CN105803478A - 一种自动沉降的电解制氢发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动沉降的电解制氢发生装置，包括防水外壳、电解电极单元、电解电路、自动沉降系统和电池，电解电路、自动沉降系统和电池设置在防水外壳内，电解电极单元设置在外壳外，电解电极单元与电解电路连接，电池与电解电路和自动沉降系统连接。上述技术方案可以将整个电解制氢发生装置放置到任意的有水的容器中，即可以对水进行电解后产生富氢水，解决了现有容器无法产生富氢水的问题。

Description

一种自动沉降的电解制氢发生装置

技术领域

本发明涉及电解制氢技术领域，尤其涉及一种自动沉降的电解制氢发生装置。

背景技术

富氢水又称水素水(HydrogenWater)，水素是直接使用了日语原名。氢气是一种无色，无味，无毒，和无嗅的气体。常识告诉我们氢气是不溶于水的，实际上，氢气并不是不能溶解与水，只是溶解度确实比较低。

氢气的独特性质，决定了氢气在生物上具有许多优点。一个比较明显的特点就是强大的穿透性，可以非常容易的进入细胞内如细胞核和线粒体等任何部位。这是奠定氢气可以用于治疗疾病的一个重要特征。氢的主要功效为：抗氧化。常喝富氢水有利于身体健康。

现有的制氢设备(如富氢杯)可以在水杯中通过电解产生氢气，使得氢气溶于水中，形成富氢水。富氢水的产生都需要专用的设备和容器，而在现有的容器下无法产生富氢水，这样购买制氢设备会造成容器重复投入的浪费。

发明内容

为此，需要提供一种自动沉降的电解制氢发生装置，解决现有的容器无法产生富氢水的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种自动沉降的电解制氢发生装置，包括防水外壳、电解电极单元、电解电路、自动沉降系统和电池，电解电路、自动沉降系统和电池设置在防水外壳内，电解电极单元设置在外壳外，电解电极单元与电解电路连接，电池与电解电路和自动沉降系统连接。

进一步地，还包括灭菌发生装置，灭菌发生装置与电池连接，灭菌发生装置的紫外灯设置在防水外壳上。

进一步地，电解电路包括升压模块和线性恒流模块，所述升压模块的正极与线性恒流模块的输入端连接，线性恒流模块的输出端与电解电极单元的正极连接，升压模块与电池连接，电解电极单元的负极与电池负极连接。

进一步地，电解电路还包括水位监测单元，水位监测单元的输出端与升压模块的使能端连接，水位监测单元用于在检测到有水时使能升压模块的使能端。

进一步地，电解电路还包括恒流电压监测模块，恒流电压监测模块的输入端与线性恒流模块的电压监测端连接，恒流电压监测模块的输出端与升压模块的使能端连接，恒流电压监测模块用于在输入端电压过高时去能升压模块的使能端。

进一步地，电解电路还包括控制单元，水位监测单元的输出端或者恒流电压监测模块的输出端与升压模块的使能端连接包括：水位监测单元的输出端或者恒流电压监测模块的输出端与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端与升压模块的使能端连接。

进一步地，电解电路还包括发光单元，发光单元的控制端与控制单元连接。

进一步地，电解电路与电解电极单元之间还设置有切换开关，所述切换开关用于切换电解电路与电解电极单元之间的连接极性。

进一步地，所述电池为充电电池，所述电解电路包括充电电路，充电电路的输出端与充电电池连接，充电电池与升压模块连接。

进一步地，电解电路还包括电池电量监测模块，电池电量监测模块的输入端与充电电池连接，电池电量监测模块的输出端与升压模块的使能端连接，电池电量监测模块用于在电池电压过低时去能升压模块的使能端。

区别于现有技术，上述技术方案可以将整个电解制氢发生装置放置到任意的有水的容器中，即可以对水进行电解后产生富氢水，解决了现有容器无法产生富氢水的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路模块图；

图3为本发明的电路图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1到图3，本实施例一种自动沉降的电解制氢发生装置，本制氢发生装置还可以应用于富氢杯、净水器等制氢设备。包括防水外壳1、电解电极单元2、电解电路3、自动沉降系统4和电池5，防水外壳可以避免水与内部的模块进行接触，可以为任意形状，如图1的球形。电解电路、自动沉降系统和电池设置在防水外壳内，电解电极单元设置在外壳外，电解电极单元与电解电路连接，电池与电解电路和自动沉降系统连接。其中，电解电极单元用于与水接触，在通电后可以对水进行电解，电解电极单元一般包含有两个电极片。电解电路用于给电解电极单元提供电解的电压。自动沉降系统用于控制本发明的在水中的沉降。控制物品在水中的沉降主要是通过控制该物品的排水量实现，就是电控单元控制电动单元，电动单元控制排水腔的腔体大小来实现，还可以加入水位检测装置，电控单元通过水位检测装置检测水位后，在大于预设水位可以降低排水腔的大小实现下降，小于预设水位可以增大排水腔的大小实现上升，这样可以实现悬浮在固定的水位。当然，现有的控制沉降的方式还有多种其他实现方式。在本发明中，自动沉降系统可以包含有活塞杆40、电机41和活塞缸42，电机可以控制活塞杆上下运动，从而控制活塞在活塞缸内上下运动，从而可以改变本发明的排水量，即可以控制本发明在水中的沉降。当然，自动沉降系统还可以通过气体缓冲仓的形式实现。本发明在使用的时候，可以在任意容器里面放置待电解的水，而后将本装置抛掷到水中，自动沉降系统的气体缓冲仓打开，制氢发生装置将缓慢下沉到容器底部或预设定的深度值，电解电路和电解电极单元即可以对水进行电解，即可以在任意现有的容器上产生富氢水。

为了实现对水的杀菌，本发明还包括灭菌发生装置6，灭菌发生装置与电池连接，灭菌发生装置的紫外灯设置在防水外壳上。紫外灯可以通过紫外灯的电源驱动模块进行点亮。如果紫外灯是防水的，可以直接设置在防水外壳的外表面，不防水可以设置在防水外壳的内部，而后在防水外壳对应紫外灯的地方可以设置透明的窗口，使得紫外灯的灯光可以透过防水外壳即可。

电解电路具有多种实现方式，作为优选的实现方式，如图2和图3所示，本发明的电解电路包括升压模块102、线性恒流模块103，所述升压模块的正极与线性恒流模块的输入端连接，线性恒流模块的输出端与电解电极单元101的正极连接，升压模块与电池连接，电解电极单元的负极与电池114负极连接。本发明在使用的时候，电解电极单元要放置在水中，电解电极单元一般包含有两个电极片。电池用于给整个电路提供电压，升压模块用于将电池电压升到水的电解电压，可以采用DC-DC的升压方式，线性恒流模块用于保持电路的恒流输出。本发明在电解的时候，线性恒流模块将电路中的电流锁定在预设值范围内输出到电解电极单元上，通过线性恒流模块保证了电解电极单元在不同电导率的水中获得恒定的电解电流和可变的电解电压，以此确保在纯净水(电导率小)和高硬度水(电导率大)的水质中制得的水溶氢浓度值都能保持一致。在制氢过程中电解电极单元的电解电压是根据电解水质不同而改变的，从而可以对不同水质的水进行电解。

图3是本发明的具体实施电路，升压模块包括型号为SDB628的升压芯片，线性恒流模块包括恒流芯片1A75。升压芯片构成DC-DC升压模块，给恒流芯片提供工作电压。

为了避免在没水的时候进行电解工作，本发明还包括水位监测单元105，水位监测单元的输出端与升压模块的使能端连接，水位监测单元用于在检测到有水时使能升压模块的使能端。水位监测单元可以利用水的导电性进行检测，即通过检测水中两个电极，如果两个电极间有电流流过，构成通路，则认为有水，否则，认为没有水。如图3中的运放芯片U10的LM321即用于检测水位，如果有水，LM321就会有输出。升压模块的使能端即用于控制升压模块是否工作，一种可以控制升压模块的供电端，另一种可以控制升压芯片的使能端，都可以实现对升压模块的控制。如图3中的升压模块的使能端即升压芯片的EN端。

由于线性恒流模块与电解电极单元在电路连接形式上是采用串联方式，所以线性恒流模块端电压也是变化的，由于线性恒流模块功耗具有额定限制，在极限情况下(如电解电极短路时)必须进行自保护，为此在线性恒流模块上设计恒流电压监测模块。即本发明还包括恒流电压监测模块106，恒流电压监测模块的输入端与线性恒流模块的电压监测端连接，恒流电压监测模块的输出端与升压模块的使能端连接，恒流电压监测模块用于在输入端电压过高时去能升压模块的使能端。当线性恒流模块电压过高时，恒流电压监测模块就会关闭升压模块。在图2中，恒流电压监测模块采用运放芯片U9的LM321实现，当1A75的电压过高时，运放芯片就会有输出，就可以用于关闭升压模块。

在本发明中，所有控制升压模块是否工作的模块都可以直接与升压模块的使能端连接，在某些实施例中，可以通过控制单元进行连接。即本发明还包括控制单元107，水位监测单元的输出端或者恒流电压监测模块的输出端与升压模块的使能端连接包括：水位监测单元的输出端或者恒流电压监测模块的输出端与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端与升压模块的使能端连接。控制单元用于检测水位监测单元的输出信号和恒流电压监测模块输出信号，在没有水或者线性恒流模块电压过高时，可以检测到并关闭升压模块。控制单元可以是MCU或者CPU，如图3中即采用MCU芯片MCU-51进行实现。在本实施例中，可以通过控制单元控制加热单元，控制单元可以与温度检测单元连接后，可以实现水的恒温加热。

为了提示用户本电路的工作状态，本发明还包括发光单元108，发光单元的控制端与控制单元连接，发光单元可以是如图3中的LED。为更好的反映出氢过程中的变化给人带来更好的视觉效果，发光单元可以使用冷光源七彩投射方式，随着制氢过程的逐步进行，底部冷光源所投射出光的色普也逐步发生变化，在多色光的衬托下使整个制氢过程的视觉效果更加绚烂。

电解电极单元在长期使用过程中阴极会逐步消耗阳极会不断的析出金属离子，持续电解将会导致电解电极单元无法正常工作，为此在电解电极单元出现表面赃物后进行倒极自清洗。具体地，电解电路与电解电极单元之间还设置有切换开关，所述切换开关用于切换电解电路与电解电极单元之间的连接极性。可以采用继电器、晶体管或者采用类似H桥的电路进行切换。将电解电极单元的阳极与阴极通过电子开关进行极性调换，改变了原来电解电流方向，原阳极变成现阴极，原阴极变成现阳极，这样便可将原阳极析出的金属离子得以脱落、解析、融溶，从而清洗了电解电极单元上所吸附的污垢。清洗后将污水倒出便可继续正常使用。

本发明并不限定电池的形式，可以是干电池或者充电电池，在优选实施例中，可以是充电电池。则电源包括充电电池114和充电电路124，充电电路的输出端与充电电池连接，充电电池与升压模块连接。充电电路用于给充电电池充电，充电电池用于给升压模块提供电源。使用充电电池可以使得本发明可以移动使用。

当电池电量过低时，电路无法正常工作，此时应该关闭制氢过程。则本发明还包括电池电量监测模块109，电池电量监测模块的输入端与充电电池连接，电池电量监测模块的输出端与升压模块的使能端连接，电池电量监测模块用于在电池电压过低时去能升压模块的使能端。电池电量监测模块可以通过检测电池电压的方式实现。在图2的实施例中，采用的是运放芯片U8的LM321方式实现，其中的BT端即电池电压监测端，电池电压过低，运放芯片输出低电平，即可以用于关闭升压模块。在有控制单元的实施例中，运放芯片的输出可以接到控制单元上，控制单元检测到后，可以关闭变压电路。

进一步地，所述电源还包括USB接口，所述充电电路的输入端与USB接口连接。这样，本装置配备有标准的USB充电插口，可使用标准的USB充电器或标准的计算机USB端口对制氢设备进行有效的充电。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：包括防水外壳、电解电极单元、电解电路、自动沉降系统和电池，电解电路、自动沉降系统和电池设置在防水外壳内，电解电极单元设置在外壳外，电解电极单元与电解电路连接，电池与电解电路和自动沉降系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：还包括灭菌发生装置，灭菌发生装置与电池连接，灭菌发生装置的紫外灯设置在防水外壳上。

3.根据权利要求1所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：电解电路包括升压模块和线性恒流模块，所述升压模块的正极与线性恒流模块的输入端连接，线性恒流模块的输出端与电解电极单元的正极连接，升压模块与电池连接，电解电极单元的负极与电池负极连接。

4.根据权利要求3所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于，电解电路还包括水位监测单元，水位监测单元的输出端与升压模块的使能端连接，水位监测单元用于在检测到有水时使能升压模块的使能端。

5.根据权利要求3所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：电解电路还包括恒流电压监测模块，恒流电压监测模块的输入端与线性恒流模块的电压监测端连接，恒流电压监测模块的输出端与升压模块的使能端连接，恒流电压监测模块用于在输入端电压过高时去能升压模块的使能端。

6.根据权利要求4或者5所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：电解电路还包括控制单元，水位监测单元的输出端或者恒流电压监测模块的输出端与升压模块的使能端连接包括：水位监测单元的输出端或者恒流电压监测模块的输出端与控制单元的输入端连接，控制单元的输出端与升压模块的使能端连接。

7.根据权利要求6所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：电解电路还包括发光单元，发光单元的控制端与控制单元连接。

8.根据权利要求3所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：电解电路与电解电极单元之间还设置有切换开关，所述切换开关用于切换电解电路与电解电极单元之间的连接极性。

9.根据权利要求3所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：所述电池为充电电池，所述电解电路包括充电电路，充电电路的输出端与充电电池连接，充电电池与升压模块连接。

10.根据权利要求9所述的一种自动沉降的电解制氢发生装置，其特征在于：电解电路还包括电池电量监测模块，电池电量监测模块的输入端与充电电池连接，电池电量监测模块的输出端与升压模块的使能端连接，电池电量监测模块用于在电池电压过低时去能升压模块的使能端。