CN207109096U - 一种电解水装置 - Google Patents

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彭春佳
蔡永秀
许育智
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Abstract

本实用新型公开了一种电解水装置，包括若干个阳极电极、若干个阴极电极、控制器和电源；若干个阳极电极和若干个阴极电极均分别与控制器电性连接；控制器和电源电性连接；阳极电极和阴极电极互不接触，并以工作面相对的方式设置；阴极电极为产氢阴极电极；阳极电极为产臭氧阳极电极、产氧阳极电极和产臭氧产氧阳极电极中的至少一种；一个阴极电极和至少一个阳极电极对应；该电解水装置的阴极电极产氢，阳极电极可设置为产臭氧和/或产氧，通过电解水可提高水中有用物质的含量，有利于人们生活使用。

Description

一种电解水装置
技术领域
本实用新型涉及电解水技术领域，具体涉及一种电解水装置。
背景技术
臭氧是最有效最安全的消毒物质之一，无痛、无残留，高效杀灭细菌真菌和病毒，但传统的以空气和氧气源的电晕法臭氧发生器无法实现便携式，且其产生臭氧在水中的溶解度很低，无法快速高效杀菌，且容易产生NOx等致癌氮氧化物。因此便携式的臭氧电解水装置将为未来的发展趋势。
近些年，关于氢气对人体的医疗和保健作用日益引起学术界和普通百姓的重视。氢气无色，无味，无毒，可穿透细胞核和线粒体，饮用富氢水和吸入氢气是一种潜在医学治病方法，市场也已经有各类形态的富氢水水杯。富氢水杯所用的阳极和阴极电极通常均为Pt电极，电极片叠层或平层放置，阳极和阴极有一定的放电间隙，产物为氢气和氧气，气泡量大，浓度高，但用户只能买专用的富氢水水杯，且功能较为单一。
在人们户外运动，尤其在体力透支时、或在高原上活动，或急性发病时，人体往往因为缺氧，会表现出胸闷气短，头疼腿软、晕倒等症状。供氧是一种最及时，最理想的应急处理方式。
但至今臭氧、氧气和氢气的存储、运输和携带仍无法实现随时、随地、不限量、随身携带等需求。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种电解水装置，该电解水装置的阴极电极产氢，阳极电极可设置为产臭氧和/或产氧，通过电解水可提高水中有用物质的含量，有利于人们生活使用，并且结构简单，方便携带和放置。
本实用新型采用以下技术方案实现：一种电解水装置，包括若干个阳极电极、若干个阴极电极、控制器和电源；若干个阳极电极和若干个阴极电极均分别与控制器电性连接；控制器和电源电性连接；阳极电极和阴极电极互不接触，并以工作面相对的方式设置；阴极电极为产氢阴极电极；阳极电极为产臭氧阳极电极、产氧阳极电极和产臭氧产氧阳极电极中的至少一种；一个阴极电极和至少一个阳极电极对应。
作为优选，阳极电极为圆柱形、四角柱形、六角柱形、管形或螺杆形阳极电极。
作为优选，阳极电极的数量为至少两个，至少包括一个产臭氧阳极电极和一个产氧阳极电极。
作为优选，阳极电极和阴极电极间隔排列设置。
作为优选，阴极电极为至少两个，相邻两个阴极电极之间的距离为大于等于2mm。
作为优选，产氢阴极电极为铂、钛、铜、铝、铝合金、镁合金、不锈钢或石墨阴极电极。
作为优选，阳极电极和阴极电极之间的距离为0.5～20mm。
本实用新型中，产臭氧阳极电极为以析出臭氧为主的电极，具有较高析氧过电位，在电解水时可抑制氧气析出。常规技术中，产臭氧阳极电极可以以涂层的方式制备；产臭氧阳极电极的表面设有至少一层涂层，最外侧涂层为钌系涂层、锡锑系涂层、二氧化铅系涂层或掺硼金刚石系涂层；优选的，最外侧涂层为锡锑系涂层或掺硼金刚石系涂层。
本实用新型中，产氧阳极电极为以析出氧气为主的电极，具有较低析氧过电位。常规技术中，产氧阳极也可以以涂层的方式制备：产氧阳极的表面设有至少一层涂层，最外侧涂层为钌系涂层、铱系涂层或铂系涂层；优选地，最外侧涂层为铱系涂层。
本实用新型中，产臭氧产氧阳极电极为同时产臭氧和氧气的电极，产出的臭氧和氧含量相近。常规技术中，产臭氧产氧阳极可以以涂层的方式制备：产臭氧产氧阳极的表面设有至少一层涂层，最外侧涂层为铱系涂层或锡锑系涂层。
常规技术中，阳极表面的具有催化功能的电极涂层材料，如钌系涂层、铱系涂层、锡锑涂层、氧化铅涂层，并根据实际应用需求，常在膜层中掺杂Ti、Ru、Ni、Zr、Fe、Cu、Ta、Co、Ce、Sn、Nb、Sb、Ir、Mn、La、Y、Nd等元素，通过对涂层材料体系的选择、以及调整掺杂元素的比例、并结合制备工艺条件来控制涂层的综合性能，比如析氧过电位、析氢过电位和寿命等。例如，纯SnO2掺锑涂层作为阳极时，可同时产生比例相近的臭氧和氧气，但通过掺杂Ir、Ru、Ni、Nd、Pt等元素，可大幅提高电极的析氧过电位，抑制氧气的产生，增加臭氧的生成率和电转化效率，并延长电极的寿命。
本实用新型的控制器输出直流电，电极端电压为2～12V；电极通过的电流与阳极电极的实际工作面积对应，为5～200mA/cm2。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型阴极电极产氢，阳极电极可根据应用需求设置为产臭氧和/或产氧，若装置同时设置产臭氧阳极电极和产氧阳极电极时，可通过控制器控制单个或多个阳极电极的电压，从而调整电解水中臭氧和/或氧气的含量，有利于人们不同的生活场景使用；
2、本实用新型无需使用离子交换膜和电解质，可直接电解水，可以直接将本装置连同物品放入水中，即可快速杀菌消毒，并提供所需的气体，不受外界容积和被消毒物形状的影响；
3、本实用新型成本低、结构简单、电解效率稳定、方便携带、综合性能良好、应用广泛。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的电路连接示意框图；
其中，1、阳极电极；11、产臭氧阳极电极；12、产氧阳极电极；13、产臭氧产氧阳极电极；2、阴极电极；3、控制器；4、电源。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
实施例1：
参照图1并结合图2，一种电解水装置，包括三个阳极电极1、两个阴极电极2、控制器3和电源4；三个阳极电极1和两个阴极电极2均分别与控制器3电性连接；控制器3和电源4电性连接；阳极电极1和阴极电极2互不接触，并以工作面相对的方式设置；阴极电极2为产氢阴极电极2；阳极电极1为产臭氧阳极电极11、产氧阳极电极12和产臭氧产氧阳极电极13；两个阴极电极2分别设置在三个阳极电极1的两侧，每一个阴极电极2均与三个阳极电极1相对应。
本实施例中，阳极电极1是以钛作为基底材料的螺杆形阳极电极1，螺纹规格M4×0.5，长度为50cm，螺杆形阳极电极1能够有效增加电极涂层的表面积，提高电解效率。
本实施例中，产臭氧阳极电极11设有表面涂层SnO2-Sb2O3-IrO2；产氧阳极电极12设有表面涂层IrO2-Ta2O5；产臭氧产氧阳极电极13设有表面涂层IrO2-RuO2-SnO2-Sb2O5；三个阳极电极1之间的距离为8mm。
本实施例中，产氢阴极电极2为钛阴极电极2，宽25mm，厚2mm，长60mm，间距10mm。
本实施例中，阴极电极2和阳极电极1之间的距离为3mm。
阳极电极1和阴极电极2输出电压为10V。
使用时，将电极浸没在水里，通过电源4与控制器3连通供电，控制器3对产氢阴极电极2供电，并控制对产臭氧阳极电极11、产氧阳极电极12和产臭氧产氧阳极电极13中的一个或多个供电。
对产氢阴极电极2和至少一个阳极电极1供电，则装置在运行时，产氢阴极电极2电解水，产生氢气；
对产氢阴极电极2和产臭氧阳极电极11供电，则装置在运行时，产臭氧阳极电极11电解水，产生臭氧，产氢阴极电极2电解水，产生氢气；产生的臭氧水只需0.5～30min即可完成水、容器和物体的杀菌消毒；
对产氢阴极电极2和产氧阳极电极12供电，则装置在运行时，产氧阳极电极12电解水，产生氧气，产氢阴极电极2电解水，产生氢气，最终得到富氢富氧水；
对产氢阴极电极2和产臭氧产氧阳极电极13供电，则装置在运行时，产臭氧产氧阳极电极13电解水，同时产生臭氧和氧气，产氢阴极电极2电解水，产生氢气，最终得到含氢气、氧气和臭氧的电解水；
此外，使用者还可通过对阴极电极2和多个阳极电极1供电，并通控制器3控制对阳产臭氧阳极电极11、产氧阳极电极12和产臭氧产氧阳极电极13的电压，调节水中氢气、氧气和臭氧的含量比例。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电解水装置，包括若干个阳极电极、若干个阴极电极、控制器和电源；其特征在于，所述若干个阳极电极和若干个阴极电极均分别与控制器电性连接；所述控制器和电源电性连接；所述阳极电极和阴极电极互不接触，并以工作面相对的方式设置；所述阴极电极为产氢阴极电极；所述阳极电极为产臭氧阳极电极、产氧阳极电极和产臭氧产氧阳极电极中的至少一种；一个阴极电极和至少一个阳极电极对应。
2.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述阳极电极为圆柱形、四角柱形、六角柱形、管形或螺杆形阳极电极。
3.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述阳极电极的数量为至少两个，至少包括一个产臭氧阳极电极和一个产氧阳极电极。
4.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述阳极电极和阴极电极间隔排列设置。
5.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述阴极电极为至少两个，相邻两个阴极电极之间的距离为大于等于2mm。
6.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述产氢阴极电极为铂、钛、铜、铝、铝合金、镁合金、不锈钢或石墨阴极电极。
7.根据权利要求1所述的电解水装置，其特征在于，所述阳极电极和阴极电极之间的距离为0.5～20mm。
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