CN104609515A - 一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置 - Google Patents

Abstract

一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：包括无膜电解电极组件、电解电源，电解槽，电解槽有进水口与出水口；电解槽内装有电解水用的无膜电解电极组件；电解电源可给电解电极组件供电；进入电解槽的原水通过电解电极组件不同极性电极之间的间隙被电解；经电解的水从电解槽的出水口流出；所述电解槽，用于安装电解电极组件、供原水进入电解后输出，体积可以较小，较好满足电解水装置便利性与可便携的需要；所述电解水装置，可配置支撑机构便利使用；所述电解电极组件，其设计方案兼顾不同极性电极间隙的间距合理较小化、电极间隙面积合理较大化、电解水过程使得水在电极间隙中有适当流通性等三个方面的特性，以提高水电解效率。

Description

一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置

技术领域

本发明涉及一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，属于无膜电解水技术领域。

背景技术

人类饮用电解水有助于抗氧化清除氧自由基治病保健，这一知识正在为越来越多的人们所认同，如何能够随时随地随意饮用电解水已成为许多人的新追求。问题是：流行电解水机采用有膜电解水技术，或者只能固定安装在水龙头使用，不能便携，或者体积大功率大，而且还有不少局限性，例如：同时要产出酸性、碱性两种水，制作的电解水水不能加热等；市场上销售的袋装富氢水虽然有方便携带的好处，但价格高昂，也不可加热，难以普及饮用；近年无膜电解水技术的发明，使制作便携式电解水装置成为可能，已经有较为实用的杯形与壶形电解水装置问世，使得随时随地饮用电解水成为了现实。但是，这些装置仍然存在使用与携带还是诸多方便的缺陷，例如：容量小的不便使用，容量大的嫌笨重；电解组件均装在装置底部，不便清洗；一二天不用便因底部积留水而发霉；制作电解水要数分钟时间，偏长，不便沏茶冲咖啡；等等。这些缺点主要是基于电解水装置与电解水容器一体化的设计方向而产生的。申请人在如何克服这些缺陷与问题方面进行深入研究探讨，产生了本发明一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，可以使人们随时随地而且随意饮用电解水成为美好的现实。

发明内容

本发明提出一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，是根据消费者饮用电解水的便利性随意性与实用性而设计。本发明依据电解水装置与电解水容器分开的方向设计，本装置为电解水处理装置，只有电解水用的电解槽，不包含专门盛放电解水的容器，因此可以设计得较为小巧灵活，显著提高携带与使用的便利性；原水水温随意，使用时，盛放电解水的容器可由使用者根据需要选择，所接纳的电解水既可以饮用，又方便地用来做烹调、洗涤等，一机可做多种用途，一机可多人使用，一机可随意移动使用。若需要较高指标电解水，装置可采用申请人发现的电解水新原理以及较高效率的无膜电解水技术，能够实现一边装入原水一边出较高品质电解水，更有创意，更为方便实用。

本发明一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：包括电解电极组件、可给电解电极组件供电的电解电源；可以装水的电解槽；电解槽有进水口与出水口；电解槽内装有电解水用的无膜电解电极组件；进入电解槽的原水经电解电极组件不同极性电极之间的间隙电解；经过电解的水从电解槽的出水口流出。相比于现有流行采用有膜技术的电解水机或者与盛水容器一体化设计的无膜电解水装置，本发明装置具有体积较小方便携带及使用以及容易清洗、方便维修等多种优点。

本发明采用无膜电解水技术实现，而采用申请人发现与发明的电解水新原理与新方法可以获得更高的电解水效率与电解水指标。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。

申请人发现传统电解水机电解水原理存在重大缺陷，其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：是阴阳电极小间隙(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，尽管此前的无膜电解水技术也曾提及阴阳电极间距小于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：阴阳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阴阳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：一是适当减小阴阳电极电解间隙之间的距离，二是适当扩大阴阳电极电解间隙的面积，三是适当保持在电解水过程阴阳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。

本发明一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，包括无膜电解电极组件、电解电源，电解槽，其特征是：电解槽有进水口与出水口；电解槽内装有电解水用的无膜电解电极组件；电解电源可给电解电极组件供电；进入电解槽的原水通过电解电极组件不同极性电极之间的间隙被电解；经电解的水从电解槽的出水口流出。

发明内容之二为：所述电解槽，为安装电解电极组件而设计、供原水进入作电解及电解水输出使用，体积可较小，较好满足电解水装置便利使用与便携的需要。

发明内容之三为：所述电解水装置可配置灵活调节的支架作为装置的支撑，以便利使用。

发明内容之四为：所述安装电解电极组件的电解槽，出水口及进水口或其中之一与大气空间相通，以利于电解水产生的气体排放到大气中。这样可以防止气体积聚造成装置内产生过高压力。

发明内容之五为：所述电解电极组件，其阴阳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，阴阳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，水在阴阳电极间隙中能较顺利流动，使阴阳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阴阳电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被阴阳电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。

发明内容之六为：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。

发明内容之七为：所述无膜电解电极组件与电解槽，电解槽出水口位置高于进水口位置，并使得在电解水过程中无膜电解电极组件浸泡在电解槽水中。本发明用作电解流动水情况下，这样设计有利于增强电解水的效果与提高电解水指标。

发明内容之八为：所述电解电极组件，可将电解电极组件的出水通道设计得比进水通道狭窄一些，使得流进电解电极间隙的水流速适当减缓，可使较多杂质与水分子被阴阳电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被阴阳电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

发明内容之九为：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。

发明内容之十为：电解槽部分可以直接置于需要电解的水中，对水进行电解。

采用较前的无膜电解水技术(如申请人201120509347.0号专利)设计的本发明实验装置，检测数据如表1所示。

表1：本发明采用较前无膜电解水技术的实验装置检测数据(电解水效率较低)

注：电解电压36V，原水：ORP＝+426mv，氢含量＝0，常温

采用申请人上述电解水新原理与新方法设计的本发明电解水装置可以获得了显著较高电解水效率，表2列出了有关测试数据。

表2：采用无膜电解水新方法的本发明实验装置检测数据(电解水效率显著较高)

注：电解电压9V，原水：ORP＝+347mv，氢含量＝0，常温

上述两种技术的电极组件所占空间相近。由表2可见：本发明采用电解水新方法能使得电解水氢含量接近于业界公认的水饱和氢含量1.2～1.6ppm的高水平，远超表1检测指标，这是此前无膜电解水技术未见企及的至高电解效率。

基本技术方案：本发明一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：包括无膜电解电极组件、电解电源，电解槽，电解槽有进水口与出水口；电解槽内装有电解水用的无膜电解电极组件；电解电源可给电解电极组件供电；进入电解槽的原水通过电解电极组件不同极性电极之间的间隙被电解；经电解的水从电解槽的出水口流出。

具体技术方案之一：所述电解槽，仅用于安装电解电极组件、供原水进入电解后输出，体积可以较小，较好满足电解水装置便利性与可便携的需要。

具体技术方案之二：所述电解水装置，可配置支撑机构便利使用。

具体技术方案之三：所述安装电解电极组件的电解槽，出水口及进水口或其中之一与大气空间相通，以利于电解水产生的气体排放到大气中。

具体技术方案之四：所述电解电极组件，其阴阳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，阴阳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，水在阴阳电极间隙中能较顺利流动，使阴阳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阴阳电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被阴阳电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。

具体技术方案之五：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。

具体技术方案之六：所述无膜电解电极组件与电解槽，电解槽出水口位置高于进水口位置，并使得在电解水过程中无膜电解电极组件浸泡在电解槽水中。本发明用作电解流动水情况下，这一设计方案有利于增强电解水的效果与提高电解水指标。

具体技术方案之七：所述电解电极组件，可将电解电极组件的出水通道设计得比进水通道狭窄一些，使得流进电解电极间隙的水流速适当减缓，可使较多杂质与水分子被阴阳电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被阴阳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。

具体技术方案之九：所述电解槽，可以设计为能直接置于需要电解的水中，对水进行电解。

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1一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置

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，包括电解电源9；可以装水进入的电解槽10；电解槽有进水口14与出水口15；电解槽内装有电解水用的无膜电解电极组件，其由两个不同极性电极1、2构成；进入电解槽的原水经电解电极组件不同极性电极1、2之间的间隙电解；经过电解的水从电解槽的出水口15流出。8为电解槽壁，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，各个孔位置为机械固定，电极2为柱状，图中示意画出3个柱，各个柱位置为机械固定，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，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，使得装置在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，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，这导致水从间隙3下端口外即空间11源源流入电极间隙中作补充，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；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；由于装置用于电解流动水，一般而言若间隙3端口外的空间11、12足够开阔，就容易满足水在间隙中的流通性；值得注意的是另一个可能会使电解水效率降低的问题：若流入电解槽的流水流速过快，水流过电极间隙的流速也会过快，可能会降低电解效率，因此，当装置应用于电解流速过快的流水时，可在满足装置流量需求基础上，采取适当减缓电解槽中水流流速的设计，较简单方案是将电解槽10的出水口设计得比进水口适当狭窄一些，例如：图1中，假定空间11为电解槽8的进水口，12为出水口，将12比11设计得适当狭窄一些，可以使得水通过电解槽的流速有所减缓，而进入电极间隙的水流流速自然会随之适当减缓，从而使得水在间隙中电解的时间有所延长，从而加强水的电解效果。当然，如前所述，空间12也不能过于狭窄，否则影响到间隙3中水所需的一定流通性，也会降低电解效率与电解水指标；图1中，电解槽10出水口位置12高于电解槽10进水口11位置，并使得在电解水过程中无膜电解电极组件浸泡在电解槽水中，这一设计方案有利于增强电解水的效果与提高电解水指标。

表3：本发明实施例1电解槽出水口较宽情况下电解直饮流动水实验检测数据

注：电解电压8V，原水：ORP＝+408mv，氢含量＝0，常温

可见已达到或超过隔离膜技术电解水机的电解水指标水平，满足实用性产品要求。

表4：本发明实施例1电解槽出水口较狭窄情况下电解直饮流动水实验检测数据

注：电解电压8V，原水：ORP＝+402mv，氢含量＝0，常温

可见，电解水指标提高，电解效率超过了常见电解水机效率数十倍至百倍。

本发明装置的电解电极组件并不限于使用实施例1所采取的结构，原则上，任何种可以达到产品所需要指标的电解电极结构均可使用。

Claims (10)

1.一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：包括无膜电解电极组件、电解电源，电解槽，电解槽有进水口与出水口；电解槽内装有电解水用的无膜电解电极组件；电解电源可给电解电极组件供电；进入电解槽的原水通过电解电极组件不同极性电极之间的间隙被电解；经电解的水从电解槽的出水口流出。

2.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：所述电解槽，用于安装电解电极组件、供原水进入电解后输出，体积可以较小，较好满足电解水装置便利性与可便携的需要。

3.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：所述电解水装置，可配置支撑机构便利使用。

4.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：所述安装电解电极组件的电解槽，出水口及进水口或其中之一与大气空间相通，以利于电解水产生的气体排放到大气中。

5.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：所述电解电极组件，其阴阳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，阴阳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，水在阴阳电极间隙中能较顺利流动，使阴阳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阴阳电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被阴阳电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。

6.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，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。

7.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：所述无膜电解电极组件与电解槽，电解槽出水口位置高于进水口位置，并使得在电解水过程中无膜电解电极组件浸泡在电解槽水中。

8.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：所述电解电极组件，可将电解电极组件的出水通道设计得比进水通道狭窄一些，使得流进电解电极间隙的水流速适当减缓，可使较多杂质与水分子被阴阳电极间电流较多次反复电解，增加杂质与水分子被阴阳电极电解的几率与数量，提高水电解的效率。

9.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，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。

10.根据权利要求1所述的一种便利使用的可便携多用途无膜电解水装置，其特征是：所述电解槽，可以设计为能直接置于需要电解的水中，对水进行电解。