CN104229946B

CN104229946B - 一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法

Info

Publication number: CN104229946B
Application number: CN201310256411.2A
Authority: CN
Inventors: 罗民雄; 黎明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: US10421673B2; US20160236955A1; CN104229946A; WO2014201852A1

Abstract

一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其特征是：包括可控电解电源，与可控电解电源连接的电解电极组件，工作时电解电极组件浸泡在欲电解的水中；电解电极组件的阴阳电极之间留有间隙，间隙距离在大于0mm、小于2mm范围之内，间隙按合理较小化原则设计；电解电极组件在所占一定空间内，其阴阳电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计；阴阳电极之间间隙距离设计较小化与间隙面积设计较大化的目的在于：使电解装置在一定电解电压与水质及环境条件下，对水分子尤其是对水中微量杂质具有较强电离作用，产生较多自由电子，获得较大电解电流；本方法兼容将电导率从很低至很高的水制成电解水。

Description

一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法

技术领域

本发明涉及一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，属于无隔离膜电解制取功能水技术领域。

背景技术

功能水被日本功能水协会定义为“用人工处理方法获得某种可再现且有用的功能的水溶液”。在各种各样所谓功能水当中，电解水是被人们从科学的角度上认知得最透彻的，也是唯一被日本厚生省(日本国家卫生部)所承认对人体健康具有实际功效的水。中国卫生部早在水世纪90年代已经正式批准电解水机生产销售。本发明属于电解法制作电解水领域，电解法制作的负电位还原水是电解水的最主要品种，是本发明的主要目标。负电位还原水对人类健康的意义是科学家研究长寿地区水源时早已认知的。科学家发现：各国长寿村源水的共同特性是含氢及氧化还原电位即ORP为负值，被称为负电位还原水，惯称还原水，后又有人简称功能水。这种特性是其他地区源水未见的。在一般河水湖水以及自来水与市销纯净水、蒸馏水、矿泉水等饮用水中，是不含氢的，ORP约为+150mv～500mv，没有还原性。近年，在经过大量科研成果及临床验证的基础上，基于含氢水可有效祛除氧自由基机理的“还原水医疗养生”热潮方兴未艾。

目前，市面上可见的电解法制取功能水或还原水装置主要分为有隔膜与无隔膜两种，其中无隔膜电解水方法是电解法制作还原水装置的发展方向。但是，纯净水包括蒸馏水等被认为因电导率太低，不能产生电解电流，不可能以电解方法制作功能水或负电位还原水。经检索现有有隔膜与无隔膜电解水相关专利或装置，将纯净水电解制作为功能水或负电位还原水这一技术难题的真正解决方法尚未见出现。鉴于纯净水为人们广泛大量地饮用，而且近似于纯净水那样极低电导率的源水广泛存在，解决将纯净水制成还原水的电解技术难题已是发展人类电解水事业之急需。申请人为解决此难题，进行了长期研究探索，终于从理论与实践两个方面取得了关键性的突破。

发明内容

本发明提出一种可将纯净水包括蒸馏水制成电解水的简易电解方法，属于无隔离膜电解水技术。

为何习惯上认为纯净水包括蒸馏水不能用电解法制成电解功能水？申请人发现其原因主要在于习惯认为纯净水电导率近似为零，以现有电解方法与装置而言，电解纯净水包括蒸馏水的电流近似为零，故不能电解。申请人提出一种新的简易电解方法，可在不人为添加任何物质情况下提高现市售纯净水包括蒸馏水的导电率，形成电解电流循环递增，从而实现纯净水包括蒸馏水的电解，制作出电解水，并且是较高负电位的纯净还原水，可供人饮疗养生；本发明还可制作负电位弱酸性还原水，可用于抗氧化美容护肤；本发明尚可应用于制作其他电解水或水处理等相关领域。

本发明方法基于申请人以下三个重要新发现：

第一个新发现，用电解水方法制作电解水或者还原水的实质是电源电能转换为水的功能水活性能或者还原活性能，本说明书重点以还原活性能及制作负电位还原水为例作相关说明。衡量还原活性能的主要指标有：活性氢含量，计量单位为ppb/L或ppm/L；水的氧化还原电位即ORP，计量单位为mv电压，ORP负电位又简称负电位。一般而言，若水有较高的活性氢含量与负电位，则水的还原活性能量即水的抗氧化还原性较强，申请人将氢含量与ORP负值合称为还原水指标。一定的电解电流强度及通电时间是电能转换为活性能即获得较高还原水指标的必要条件。在电解水装置中，电解阴阳极之间距离愈近，阴阳极面积愈大，同一种水呈现的阻抗愈小即在同样电解电压下电解电流愈大，换言之，电解电流与阴阳极之间距离成反比，与极板有效电解面积成正比，这一认知对电导率极低的纯净水与蒸馏水实现电解而言是至关重要的。

第二个新发现，现市售纯净水包括蒸馏水电导率并非绝对为零，即总含有除水分子外的微量杂质，这些微量杂质中部分杂质若被电解会释放电子，增加水的电导率，若被反复电解会释放更多电子，从而增加电解电流，实际检测表明：阴阳极之间的间隙距离较小，会更有利于此类微量杂质被电解，电解电流增加更显著，申请人将此类微量杂质一概简称为杂质；

第三个新发现，纯净水包括蒸馏水中存在杂质，经电解产生自由电子与离子微粒，其不仅具有产生与递增电解电流的作用，而且是产生还原水指标即产生更多氢H、氢气H₂尤其是产生负氢离子H^-的关键。其原理如下：在电解水装置中，水分子H₂O被电解产生H⁺与OH^-OH^-再被电解产生氧O、H、电子e-等物质，而杂质被电解释放大量自由电子e-，会增加H⁺+e-→H及H+e-生成H^-的机会，从而增加水含氢量，H^-增加会使水释放电子能力亦即抗氧化还原特性增强，表现为水ORP值由正变负。还有不容忽视的一点：杂质被电解产生的某些离子微粒是负氢离子H^-得以稳定存在的重要条件，OH^-被电解后所产生的H或H^-以杂质离子微粒为载体是可能存在相当时间的，以杂质离子微粒为载体的H因而有更多机会与自由电子结合成为H^-，日本专家白畑及太田成男对此种或类似现象已有论证，这是电解水具有较高还原水指标的主要原因。申请人将上述三个新发现统称为“水杂质电解制作还原水原理”，简称水杂质电解原理，该原理揭示了电解水方法制作还原水的本质与关键。其实，在将非纯净水电解制成还原水过程中，水中的杂质被电解同样起到产生电解电流尤其是产生还原水指标的作用，只是非纯净水杂质多，充当无名英雄，未引起人们充分关注亦未为人们深知而已。

基于上述三个新发现即水杂质电解原理，本发明对纯净水电解方法的特征是：一是令电解阴阳极板之间距离尽可能接近，二是令阴阳极板等效电解面积尽可能大，在一定电解电压如安全电压以及有关条件下获得尽可能大的电解电流，当然两极板间隙接近以不影响电解过程必需的水的流动性为限，因为水的合理流动性有利于水中微量杂质被反复电解，增加更多自由电子及电解电流。当然提高电解电源电压也可以增加电解电流，但实际应用会受到各种原因制约。实测表明：在饮水杯容器中，在阴阳极板一定的实用面积及合理结构下，两极板间距缩窄至0.1～0.5mm时，市售纯净水包括蒸馏水电解电流大约可达200～60mA，甚至更大，在数分钟内便可制作出还原水指标较高的纯净还原水。反之，现有电解水装置两极板间距或等效间距至少为3mm以上，甚至达到10mm或更大，在电解纯净水包括蒸馏水时，两极板间呈现出较大等效阻抗，电解电流接近零或仅数毫安，即使长时间通电，电解效果亦不佳。有看法认为：现有电解水装置电解时水中有活性炭会释放离子，有助于提高电流与还原水指标，实际检测表明：这不过是活性炭污染或残留杂质暂时性作用引起的错觉而已，当用纯净水多制作若干次或者用纯净水彻底清洗活性炭后，这些杂质污染或残留杂质会大为减少，电解电流便会下降到几毫安以下，还原水指标变得很差，原因在于阴阳极板间隙较大例如间隙大于2mm或更大时，对活性炭自身固有可释出微量杂质是难以在较安全电压下被电离产生自由电子的，而本发明则可以在较安全电压下乃至数伏特电压下电离活性炭固有释出的微量杂质而产生自由电子，表一列出了在两种不同电极间隙及有无活性炭状况下电解纯净水制作还原水的实测数据。

表一：不同电极间隙与有无活性炭结构的还原水指标实测数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+237mv，氢含量＝0，PH＝5.5

可见本发明基于申请人发现的杂质电解原理的设计方案可较好解决纯净水包括蒸馏水电解制成负电位还原水的难题。

在本发明纯净水包括蒸馏水电解方法中，电解电流为何会形成递增循环从而获得较强电解效果呢？一方面是两电极板间隙距离尽可能小从而减少了电极间阻抗，初始电解电流较大，可将较多水分子H₂O电解为OH^-与H⁺，进而在阳极将OH^-电解为O与H+e-，产生电解电流；另一方面，更为重要的是：纯净水中微量杂质在极板窄小间隙的局部强电流作用下容易被电解，释放出大量电子，从而使电解电流增加；上述电解电流的增加又会促使更多水分子与杂质被电解，进一步增加电流，如此反复导致电解电流逐步增加直至受限值。电流受限值取决于水质与本发明具体电解结构以及水质等综合因素，阴阳极板间隙中的电解水与间隙外水的流动性是否良好对还原水指标高低影响尤大，对此，申请人在后文“第四个新发现”中予以详述。

本发明重在将纯净水杂质电解而释出电子与微粒载体实现制作还原水方法，揭示了将电导率低的源水电解制成还原水的技术方案设计方向：一方面，可以通过尽可能减少两极板间隙及增大其有效电解面积，在完全不添加任何物料情况下，可将纯净水包括蒸馏水制成负电位纯净还原水；另一方面，还可视对还原水含氢量与ORP负值的较高设计要求，采取强化电解能量的适当措施，例如在电解槽中置入小块高品质活性炭或类似功能材料，既可改善水质口感，又因会在水中释放完全无害的微量杂质从而增加杂质被电解释放的电子与微粒载体，达到增加电解电流与提高还原水指标的作用，而且不影响纯净水包括蒸馏水纯净及安全品质；第三，在确保安全卫生前提下，还可视强化还原水养生保健综合功能设计要求，人为地添入适合电解环境的微量物质，如人体需要的某些微量元素等，通常与此同时可增加纯净水杂质含量，有利于提高还原水指标，此项措施可简称“添加杂质电解水法”。应该注意的是：此法会改变纯净水纯净度，存在较大安全性风险，宜慎用之。综合利用第一、二种方法是设计安全性实用性电解制作纯净还原水装置的首选。

申请人在水杂质电解原理基础上另有两个新发现，对本发明技术方案设计有重要指导意义：

第四个新发现，在本发明中，阴阳极板结构应尽可能有利于电解时极板间水的合理流动性，以使更多杂质进入极板间被电解，产生并提高还原水指标，这对于本发明转化为性价比高的电解水实用装置至关重要。采取“两极板面积适度不对称或不相等”电解结构，既可以满足还原水较高指标要求，又能降低装置成本。面积不对称设计应尽可能有利于极板间水分子被电解产生的离子群及其形成的气泡从极板边缘迅速扩散至电极上面水中。因此，在采取上下极板结构时，处于上面的极板面积应比下面的极板面积适当小些，但不宜太小，因为两极板有效电解面积受较小面积电极板面积所局限，其过小会导致电解电流减少从而影响ORP负值的提高，造成得不偿失。实验表明：采用上小下大极板结构，或者采取多个小面积上极板结构，使得极间电解水分子产生的离子群及氢气氧气可从小面积极板边缘在下极板电场力作用下向上或侧面水域升逸扩散，这样便在极板间隙中形成水分子离子流的流动，有利于更多水分子与杂质被电解，从而提高电解效率，上极板边缘为曲线可令边长增加，更有利于离子群与气泡朝外逸出并提高电解效率；反之，若上下极板面积上大下小，两极板间隙中形成的氢气氧气扩散至小极板边缘后会受到上极板宽出部分遮挡，不能顺势向上升逸，气泡会滞留在小极板边缘而影响极板间隙离子群及气体扩散，极板间隙中水分子电解产生的离子群在不易流动而潴留情况下，重新复合为水分子的机会大幅增加，离子减少使得形成氧气氢气尤其负氢的机会相应大幅减少，从而大幅降低电解效率，还原水指标会较极板面积上小下大显著变差；两极板电解有效面积对称且边缘重叠，也不大利于两极间隙离子群与气泡升逸扩散，还原水指标会逊于极板面积上小下大结构。申请人发现：极板面积上小下大还要配合以上极板为阴极、下极板为阳极才能获得较高还原水指标。原因在于：较大而居下的阳极能吸引更多电子e-、H^-、OH^-，而在阳极板与上极板下边缘交汇处将更多OH^-电解为O、H^-或H、e-，均使得产生H^-的机会增加，加上还有利于H、e-横向扩散以及正离子向上扩散，提高离子流动性，故可有效提高还原水指标。反之，阴极居下且较大，则没有上述优势，故还原水指标较差。若将极板水平或垂直安装两种安装方式作比较，垂直极板方式更有利于电解水流动性，因极板的垂直或上小下大略倾斜的间隙更有利于水分子电离所生气泡上浮逸升而增加水的流动性，获得较高还原水指标。综上所述，阴阳极板面积不对称并有利电解所产生气泡升逸的电极结构对于提高还原水效率至关重要。至于阴极或阳板面积孰大孰小，要视电极形状与实际面积及结构而定，或在阳极面积大于阴极面积时电解制作还原水效率较高，或反之。这取决于以下原理：两极板面积不对称使得阴阳极区域发生的水分子电解状况不对称，相对于对称电解而言，减少了H^-或H离子重新复合为水分子H₂O或H₂的机会，从而增加H与杂质所释电子结合为H^-的机率，因此还原水指标会显著提高，下列表二为电极面积结构不同的三种电解装置还原水指标比较数据，结构1为阳极面积显著大于阴极面积而且阴极在阳极上面的结构，结构2为大面积阳极在小面积阴极上面的结构，结构3为阴阳极面积相同的结构.

表二：电极面积结构不同的三种电解装置还原水指标比较表

注：除小面积电极面积差异外，三种电解装置其他条件相同；电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+176mv，氢含量＝0，PH＝5.5

可见，检测结果与上述分析结果一致。

第五个新发现，电解制作还原水的ORP负值应主要是由负氢含量所产生。因此，本发明与现有相关技术的重要区别之一，是本发明的主要目标定位于解决电解水技术悬而未决的难题：将纯净水包括蒸馏水制成富含负氢、ORP负值较高的还原水。H₂或H或H^-都曾被某些有关专家认为是有助人体抗氧化的活性氢，对活性氢究竟是H₂或H或H^-却各执一词，因而对还原水至关重要的ORP负值从何而来也就一直难有定论。日本专家及川胤昭与内藤真礼生在2008年发表《氢的革命——负氢离子的神奇疗效与临床验证》一书，论证了负氢离子经人胃肠吸收后具有清除氧自由基及促进新陈代谢的双重功效，该书中仅间接提及负氢与ORP负值的关系，日本电解还原水专家白畑在《活性氢》演讲中阐述了H与电子可因同存于金属微粒载体而结合，具有消除氧自由基的功能。负氢离子H^-所携电子较H₂或H所含电子更为容易被外电场吸引而释放，所以比较H₂或H而言，是影响ORP负值更为敏感因素，H^-在摄入人体细胞后尤为容易释放电子或与氧自由基如O⁺复合成H₂O，化害为利，是比H₂与H更为理想的消除人体自由基的抗氧化物质。故本发明着重于制作负氢离子含量较高、ORP负值也相应较高的还原水。表三为本发明实验装置之一所制作的还原水指标数据。

表三A：本发明实验装置之一所制作的还原水指标数据

表三B：表三A装置电解工作结束后还原水指标随时间变化数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+176mv，氢含量＝0

可见在电解活化过程与电解后活化能量消减过程，ORP负值与含氢量均呈现同步变化或增长或消减，ORP负值与含氢量成正比的明显规律证明了氢含量是产生ORP负值的主要原因，但氢含量可能为H₂或H或H^-或三者或其中二者之和，它们各自与ORP负值究竟是何关系呢？申请人通过实验分析确认：产生ORP负值的主要原因是负氢，而非H₂或H。虽然目前尚无水的负氢含量检测仪表，表中含氢量实测数据为现有溶氢表所测，该数值可能包含了氢气H₂、氢H与负氢H^-。

申请人通过排除分析法确认负氢含量与ORP的因果关系：首先，因为H₂含量并不影响ORP值，与ORP负值无因果关系，故可以排除；第二，H因为容易发生H+H→H₂复合反应，故以H状态在水中存在时间一般较短，即便对ORP值有影响，也是短暂的，故亦可以排除，申请人所作实验清楚表明：H+H→H₂产生氢气泡的现象在电解过程结束时数秒后便结束，证明了此时水所含H迅速减少使H₂气泡无以为继。更明显的是：与电解结束后H不能在水中长时间保持相反，还原水ORP负值却是可以长时间保持的，在合适密闭容器中ORP负值可稳定保持数十天以上，申请人观察到还原水在儲存15天后ORP负值仍然维持甚至于更高的事实，原因在于：申请人刻意通过特殊电解方法强化还原水活性能，获得了高活性能的ORP负值。即便还原水接触空气，ORP负值也可能保持长达数小时，这与水中H很快减少现象是相悖的。显而易见，在电解法制作的还原水中，H含量与ORP负值并无显著关联性及因果关系。据上述实验与分析，申请人确认：本发明电解纯净还原水装置所制还原水中形成ORP负值的主要原因是非负氢H^-含量莫属。故表三的氢含量变化规律可以近似看作负氢含量变化规律。本发明将同步提高还原水含氢量与ORP负值作为主要设计目标。有一种看法认为OH^-是影响ORP负值的因素，申请人对此不予认同，因为电解工作结束后，ORP负值衰减与PH值变化并无关联性，而且在同一ORP负值下既有碱性水又有酸性水，均足以证明ORP负值与PH值亦即与OH-含量并无因果关系。

本发明要付诸实用还要注意解决好还原水余氯等限制性物质含量问题，尤其是本发明方法与装置兼容用于将自来水开水或凉开水及直饮水或矿泉水等非纯净饮用水制作为还原水时，还原水指标会更高，符合上述电解杂质原理，但由于原水品质参差关系，可能出现还原水余氯含量增加问题，需采取适当的电极结构设计方案或去除余氯措施加以解决。在电解水过程中采用活性炭等材料吸收水中余氯是解决余氯问题的较好方案。采用活性炭等吸附性强的专用材料模块作为本发明设计方案的电解阳极具有消减水中余氯及某些重金属离子的良好效果，是本发明所产生的装置可以通用于纯净水与蒸馏水及非纯净饮用水的较佳选择。

本发明主要内容为：包括可控电解电源，与可控电解电源连接的电解电极组件，工作时电解电极组件浸泡在欲电解的水中；电解电极组件的阴阳电极之间留有间隙，间隙距离在大于0mm、小于2mm范围之内，间隙按合理较小化原则设计；电解电极组件在所占一定空间内，其阴阳电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计；阴阳电极之间间隙距离设计较小化与间隙面积设计较大化的目的在于：使电解装置在一定电解电压与水质及环境条件下，对水分子尤其是对水中微量杂质具有较强电离作用，产生较多自由电子，获得较大电解电流；本方法兼容将电导率从很低至很高的水制成电解水。

本发明内容之一为：电解电极组件中的不同极性电极分别做成蜂窝饼形状及与之可对应插接的梳子板形状；梳子板形状电极的梳齿固定在平板上，该平板开网状孔以利水流流过；梳子板形状电极梳齿插入对应蜂窝饼形状电极蜂窝孔中，梳齿表面与蜂窝孔表面之间留有间隙；蜂窝饼形状电极与梳齿板形状电极相对表面之间留有间隙；阴阳电极之间间隙距离均在大于0mm、小于2mm的范围之内。

本发明内容之二为：：电极之一结构为N个E并排紧贴形状，电极之二结构为N个水平反转的E并排紧贴形状，E形状电极与反E形状电极按凹凸对插方式形成多个Z形相通间隙，间隙距离在大于0mm、小于2mm的范围之内。

本发明内容之三为：电解电极组件中采取阴阳极面积不相等设计提高电解效率，阴阳极面积不相等，或阳极面积大于阴极面积，或阴极面积大于阳极面积，间隙距离在大于0mm、小于2mm的范围之内。

本发明内容之四为：电解电极组件由一个筒形电极所包裹，筒形电极的上部筒口敞开，筒底部为平面网孔结构，以便于筒内外水流的交互流动，筒形电极通过导线与可控电源输出端口1连接，作为电解电极1；筒形电极内中部或靠上部水平安装一个直径与筒形电极形状相配合的活性炭或类似材料饼形电极，作为电解电极2，活性炭或类似材料饼形电极外周面与筒形电极内周面之间留有间隙1，活性炭或类似材料饼形电极通过导线与可控电源输出端口2连接；活性炭或类似材料饼形电极下面装有极板，作为电解电极3，活性炭或类似材料饼形电极下表面与电解电极3极板上表面留有间隙2，电解电极3极板有网状孔，利于水与离子流动，电解电极3极板通过导线与可控电源输出端口3连接，电解电极3极板底表面与筒形电极筒底内表面留有间隙3；三个电极的间隙1、2、3的距离在大于0mm、小于2mm之间；电解电极组件工作状态由可控电源输出端口1、2、3控制。

本发明内容之五为：包括一段管状通道，可控电解电源，以及安装在管状通道中的电解电极组件，工作时让纯净水或其他饮用水从管状通道入口流入，流经受控于可控电解电源的电解电极组件的阴阳极之间的间隙，该间隙距离在大于0mm、小于2mm之间；从管状通道流出口流出便可达到目的。

本发明内容之六为：制作成便携式可移动电解水装置，包括可控电解电源，与可控电解电源连接的电解电极组件，工作时电解电极组件浸泡在欲电解的任意容器水中，用可控电解电源控制电解电极组件制作电解水；电解电极组件的阴阳极间隙距离在大于0mm、小于2mm之间。

本发明内容之七为：本发明内容之四电解电极组件，活性炭或类似材料饼形电极与电解电极3极板改变为蜂窝饼形状及与之可对应插接的梳子板形状，梳子板形状电极的梳齿固定在平板上，梳齿插入对应蜂窝孔中，梳齿表面与蜂窝孔表面之间留有间隙；蜂窝饼形状电极与梳齿板形状电极相对表面之间留有间隙：蜂窝饼形状电极与梳子板形状电极之间间隙的距离在大于0mm、小于2mm之间。

本发明内容之八为：本发明内容之四电解电极组件，断开活性炭或类似材料与可控电源输出端口2的连接，仅通过可控电源输出端口1、3控制电解电极组件工作。

本发明内容之九为：本发明内容之四电解电极组件，在将电解电极组件固定安装在盛水容器内工作的情况下，当盛水容器为金属或导电材料时，电解电极组件的筒形电极由盛水容器代替，区别仅在于：代替筒形电极的盛水容器底部不开网孔。

本发明内容之十为：本发明内容之四电解电极组件，用平板电极取代筒形电极，相当于筒形电极简化为仅有筒底板，间隙1不再存在。

本发明内容之十一为：本发明内容之八电解电极组件，将电解电极2紧贴电解电极3，即间隙2＝0mm。

基本技术方案：一种可将纯净水与蒸馏水简易电解制成负电位还原水的方法，其特征是：包括可控电解电源，与电解电源正极连接的阳极，与电解电源负极连接的阴极，工作时阴阳极浸泡在欲电解的水中；阴阳极之间留有间隙，间隙范围为：大于0mm至小于2mm，阴阳极之间设计为小间隙目的是增加电流，对水分子尤其是水中微量杂质产生较强电离作用，以产生较多自由电子；在一定空间内，阴阳极间间隙的有效电解面积尽可能设计较大，以求在同一电解电压与水质条件下获得较大电解电流及较大有效电解能量；为获得阴阳极间隙较大有效电解面积，可取的较佳方案之一是：阳极与阴极分别做成蜂窝煤形状及与之可对接的梳子形状，梳状电极梳齿的数量、形状及分布与蜂窝状电极蜂窝孔对应，并套入对应孔中，梳齿表面与蜂窝孔表面留有间隙，阴阳电极间的有效间隙面积约等于蜂窝电极平面与梳状电极平面间隙等效面积加上所有梳齿与蜂窝孔间隙等效面积之和。

技术方案之一：以盛水容器形式应用本发明基本技术方案，包括水容器及其盖子，可控电解电源安装在盖子内，所述盖子上安装有向下伸入电解容器内的电解极板组件，该组件由三个电极组合而成，工作时浸泡在容器内水中。电解极板组件由电极之一不锈钢园筒形阴极所包裹，不锈钢园筒上面敞口，平面底部为网孔结构，以便于园筒内外水流流动，园筒通过导线与可控电源输出之一负极连接；阴极园筒内中部或靠上部水平安装一个直径与园筒相配合的电极之二蜂窝状活性炭园饼，活性炭园饼周面与园筒内园周面间留有间隙之一，活性炭电极通过导线与可控电源输出之二连接；活性炭电极下面安装有电极之三带梳齿导电极板，其梳齿的数量、形状及分布与蜂窝状电极蜂窝孔对应，并套入对应孔中，梳齿表面与蜂窝孔表面留有间隙之四，园饼状活性炭下表面与梳齿极板上表面留有间隙之五，梳齿极板有网状孔，有利于加强水与离子流动性，蜂窝状电极与梳状电极之间间隙之二的有效面积大约相当于所有齿与孔间隙四的等效面积加上间隙五有效面积；梳齿电极板通过导线与可控电源输出之三连接，其底表面与阴极园筒底内表面留有间隙之三；三个电极的间隙之一、之二、之三的距离在大于0mm与小于1.5mm之间；通过可控电源输出之一、之二及负极可控制电极组件将纯净水与蒸馏水及其他普通饮用水分别制成碱性偏高的弱碱性或碱性偏低的弱碱性或酸性负电位还原水。

技术方案之二：应用本发明基本技术方案实现将流水电解制成负电位还原水。包括一段管状通道，可控电解电源，以及安装在通道中的电解极板组件，该组件与本发明技术方案之一所述的电解极板组件相同，让水从管状通道一端流入经过电解极板组件，从另外一端流出，通过可控电源输出之一、之二及阴极可控制电极组件将纯净水与蒸馏水及其他饮用水分别制成碱性偏高的弱碱性或碱性偏低的弱碱性或酸性负电位还原水。

技术方案之三：与技术方案之一类似，区别仅在于电解极板组件不同，本方案电解极板组件的电极之一结构为N个E并排紧贴形状，电极之二结构为N个水平反转的E并排紧贴形状，E形状电极与反E形状电极按凹凸对插方式形成多个Z形相通间隙，间隙距离在大于0mm、小于2mm的范围之内。

本发明技术方案中的电解极板组件具体结构不限于上述技术方案一、二、三所列，凡是用较小极间间隙与较大极间间隙面积以有效提高水及其杂质电解电流，达到制作还原水或相关目标的电解水电极结构均属本发明方法范围。

附图说明

下面通过附图对本发明作进一步阐释。

图1是本发明实施例1可将纯净水制成电解水的简易电解方法

图2是本发明实施例2可将纯净水制成电解水的简易电解方法

图3是本发明实施例3可将纯净水制成电解水的简易电解方法

图4是本发明实施例4可将纯净水制成电解水的简易电解方法

图5是本发明实施例5可将纯净水制成电解水的简易电解方法

图6是本发明实施例6可将纯净水制成电解水的简易电解方法

图7是本发明实施例7可将纯净水制成电解水的简易电解方法

具体实施方式

实施例1

本发明基本技术方案应用于盛水容器而设计，如图1所示，包括盛水容器14及其盖子13，可控电解电源12安装在盖子13内，13上安装有向下伸入电解容器内的电解极板组件18，该组件由3个电极组合而成，工作时浸泡在容器内水中。电解极板组件由电极不锈钢园筒形阴极1所包裹，1上面敞口，平面底部有网状园孔15，以便于1内外水流流动，1通过导线4与12输出之一电源负极15连接；1内中部或靠上部水平安装一个直径与1相配合的蜂窝状活性炭园饼电极2，2园周面与1内园周面间留有间隙7，2通过导线与可控电源输出端16连接；2下面安装有梳齿导电极板，其梳齿的数量、形状及分布与2蜂窝孔对应，并套入对应孔中，梳齿表面与蜂窝孔表面留有间隙22，2下表面与梳齿极板2上表面留有间隙8，梳齿极板2有网状开孔，有利于加强水与离子流动性，2与3电极之间间隙总有效面积大约相当于N个22的等效面积加上间隙8有效面积；3通过导线与可控电源输出17连接，3底表面与1底内表面留有间隙9；电极间隙7、8、9、22的距离在大于0mm与小于1.5mm之间；通过可控电源输出16、17、15不同电压组合形成控制方式1、2、3，可控制电极组件将纯净水与蒸馏水及其他普通饮用水分别制成碱性偏高的弱碱性或碱性偏低的弱碱性或酸性负电位还原水。1固定接于12电解电源负极输出端15，具体工作过程与原理分别阐释如下：

实施例1控制方式1用于制作碱性较高的弱碱性还原水。控制特点为：12的端口17接通15，12从端口16向2输出正电压；纯净水包括蒸馏水及微量杂质主要在间隙7与8及N个22被电解，2作为具有极大等效比表面积的阳极起着吸附负氯离子的良好作用，同时2释放在水中的微量杂质被电离所产生的电子有利于增加电解电流并增加H+e-→H^-的机会，获得更高还原水指标。在电解过程中水分子H₂O被电离或又复合为OH^-、H⁺、O、H、H^-、O₂、H₂等离子或物质，由于O₂、H₂气体可以从1上部敞口源源不断直接升出，在1内各间隙产生水流及离子流快速流动，容器中的水与杂质反复流经7、8、N个22进行电解，有利于电解效率的提高。另外，由于2对H^-与OH^-等负离子具有强吸附作用，电解强度愈大，H^-与OH^-等负离子愈多，2所吸附的H^-与OH^-等负离子愈多，与此同时，更多H+则与电子e-合成H₂升逸出水面，阳极等效面积大于阴极等效面积的作用得以体现，故电解结束后水中OH^-含量比较H⁺会更高，即还原水碱性更强、PH值更高，水中的H^-较高，余氯含量近于零，从而制作出较高还原水指标的碱性较强的弱碱性还原水。

实施例1控制方式2用于制作弱碱性还原水。控制特点为：12通过端口16向2输出正电压，较控制方式1输出正电压要低，同时从17向3输出较高正电压，主要在7与9对水及杂质的进行电解，12在2所施正电压比第一种方式要低，减弱了2对OH^-与H^-的吸附力度，因而还原水碱性比控制方式1要弱，9对水及杂质电解过程所产生的H^-补偿了2吸附力减弱而损失的H^-，从而制作出较高还原水指标的弱碱性还原水。

实施例1控制方式3用于制作酸性还原水，12通过端口16将2接通输出电压负极，即与1接通，12通过端口17向3输出正电压，在9、N个22及8对水及杂质进行电解，2接于电解电源负极，对H⁺等正离子具有强吸附力，减少H⁺+e-＝H₂的机会，与此同时，水中OH^-被9电解为O与H^-的机会较高，因为9间隙较窄，一般选择在大于零至小于0.6mm范围，较多的O₂及较少的H₂沿1内边缘经7升逸，形成水与离子流及杂质快速流动，有利于9产生的H^-扩散出去，随着这一过程反复进行，水中的H⁺含量会比OH^-含量愈高，因而还原水PH值会愈低，从而制作出较高还原水指标的酸性还原水。

表四列出了本实施例在3种控制方式下将纯净水制成碱性或酸性负电位还原水的指标。

表四：本实施例的3种控制方式将纯净水制成还原水的实测指标数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+167mv，氢含量＝0，PH＝5.5

实施例1结构兼容将非纯净水制作成为负电位还原水，原理及过程与上述类似。表五列出了本实施例将直饮水制成还原水的指标。

表五：本实施例的3种控制方式将直饮水制成还原水的实测指标数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+286mv，氢含量＝0，PH＝7.5

实施例2

本实施例结构如图2所示，是应用本发明基本技术方案将流水电解制成负电位还原水的又一实施方案。包括一段管状通道25，可控电解电源12，以及安装在通道25中的电解极板组件18，该组件与本发明实施例1所述的电解极板组件相同，区别仅在于：22间隙的长度比实施例1的22长M倍；让水从25的进水端口26流入流经18，经过电解电极间隙7、8、9，尤其是通过N个22间隙中被反复电解处理，从25出水端口27流出，通过可控电源输出16、17、15不同电压组合形成控制方式1、2、3，可控制电极组件将纯净水包括蒸馏水及其他饮用水分别制成PH值不同的负电位还原水。本实施例还原水指标见于表六。

表六：本实施例的3种控制方式将纯净水制成还原水的实测指标数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+242mv，氢含量＝0，PH＝5.5

实施例3

本实施例结构如图3所示，功能与实施例2类似，是应用本发明基本技术方案将流水电解制成负电位还原水的又一实施方案。包括一段管状通道25，可控电解电源12，以及安装在通道25中的电解极板组件18，该组件由3个电极组合而成，工作时浸泡在容器内水中。电解极板组件电极1为U筒形状，1上面敞口，1平面底部有网状园孔15，便于1内水流流动，1通过导线4与12输出端口15连接；电极2结构为N个水平反转的E并排紧贴形状，电极3结构为N个E并排紧贴形状，反E形状电极2与E形状电极3按凹凸对插方式形成多个Z形相通间隙8，2外周面与1内周面间留有间隙7，2通过导线与12输出端口16连接；3外周面与1内周面间留有间隙9，3通过导线与12输出端17连接；7、8、9间隙距离在大于0mm、小于2mm的范围之内；工作时，让水从25的进水口26流入流经18，经过电解电极间隙7、8、9，尤其是通过多个Z形间隙8中被反复电解处理，从25出水口27流出，通过可控电源端口16、17、15输出不同电压组合形成控制方式1、2、3，可控制电极组件将纯净水包括蒸馏水及其他饮用水分别制成PH值不同的负电位还原水。具体过程及其原理与实施例1控制方式1、2、3相似。本实施例还原水指标见于表七。

表七：本实施例3种控制方式将纯净水制成还原水的实测指标数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+263mv，氢含量＝0，PH＝5.5

实施例4

本实施例结构如图4所示，可见与实施例1的区别仅在于将其电解水机构即12与18制作成一个便携式可移动电解水装置，18可方便地放置于任意容器内水中，在12控制下工作。本实施例工作原理与过程类似实施例1，将本实施例的18置于容器内浸泡在一般容器如水杯或碗盆的水中，便可以象实施例1那样将容器所盛饮用水制成酸碱度不同并具有较高还原水指标的还原水。本实施例还原水指标见于表八。

表八：本实施例3种控制方式将纯净水制成还原水的实测指标数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+251mv，氢含量＝0，PH＝5.5

实施例5

本实施例结构如图5所示，与实施例1的区别在于：12安装在容器底部；电极采用较简单结构，2为饼形电极，3为导电平板，8为2与3之间隙，与实例1相比少了N个22间隙。本实施例普遍适合于1为金属或非金属的盛水容器，本实施例工作原理与过程与实施例1相同，只是缺少了N个22的作用。本实施例还原水指标见于表九。

表九：本实施例3种控制方式将纯净水制成还原水的实测指标数据

实施例6

本实施例结构如图6所示，与实施例5的区别仅在于：实施例5园筒形阴极1以盛水容器14所代替，结构简化，本实施例适合于14为导电材料如金属等的盛水容器，本实施例工作原理与过程与实施例1相同，只是缺少了N个22的作用。本实施例还原水指标见于表十。

表十：本实施例3种控制方式将纯净水制成还原水的实测指标数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+231mv，氢含量＝0，PH＝5.5

实施例7

本实施例结构如图7所示，可见与实施例6的区别在于：可控电解电源的控制方式与电解电极组件的电极结构简化，2不接12，12经端口15接1、17接3输出电解电压，并利用7、8、9距离及其电解面积的相互配合制成不同PH值负电位还原水。本实施例仅此一种控制方式，其控制特点为：12从端口17向3输出电解电源正电压，12端口15将1接电源负极，水及其微量杂质在间隙7、8、9被电解。2的作用与实施例1控制方式2相同，区别在于2的正电压值不如实施例1从12输出端口的16获取，而是取决于8与7对12端口17加载于3的电压之分压，故可用间隙8间距控制2的作用影响还原水PH值指标，改变12端口17输出正电压数值及其持续时间也可起到相似作用，从而制作出相应PH值的还原水。具体过程与原理与实施例1控制方式2类同。本实施例还原水指标见于表十一。

表十一：本实施例3种控制方式将纯净水制成还原水的实测指标数据

注：电解工作时间3分钟，常温，原水：ORP＝+238mv，氢含量＝0，PH＝5.5。

Claims

1.一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其特征是：包括可控电解电源，与可控电解电源连接的电解电极组件，工作时电解电极组件浸泡在欲电解的水中；电解电极组件的阴阳电极之间留有间隙，间隙距离在大于0mm、小于2mm范围之内，间隙按合理较小化原则设计；电解电极组件在所占一定空间内，其阴阳电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计；阴阳电极之间间隙距离设计较小化与间隙面积设计较大化的目的在于：使电解装置在一定电解电压与水质及环境条件下，对水分子尤其是对水中微量杂质具有较强电离作用，产生较多自由电子，获得较大电解电流，同时杂质被电解释放大量自由电子e-，会增加H⁺+e-→H及生成负氢的机会，从而增加水含氢量，提高电解水指标与效率；本方法兼容将非纯净水制成电解水。

2.根据权利要求1所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：电解电极组件中的不同极性电极分别做成蜂窝饼形状及与之可对应插接的梳子板形状；梳子板形状电极的梳齿固定在平板上，该平板开网状孔以利水流流过；梳子板形状电极梳齿插入对应蜂窝饼形状电极蜂窝孔中，梳齿表面与蜂窝孔表面之间留有间隙；蜂窝饼形状电极与梳子板形状电极相对表面之间留有间隙；阴阳电极之间间隙距离均在大于0mm、小于2mm的范围之内。

3.根据权利要求1所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：电极之一结构为N个E并排紧贴形状，电极之二结构为N个水平反转的E并排紧贴形状，E形状电极与反E形状电极按凹凸对插方式形成多个Z形相通间隙，间隙距离在大于0mm、小于2mm的范围之内。

4.根据权利要求1所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：电解电极组件中采取阴阳极面积不相等设计提高电解效率，阴阳极面积不相等为阳极面积大于阴极面积，或阴极面积大于阳极面积，间隙距离在大于0mm、小于2mm的范围之内。

5.根据权利要求1所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：电解电极组件由一个筒形电极所包裹，筒形电极的上部筒口敞开，筒底部为平面网孔结构，以便于筒内外水流的交互流动，筒形电极通过导线与可控电源输出端口1连接，作为电解电极1；筒形电极内中部或靠上部水平安装一个直径与筒形电极形状相配合的活性炭或类似材料饼形电极，作为电解电极2，活性炭或类似材料饼形电极外周面与筒形电极内周面之间留有间隙1，活性炭或类似材料饼形电极通过导线与可控电源输出端口2连接；活性炭或类似材料饼形电极下面装有极板，作为电解电极3，活性炭或类似材料饼形电极下表面与电解电极3极板上表面留有间隙2，电解电极3极板有网状孔，利于水与离子流动，电解电极3极板通过导线与可控电源输出端口3连接，电解电极3极板底表面与筒形电极筒底内表面留有间隙3；三个电极的间隙1、间隙2、间隙3的距离在大于0mm、小于2mm之间；电解电极组件工作状态由可控电源输出端口1、可控电源输出端口2、可控电源输出端口3控制。

6.根据权利要求1所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其特征是：包括一段管状通道，可控电解电源，以及安装在管状通道中的电解电极组件，工作时让纯净水或其他饮用水从管状通道入口流入，流经受控于可控电解电源的电解电极组件的阴阳极之间的间隙，该间隙距离在大于0mm、小于2mm之间；从管状通道流出口流出便可达到目的。

7.根据权利要求1所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其特征是：制作成便携式可移动电解水装置，包括可控电解电源，与可控电解电源连接的电解电极组件，工作时电解电极组件浸泡在欲电解的任意容器水中，用可控电解电源控制电解电极组件制作电解水；电解电极组件的阴阳极间隙距离在大于0mm、小于2mm之间。

8.根据权利要求5所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：活性炭或类似材料饼形电极与电解电极3极板改变为蜂窝饼形状及与之可对应插接的梳子板形状，梳子板形状电极的梳齿固定在平板上，梳齿插入对应蜂窝孔中，梳齿表面与蜂窝孔表面之间留有间隙；蜂窝饼形状电极与梳子板形状电极相对表面之间留有间隙：蜂窝饼形状电极与梳子板形状电极之间间隙的距离在大于0mm、小于2mm之间。

9.根据权利要求5所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：断开活性炭或类似材料饼形电极与可控电源输出端口2的连接，仅通过可控电源输出端口1、可控电源输出端口3控制电解电极组件工作。

10.根据权利要求5所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：在将电解电极组件固定安装在盛水容器内工作的情况下，若盛水容器为导电材料时，电解电极组件的筒形电极由盛水容器代替，区别仅在于：代替筒形电极的盛水容器底部不开网孔。

11.根据权利要求5所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：用平板电极取代筒形电极，相当于筒形电极简化为仅有筒底板，间隙1不再存在。

12.根据权利要求9所述的一种可将纯净水制成电解水的简易电解方法，其电解电极组件特征是：将电解电极2紧贴电解电极3，用电极间隙1与电极间隙3作电解。