que o dispositivo de eletrólise pode ser usado convenientemente pelo usuário.

Breve descrição dos desenhos anexos [0027] Algumas das formas de realização serão descritas em pormenor, com referência às seguintes figuras, em que as designações semelhantes indicam membros semelhantes, em que:

[0028] FIG. 1A mostra uma vista da aparência de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção.

[0029] FIG. 1B mostra uma vista da aparência do dispositivo de eletrólise sem o invólucro da FIG. 1A na presente invenção.

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8/27 [0030] FIG. 1C mostra um desenho de blocos funcional de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção.

[0031] FIG. 2A mostra um desenho esquemático seccional de uma concretização da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção.

[0032] FIG. 2B mostra um desenho esquemático em corte de outra forma de realização da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção.

[0033] FIG. 2C mostra um desenho esquemático em corte de uma forma de realização de acordo com a FIG. 2A no presente invento.

[0034] FIG. 3 mostra um desenho explodido de uma forma de realização da célula eletrolítica de membrana de troca iônica na presente invenção.

[0035] FIG. 4 mostra outro desenho explodido da FIG. 3 da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção.

[0036] FIG. 5A e 5B mostram desenhos de composição com diferentes ângulos visuais da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção.

[0037] FIG. 6 mostra um desenho explodido de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção.

[0038] FIG. 7A e 7B mostram um desenho explodido e um desenho de composição num outro ângulo visual do dispositivo de eletrólise na presente invenção.

[0039] FIG. 8A mostra uma vista de topo de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção.

[0040] FIG. 8B mostra um desenho esquemático em corte de acordo com o segmento D-D da FIG. 8A na presente invenção.

[0041] FIG. 9 mostra um desenho esquemático em corte de acordo com o segmento Q-Q da FIG. 8A na presente invenção.

[0042] FIG. 10 mostra um desenho esquemático de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção.

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9/27 [0043] FIG. 11 mostra um desenho esquemático de uma forma de realização do percurso integrado na presente invenção.

[0044] As vantagens, espíritos e características da presente invenção serão explicados e discutidos com formas de realização e figuras como se segue.

Descrição detalhada da invenção [0045] Uma descrição detalhada das formas de realização descritas a seguir do aparelho e método divulgados é aqui apresentada por meio de exemplificação e não limitação com referência às Figuras. Embora certas formas de realização sejam mostradas e descritas em detalhe, deve ser entendido que podem ser feitas várias alterações e modificações sem sair do âmbito das reivindicações anexas. O âmbito da presente invenção não será de modo algum limitado ao número de componentes constituintes, aos seus materiais, às suas formas, à sua disposição relativa, etc., e são divulgados simplesmente como um exemplo de formas de realização da presente invenção.

[0046] Na descrição da presente especificação, as terminologias “em uma modalidade”, “em outra modalidade”, ou “em algumas modalidades” significam que a característica específica, estrutura, material ou característica da presente modalidade está envolvida em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Na descrição da presente especificação, a representação esquemática das terminologias mencionadas não se refere necessariamente à mesma forma de realização. Além disso, a característica, estrutura, material ou característica específica descrita pode estar envolvida em qualquer uma ou mais formas de realização de uma maneira apropriada.

[0047] Nas formas de realização da presente especificação, a terminologia “ou” inclui a combinação de parte dos componentes listados e a combinação de todos os componentes listados. Por exemplo, o descrito “A ou B” inclui apenas A, apenas B, e ambos A e B. Além disso, as terminologias “a” e “o” antes do elemento ou componente da presente invenção não limitam o número de elementos. ou componente. Portanto, as terminologias “a” e “the” devem ser lidas como incluindo uma ou pelo menos uma. Além disso, a forma singular de

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10/27 elemento ou componente também inclui a forma plural, a menos que o número se refira claramente à forma singular.

[0048] Por favor, consulte a FIG.1A à FIG.1C. FIG. 1A mostra uma vista da aparência de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção. FIG. 1B mostra uma vista da aparência do dispositivo de eletrólise sem o invólucro da FIG. 1A na presente invenção. FIG. 1C mostra um desenho de blocos funcional de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção. O dispositivo de eletrólise na presente invenção compreende um alojamento 100 e um painel de operação 102. O alojamento 100 compreende uma parede lateral e uma base. Um tanque de água 10 e uma célula 12 eletrolítica de membrana de troca iônica estão configurados dentro do alojamento 100. O depósito de água 10 está configurado num lado oposto ao painel de operação 102. O depósito de água 10 está configurado para fornecer água para a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 está configurada entre o painel de operação 102 e o tanque de água 10, e a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 está localizada num centro não dentro do alojamento. A célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 eletrolisa a água para gerar hidrogênio. Numa forma de realização, a água é água deionizada para preparar hidrogênio com elevada pureza. No entanto, não está limitado a água deionizada.

[0049] Por favor, consulte as FIG.2A e FIG.2B. FIG. 2A mostra um desenho esquemático seccional de uma concretização da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção. FIG. 2B mostra um desenho esquemático em corte de outra forma de realização da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção. FIG. 2A e FIG. 2B será usado para ilustrar brevemente as principais características da presente invenção nesta seção. Por favor, consulte a FIG. 2A. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 compreende um primeiro lado S1, um segundo lado S2 correspondendo ao primeiro lado S1, uma membrana de troca iônica 120, um cátodo 123, um ânodo 124, um tubo de saída de hidrogênio 21 e um tubo de saída de oxigênio 22 A membrana de troca iônica 120 é configurada entre o primeiro lado S1 e o segundo lado S2. O cátodo 123 é configurado entre o primeiro lado SI e a

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11/27 membrana de troca iônica 120. O ânodo 124 é configurado entre o segundo lado S2 e a membrana de troca iônica 120. Em que, a área que tem o primeiro lado SI e o cátodo 123 é denominada a câmara do cátodo1201. A área que tem o segundo lado S2 e o ânodo 124 é chamada câmara do ânodo 1202. Contudo, de modo a expressar mais claramente as posições correspondentes da câmara do cátodo 1201 e da câmara do ânodo 1202, a posição do cátodo câmara de cátodo 1201 e a câmara de ânodo 1202 são indicadas por uma linha tracejada na FIG. 2A. O tubo 21 de saída de hidrogênio prolonga-se desde a área entre a membrana 120 de troca iônica e o primeiro lado S1 para o segundo lado S2 e penetra através do segundo lado S2. O tubo de saída de oxigênio 22 prolonga-se desde a e a entre a membrana de troca iônica 120 e o segundo lado S2 até segundo lado S2 e penetra através do segundo lado S2. Enquanto a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 eletriza água, o cátodo 123 gera hidrogênio e o ânodo 124 gera oxigênio. As principais características da presente invenção é que o hidrogênio e o oxigênio são respectivamente emitidos através do tubo de saída de hidrogênio 21 e do tubo de saída de oxigênio 22 do segundo lado S2 da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Na presente concretização, o tubo de saída do hidrogênio 21 e o tubo de saída de oxigênio22 produzem o hidrogênio e o oxigênio do lado da primeira câmara do ânodo 1202 da célula eletrolítica de membrana de troca iônica12.

[0050] Contudo, a posição do tubo de saída de hidrogênio 21 e do tubo de saída de oxigênio 22 na presente invenção não está limitada à forma de realização descrita. Por favor, consulte a FIG. 2B. Os componentes da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 mostrada na FIG. 2B são os mesmos que os da FIG. 2A. A diferença é que a posição do primeiro lado S1 e do segundo lado S2 na FIG. 2B é oposta ao da FIG. 2A. Portanto, na FIG. 2B, o ânodo 124 é configurado entre o primeiro lado SI e a membrana de troca iônica 120. O cátodo 123 está configurado entre o segundo lado S2 e a membrana de troca iônica 120. A câmara anódica 1202 tem o primeiro lado SI e o ânodo 124. A câmara do cátodo1201 tem o segundo lado S2 e o cátodo 123. O tubo de saída de hidrogênio 21 estende-se da área entre a membrana de troca iônica120 e o segundo lado S2 para o segundo lado S2 e penetra através do segundo lado S2.

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O tubo de saída de oxigênio 22 estende-se desde entre a membrana de troca iônica 120eo primeiro lado S1 até segundo lado S2 e penetra através do segundo lado S2. Enquanto a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 eletriza água, o cátodo 123 gera hidrogênio e o ânodo 124 gera oxigênio. As principais características da presente invenção é que o hidrogênio e o oxigênio são respectivamente emitidos através do tubo de saída de hidrogênio 21 e do tubo de saída de oxigênio 22 do segundo lado S2 da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Na presente concretização, o hidrogênio o tubo de saída 21 e o tubo de saída de oxigênio 22 emitem o hidrogênio e o oxigênio do lado próximo da câmara catódica 1201 da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Isto também indica que o tubo de saída de hidrogênio 21 e o tubo de saída de oxigênio 22 podem ser configurados em qualquer lado da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 de acordo com o projeto ou a demanda dos usuários.

[0051] Por favor, consulte a FIG. 2C. FIG. 2C mostra um desenho esquemático em corte de uma forma de realização de acordo com a FIG. 2A na presente invenção. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 compreende a membrana de troca iônica 120, a câmara de cátodo 1201 e a câmara de ânodo 1202, como mostrado na FIG. 2C. A câmara do cátodo1201 acomoda o cátodo 123 e a câmara de ânodo 1202 acomoda o ânodo 124. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 está configurada entre a câmara do cátodo 1201 e a câmara do ânodo 1202. Enquanto a célula eletrolítica da membrana de troca iônica12 eletrolisa a água, o cátodo 123 gera hidrogênio e o ânodo 124 gera oxigênio. Numa forma de realização, a câmara anódica 1202 acomoda água. A água na câmara anódica 1202 pode ainda penetrar na câmara catódica 1201 através da membrana iônica 120. Além disso, a FIG. 2A, FIG.2B e FIG. 2C são os desenhos esquemáticos seccionais para demonstrar a estrutura no interior da célula 12 eletrolítica de membrana de troca iônica, mas não para divulgar a célula eletrolítica de membrana de troca iônica real 12. A área em branco na Figura 2C mostra o alojamento da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12.

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13/27 [0052] A membrana 120 de troca iônica compreende um corpo 1203 de membrana de troca iônica, a camada 128 de catalisador de ânodo e a camada 127 de catalisador de cátodo, como mostrado na FIG. 2C. O corpo de membrana de troca iônica 1203 pode ser uma membrana de troca de prótons. Numa melhor forma de realização, o corpo da membrana de troca iônica é uma membrana de Nafion. A camada de catalisador de ânodo 128 pode ser selecionada de um grupo consistindo de Pt, Ir, Pd, o pó de liga de Pt, carbono ou qualquer combinação destes. A camada de catalisador de catodo 127 pode ser selecionada de um grupo consistindo de Pt, Ir, Pd, o pó de liga de Pt, ou qualquer combinação destes. Numa forma de realização, o material da camada de catalisador anódico 128 ou da camada de catalisador catódico 127 é capaz de ser uma suspensão que é disposta em dois lados da membrana iônica para formar a camada de catalisador anódico 128 e a camada de catalisador catódico 127. Na prática, o hidrogênio pode ser gerado pela camada de catalisador e o hidrogênio pode ser gerado pelo cátodo 123 em vez disso; hidrogênio pode ser gerado mesmo entre o corpo de membrana de troca iônica 1203 e o cátodo 123. Portanto, em comparação com a técnica anterior, a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 na presente invenção pode evitar vários problemas tais como corrosão celular, poluição ambiental ou inalação com gás eletrólito devido a filtração incompleta.

[0053] Por favor, consulte a FIG2A à FIG. 2C. Dentro da câmara catalítica 1201 compreende uma placa de cátodo 121, o cátodo 123, uma placa de vedação de cátodo 125 e a camada de catalisador de cátodo 127. No interior da câmara de ânodo 1202 compreende uma placa de ânodo 122, o ânodo 124, uma placa de anodo 126 e a camada de catalisador de ânodo 128. Em que, o primeiro lado S1 e o segundo lado S2 na FIG. 2A corresponde respectivamente ao prato do cátodo 121 e a placa do ânodo 122 na FIG. 2C. Por outro lado, o primeiro lado S1 e o segundo lado S2 na FIG. 2B estão correspondendo à placa do ânodo 122 e a placa do cátodo 121 na FIG. 2C respectivamente. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 compreende o tubo de saída de hidrogênio 21, o tubo de saída de oxigênio 22 e um tubo de água 24. O tubo de saída de oxigênio 22 está configurado para emitir o oxigênio e o tubo de saída de

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14/27 hidrogênio 21 está configurado para produzir o hidrogênio gerado dentro da câmara do cátodo 1201. O tubo de saída de hidrogênio 21 penetra através da placa de vedação de cátodo 125, a placa de vedação de ânodo 126, o ânodo 124 e a placa de ânodo 122, como mostrado na FIG. 2C. Portanto, a câmara catalítica 1201 pode ser ligada ao ambiente fora da célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 e libertar o hidrogênio. O tubo 22 de saída de oxigênio configurado para produzir o oxigênio gerado dentro da cara 1202. O tubo 22 de saída de oxigênio penetra através do ânodo 124 e da placa do ânodo122, de modo que a câmara do anodo 1202 possa ser ligada ao ambiente fora da célula iônica. A célula eletrolítica de membrana 12 e saída do oxigênio. O tubo de água 24 penetra através do ânodo 124 e da placa de ânodo 122. O tubo de água 24 está ligado ao depósito de água 10 para introduzir a água no tanque de água 10 na câmara de ânodo 1202. Assim a água para eletrolisação na célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 é reabastecida. Em que, uma vez que o tubo 21 de saída de hidrogênio e o tubo 22 de saída de oxigênio estão configurados no mesmo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12, o oxigênio e o hidrogênio são produzidos do mesmo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica

12. Na presente forma de realização, todo o tubo de saída de hidrogênio 21, o tubo de saída de oxigênio22 e o tubo de água 24 penetram através da placa do ânodo 122 e são configurados na placa do ânodo 122. A presente invenção não está limitada a forma de realização descrita. Com uma estrutura semelhante, o tubo de saída de hidrogênio 21, o tubo de saída de oxigênio 22 e o tubo de água 24 podem também penetrar e ser dispostos no prato de cátodo 121, como mostrado como o segundo lado S2 na FIG. 2B.

[0054] Na técnica anterior, uma vez que o gás e a água são produzidos a partir de dois, mesmo três lados da célula eletrolítica da membrana de troca iônica, um grande espaço de acomodação para célula eletrolítica de membrana de troca iônica e a linha conectiva e tubo conectivo deve ser reservado. Na presente invenção, uma vez que o oxigênio e o hidrogênio são emitidos do mesmo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12, o espaço em torno da célula eletrolítica da membrana de troca iônica pode ser utilizado eficazmente.

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15/27 [0055] Por favor, consulte a FIG. 3 e FIG. 4. FIG. 3 mostra um desenho explodido de uma forma de realização da célula eletrolítica de membrana de troca iônica na presente invenção. FIG. 4 mostra outro desenho explodido da FIG. 3 da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção. A membrana 120 de troca iônica compreende ainda uma placa 1204 perifica de membrana de troca iônica para fixar a posição relativa do corpo 1203 de membrana de troca iônica, a camada 127 de catalisador de cátodo e a camada 128 de catalisador de membrana de troca iônica na célula eletrolítica de membrana de troca iônica. 3 e FIG. 4 mostram a posição relativa de cada componente da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Em seguida, cada componente contido pela célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 pode ser montado de acordo com a sequência de empilhamento, como mostrado na FIG. 3 e FIG. 4.

[0054] Por favor, consulte a FIG. 3 e FIG. 4. Numa forma de realização, a placa periférica de membrana de troca iônica 1204, a placa de vedação de cátodo 125 e a placa de vedação de ânodo 126 podem ser configuradas à volta da placa de eletrodo para obter os efeitos tais como isolamento e estanqueidade. Em que, o material da placa periférica de membrana de troca iônica 1204 pode ser gel de silicone. No entanto, o método de material e configuração da placa periférica de membrana de troca iônica 1204 não está limitado aos mencionados acima. Na prática, o material e o método de fixação da placa periférica de membrana de troca de íons 1204 podem ser qualquer tipo de material ou métodos de fixação que possam obter os efeitos como isolamento e hermeticidade.

[0055] Como mostrado na FIG. 3 e FIG. 4, o tubo de saída de hidrogênio 21 penetra através da placa de vedação de cátodo 125, a placa periférica de membrana de troca iônica 1204, a placa de vedação de ânodo 126, o ânodo 124 e a placa de ânodo 122, de modo que o hidrogênio gerado dentro da câmara de cátodo 1201 ser emitido através do tubo de saída de hidrogênio 21 e da placa periférica de membrana de troca iônica 1204 a partir do lado da placa de ânodo 122; e o tubo 22 de saída de oxigênio penetra através do ânodo 124 e da placa 122 do ânodo, de modo que o oxigênio gerado dentro da cara 1202 do

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16/27 ânodo pode ser emitido através do tubo 22 de saída do oxigênio do lado da placa 122 do ânodo através do ânodo 124 e da placa do ânodo 122. O tubo de água 24 está ligado ao tanque de água 10 para introduzir a água no tanque de água 10 na câmara do ânodo 1202. Por isso, a água para eletrolização na célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 é reabastecida. Uma gaxeta 25 é configurada entre o tubo de saída de hidrogênio 21, o tubo de saída de oxigênio 22, o tubo de água 24 e o prato de ânodo 122. A gaxeta 25 é configurada para vedar o espaço entre o tubo de saída de hidrogênio 21, o tubo de saída de oxigênio 22 , o tubo de água 24 e o prato de ânodo 122.

[0056] Como mostrado na FIG. 3 e FIG. 4, o cátodo 123 compreende uma placa condutora de cátodo 123-1 e uma placa condutora de cátodo 123-2; o ânodo 124 compreende uma placa condutora do ânodo 124-1 e uma placa condutora do ânodo 124-2. Numa forma de realização, cada placa condutora pode ser uma peça de fundição de pó de titânio, e o material de cada placa condutora pode ser de titânio. No entanto, na prática, não está limitado aos materiais ou métodos de moldagem acima. Como mostrado na FIG. 3, numa forma de realização, a placa condutora do cátodo 123-2 pode ser configurada entre a membrana de troca iônica120 / o corpo da membrana de troca iônica1203 e a placa condutora do cátodo 123-1; e a placa condutora do ânodo 124-2 pode ser configurada entre a membrana de troca iônica 120 / o corpo da membrana de troca iônica 1203 e a placa condutora do ânodo 124-1. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 pode ser ligada a um fornecedor de energia pela placa condutora do cátodo 123-1 e pela placa condutora do ânodo 124-1. Numa forma de realização, existem vias concebidas na placa 124-1 condutora do ânodo mostrada na FIG 3 e na placa 123-1 condutora do cátodo mostrada na FIG 4, respectivamente. Enquanto a placa condutora do cátodo 123-1 e a placa condutora do cátodo 123-2 estão sobrepostas, é formada uma pluralidade das cavidades do cátodo 123-3 na câmara do cátodo 1201. Enquanto a placa condutora do ânodo 124-1 e a placa condutora do ânodo 124 -2 são sobrepostas, uma pluralidade das cavidades do ânodo 124-3 é formada na câmara anódica 1202. As cavidades 123-3 do cátodo e as cavidades 124-3 do ânodo podem ser utilizadas para fazer circular o ar e a água no mesmo. Em que, as cavidades do

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17/27 ânodo 124-3 estão ligadas ao tubo de saída de oxigênio 22 e as cavidades do cátodo 123-3 estão ligadas ao tubo de saída de hidrogênio 21.

[0057] Por favor, consulte as FIG 5A e FIG 5B. FIG. 5A e 5B mostram desenhos de composição com diferentes ângulos visuais da célula eletrolítica da membrana de troca iônica na presente invenção. O prato do catodo 121 e o prato do ânodo 122, respectivamente, dispostos nos dois lados externos da célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 para fixar, isolar e proteger toda a célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12. O material do prato do cátodo 121 e o ânodo placa 122 pode ser de aço inoxidável. Numa forma de realização, depois da célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 ser montada, a célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 pode ser fixada pelo elemento de fixação mostrado na FIG. 6. No entanto, a quantidade, tipo e forma de fixação não estão limitados à figura. Como mostrado na FIG. 6, o volume da célula eletrolítica de membrana de troca de íons 12 montada é relativamente pequeno. Portanto, o volume do dispositivo de eletrólise na presente invenção é compacto.

[0058] Por favor, consulte a FIG. 1C, FIG. 6, a FIG. 7A e FIG. 7B. FIG. 6 mostra um desenho explodido de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção. FIG. 7A e 7B mostram um desenho explodido e um desenho de composição num outro ângulo visual do dispositivo de eletrólise na presente invenção. Apenas os componentes necessários são mostrados para ilustrar claramente. O dispositivo de eletrólise 1 da presente invenção compreende o tanque de água 10 e a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 mencionada acima; além disso, o dispositivo de eletrólise 1 também compreende um tubo de gás 11, uma bomba de gás 13, um ventilador 15, uma câmara de mistura de gás 16, um detector de concentração de hidrogênio 18, um controlador 14, um tanque de separação 30 e um medidor de água 40. o tanque de separação 30 está localizado numa sala isolada no tanque de água 10. Numa forma de realização, o medidor de água 40 é para detectar o nível de água do tanque de água 10. O medidor de água 40 é configurado na superfície externa do tanque de água 10 e é usado para medir o volume de água no tanque de água 10

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18/27 medindo a diferença na capacitância entre a área de água e a área sem água no tanque de água 10.

[0059] Por favor, consulte a FIG. 6, a FIG. 8A e FIG. 8B. FIG. 8A mostra uma vista de topo de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção. FIG. 8B mostra um desenho esquemático em corte de acordo com o segmento D-D da FIG. 8A na presente invenção. O tubo 21 de saída de hidrogênio da célula 12 eletrolítica de membrana de troca iônica é acoplado e ligado ao tanque de separação 30 por um orifício de hidrogênio 211. O tubo 22 de saída de oxigênio da célula 12 eletrolítica de membrana de troca iônica é acoplado e ligado ao depósito de água 10 por um orifício de oxigênio 222. Em que um esterilizador 50 está contido no tanque de água 10. Na presente concretização, o esterilizador 50 um esterilizador de UV direto. O esterilizador 50 está localizado no lado do tanque de água 10 longe do tanque de separação 30. O tubo de água 24 está ligado diretamente ao lado no depósito de água 10 perto do esterilizador 50 por uma porta de água 242, de modo a que a água esterilizada no tanque de água 10 reabastecido para a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 para eletrólise.

[0060] O tanque de separação 30 compreende uma válvula de mola 32, um flutuador 34 e um tubo de descarga de hidrogênio 36 no seu interior. O hidrogênio gerado pela célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 é transportado para o tanque de separação 30 através do tubo de saída de hidrogênio 21 e da porta de hidrogênio 211. Enquanto o hidrogênio no tanque de separação 30 se acumula até um limiar, a válvula de mola 32 é aberta devido para a pressão de hidrogênio. Por conseguinte, o hidrogênio pode ser libertado através do tubo de descarga de hidrogênio 36 para um filtro 60. O filtro 60 irá filtrar as impurezas em hidrogênio. Além disso, quando o hidrogênio é emitido da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12, o hidrogênio pode conter um pouco de água eletrolítica residual. A água eletrolítica residual é acumulada no tanque de separação 30, de modo que o flutuador 34 flutua com o aumento do nível da água. Em seguida, uma saída de água coberta pelo flutuador 34 é exposta, e a água eletrolítica residual acumulada é descarregada através da saída de água para o tanque de água 10 para reutilização.

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19/27 [0061] O oxigênio gerado pela eletrólise é descarregado diretamente para o tanque de água 10 através da porta de oxigênio 222 e do tubo de saída de oxigênio 22. O oxigênio é diretamente dissipado da parte superior do tanque de água 10 para a atmosfera. O oxigênio produzido a partir da célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 pode conter um pouco de água eletrolítica residual. A água eletrolítica residual será descarregada no tanque de água 10 para reutilização.

[0062] Por favor, consulte a FIG. 7A, FIG.7B, FIG.8A e FIG.9. FIG. 9 mostra um desenho esquemático em corte de acordo com o segmento Q-Q da FIG. 8A na presente invenção. Como mencionado no parágrafo anterior, o hidrogênio é enviado para o filtro 60 através do tubo de descarga de hidrogênio 36, depois é utilizado um cartucho de filtro 602 contido no filtro 60 para filtrar as impurezas em hidrogênio. O hidrogênio filtrado é transportado para o tubo de gás 11 e é diluído para entrar na câmara de mistura de gás 16. O tubo de gás 11 está ligado ao filtro 60 para receber o hidrogênio filtrado. O tubo de água 11 também está ligado à bomba de gás 13. O ventilador 15 retira o ar do ambiente externo para fora do dispositivo de eletrólise 1 para o dispositivo de eletrólise 1 e a bomba de gás 13 extrai o ar para dentro do tubo de gás 11 para diluir a concentração de hidrogênio no interior do tubo de gás 11. Em que todos os componentes mencionados acima estão envolvidos pelo alojamento 100. O alojamento 100 tem uma pluralidade de poros. O ventilador 15 atrai o ar ambiente para o dispositivo de eletrólise 1 pelos poros no alojamento 100, e então o ar aspirado é arrastado para dentro do tubo de gás 11 pela bomba de gás 13. Na presente invenção, a bomba de gás 13 pode ser um ventilador de vórtice. O ar aspirado pelo ventilador 15 é arrastado para dentro da bomba de gás 13 através de uma porta de sucção 134 da bomba de gás 13, de modo que o ar pode ser transportado para o tubo de gás 11. Como mostrado na FIG.7B e FIG.9, tubo de bomba de gás 132 da bomba de gás 13 é acoplado ao tubo de gás 11 através de uma entrada de gás 112. O tubo de gás 11 tem uma primeira direção de escoamento D1 e a entrada de gás 112 tem uma segunda direção de escoamento D2. O gás no tubo de gás 11 flui para a câmara de mistura de gás 16 na primeira direção de fluxo Di, mostrada como a seta na linha indicadora. O gás na entrada de gás 112 flui para o tubo de

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20/27 gás 11 na segunda direção de fluxo D2, mostrada como a seta na linha indicadora. De modo que o gás do tubo de bomba de gás 132 é introduzido no tubo de gás 11 através da entrada de gás 112. Uma posição de ligação entre a entrada de gás 112 e o tubo de gás 11, que é a intersecção da primeira direção de fluxo D1 e a segunda a direção de fluxo D2 é fornecida com um ângulo A. O ângulo A é menor que 90 graus. O ângulo preferido do ângulo A está em um intervalo entre 25 graus e 45 graus. A forma da posição de ligação com o ângulo A é feita em um ângulo de arco. Pelo desenho do ângulo A, o ar no tubo de bomba de gás 132 pode ser transportado para dentro do tubo de gás 11 para diluir o hidrogênio no tubo de gás 11.

[0063] Por favor, consulte a FIG. 9. A câmara de mistura de gás 16 está ligada ao tubo de gás 11 e recebe o hidrogênio filtrado e diluído. A câmara de mistura de gás 16 gera seletivamente um gás atomizado para misturar com o hidrogênio para formar um gás saudável, e o gás atomizado é o selecionado de um grupo que consiste em vapor de água, solução atomizada, óleo essencial volátil e qualquer combinação destes. A câmara de mistura de gás 16 compreende um agitador 162. O agitador 162 atomiza o vapor de água, a solução atomizada ou o óleo essencial volátil na câmara de mistura de gás 16 agitando para gerar o gás atomizado. Então o gás atomizado é misturado com hidrogênio na câmara de mistura de gás 16 para formar o gás saudável para inalação. A câmara de mistura de gás 16 pode ligar ou desligar seletivamente de acordo com o requisito. Isso significa também que a câmara de mistura de gás 16 e o agitador 162 podem ser ligados para fornecer o hidrogênio com o gás atomizado para inalação; caso contrário, a câmara de mistura de gás 16 e o agitador 162 podem ser desligados para fornecer o hidrogênio apenas para inalação. O usuário pode inalar o hidrogênio ou o gás saudável liberando o hidrogênio ou o gás saudável na atmosfera. Além disso, o usuário pode inalar o hidrogênio ou o gás saudável através de um tubo ou máscara.

[0064] O detector de concentração de hidrogênio 18 está ligado ao tubo de gás 11 para detectar a concentração de hidrogênio do tubo de gás 11. O controlador 14 é acoplado ao detector de concentração de hidrogênio 18, à bomba de gás 13 e à célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. forma de

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21/27 realização, o detector de concentração de hidrogênio 18 pode ser acoplado ao tubo de saída de hidrogênio 21 e à porta de hidrogênio 211 para detectar a concentração de hidrogênio do tubo de gás 11 proveniente da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Em que, o detector de concentração de hidrogênio 18 detecta se a concentração de hidrogênio do tubo de gás 11 está num intervalo. O intervalo está entre um primeiro limite e um segundo limite. Por exemplo, o primeiro limiar é de 4% e o segundo limiar é de 6%, depois o detector de concentração de hidrogênio 18 detecta se a concentração de hidrogênio do tubo de gás se situa entre 4% e 6%. O valor do primeiro limiar e do segundo limiar pode ser ajustado através do painel de operação 102 de acordo com o requisito. Na presente forma de realização, o detector de concentração de hidrogênio 18 gera um primeiro sinal de aviso enquanto a concentração de hidrogênio detectada no tubo de saída de hidrogênio 21 e a porta de hidrogênio 211 é superior ao primeiro limiar de 4%. O controlador 14 gera um comando de partida ao receber o primeiro sinal de aviso. O comando de arranque é enviado para a bomba de gás 13 para ligar a bomba de gás 13. O detector de concentração de hidrogênio 18 gera um segundo sinal de aviso enquanto a concentração de hidrogênio detectada no tubo de saída de hidrogênio 21 e a porta de hidrogênio 211 é superior ao segundo limiar 6%. O controlador 14 gera um comando de parada ao receber o segundo sinal de aviso. O comando de paragem é enviado para a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 para desligar a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Por exemplo, a energia introduzida na célula 12 eletrolítica de membrana de troca iônica é cortada para evitar explosão de gás devido a elevada concentração de hidrogênio, para melhorar ainda mais a segurança geral. O primeiro limiar mencionado pode ser um volume de hidrogênio de 3,5% do volume total de gás. O primeiro sinal de aviso é gerado quando a concentração de hidrogênio detectada é superior a 3,5%. No entanto, o limite não está limitado a isso.

[0065] Por favor, consulte a FIG. 10. FIG. 10 mostra um desenho esquemático de uma forma de realização do dispositivo de eletrólise na presente invenção. Numa forma de realização, o dispositivo de eletrólise 1 compreende o tanque de pré-aquecimento 17 configurado entre o tanque de água 10 e a célula

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22/27 eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Em que, o tanque de préaquecimento 17 é aproximadamente um cilindro ou um tubo circular. Embora o tanque de pré-aquecimento 17 seja mostrado maior do que o tanque de água 10 na FIG. 10, o volume do tanque de pré-aquecimento 17 é menor do que o do tanque de água 10 em outras formas de realização. O tanque de pré-aquecimento 17 compreende uma entrada de água 172 acoplada a uma porta de fundo 10-2 do tanque de água 10. O tanque de pré-aquecimento 17 compreende ainda uma saída de água 174 acoplada ao tubo de água 24 da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. O tanque de pré-aquecimento 17 compreende ainda um tubo de importação de oxigênio 176 acoplado ao tubo de saída de oxigênio 22. O tanque de pré-aquecimento 17 compreende ainda um tubo de exportação de oxigênio 178 acoplado a uma porta superior 10-1 do tanque de água 10. A água no depósito de água 10 deságua primeiro no tanque de préaquecimento 17 através do orifício de fundo 10-2, depois flui para a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 para eletrólise através da saída de água 174. Oxigênio e parte da eletrólise residual a água gerada durante a eletrólise da água é descarregada no tanque de pré-aquecimento 17 através do tubo de importação de oxigênio 176. Parte da água eletrolisada residual permanecerá no tanque de pré-aquecimento 17. O oxigênio é descarregado para o depósito de água 10 através do topo porta 10-1 e t ele tubo de exportação de oxigênio 178.

[0066] Em que, a temperatura da célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 aumentará durante a eletrólise. A temperatura da água eletrolisada está relacionada à eficiência da eletrólise. A faixa de temperatura da água eletrolisada entre 55°C e 65°C aumenta a eficiência da eletrólise. Portanto, a água eletrolisada no tanque de pré-aquecimento 17 é pré-aquecida até à temperatura apropriada recuperando a água eletrolisada com alta temperatura descarregada pelo tubo de saída de oxigênio 22 da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 para o tanque de pré-aquecimento 17. O temperatura apropriada pode estar no intervalo entre 55 ° C e 65 ° C. De modo a manter a água eletrolisada com temperatura apropriada no tanque de préaquecimento 17, o tanque de pré-aquecimento 17 compreende ainda uma

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23/27 pluralidade de aletas de arrefecimento 171 e um segundo ventilador 173. As aletas de arrefecimento 171 são configuradas radialmente em uma parede externa de o tanque de pré-aquecimento 17, e o segundo ventilador 173 é configurado numa extremidade do tanque de pré-aquecimento 17. As aletas de arrefecimento 171 funcionam com o segundo ventilador 173 para gerar convecção para arrefecer o tanque de pré-aquecimento 17. Por um simples Na ilustração, as aletas de arrefecimento 171 são desenhadas apenas numa parte da parede exterior do tanque de pré-aquecimento 17, e noutras formas de realização, as aletas de arrefecimento 171 podem ser distribuídas na parede exterior do tanque de pré-aquecimento 17.

[0067] Um objeto da presente invenção é reduzir o ruído e o volume do dispositivo de eletrólise 1 enquanto se mantém uma quantidade suficiente de produção de hidrogênio, de modo que o dispositivo de eletrólise 1 possa ser adequado para ser utilizado enquanto dorme. Por conseguinte, o principal objetivo da presente invenção é reduzir o volume do dispositivo de eletrólise 1. Por exemplo, o dispositivo de eletrólise 1 da presente invenção é aproximadamente cilíndrico. Como o comprimento de seção mais longo na parte inferior é de 200 mm e a altura do dispositivo é de até 270 mm, o volume máximo é de aproximadamente 8500 cm3 ou 8,5 litros. A aparência do dispositivo de eletrólise 1 da presente invenção não se limita ao cilíndrico; a aparência do dispositivo de eletrólise 1 pode ser de outra forma. Por exemplo, a aparência do dispositivo de eletrólise 1 pode ser elipse, quadrado ou polígono. Em seguida, o espaço de acomodação definido pela caixa do dispositivo de eletrólise 1 é efetivamente usado, tanto quanto possível. Existem seis configurações de saída para ajustar a taxa de geração de hidrogênio do dispositivo de eletrólise 1, incluindo 120 ml / min, 240 ml / min, ou 360 ml / min de taxa de geração de hidrogênio, respectivamente correspondentes a 2 L / min, 4 L / min, e 6 L / min de gás total (gás saudável). Além disso, o dispositivo de eletrólise 1 pode produzir 400 ml / min, 500 ml / min ou 600 ml / min do hidrogênio. O usuário pode ajustar a taxa de geração de hidrogênio e o tipo de gás pelo painel de operação. O usuário pode ajustar a taxa de geração de hidrogênio para diminuir o ruído durante o

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24/27 sono, para que a presente invenção possa ser disposta perto da cabeça do usuário.

[0068] Por favor, consulte a FIG. 1C novamente. Numa forma de realização, o dispositivo de eletrólise 1 compreende um fornecedor de energia 80 para converter as redes para produzir os 240 watts de corrente contínua para fornecer dispositivo de eletrólise 1. O fornecedor de energia 80 compreende uma porta de alta potência 801 e uma porta de baixa potência 802. A porta de alimentação 801 é acoplada à célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 para fornecer a energia na reação eletrolítica. A porta de baixa potência 802 é adequada para fornecer energia a outros dispositivos do dispositivo eletrolítico 1, tal como a bomba de gás 13, o controlador 14, o ventilador 15 e o detector de concentração de hidrogênio 18. Para simplificar os desenhos, somente O fornecedor de energia 80 e a porta de alta potência 801 estão representados na FIG. 1C. No entanto, a pessoa com conhecimento geral deve ser capaz de saber como configurar uma linha de energia em um dispositivo de água de eletrólise na porta de baixa potência 802 para fornecer energia necessária para a operação do dispositivo de eletrólise 1.

[0069] A energia elétrica emitida a partir da porta 802 de baixa potência inferior a 50% da potência elétrica emitida a partir da porta 801 de alta potência. 172 da fonte de alimentação 801 de 240 watts CC fornecida pelo fornecedor 80 de alimentação s provenientes da porta 801 de alta potência célula eletrolítica de membrana de troca 12. A porta de alta potência 801 produz uma primeira tensão e uma primeira corrente. A primeira tensão está em um intervalo entre 3 Volts e 6,3 Volts, e a primeira corrente está em um intervalo entre 10 A e 27,3 A. A porta de baixa potência 802 fornece 60 watts CC para operar o dispositivo de eletrólise 1. A porta de baixa potência 802 gera uma segunda tensão e uma segunda corrente. A segunda tensão pode ser de 24 Volts e a segunda corrente é de 2,5 A. Noutra forma de realização, a segunda voltagem pode ser de 5 Volts e a segunda corrente é de 0,5 A. Pode ser conhecido após comparação que a primeira tensão é menor que a segunda tensão, e a primeira corrente é maior que a segunda corrente. A porta de alta potência 801 produz

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25/27 uma corrente contínua com alta corrente e baixa tensão. A porta de baixa potência 802 produz uma corrente contínua com baixa corrente e alta tensão.

[0070] Por favor, consulte a FIG. 1C, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 10 e FIG. A FIG. 11 mostra um desenho esquemático de uma forma de realização do mulo de percurso integrado na presente invenção. Noutra concretização, o presente invento proporciona ainda outro dispositivo de eletrólise 1 compreendendo a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 e um módulo de via integrada 19. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 está configurada para eletrólise da água. A célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 compreende o segundo lado S2, a membrana de troca iônica 120, o cátodo 123, o ânodo 124, o tubo de saída de hidrogênio 21 e o tubo de saída de oxigênio 22. Em que, a membrana de troca iônica 120 é configurada entre o cátodo 123 e o ânodo 124. Em que, quando a célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 eletrolisa água, o cátodo 123 gera hidrogênio e o hidrogênio é emitido através do tubo de saída de hidrogênio 21; o ânodo 124 gera oxigênio e o oxigênio é emitido através do tubo de saída de oxigênio 22. O módulo de percurso integrado 19 tem um depósito de água 199 e um percurso de gás. O tanque de água 199 é acoplado a célula eletrolítica da membrana de troca iônica12 para repor a água na célula eletrolítica da membrana de troca iônica12. Em que, o topo do tanque de água 199 é mais alto do topo da célula eletrolítica da membrana de troca iônica12. A via do gás é acoplada à célula eletrolítica da membrana de troca iônica 12 para transportar o hidrogênio. Em que, o segundo lado S2 da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 está voltado para o módulo de via integrada 19. O oxigênio e o hidrogênio são enviados para o circuito de gás a partir do segundo lado S2. A água é introduzida na célula 12 eletrolítica da membrana de troca iônica a partir do segundo lado S2.

[0071] O modulo de via integrada 19 tem ainda uma porta de hidrogênio 1922, uma porta de oxigênio 1924 e uma porta de água 1926. A porta de hidrogênio 1922 acoplada ao tubo 21 de hidrogênio para entrada do hidrogênio gerado pela célula 12 eletrolítica de membrana de troca iônica 19. A porta de oxigênio 1924 esta acoplada ao tubo de saída de oxigênio 22 para introduzir o oxigênio gerado pela célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12 no mulo

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26/27 de via integrado 19. O orifício de água 1926 esta acoplado ao tanque de água 199 para trazer água do tanque de água 199 para dentro da célula eletrolítica de membrana de troca iônica 12. Além disso, o tanque de pré-aquecimento 17, o tanque de separação e as portas, entradas, saídas ou passarelas entre os dispositivos podem ser integrados ao sistema integrado. módulo de caminho 19.

[0072] Na presente forma de realização, a função, o desenho estrutural e as várias alterações da célula eletrolítica da membrana de troca iônica12 são a mesmas com a célula eletrolítica da membrana de troca iônica12 noutras formas de realização. A função, o desenho estrutural e as várias alterações de outros componentes no dispositivo de eletrólise s semelhantes aos de outras formas de realização. No entanto, os componentes que acomodam e transportam gás e água são integrados a uma estrutura sistemática; além disso, o módulo de trajetória integrado 19 pode ser formado integralmente. Portanto, o volume do dispositivo de eletrólise pode ser compacto, o espaço no dispositivo de eletrólise pode ser usado de maneira eficaz, e a preocupação com a quebra da via pode ser aliviada.

[0073] Em resumo, o presente invento proporciona um dispositivo de eletrólise de água compreendendo uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica que emite hidrogênio e oxigênio do mesmo lado, de modo que o espaço ao redor da célula eletrolítica da membrana de troca iônica pode ser utilizado eficazmente. O dispositivo de eletrólise compreende ainda um tubo de gás, uma bomba de gás e uma câmara de mistura de gás. A célula eletrolítica da membrana de troca iônica eletrolisa a água para gerar hidrogênio. O hidrogênio é transportado para o tubo de gás. A bomba de gás puxa o ar para o tubo de gás unidirecionalmente com um ângulo para diluir o hidrogênio no tubo de gás. Em seguida, o hidrogênio diluído é transportado para a câmara de mistura de gás e misturado com um gás atomizado. Depois disso, o gás saudável é formado e é inalado pelos usuários.

[0074] Em comparação com a técnica anterior, a célula eletrolítica da membrana de troca iônica produz o hidrogênio e o oxigênio do mesmo lado. Além disso, a célula eletrolítica de membrana de troca iônica, o tanque de água, o tubo de gás, o ventilador, a bomba de gás, o painel de operação, a câmara de

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27/27 mistura de gás e outros dispositivos são configurados no invólucro dentro do volume limitado. Portanto, a presente invenção mantém produção de hidrogênio suficiente e também fornece espaço de acomodação dentro do alojamento tanto quanto possível. A presente invenção fornece um dispositivo de eletrólise de água que é eficiente na utilização de espaço, segurança, tamanho pequeno e baixo ruído, de modo que o dispositivo de eletrólise pode ser usado convenientemente pelo usuário.

[0075] Com os exemplos e explicações acima mencionadas, as características e espíritos da invenção são esperançosamente bem descritos. Mais importante, a presente invenção não está limitada à forma de realização aqui descrita. Os peritos na arte observarão prontamente que numerosas modificações e alterações do dispositivo podem ser feitas enquanto se retêm os ensinamentos da invenção. Consequentemente, a divulgação acima deve ser interpretada como limitada apenas pelos limites e limites das reivindicações anexas.

Claims

1. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA caracterizado por compreender: um alojamento compreendendo uma parede lateral; e uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica dentro do alojamento, a célula eletrolítica de membrana de troca iônica compreendendo um primeiro lado, um segundo lado correspondente ao primeiro lado, uma membrana de troca iônica, um cátodo, um ânodo, um tubo de saída de hidrogênio e uma saída de oxigênio tubo, sendo a membrana de troca iônica configurada entre o cátodo e o ânodo; em que quando a célula eletrolítica da membrana de troca iônica eletrólise a água, o cátodo gera hidrogênio que é emitido através do tubo de saída de hidrogênio, e o ânodo gera oxigênio que é emitido através do tubo de saída de oxigênio; em que o primeiro lado está voltado para a parede lateral e o hidrogênio e o oxigênio são emitidos a partir do segundo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica.

2. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 1 e ainda caracterizado por o ânodo se encontrar entre a membrana de troca iônica e o segundo lado, e o cátodo estar entre a membrana de troca iônica e o primeiro lado; o tubo de saída de oxigênio estender-se desde entre a membrana de troca iônica e o segundo lado até segundo lado e penetra através do segundo lado; e o tubo de saída de hidrogênio estende-se desde entre a membrana de troca iônica e o primeiro lado para o segundo lado e penetrar através do segundo lado.

3. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 1 e ainda caracterizado por o ânodo estar entre a membrana de troca iônica e o primeiro lado, e o cátodo está localizado entre a membrana de troca iônica e o segundo lado; o tubo de saída de hidrogênio estende-se desde entre a membrana de troca iônica e o segundo lado e penetra através do segundo lado; e o tubo de saída de oxigênio estende-se desde entre a membrana de troca iônica e o primeiro lado e penetra através do primeiro lado.

4. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 1 e ainda caracterizado por a célula eletrolítica da membrana de troca iônica compreender uma câmara de cátodo e uma câmara de ânodo, a câmara de cátodo compreende o cátodo, uma placa de vedação de cátodo, uma

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2/6 placa condutora de cátodo e uma placa externa de cátodo; a câmara do ânodo compreende o ânodo, uma placa de vedação do ânodo, uma placa condutora do ânodo e uma placa externa do ânodo.

5. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 4 e ainda caracterizado por a célula eletrolítica de membrana de troca iônica compreender um tubo de água configurado para penetrar através da placa externa de cátodo, a placa condutora de cátodo e a placa de vedação de cátodo para comunicar a câmara de cátodo e um tanque de água; a água do tanque de água flui para a câmara catódica através do tubo de água para reabastecer a câmara catódica.

6. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 5 e ainda caracterizado por compreender um medidor de água configurado para detectar o nível de água do tanque de água.

7. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 1 e ainda caracterizado por compreender um tubo de gás, um ventilador e uma bomba de gás, em que o tubo de gás é acoplado ao tubo de saída de hidrogênio para receber o hidrogênio, a ventoinha retira o ar do ambiente externo do dispositivo de eletrólise o dispositivo de eletrólise e a bomba de gás puxa o ar para dentro do tubo de gás para diluir a concentração de hidrogênio dentro do tubo de gás.

8. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 7 e ainda caracterizado por compreender uma câmara de mistura de gás acoplada ao tubo de gás para receber o hidrogênio diluído, em que a câmara de mistura de gás gera seletivamente um gás atomizado para misturar com o hidrogênio para formar um gás saudável e gás é vapor de água, solução atomizada, óleo essencial volátil ou qualquer combinação destes.

9. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 7 e ainda caracterizado por a bomba de gás ser acoplada ao tubo de gás via uma entrada de gás; uma posição de ligação entre a entrada de gás o tubo de gás ser proporcionada com um ângulo, em que o ângulo é menor que 90 graus.

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10. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 9 e ainda caracterizado por caracterizado por o ângulo estar num intervalor 25 e 45 graus e a forma da posição de ligação com o ângulo ser feita num ângulo de arco.

11. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 7 e ainda caracterizado por compreender ainda: um detector de concentração de hidrogênio, acoplado ao tubo de gás e configurado para detectar se a concentração de hidrogênio do tubo de gás está em um intervalo entre um primeiro limiar e um segundo limiar, onde o detector de concentração de hidrogênio gera um primeiro sinal de advertência quando a concentração de hidrogênio detectada é maior que o primeiro limiar; e um controlador, acoplado ao detector de concentração de hidrogênio, a bomba de gás e a célula eletrolítica de membrana de troca iônica, em que o controlador gera um comando de arranque para ligar a bomba de g quando se recebe o primeiro sinal de aviso.

12. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 11 e ainda caracterizado por o detector de concentração de hidrogênio gerar um segundo sinal de aviso quando a concentração de hidrogênio detectada é superior ao segundo limiar; o controlador gerar um comando de parada para desligar a célula eletrolítica da membrana de troca iônica ao receber o segundo sinal de advertência.

13. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 12 e ainda caracterizado por o primeiro limiar ser de 4%, o segundo limiar ser de 6% e o intervalo ser de 4% a 6%.

14. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 1 e ainda caracterizado por a membrana de troca iônica compreender um corpo de membrana, uma camada de catalisador catódico e uma camada de catalisador anódico; a camada de catalisador catódico e a camada de catalisador anódico estão localizadas respectivamente nos dois lados do corpo da membrana; a camada de catalisador de cátodo está localizada na câmara de cátodo e a camada de catalisador de ânodo está localizada na câmara de ânodo; a camada de catalisador anódico é uma selecionada de um grupo consistindo de Pt, Ir, Pd, o pó de liga de Pt, carbono e suas combinações, a

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4/6 camada de catalisador catódico é uma selecionada de um grupo consistindo de Pt, Ir, Pd, a liga pó de Pt e suas combinações, e o corpo da membrana é uma membrana de Nafion.

15. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 1 e ainda caracterizado por compreender uma fonte de energia, em que a fonte de energia compreende uma porta de alta potência e uma porta de baixa potência; a energia elétrica gerada pela porta de baixa potência é inferior a 50% da energia elétrica produzida pela porta de alta potência; a porta de alta potência produz uma primeira tensão e uma primeira corrente, e a porta de baixa potência gera uma segunda tensão e uma segunda corrente; e a primeira tensão é menor que a segunda tensão, e a primeira corrente é maior que a segunda corrente.

16. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 1 e ainda caracterizado por compreender um painel de operação, em que o volume do dispositivo de eletrólise é inferior a 8,5 litros, e uma taxa de produção de hidrogênio do dispositivo de eletrólise regulado pelo painel de operação está em uma faixa entre 120 mL / min a 600 mL / min.

17. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA caracterizado por compreender: um tanque de água acomodando água; uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica, em que a célula eletrolítica de membrana de troca iônica compreende uma membrana de troca iônica, um cátodo, um ânodo, um tubo de saída de hidrogênio e um tubo de saída de oxigênio; quando a célula eletrolítica da membrana de troca iônica eletrolisa a água, o cátodo gera hidrogênio e o ânodo gera oxigênio; o tubo de saída de hidrogênio é configurado para produzir o hidrogênio, e o tubo de saída de oxigênio é configurado para produzir o oxigênio e uma água restante; e um tanque de pré-aquecimento compreendendo uma entrada de água, uma saída de água e um tubo de importação de oxigênio; a entrada de água acoplada ao tanque de água para receber a água e a água enviada para a célula eletrolítica da membrana de troca iônica da saída de água, o tubo de importação de oxigênio sendo acoplado ao tubo de saída de oxigênio, a água restante e o oxigênio sendo enviado para o tanque de pré-aquecimento através do tubo de importação de oxigênio; em que o

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5/6 oxigênio e o hidrogênio são enviados do mesmo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica, e a água residual que sai do tubo de fornecimento de oxigênio aquece a água do tanque de pré-aquecimento.

18. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 17 e ainda caracterizado por a água do tanque de préaquecimento ser pré-aquecida para a temperatura entre 55 ° C e 65 ° C, e o volume do tanque de pré-aquecimento ser inferior ao do tanque de água.

19. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA de acordo com a reivindicação 17 e ainda caracterizado por o tanque de pré-aquecimento compreender uma pluralidade de aletas de arrefecimento e um segundo ventilador, as aletas de arrefecimento são configuradas radialmente em uma parede externa do tanque de pré-aquecimento e o segundo ventilador é configurado em uma extremidade do tanque de pré-aquecimento para resfriar o tanque de pré-aquecimento.

20. DISPOSITIVO DE ELETRÓLISE DE ÁGUA caracterizado por compreender: uma célula eletrolítica de membrana de troca iônica configurada para eletrolisar a água, compreendendo um segundo lado, uma membrana de troca iônica, um cátodo, um ânodo, um tubo de saída de hidrogênio e um tubo de saída de oxigênio, em que a membrana de troca iônica é configurada entre o cátodo e o ânodo; quando a célula eletrolítica da membrana de troca iônica eletriza água, o cátodo gera hidrogênio que é emitido através do tubo de saída de hidrogênio, e o ânodo gera oxigênio que é emitido através do tubo de saída de oxigênio; e um módulo de caminho integrado compreendendo: um tanque de água acoplado a célula eletrolítica da membrana de troca iônica, estando o tanque de água configurado para repor a água na célula eletrolítica da membrana de troca iônica, em que a parte superior do tanque de água é maior do que o topo da célula eletrolítica da membrana de troca iônica; e um duto de gás acoplado a célula eletrolítica da membrana de troca iônica, estando a via gasosa configurada para transportar o hidrogênio; em que o segundo lado da célula eletrolítica da membrana de troca iônica está voltado para o módulo da via integrada, o oxigênio e o hidrogênio são enviados para o caminho do gás do segundo lado, e a água é inserida na célula eletrolítica da membrana de troca

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6/6 iônica do segundo lado ; e uma câmara de mistura de gás recebendo o hidrogênio do caminho do gás, onde a câmara de mistura de gás gera seletivamente um gás atomizado para misturar com o hidrogênio para formar um gás saudável, e o gás atomizado é vapor de água, solução atomizada, óleo essencial volátil ou qualquer combinação destes.