CN109019508A - 化学制氢的供氢装置及以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机 - Google Patents

化学制氢的供氢装置及以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化学制氢的供氢装置，包括氢发生机构和输送机构，氢发生机构包括依次连接的药剂盒、溶液箱、蠕动泵、反应器和废液箱；药剂盒包括盒体和调节开关，盒体内设有倾斜的储药腔，储药腔内储存有药剂颗粒，储药腔的下端连接有竖直的下药区，所述下药区的下端设有阻挡盖，阻挡盖受力时形成供药剂颗粒通过的通道；所述调节开关包括挤压杆，所述挤压杆下端的直径与下药区的直径相当，且该端在下药区内上下滑动，挤压杆的上端竖直地向上延伸至盒体外部；所述废液箱上设有出气口；所述输送机构的一端与所述出气口连接。本发明还公开了使用上述化学制氢的供氢装置的溶氢水机，本发明的优点在于，制氢量大，价格低廉，获得的溶氢水的含氢量高。

Description

化学制氢的供氢装置及以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机
技术领域
本发明属于饮用水设备技术领域，具体涉及化学制氢的供氢装置及以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机。
背景技术
溶氢水，又称为富氢水，顾名思义，就是水中溶解了一部分氢气，形成的富含氢气的水。
早在2007年7月，日本医科大学太田教授在《自然医学》发表论文称，动物呼吸2％的氢气就可以有效清除自由基，显著改善脑缺血再灌注损伤。作为一种选择性抗氧化物质，氢气对多种疾病具有治疗作用，具有十分广泛的应用前景，其彻底推翻了氢气属于生理性惰性气体的传统观点，并提示氢气可能是一种新的生物活性分子。这一发现正式拉开了氢分子生物学效应研究的序幕。
研究表明氢气对脑、脊柱、眼、耳、肺、心、肝、肾、胰腺、肠、血管等全身多个脏器的疾病及代谢系统疾病、炎症、变态反应疾病均有明显的疗效。在饮用水中加入氢气形成溶氢水，利用氢气的还原性即可以保持身体不处于“过氧化”的状态。
目前已有的溶氢水机采用的制氢方式主要由两种，第一种是电解水制氢，该方式成本高、制氢量低，溶氢量也较低，且电解水存在生成有害物质臭氧和余氯的问题；另一种是以镁、珊瑚钙等矿物质通过化学反应制氢，该方式受到制氢量低、工艺难度高、成本高等因素的制约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有溶氢机的产氢量少，无法达到调节人体生物平衡技能的需求，成本较高，而一般化学制氢连续产生氢气，造成浪费。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
化学制氢的供氢装置，包括氢发生机构和输送机构，所述氢发生机构包括依次连接的药剂盒、溶液箱、蠕动泵、反应器和废液箱；所述药剂盒包括盒体和调节开关，所述盒体内设有倾斜的储药腔，所述储药腔内储存有药剂颗粒，储药腔的下端连接有竖直的下药区，所述下药区的下端设有阻挡盖，阻挡盖受力时，形成供药剂颗粒通过的通道；所述调节开关包括挤压杆，所述挤压杆下端的直径与下药区的直径相当，且该端在下药区内上下滑动，挤压杆的上端竖直地向上延伸至盒体外部；所述废液箱上设有出气口；所述输送机构的一端与所述出气口连接。
优选地，本发明所述的化学制氢的供氢装置，所述阻挡盖为橡胶片，阻挡盖上开设有透过孔，阻挡盖受力时，所述透过孔的孔径被撑大形成所述通道。
优选地，本发明所述的化学制氢的供氢装置，所述输送机构包括冷凝管和干燥室，所述冷凝管呈螺旋状，冷凝管的一端与废液箱的出气口连通，另一端与所述干燥室的进气端连接。
优选地，本发明所述的化学制氢的供氢装置，所述冷凝管上设有过渡段，所述过渡段呈锥形状，其具有第一端和第二端，所述第一端的口径小于第二端，且第一端与废液箱的出气口连接，所述第二端的口径大于冷凝管的口径，且该端通过连接段与冷凝管连接。
优选地，本发明所述的化学制氢的供氢装置，还包括冷却单元，所述冷却单元输送冷却介质至冷凝管外表面。
优选地，本发明所述的化学制氢的供氢装置，所述反应器包括壳体，所述壳体内部设有柱状催化剂，壳体外表面设有散热翅片。
本发明还提供了以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，其包括供氢装置和溶氢装置，所述供氢装置为上述的供氢装置，所述输送装置背离废液箱出气口的一端与所述溶氢装置连接，在该溶氢装置内，氢气与水混合形成溶氢水。
优选地，本发明所述的以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，所述溶氢装置包括依次连接的供水箱、气液混合泵、纳米雾化器和溶氢水箱，所述气液混合泵的进口端还与所述干燥室的出气端连接；所述溶氢水箱包括柱状箱体，所述箱体包括两个相对的端面，两个端面上均设置有旋转切割装置，所述旋转切割装置包括转轴，所述转轴的一端位于箱体内，且该端设置有叶轮，另一端贯穿相应端面，并延伸至箱体外，且该端连接有电机；在相应电机的驱动下，两个转轴反向旋转。
优选地，本发明所述的以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，所述供水箱通过隔膜泵与溶液箱连接，供水箱上设有真空泵。
优选地，本发明所述的以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，还包括加压泵，所述干燥室与气液混合泵通过加压泵连接。
本发明技术有益效果：
本发明技术方案采用廉价的化学制氢系统，能够安全、稳定地产生足够的氢气，并使其溶解于水中，获得溶氢量较高的溶氢水；与市面上的托玛琳杯、能量杯、富氢水饮水机相比，本发明所述的溶氢水机制取的溶氢水的含氢量提高了1.2倍；并且本发明所述的溶氢水机具有安全、环保、污染零排放的优点；该方案设计的药剂盒可以根据需要添加药剂量进而控制产氢量，在产生足够多的氢气的同时，节约成本，避免不必要的浪费；
通过相对、不同向转动的旋转切割装置在水箱内形成涡流，两个反向的高速涡流对撞，使得已被叶轮切割细化的水再次碰撞破碎形成微纳米级的小分子水，更有利于氢的溶解；
真空泵将供水箱内的杂质气体排出，提高溶氢水中的含氢量。
附图说明
图1为本发明实施例所述的化学制氢的供氢装置的结构示意图；
图2为实施例所述药剂盒的结构示意图；
图3为实施例所述反应器的剖视图；
图4为实施例所述冷凝管的结构示意图；
图5为本实施所述的以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机的结构示意图；
图6为实施例所述溶氢水箱的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
图1所示为本实施例所公开的化学制氢的供氢装置的结构示意图，其包括氢发生机构、输送机构和冷却单元3。所述氢发生机构用以反应制氢，所述输送机构用以将制取的氢气输送至溶氢装置，所述冷却单元3用以对装置进行冷却降温。
所述氢发生机构包括依次连接的药剂盒11、溶液箱12、蠕动泵13、反应器14和废液箱15。
参阅图2，所述药剂盒11包括盒体111和调节开关112，所述盒体111上设有进药口，盒体111内设有与进药口连通的倾斜的储药腔113，所述储药腔113内储存有药剂颗粒114，储药腔113的下端连接有竖直的下药区115，所述下药区115的下端设有阻挡盖116；所述调节开关112包括挤压杆1121，所述挤压杆1121下端的直径与下药区115的直径相当，且该端在下药区115内上下滑动，挤压杆1121的上端竖直地向上延伸至盒体111外部。
在进一步的改进方案中，挤压杆1121的上端可以设有按压帽1122，所述按压帽1122与盒体111间设置有复位弹簧1123。根据实际所需药量，可以设计下药区115一次能够容纳一颗药剂颗粒114，当挤压杆1121的的下端位于下药区115与储药腔113相交处时，下药区115内容纳有一个药剂颗粒114，向下推动挤压杆1121，阻挡盖116会形成供药剂颗粒114通过的通道。
在本实施例中，该阻挡盖116为橡胶片，阻挡盖116中心位置处上开设有透过孔(图中未示出)，通常情况下，透过孔的孔径小于药剂颗粒114的尺寸以便将药剂颗粒114限制在下药区115，而当阻挡盖116受到向下的力时，所述透过孔的孔径被撑大至其尺寸足够药剂颗粒114通过，药剂颗粒114从下药区落入溶液箱12内溶解得到待反应溶液。
在其他的实施例中，该阻挡盖116还可以是板体，该板体的一侧与盒体111铰接，其朝向下药区115的侧面通过一弹簧与下药区115内壁连接，通常情况下，板体盖合在下药区115下端，向下移动挤压杆1121，板体受到向下的力时开启形成供药剂颗粒114通过的通道。当然，阻挡盖116还可以采用其他方式，只要其保证在受到向下的压力时能够形成供药剂颗粒114通过的通道，在不受力时，能够将药剂颗粒限制在盒体111内即可。
本实施例中使用的药剂颗粒114为硼氢化钠粉末与氢氧化钠粉末压缩而成的圆球形。当药剂颗粒114落入溶液箱12内，药剂颗粒114溶解，其中碳酸氢钠溶解过程中会放出热量，加速溶解。
如图3所示，所述反应器14包括壳体141，所述壳体141内部设有柱状催化剂142，壳体141外表面设有散热翅片143。待反应溶液进入到反应器14后在催化剂的作用下发生反应制取氢气。本实施例所述的催化剂为现有技术，其具体成分及制备方法记载在已授权专利CN102513120B中。
所述废液箱15上设有出气口(图中未示出)，废液箱15的箱体外壁设置有散热翅片151。所述输送机构与所述出气口连接。
反应液在蠕动泵13的作用下流入反应器14，并在反应器14内的催化剂作用下反应放出氢气，随后气液进入废液箱15。本实施例中的蠕动泵13设置成定值，以保证反应液的持续供应，维持氢气的压力、流量稳定。反应器14由不锈钢材料制成，柱状催化剂固定地设置在反应器14内，更进一步地，为避免催化剂残渣落入废液箱15，在反应器14废料出口处或废液箱15进口处还设置有过滤板(图中未示出)，用以承接残渣。反应产物偏硼酸钠流入废液箱，通过电解还原或金属氢化物还原，生成硼氢化钠，从而实现循环使用。
所述输送机构包括冷凝管21和干燥室22，所述冷凝管21呈螺旋状，冷凝管21的一端与废液箱15的出气口连通，另一端与所述干燥室22的进气端连接。
如图4所示，所述冷凝管21上设有过渡段23，所述过渡段23呈锥形状，其具有第一端231和第二端232，所述第一端231的口径小于第二端232，且第一端231与废液箱15的出气口连接，所述第二端232的口径大于冷凝管21的口径，且该端通过连接段24与冷凝管21连接。
夹带有水汽的氢气进入到过渡段23中，锥形的过渡空间保证氢气有足够的冷却空间。在本实施例中，冷凝管21的轴线竖直设置，其进口端位于下部，即所述过渡段23位于冷凝管21下部，从而构成一个倒伞型的液体收集器，可进一步防止水分被夹带。所述冷凝管21的长度足以保证气液的彻底分离，最后氢气进入干燥室22完成纯化。
随着反应的进行会放出热量，而整个装置的温度需要保持稳定，因此还设置有冷却单元3。本实施例所述的冷却单元3为风扇，其产生的冷却风被送至冷凝管21的外表面，帮助散热，维持温度稳定。
将本实施例所述的供氢装置应用在溶氢水机上。如图5所示，该溶氢水机由本实施例所述的供氢装置和一溶氢装置构成。所述输送装置背离废液箱15的出气口的一端与所述溶氢装置连接，在该溶氢装置内，氢气与水混合形成溶氢水。
所述溶氢装置包括依次连接的供水箱41、气液混合泵42、纳米雾化器43和溶氢水箱44，所述气液混合泵42的进口端还与所述干燥室22的出气端连接；参阅图6，所述溶氢水箱44包括柱状箱体441，所述箱体441包括两个相对的端面，两个端面上均设置有旋转切割装置442，所述旋转切割装置包括转轴4421，所述转轴4421的一端位于箱体441内，且该端设置有叶轮4422，另一端贯穿相应端面，并延伸至箱体441外，且该端连接有电机443；在相应电机443的驱动下，两个转轴4421反向旋转。
所述供水箱41通过隔膜泵45与溶液箱12连接，供水箱41上还设有真空泵46，该真空泵46用以排出供水箱41内的杂质气体。还包括加压泵47，所述干燥室22与气液混合泵42通过加压泵47连接。
氢气在气液混合泵42内与水进行初步混合后进入到纳米雾化器43进行纳米雾化处理，使得进入到溶氢水箱内的混合气液呈雾化状进行二次气液混溶。在本实施例中，所述的纳米雾化器43优选为SPG过滤膜雾化器，水通过该SPG过滤膜雾化器被分散成纳米雾化水，使得氢气在水中的溶解度增加，同时也更有利于人体的吸收。当然，在其他的实施例中，也可以使用其他具有相同功能的纳米雾化器。
在溶氢水箱44内，两个旋转切割装置442在各自电机443的驱动下，反向旋转，通过高速切割搅拌形成两个相反的涡流，将水搅拌、打散、切割，使水和氢气进一步融合。
更进一步地，该溶氢水机的溶氢水箱44上设有出水单元，该出水单元包括热水单元和冷水单元。所述热水单元包括依次连接的隔膜泵511、加热单元512和热水龙头513，其中隔膜泵511的进水端与溶氢水箱44连通；所述冷水单元包括依次连接的隔膜泵521、制冷单元522和冷水龙头523，其中隔膜泵511的进水端与溶氢水箱44连通。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.化学制氢的供氢装置，包括氢发生机构和输送机构，其特征在于，所述氢发生机构包括依次连接的药剂盒、溶液箱、蠕动泵、反应器和废液箱；所述药剂盒包括盒体和调节开关，所述盒体内设有倾斜的储药腔，所述储药腔内储存有药剂颗粒，储药腔的下端连接有竖直的下药区，所述下药区的下端设有阻挡盖，阻挡盖受力时形成供药剂颗粒通过的通道；所述调节开关包括挤压杆，所述挤压杆下端的直径与下药区的直径相当，且该端在下药区内上下滑动，挤压杆的上端竖直地向上延伸至盒体外部；所述废液箱上设有出气口；所述输送机构的一端与所述出气口连接。
2.根据权利要求1所述的化学制氢的供氢装置，其特征在于，所述阻挡盖为橡胶片，阻挡盖上开设有透过孔，阻挡盖受力时，所述透过孔的孔径被撑大形成所述通道。
3.根据权利要求1所述的化学制氢的供氢装置，其特征在于，所述输送机构包括冷凝管和干燥室，所述冷凝管呈螺旋状，冷凝管的一端与废液箱的出气口连通，另一端与所述干燥室的进气端连接。
4.根据权利要求3所述的化学制氢的供氢装置，其特征在于，所述冷凝管上设有过渡段，所述过渡段呈锥形状，其具有第一端和第二端，所述第一端的口径小于第二端，且第一端与废液箱的出气口连接，所述第二端的口径大于冷凝管的口径，且该端通过连接段与冷凝管连接。
5.根据权利要求2所述的化学制氢的供氢装置，其特征在于，还包括冷却单元，所述冷却单元输送冷却介质至冷凝管外表面。
6.根据权利要求1所述的化学制氢的供氢装置，其特征在于，所述反应器包括壳体，所述壳体内部设有柱状催化剂，壳体外表面设有散热翅片。
7.以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，其包括供氢装置和溶氢装置，其特征在于，所述供氢装置为权利要求1-6任一项所述的供氢装置，所述输送装置背离废液箱出气口的一端与所述溶氢装置连接，在该溶氢装置内，氢气与水混合形成溶氢水。
8.根据权利要求7所述的以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，其特征在于，所述溶氢装置包括依次连接的供水箱、气液混合泵、纳米雾化器和溶氢水箱，所述气液混合泵的进口端还与所述干燥室的出气端连接；所述溶氢水箱包括柱状箱体，所述箱体包括两个相对的端面，两个端面上均设置有旋转切割装置，所述旋转切割装置包括转轴，所述转轴的一端位于箱体内，且该端设置有叶轮，另一端贯穿相应端面，并延伸至箱体外，且该端连接有电机；在相应电机的驱动下，两个转轴反向旋转。
9.根据权利要求8所述的以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，其特征在于，所述供水箱通过隔膜泵与溶液箱连接，供水箱上设有真空泵。
10.根据权利要求8所述的以化学制氢为氢源的纳米溶氢水机，其特征在于，还包括加压泵，所述干燥室与气液混合泵通过加压泵连接。
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CN111410169A (zh) * 2020-04-21 2020-07-14 杭州氢源素生物科技有限公司 一种可产氢的电子雾化装置
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