CN104591467A - 一种发生电解水蒸汽的装置 - Google Patents

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Abstract

一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：包括有进水口与蒸汽输出口的蒸汽发生器、可控电解电源、电解电极组件、可对蒸汽发生器中储水进行加热的加热系统；可控电解电源给电解电极组件提供电解电流，电解电极组对蒸汽发生器中储水作电解；加热系统将蒸汽发生器中电解水加热至沸腾产生蒸汽；电解水蒸汽从蒸汽输出口输出；电解电极组件采用较高效率无膜电解水技术方案，对于储水容器中宽温度范围包括沸腾的储水可作有效电解，使得电解水蒸汽达到所需要的一定指标；所述电解电极组件，其不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙的面积按合理较大化原则设计，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，提高电解水及其水蒸汽指标。

Description

一种发生电解水蒸汽的装置
技术领域
本发明涉及一种发生电解水蒸汽的装置，属于无膜电解水技术领域。
背景技术
当今，人们已经广泛使用水蒸汽蒸制食品、蒸脸美容，以及做蒸汽浴保健治病等，而负电位富含氢的电解水蒸汽更是具有抗氧化与杀菌去污、美容洁肤的功效，用于蒸制食品还有去除食物异味、改善食物味道的作用，可见将电解水技术与蒸汽发生器结合，创造一种发生电解水蒸汽的装置，是很有实用价值及多方面意义的。那么，为何迄今未见可输出电解水蒸汽的装置问世呢？原因之一是因为流行电解水机采用低效率的有膜电解水技术，只能电解常温水，水温超过50-60摄氏度时电解水指标就会消失，而且存在必须同时输出酸碱性两种水、出水量小、耗电大等严重缺陷，显然不具备设计制造可发生电解水蒸汽的装置的基本条件；原因之二是现有无膜电解水技术虽然展现了有膜电解水技术所未有的优势，例如：可以电解任意温度原水并且只输出一种电解水等独特优点，但是缺陷是电解效率或指标还是偏低，因此尚局限于做杯壶型等电解自然静止水装置以提供饮用水等方面的用途。申请人发现：采用电解效率较高的无膜电解水技术，可以制造出具有实用价值的发生电解水蒸汽的装置。
发明内容
本发明提出一种发生电解水蒸汽的装置，是为了人们可以方便地使用电解水蒸汽而创造与设计。申请人经研究发现：电解水蒸汽的基础基于电解水必需在沸腾状态下具有较高及较稳定的电解水指标，因此，需要采用较高电解效率的无膜电解水技术，以达到电解水蒸汽一定的指标要求。采用申请人发现与发明的电解水新原理与新方法能获得较高电解水效率与电解水指标，对于提高电解水沐浴装置的实用性有很大意义。水电解效率或称电解水效率，一般可以定义为：在电解一定量的水以及电解一定时间情况下，所制成的电解水某种代表性指标(例如电解还原水的ORP负值或含氢量数值)与所耗电量之比。换言之，某种电解方法或电解装置，电解同样水量达到同一电解水指标所耗电能越小，该装置电解水效率就越高。
申请人发现的电解水新原理及显着提高电解水效率的方法，根源于对传统电解水机电解水原理存在重大缺陷的深层研究。传统电解水原理仅局限于所谓水分子电解产生的离子化学反应平衡方程，完全忽视了电解过程中水的杂质被电解所产生的电子与杂质微粒，及其对提高电解水指标与电解效率的重要意义，因此无从解释阴极区碱性水具有较高还原水关键指标即较高氧化还原电位(ORP)负值与较高含氢(H、H2、H-)量的现象，完全忽视了阴极区水形成较高ORP负值与负氢(H-)含量需要相当数量活性电子的关键现象，因此无法解决现有电解技术效率太低、即使加大电解电流也达不到预想较高电解水指标的难题。申请人长期研究获得六个新发现：
新发现之一：电解水过程，为了提高电解水效率，首要的是电解水中的杂质。杂质被电解产生自由电子及有利于提高电解水指标的杂质微粒，本文简称“杂质电解效应”，杂质电解效应形成一定电解电流，令水分子解体成为氢、氧离子或氢氧离子根，本文简称为“水分子电解效应”。电解水效率与指标是“杂质电解效应”与“水分子电解效应”共同作用的结果；新发现之二：揭示了“杂质电解效应”产生的活性电子对于提高电解效率的双重意义，活性电子不仅可增加电解电流，并且对于电解制作还原水还具有另一重要意义，就是满足一定电解水指标例如电解还原水的ORP(负氧化还原电位)负值及其相应的氢含量(负氢含量)对电子之所需。故欲提高电解效率，电解工艺应尽可能强化“杂质电解效应”，以产生较多活性电子；新发现之三：是不同极性电极小间隙(尤其小于1mm的小间隙)对于强化“杂质电解效应”具有显著效果，尽管此前的无隔离膜电解水技术也曾提及不同极性电极间距小于3mm的设计考虑，但是并未了解小间距的实际意义，与之相配的工艺举措更无从谈起，不能达到显著提高电解水效率的效果；新发现之四：电解电极间隙小间距设计的另一重要意义，是可以创造活性电子与活性氢H结合为负氢的较多机会与较好条件，从而显著提高电解制作还原水的效率；新发现之五：不同极性电极小间隙小到某值，电解效率不升反降，这是什么原因呢？研究证实：要强化“杂质电解效应”，还需要在电解过程中保证水在不同极性电极间隙有一定流通性，这可促使较多水分子及杂质较多次反复被电解，从而强化“杂质电解效应”，提高水电解效率与电解水还原指标；对电解水过程中流通性的深入研究，解释了为什么电解电流增加到一定值后，电解水效率不升反降。重要原因在于：若电极间隙中水的流通性不好，会使得电极间隙中离子浓度过高，从而影响电解效率；新发现之六：对于电解外力驱动的流水例如自来水而言，在电极组件所占一定空间内，采取合理增加电解间隙面积的设计方案，有利于水中较多杂质与水分子较多次反复电解，可以提高水电解效率与电解指标。另外，在电解流速过快的流水情况下，对安装电解电极组件的通道，采取出水通道(出水口)比进水通道(进水口)适当狭窄的设计，可以降低水经过电解电极组件的流速，从而增加杂质与水分子被电解的时间与机会，提高电解水的指标。
申请人通过对于上述六个新发现的综合分析，提出下述电解水新原理：电解水过程，首先，是电解水中杂质产生活跃电子，形成电流，将电能量转换为水分子的分解能量的过程，因此使得较多水分子获得较大电能而分解，是取得较高电解效率的基础，但获得较高电解效率，还需要具备另外的重要条件。这是因为电解过程同时还是：杂质被电解所释放的各种离子(尤其活跃电子)与水分子分解产生的各种氢氧离子、离子根发生理化作用的过程，在此过程中，为提高水的电解效率有两个重要条件，第一，若较多杂质被电解，其释放的电子、离子较多，其与氢氧离子组合的几率就较高，电解水指标可能较高，电解效率也就较高；第二，若能创造条件，使得杂质被电解释放的电子离子与氢氧离子组合的几率较高，电解水指标可能较高，电解效率也就较高。例如电解还原水的较高ORP负值与含氢量(申请人将两指标简要合称为“负氢”指标)，需要较多的活跃电子参与，因此，水中杂质被电解而释放较多电子以及电子与氢离子组合为负氢的几率较高，就可以提高负氢指标与电解效率。
申请人的电解水新原理揭示：提高电解制作还原水效率要采取三管齐下的工艺方法，既要强化水中杂质的电解，又要提高杂质电解释放的电子，还要增加电解所释放的电子与氢结合为负氢的几率。申请人研究发现了实现这三管齐下的具体电解工艺方法：一是适当减小不同极性电极电解间隙之间的距离，二是适当扩大不同极性电极电解间隙的面积，三是适当保持在电解水过程不同极性电极间隙中水进出的流动性，这三个工艺技术条件的协调实现，可以较好地兼顾强化杂质电解并提高还原指标的功效，从而显著提高电解水效率。本发明一种发生电解水蒸汽的装置，需要使用较高效率的无膜电解水技术。采用申请人发明的电解水新方法是提高装置效率与性能及性价比的较好选择。
本发明一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：包括有进水口与蒸汽输出口的蒸汽发生器、可控电解电源、电解电极组件、可对蒸汽发生器中储水进行加热的加热系统；可控电解电源给电解电极组件提供电解电流，电解电极组对蒸汽发生器中储水作电解；加热系统将蒸汽发生器中电解水加热至沸腾产生蒸汽；电解水蒸汽从蒸汽输出口输出；电解电极组件采用较高效率无膜电解水技术方案，对于储水容器中宽温度范围包括沸腾的储水可作有效电解，使得电解水蒸汽达到所需要的一定指标。
本发明内容之二：所述电解电极组件，其不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺条件的特征是：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，使不同极性电极间隙中被电解的水得以更换，并使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。
本发明内容之三：所述电解电极组件，必要时，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至1mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。
本发明内容之四：所述电解电极组件，可以将日常饮水与用水制作成氧化还原电位为负值、含氢量大于零的电解还原水。
本发明内容之五：所述电解电极组件，不同极性电极结构设计使得：当电极间隙中水被电解而产生流动性时，电极间隙中水与离子能够顺势流动，以便更多水流过不同极性电极间隙，更换间隙中被电解的水，使较多水中杂质与水分子能被不同极性电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。
本发明内容之六：所述电解电极组件，电极间隙两端口位置外部留有一定空间，使得水在被电解的过程中产生流动时，水能在不同极性电极间隙中较顺利流动，提高水电解的效率。
本发明内容之七：所述电解电极组件，在电解电极组件所占一定空间内，通过合理增加电极间隙的面积，可延长流水在电极间隙中被电解的时间，使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。
本发明内容之八：所述电解电极组件，在包裹电解电极组件的电解槽壁材质与形状适合作电极的情况下，可将其适当连接作为电解电极，增加电解电极间隙面积，提高水的电解效率。
本发明内容之九：所述电解电极组件，由两个不同极性的电极构成，电极之一为筒孔形状，筒状电极数目为N个，N等于或大于1，筒壁可无缺口或有缺口，各筒孔电极的位置为机械固定并相互电连接；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M等于或大于1；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入各对应筒孔中，对插的柱电极表面与筒孔电极相对表面之间留有对水作电解的间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在电极间隙中流动。
基本技术方案：本发明一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：包括有进水口与蒸汽输出口的蒸汽发生器、可控电解电源、电解电极组件、可对蒸汽发生器中储水进行加热的加热系统；可控电解电源给电解电极组件提供电解电流，电解电极组对蒸汽发生器中储水作电解；加热系统将蒸汽发生器中电解水加热至沸腾产生蒸汽；电解水蒸汽从蒸汽输出口输出；电解电极组件采用较高效率无膜电解水技术方案，对于储水容器中宽温度范围包括沸腾的储水可作有效电解，使得电解水蒸汽达到所需要的一定指标。
具体技术方案之一：：所述电解电极组件，其不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺条件的特征是：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，使不同极性电极间隙中被电解的水得以更换，并使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。
具体技术方案之二：：所述电解电极组件，必要时，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至1mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。
具体技术方案之三：：所述电解电极组件，可以将日常饮水与用水制作成氧化还原电位为负值、含氢量大于零的电解还原水。
具体技术方案之四：：所述电解电极组件，不同极性电极结构设计使得：当电极间隙中水被电解而产生流动性时，电极间隙中水与离子能够顺势流动，以便更多水流过不同极性电极间隙，更换间隙中被电解的水，使较多水中杂质与水分子能被不同极性电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。
具体技术方案之五：：所述电解电极组件，电极间隙两端口位置外部留有一定空间，使得水在被电解的过程中产生流动时，水能在不同极性电极间隙中较顺利流动，提高水电解的效率。
具体技术方案之六：：所述电解电极组件，在电解电极组件所占一定空间内，通过合理增加电极间隙的面积，可延长流水在电极间隙中被电解的时间，使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。
具体技术方案之七：：所述电解电极组件，在包裹电解电极组件的电解槽壁材质与形状适合作电极的情况下，可将其适当连接作为电解电极，增加电解电极间隙面积，提高水的电解效率。
具体技术方案之八：：所述电解电极组件，由两个不同极性的电极构成，电极之一为筒孔形状，筒状电极数目为N个，N等于或大于1，筒壁可无缺口或有缺口，各筒孔电极的位置为机械固定并相互电连接；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M等于或大于1；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入各对应筒孔中，对插的柱电极表面与筒孔电极相对表面之间留有对水作电解的间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在电极间隙中流动。
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1一种发生电解水蒸汽的装置
具体实施方式
以下结合实施例1附图1阐述实施例基本结构及基本工作原理。
实施例1
如图1，一种发生电解水蒸汽的装置，包括蒸汽发生器14、进水口18、蒸汽输出口13、加热系统5、可控电解电源9、由电极1与2、电解槽10构成的电解电极组件，15是水位线，加热系统5对蒸汽发生器14内储水进行加热；可控电解电源9通过导线6、7给电解电极组件10的不同极性电极1、2供电，对蒸汽发生器14储水作电解；加热系统5将蒸汽发生器14水加热至沸腾，从蒸汽输出口13输出电解水蒸汽；电解电极组件10采用较高效率无膜电解水技术方案，对于蒸汽发生器14中宽温度范围包括沸腾的储水可作有效电解，使得电解水蒸汽能达到所需要的一定指标；8为电解槽壁，其上、下部16、17是透水的，电解电极组件由两个不同极性电极1、2构成，电极1为筒孔状(下文简称孔状)，图中示意画出3个孔状电极，各个筒孔位置机械固定、孔壁相互电连接，电极2为柱状，图中示意画出3个柱，各个柱位置机械固定、相互电连接，1与2可对应插接，即柱状电极2的柱插入孔状电极的对应孔中，柱表面与孔表面之间留有电解间隙3，该间隙呈管状，图1中示意性画出了3个柱状电极与孔状电极构成的间隙3，间隙间距可视需要在一定范围内选择，如小于5mm至大于0mm的范围；必要时，间隙3的间距可取较小值，如等于或小于1mm，以便强化水及其中杂质的电解效果，这样设计在装置需要电解电导率低的纯净水、蒸馏水等原水时，可以获得较高的电解水效率与指标；在电极间隙距离一定情况下，杂质与水分子被电解的几率及数量与间隙面积成正比，因此间隙3面积较大化可提高电解效率；图1中，电解槽壁8为适合做电解电极使用的材料，经由导线7连接到电解电源成为电极2的一部分，与电极1构成电解间隙4，加强装置电解效果；11、12分别为电解槽10的下部与上部空间，空间11处于电解槽底16与电解电极组件底部之间，给空间11与12设计一定的体积，有助于电极间隙中水畅顺流动。因为在电解水过程中，间隙中的水分子被电解分解后，会产生氢气、氧气，氢、氧气泡会沿着间隙向上飘逸，从而带动间隙3中水向上流动，从间隙3上部端口流出到空间12再流到电解槽外，这导致水从电解槽下部16下面源源流入空间11，再流入电极间隙3作补充，显然，若11、12过于狭窄，可能影响水在电极间隙的流通性，从而降低水的电解效率。水在间隙流动过程中，水中杂质与水分子会在间隙中被电解电流反复电解。如此循环往复，蒸汽发生器14中的水会反复从8的底部流入电解槽的电极间隙中被反复电解，不断强化电解效果；综上所述，间隙3合理选择较小的间距与较大面积并满足间隙3中水具有一定流通性，这三方面协调兼顾的工艺技术方案可以显著提高电解效率与电解水指标。而电解水指标高，例如电解水的ORP负值与氢含量高，电解水蒸汽中的负离子含量就高。
表1：本发明一种发生电解水蒸汽的装置实施例1三种电解电极结构与条件实测数据
注：电解电压8V，原水：ORP＝+408mv，氢含量＝0，常温
从A、B栏或A、C栏检测数据比较可见电解电极间隙3面积相差一半，或者电极间隙中水流动性差异，电解水效率不同，而蒸汽指标也显著不同，既证实了申请人提出的电解水新原理以及新方法，同时也验证本发明装置的电解水蒸汽指标水平已经达到相当高的水平，具有很高的实用性。
本发明一种发生电解水蒸汽的装置，其电解电极组件并不限于使用实施例1所采取的具体结构，原则上，任何一种可以达到产品所需要电解水指标的无膜电解电极结构组件均可以应用。

Claims (9)

1.一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：包括有进水口与蒸汽输出口的蒸汽发生器、可控电解电源、电解电极组件、可对蒸汽发生器中储水进行加热的加热系统；可控电解电源给电解电极组件提供电解电流，电解电极组对蒸汽发生器中储水作电解；加热系统将蒸汽发生器中电解水加热至沸腾产生蒸汽；电解水蒸汽从蒸汽输出口输出；电解电极组件采用较高效率无膜电解水技术方案，对于储水容器中宽温度范围包括沸腾的储水可作有效电解，使得电解水蒸汽达到所需要的一定指标。
2.根据权利要求1所述的一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，其不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺条件的特征是：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，使不同极性电极间隙中被电解的水得以更换，并使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。
3.根据权利要求1所述的一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，必要时，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至1mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。
4.根据权利要求1所述的一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，可以将日常饮水与用水制作成氧化还原电位为负值、含氢量大于零的电解还原水。
5.根据权利要求1所述的一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，不同极性电极结构设计使得：当电极间隙中水被电解而产生流动性时，电极间隙中水与离子能够顺势流动，以便更多水流过不同极性电极间隙，更换间隙中被电解的水，使较多水中杂质与水分子能被不同极性电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。
6.根据权利要求1所述的一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，电极间隙两端口位置外部留有一定空间，使得水在被电解的过程中产生流动时，水能在不同极性电极间隙中较顺利流动，提高水电解的效率。
7.根据权利要求1所述的一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，在电解电极组件所占一定空间内，通过合理增加电极间隙的面积，可延长流水在电极间隙中被电解的时间，使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。
8.根据权利要求1所述的一种发生电解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，在包裹电解电极组件的电解槽壁材质与形状适合作电极的情况下，可将其适当连接作为电解电极，增加电解电极间隙面积，提高水的电解效率。
9.根据权利要求1所述的一种发生电1解水蒸汽的装置，其特征是：所述电解电极组件，由两个不同极性的电极构成，电极之一为筒孔形状，筒状电极数目为N个，N等于或大于1，筒壁可无缺口或有缺口，各筒孔电极的位置为机械固定并相互电连接；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M等于或大于1；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入各对应筒孔中，对插的柱电极表面与筒孔电极相对表面之间留有对水作电解的间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在电极间隙中流动。
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