CN106591872A - 氢氧混合气体制备装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢气生物医学研究技术领域，具体是氢氧混合气体制备装置及方法。该装置，包括分别与浓度流量检测器单元连接的电解水氢气发生单元及混合单元；其中电解水氢气发生单元包括：电解水氢气发生器；电解水氢气流量计，所述电解水氢气流量计的入口与所述电解水氢气发生器的氢气输出端连接；电解水氢气干燥器，所述电解水氢气干燥器的入口与所述电解水氢气流量计的出口连接，所述电解水氢气干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接。本发明的有益效果是，能够制造不同浓度氢气与氧气的混合气体，结构简单，技术合理，操作方便，成本低廉，能够持续稳定的产生混合气体。
Description
技术领域
本发明涉及氢气生物医学研究技术领域，具体是氢氧混合气体制备装置及方法。
背景技术
电解水是制备氢气的主要方式之一。目前市场上的氢气产品大多数都是通过电解水产生的。电解水可以产生66.7％和33.3％的混合气体，氢气和氧气的比例为2:1，其中阴极产生氢气浓度为66.7％，阳极产生氧气浓度为33.3％。此外，也可以通过分别收集正极和负极处的气体得到纯净的氢气和氧气。
在临床我们需要混合气体中的氧气浓度大致与环境相同，而在科研中，更需要控制混合气体中氧气浓度与环境相同。因此无论是电解水产生的混合气体，还是正负极处收集的纯净气体均无法直接达到要求。通过将电解水制备好的混合气体或纯氢气和氧气按照一定比例混合，其制备虽符合临床或实验要求的气体，但不仅耗时耗能，而且可能在混合过程中出现气体爆炸危险，不方便使用。
此外，空气中氧气的浓度为20％-20.9％，直接混合得到的气体中氧气比例与空气中的氧气21％相差太大，如何产生出20-21％左右的氢氧混合气是氢气医学研究中比较重视的技术。
在临床和科研中根据需要不同，混合气体中也需要不同浓度的氢气。而现有设备很难达到调控气体浓度的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够制造不同浓度氢气与氧气的混合气体制备装置，以及采用该装置制备不同浓度的氢氧混合气体的方法。
为了达到上述目的，本发明的第一目的提供了氢氧混合气体制备装置，包括分别与浓度流量检测器单元连接的电解水氢气发生单元及混合单元；其中
电解水氢气发生单元包括：
电解水氢气发生器；
电解水氢气流量计，所述电解水氢气流量计的入口与所述电解水氢气发生器的氢气输出端连接；
电解水氢气干燥器，所述电解水氢气干燥器的入口与所述电解水氢气流量计的出口连接，所述电解水氢气干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接；
所述混合单元包括：
空气泵；
混合流量计，所述混合流量计的入口与所述空气泵的气体输出端连接；
混合干燥器，所述混合干燥器的入口与所述混合流量计的出口连接，所述混合干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接。
优选地，所述电解水氢气发生单元是数量为两个，两个所述电解水氢气发生单元分别与所述浓度流量检测器单元连接。两个立方体的电解水氢气发生器和一个空气泵的产气量均可由各自相连的流量计进行检测。
优选地，所述浓度流量检测器单元包括相互连接的缓冲容器和浓度流量检测器；其中：
所述电解水氢气干燥器的出口与所述缓冲容器的入口连接；所述混合干燥器的出口与所述缓冲容器的入口连接。缓冲容器可以收集混合气体并从出口排出，经浓度流量检测器检测氢气与氧气浓度。
更进一步，所述缓冲容器与两个所述电解水氢气干燥器及所述混合干燥器的三个入口分别独立设置。
优选地，所述电解水氢气发生器为纯水型氢气发生器。
优选地，所述的装置还包括控制电解水氢气发生器及空气泵流量的电子调控系统。
每个电解水氢气发生单元均包括一个电解水氢气发生器、电解水氢气流量计及电解水氢气干燥器，所述电解水氢气流量计的入口与所述电解水氢气发生器的氢气输出端连接；所述电解水氢气流量计的出口与所述电解水氢气干燥器的入口连接；所述电解水氢气干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接。每个混合单元包括空气泵、混合流量计及混合干燥器；所述混合流量计的入口与所述空气泵的气体输出端连接；所述混合流量计的出口与混合干燥器的入口的出口连接；所述混合干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接。所述浓度流量检测器单元包括相互连接的缓冲容器和浓度流量检测器，所述电解水氢气干燥器的出口和混合干燥器的出口分别连接缓冲容器的入口，所述缓冲容器的出口连接浓度流量检测器的入口，所述浓度流量检测器的出口可与患者吸入氢氧混合气体的装置相连接。
本发明的第二目的提供了一种采用上述装置制备氢氧混合气体的方法，包括：
制备流量为A ml/min的a％氧气和b％氢气的混合气体：
A、启动电解水氢气发生器，控制产生气体的流量为B ml/min；其中，电解水氢气发生器中产生氢气流量为Cml/min，产生氧气流量为Dml/min；
其中，A＝2C+D；B＝C+D；C＝2D；a+b＝100％；
B、待浓度流量检测器读数氢气浓度为b％，氧气浓度为a％，流量为A ml/min时，制得目标浓度流量的混合气体。
优选地，所述电解水氢气发生器的数量为两个，控制两个电解水氢气发生器的流量相同；其中一个电解水氢气发生器产生的氧气直接排放到空气中。
本发明的再一目的提供了一种采用上述装置制备氢氧混合气体的方法，包括：
制备流量为A ml/min的a％氧气、b％氢气与c％氮气的混合气体：
A、启动电解水氢气发生器，控制产生气体的流量为B ml/min；其中，电解水氢气发生器中产生氢气流量为Cml/min，产生氧气流量为Dml/min；空气泵泵入空气的流量为Eml/min；
其中，A＝2C+D+E；B＝C+D；C＝2D；a+b+c＝100％；
B、待浓度流量检测器读数氢气浓度为b％，氧气浓度为a％，氮气浓度为c％，流量为A ml/min时，制得目标浓度流量的混合气体。
优选地，所述电解水氢气发生器的数量为两个，控制两个电解水氢气发生器的流量相同；其中一个电解水氢气发生器产生的氧气直接排放到空气中。
优选地，所述氢气流量C为200-400ml/min；氧气流量D为200-400ml/min；空气泵泵入空气的流量E为400-600ml/min。
本发明的有益效果是，能够制造不同浓度氢气与氧气(以及空气)的混合气体，可以将缓冲容器分别连接氢气浓度为67％、氧气浓度为33％的混合气体以及100％纯氢气以及由空气泵泵入的空气。所述混合干燥器和电解水氢气干燥器用于干燥气体，立方体的气体混合缓冲盒对气体进行混合缓冲处理的立方体的缓冲容器设有三个进气口和一个出气口。出气口可以通过导气管连接气体检测系统，也可以通过导气管排出混合气体进行应用。本发明结构简单，技术合理，操作方便，成本低廉，能够持续稳定的产生氧气浓度恒定在20％、与不同浓度氢气的混合气体，并通过其与空气混合制得不同氢气浓度的混合气体。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
其中：
1-电解水氢气发生单元 11-电解水氢气发生器 12-电解水氢气流量计
13-电解水氢气干燥器 2-混合单元 21-空气泵
22-混合流量计 23-混合干燥器 3-浓度流量检测器单元
31-缓冲容器 32-浓度流量检测器
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1：
如图1所示的一种氢氧混合气体制备装置，包括分别与浓度流量检测器单元3连接的电解水氢气发生单元1及混合单元2；其中
电解水氢气发生单元1包括：
电解水氢气发生器11；
电解水氢气流量计12，所述电解水氢气流量计12的入口与所述电解水氢气发生器11的氢气输出端连接；该氢气输出端为正极氢气输出端与负极氢气输出端的输出气体混合后的端口；
电解水氢气干燥器13，所述电解水氢气干燥器13的入口与所述电解水氢气流量计12的出口连接，所述电解水氢气干燥器13的出口与所述浓度流量检测器单元3连接；
所述混合单元2包括：
空气泵21；
混合流量计22，所述混合流量计22的入口与所述空气泵21的气体输出端连接；
混合干燥器23，所述混合干燥器23的入口与所述混合流量计22的出口连接，所述混合干燥器23的出口与所述浓度流量检测器单元4连接。
所述电解水氢气发生单元1是数量为两个，两个所述电解水氢气发生单元1分别与所述浓度流量检测器单元3连接。
所述浓度流量检测器单元3包括相互连接的缓冲容器31和浓度流量检测器32；其中
所述电解水氢气干燥器13的出口与所述缓冲容器31的入口连接；所述混合干燥器23的出口与所述缓冲容器31的入口连接。
所述缓冲容器31与两个所述电解水氢气干燥器及所述混合干燥器的三个入口分别独立设置。
所述电解水氢气发生器11为纯水型氢气发生器。
每个电解水氢气发生单元均包括一个电解水氢气发生器、电解水氢气流量计及电解水氢气干燥器，所述电解水氢气流量计的入口与所述电解水氢气发生器的氢气输出端连接；所述电解水氢气流量计的出口与所述电解水氢气干燥器的入口连接；所述电解水氢气干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接。每个混合单元包括空气泵、混合流量计及混合干燥器；所述混合流量计的入口与所述空气泵的气体输出端连接；所述混合流量计的出口与混合干燥器的入口的出口连接；所述混合干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接。所述浓度流量检测器单元包括相互连接的缓冲容器和浓度流量检测器，所述电解水氢气干燥器的出口和混合干燥器的出口分别连接缓冲容器的入口，所述缓冲容器的出口连接浓度流量检测器的入口，所述浓度流量检测器的出口可与患者吸入氢氧混合气体的装置相连接。
一台电解水氢气发生器11的正极与负极产生的气体混合，经电解水氢气流量计12与电解水氢气干燥器13进入缓冲器10中。另一台电解水氢气发生器11的负极产生的气体(即氢气)经电解水氢气流量计12与电解水氢气干燥器13进入缓冲容器10中，其正极产生的气体(即氧气)直接排放至空气中。空气泵21泵入的气体经混合流量计22与混合干燥器23进入缓冲装置10中。这两台电解水氢气发生器11均为纯水型氢气发生器。
缓冲容器10可以收集混合气体并从出口排除，经气体浓度检测器11检测氢气与氧气浓度。当检测器示数恒定时，即可供科研或患者应用。
实施例2：
制备流量为1000ml/min的80％氢气与20％氧气的混合气体
A.启动电解水氢气发生器11，保证两个电解水氢气发生器11产生气体的流量相同，均为600ml/min；其中，一个电解水氢气发生器11产生氢气流量为400ml/min，产生氧气流量为200ml/min；另一个电解水氢气发生器11产生氢气流量为400ml/min，而产生的200ml/min的氧气直接排放到空气当中；
B.待浓度流量检测器32读数氢气浓度为80％，氧气浓度为20％，流量为1000ml/min时，即制得目标浓度流量的混合气体。
实施例3：
制备流量为1000ml/min的40％氢气，40％氮气与20％氧气的混合气体
A.启动电解水氢气发生器11，保证两个电解水氢气发生器11产生气体的流量相同，均为300ml/min；其中，一个电解水氢气发生器11产氢气流量为200ml/min，产氧气流量为100ml/min；另一个电解水氢气发生器11产氢气流量为200ml/min，而产生的100ml/min的氧气直接排放到空气中；空气泵21泵入空气的流量为500ml/min；
B.待浓度流量检测器32读数氢气浓度为40％，氮气浓度为40％，氧气浓度为20％，流量为1000ml/min时，即制得目标浓度流量的混合气体。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.氢氧混合气体制备装置，其特征在于，包括分别与浓度流量检测器单元连接的电解水氢气发生单元及混合单元；其中
电解水氢气发生单元包括：
电解水氢气发生器；
电解水氢气流量计，所述电解水氢气流量计的入口与所述电解水氢气发生器的氢气输出端连接；
电解水氢气干燥器，所述电解水氢气干燥器的入口与所述电解水氢气流量计的出口连接，所述电解水氢气干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接；
所述混合单元包括：
空气泵；
混合流量计，所述混合流量计的入口与所述空气泵的气体输出端连接；
混合干燥器，所述混合干燥器的入口与所述混合流量计的出口连接，所述混合干燥器的出口与所述浓度流量检测器单元连接。
2.根据权利要求1所述的氢氧混合气体制备装置，其特征在于，所述电解水氢气发生单元是数量为两个，两个所述电解水氢气发生单元分别与所述浓度流量检测器单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的氢氧混合气体制备装置，其特征在于，所述浓度流量检测器单元包括相互连接的缓冲容器和浓度流量检测器；其中：
所述电解水氢气干燥器的出口与所述缓冲容器的入口连接；所述混合干燥器的出口与所述缓冲容器的入口连接。
4.根据权利要求3所述的氢氧混合气体制备装置，其特征在于，所述缓冲容器与两个所述电解水氢气干燥器及所述混合干燥器的三个入口分别独立设置。
5.根据权利要求1所述的氢氧混合气体制备装置，其特征在于，所述电解水氢气发生器为纯水型氢气发生器。
6.根据权利要求1所述的氢氧混合气体制备装置，其特征在于，所述的装置还包括控制电解水氢气发生器及空气泵流量的电子调控系统。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的装置制备氢氧混合气体的方法，包括：
制备流量为A ml/min的a％氧气和b％氢气的混合气体：
A、启动电解水氢气发生器，控制产生气体的流量为B ml/min；其中，电解水氢气发生器中产生氢气流量为Cml/min，产生氧气流量为Dml/min；
其中，A＝2C+D；B＝C+D；C＝2D；a+b＝100％；
B、待浓度流量检测器读数氢气浓度为b％，氧气浓度为a％，流量为A ml/min时，制得目标浓度流量的混合气体。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述电解水氢气发生器的数量为两个，控制两个电解水氢气发生器的流量相同；其中一个电解水氢气发生器产生的氧气直接排放到空气中。
9.一种采用权利要求1-6任一项所述的装置制备氢氧混合气体的方法，包括：
制备流量为A ml/min的a％氧气、b％氢气与c％氮气的混合气体：
A、启动电解水氢气发生器，控制产生气体的流量为B ml/min；其中，电解水氢气发生器中产生氢气流量为Cml/min，产生氧气流量为Dml/min；空气泵泵入空气的流量为Eml/min；
其中，A＝2C+D+E；B＝C+D；C＝2D；a+b+c＝100％；
B、待浓度流量检测器读数氢气浓度为b％，氧气浓度为a％，氮气浓度为c％，流量为Aml/min时，制得目标浓度流量的混合气体。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述电解水氢气发生器的数量为两个，控制两个电解水氢气发生器的流量相同；其中一个电解水氢气发生器产生的氧气直接排放到空气中。
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