CN205222765U - 一种多功能纯水电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用SPE技术点解纯水产生氢气，利用该装置自身产生的压力提高氢水含氢气浓度的装置，一种多功能纯水电解槽，通过该装置所制得氢水的氢气浓度大于2.0ppm；技术方案是，包括一端开口的阴极箱体，箱体的开口端径向向外延伸有环状固定片，环状固定片背向阴极箱体的侧面上依次层压有阴极绝缘圈、中间设有多个1-3毫米孔的阴极导电板、阴极密封圈、阴极集电器、膜电极、阳极集电器、阳极密封圈、阳极导电板、阳极绝缘板和阳极端板；所述阳极密封垫面向阴极箱体的侧面上设有朝着阳极密封圈中间圆孔开放的纯水进水槽和氧气出气槽，所述环形固定片上设有贯穿阴极绝缘垫、阴极导电板、阴极密封垫、膜电极连通到纯水进水槽和氧气出气槽的纯水进水口和氧气出气口。

Description

一种多功能纯水电解槽

技术领域

本实用新型属于功能性饮用水和治疗性吸气领域，具体涉及一种高浓度氢水的制备、产生氢水和氧气的电解槽。

背景技术

对于氢气的研究热始于2007年日本太田成男教授在《NatureMedicine》上首次发表了氢分子可清除人体自由基的论文，奠定了氢分子生物医学的研究基础。随后，国际生物医学领域掀起了氢气生物医学研究的热潮。大量动物实验和临床研究证明，氢气对治疗脑缺血、代谢综合征、糖尿病、动脉硬化、老年痴呆、脂肪肝、肝硬化、类风湿关节炎、哮喘、尿毒症、噪声性耳聋、急性胰腺炎、肿瘤放化疗副作用等68种人类重要疾病具有明确或潜在的治疗效果。

众所周知，人体是由细胞所组成的，人的疾病最终都可以归结为细胞受损，人的衰老也是由于细胞老化或坏死所造成的，造成细胞病态或者老化的主要元凶就是过剩的氧自由基。

氧自由基是怎么产生的呢？氧气通过人的呼吸进入到体内，经血液中的红血球运输到各个细胞中，为了让其在各细胞内产生能量，糖分和脂肪就会燃烧、消耗；此时，氧气也会发生燃烧，其中有2%会变成活性氧；因为食品添加剂、含氯气的饮料水等原因，肠内微生物菌群失调，引起肠胃内异常发酵，此时，活性氧会大量产生；其他的还有，在激烈运动后、紫外线、吸烟、饮酒、手电磁辐射、精神压力大时、接触到细菌、病毒、大气污染、放射线、透视、抗癌剂、染料等时候，人体内都会产生大量活性氧。

氢气是一种无色，无味，无毒，和无嗅的气体；人体大肠内细菌会产生氢气,说明氢气属于内源性气体,是人体细胞的正常环境，因此氢气具有安全的前提。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。

经现在医学证实，氢气在生理上是最好的氧化还原剂；氢气是清除氧自由基最安全最有效的方法，就是利用活性氢与氧自由基发生氧化还原反应产生水，随尿和汗液排出体外；且可影响到DNA和RNA的基因表达，同时可以修复疾病操作的细胞和细胞膜，排出身体的恶性还原性氧；氢气是人类发现的最具抗氧化还原性的物质，超过人类已大量应用的维生素C、E，绿茶精华SOD等抗氧化剂几十倍的效能。

氢气作为一种治疗性气体，目前有效的方式有饮用含氢饮用水，呼吸氢气，注射含氢生理盐水。

近年来，国内外对氢水进行了大量的研究和开发，现有技术如专利CN100579919C《富氢水生成方法及富氢水生成器》和CN102730895A《家用富氢水的生产设备》，均采用金属(主要是镁)与水反应产生氢气，这种方法制备的富氢水氢浓度不稳定，且浓度通常低于0.6ppm，另外金属粒子易被氧化，随着使用次数的增加，效果明显下降，棒体内易滋生各种细菌；如专利CN202201742U《一种中性富氢水电解装置》和CN203121864U《一种中性富氢水电解装置》，均采用电解产生氢气，由于直接电解水产生氢气的效率比较差，一般氢浓度也低于0.8ppm。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种利用SPE技术点解纯水产生氢气，利用该装置自身产生的压力提高氢水含氢气浓度的装置，通过该装置所制得氢水的氢气浓度大于2.0ppm。

本实用新型的技术方案是，包括一端开口的阴极箱体，箱体的开口端径向向外延伸有环状固定片，环状固定片背向阴极箱体的侧面上依次层压有阴极绝缘圈、中间设有多个1-3毫米孔的阴极导电板、阴极密封圈、阴极集电器、膜电极、阳极集电器、阳极密封圈、阳极导电板、阳极绝缘板和阳极端板；所述阳极密封垫面向阴极箱体的侧面上设有朝着阳极密封圈中间圆孔开放的纯水进水槽和氧气出气槽，所述环形固定片上设有贯穿阴极绝缘垫、阴极导电板、阴极密封垫、膜电极连通到纯水进水槽和氧气出气槽的纯水进水口和氧气出气口，所述阴极箱体的侧壁上靠近环形固定片的位置上开有饮用水出水口，阴极箱体的侧壁远离环形固定片的位置上开有饮用水进水口，所述阴极箱体远离环形固定片的端面上设有水位控制开关和气压安全阀。

所述膜电极为SPE膜电极。

所述阳极端板的端面上圆周设置有多个穿过阳极绝缘板、阳极导电板、阳极密封圈、膜电极、阴极密封圈、阴极导电板、阴极绝缘圈和环形固定片的紧固螺孔，所述紧固螺孔内穿设有螺杆，螺杆的自由端旋拧有压在环形固定片上的螺母。

所述阳极集电器置于阳极密封圈内且两侧面分别压在阳极导电板和膜电极上。

所述阴极集电器置于阴极密封圈内且两侧面分别压在膜电极和阴极导电板上。

所述阳极集电器上有多个0.1到0.2的微孔，以利于阳极催化层（膜电极面向阳极集电器的侧面为阳极催化层，面向阴极集电器的侧面为阴极催化层）中生成的氧气逸出和水能达到阳极催化层。

所述阴极集电器上有多个直径为0.1至0.2的微孔，以利于氢气和迁移水进入阴极箱体。

本实用新型所述的膜电极是通过喷涂方法制得的活性零极距膜电极，电化学活性高、活性物质不易脱落、使用寿命长等特点。

本实用新型的阴极箱体既起到了定位、紧固电解槽的作用，又具有存储加压氢气和溶解氢气的作用。

本实用新型所述的阴极箱体是可以耐1.6mpa压力的圆柱形或方形的罐体。

所述阳极导电板上设有径向向外突出的电源正极接线孔。

所述阴极导电板上设有径向向外突出的电源负极接线孔。

本实用新型可以作为氢氧呼吸机和氢水机的核心部分-电解槽，为上述设备提供高纯度的氢气和氧气，与现有的相关技术相比，本实用新型的优势在于能够提供含氢浓度大的富氢水，且结构简单，体积小、重量轻、使用寿命长的特点。

附图说明

图1为多功能纯水电解槽各部件的组装示意图。图中：1阳极端板、2阳极绝缘板、3阳极导电板、4阳极密封圈、5阳极集电器、6膜电极、7阴极集电器、8阴极密封圈、9阴极导电板、10阴极绝缘圈、11阴极箱体、12饮用水出水口、13饮用水进水口、14气压安全阀、15纯水进水槽、16水位控制开关、17纯水进水口、18氧气出气口、19电源负极接线孔、20电源正极接线孔、21紧固螺孔、24氧气出气槽、25、环形固定片。

图2为膜电极的结构图。图中：22催化剂区域、23SPE膜空白边。

图3为阴极箱体的结构图。图中：12饮用水出水口、13饮用水进水口、14气压安全阀、16水位控制开关、17纯水进水口、18氧气出气口、25环形固定片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图l为多功能纯水电解槽各部件的组装示意图。其中，阳极端板1、阳极绝缘板2、阳极导电板3、阳极密封圈4、阳极集电器5、SPE膜电极6、阴极集电器7、阴极密封圈8、阴极导电板9、阴极绝缘圈10、阴极箱体11，将各组件按照以上顺序叠放，然后用金属螺杆和螺母紧固即为多功能纯水电解槽。

阳极端板1上有紧固螺孔21，起到定位和紧固电解槽的作用；阳极绝缘板2起到隔离阳极端板1和阳极导电板3的作用；阳极导电板3引入外接电源的正极；阳极集电器5是将阳极导电板3的电能输送到膜电极6表面的阳极催化层，以实现水电解生成氧气和氢离子，又具有疏导水和氧气的流场功能；膜电极6是水发生电解产生氧气和氢气的场所；密封圈起到密封膜电极、绝缘阴阳集电器的作用；阴极导电板9引入外接电源的负极；阴极集电器7是将阴极导电板9的电能输送到膜电极6表面的阴极催化层，以实现氢离子还原生成氢气；阴极绝缘圈10起到隔离阴极箱体11和阴极导电板9的作用；阴极箱体11上有纯水进水口13、氧气出气口18、饮用水进水口13，饮用水出水口12、气压安全阀14以及紧固螺孔21。阳极端板1、阳极绝缘板2、阳极导电板3、阳极集电器5、密封圈、膜电极6、密封圈、阴极集电器7、阴极导电板9、阴极绝缘圈10、阴极箱体11各组件依次组装后，用金属螺杆和螺母紧固。

图2为SPE膜电极6的结构。其中，催化剂区域22、SPE膜空白边23。制备膜电极的方法是通过喷涂方法制得的高活性零极距膜电极，电化学活性高、活性物质不易脱落、使用寿命长等特点。

图3为阴极箱体11的结构。其中，饮用水出水口12、饮用水进水口13、气压安全阀14、水位控制开关16、环形固定片25。阴极箱体11既起到定位、紧固电解槽的作用，又具有储存加压氢气和溶解氢气的作用，饮用水从饮用水进水口13进入阴极箱体11，由水位控制开关16控制水位，其可以连接控制器，控制器连接固定在进水管上的电磁阀，由于电解槽产生氢气的不断增加使得阴极箱体11中的压力增加，当达到设定的压力后由气压安全阀14排出氢气，以确保该装置的安全。

本实用新型多功能纯水电解槽的工作原理：使用时为竖直放置，即阴极箱体11开口朝下放置，纯水经设在环形固定片25上的纯水进水口17、纯水进水槽15进入电解槽阳极，阳极集电器5将水快速、均匀地分布到SPE膜电极6表面，接通外电源，纯水在阳极催化剂的作用下电解形成氧气和质子，同时释放出电子。氧气携带部分纯水从经氧气出气槽24、氧气出气口18排出电解槽，带出电解槽产生的热量。在电场的作用下，质子(H+)以水合离子的形式从阳极侧穿过SPE膜电极6到达阴极侧，同时电子从外电路迁移到阴极，在阴极催化剂的作用下，水合离子得到电子，生成氢气并释放出迁移水，氢气携带迁移水进入阴极箱体11；饮用水经饮用水进水口13进入阴极箱体11，随着时间的增加阴极箱体11的氢气不断产生，使得阴极箱体11中的压力增加，这样就增大了氢气在水中的溶解度，当阴极箱体11中的压力达到设定的压力后由安全阀14排出氢气，以确保该装置的安全。

Claims (9)

1.一种多功能纯水电解槽，包括一端开口的阴极箱体，其特征在于，箱体的开口端径向向外延伸有环状固定片，环状固定片背向阴极箱体的侧面上依次层压有阴极绝缘圈、中间设有多个1-3毫米孔的阴极导电板、阴极密封圈、阴极集电器、膜电极、阳极集电器、阳极密封圈、阳极导电板、阳极绝缘板和阳极端板；所述阳极密封垫面向阴极箱体的侧面上设有朝着阳极密封圈中间圆孔开放的纯水进水槽和氧气出气槽，所述环状固定片上设有贯穿阴极绝缘垫、阴极导电板、阴极密封垫、膜电极连通到纯水进水槽和氧气出气槽的纯水进水口和氧气出气口，所述阴极箱体的侧壁上靠近环形固定片的位置上开有饮用水出水口，阴极箱体的侧壁远离环形固定片的位置上开有饮用水进水口，所述阴极箱体远离环形固定片的端面上设有水位控制开关和气压安全阀。

2.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述膜电极为SPE膜电极。

3.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述阳极端板的端面上圆周设置有多个穿过阳极绝缘板、阳极导电板、阳极密封圈、膜电极、阴极密封圈、阴极导电板、阴极绝缘圈和环形固定片的紧固螺孔，所述紧固螺孔内穿设有螺杆，螺杆的自由端旋拧有压在环形固定片上的螺母。

4.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述阳极集电器置于阳极密封圈内且两侧面分别压在阳极导电板和膜电极上。

5.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述阴极集电器置于阴极密封圈内且两侧面分别压在膜电极和阴极导电板上。

6.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述阳极集电器上有多个0.1到0.2的微孔。

7.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述阴极集电器上有多个直径为0.1至0.2的微孔。

8.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述阳极导电板上设有径向向外突出的电源正极接线孔。

9.根据权利要求1所述的一种多功能纯水电解槽，其特征在于，所述阴极导电板上设有径向向外突出的电源负极接线孔。