CN207566968U - 一种新型便携式富氢水生成器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型便携式富氢水生成器，包括杯盖、杯体和底座。所述杯盖包含泄压排气孔，用于排出多余未溶解的氢气。所述底座包含制氢模块、制氢模块固定件、电路板、导线、电池及具有排气孔的外壳。所述制氢模块包含阴极集流体、膜电极、阳极集流体。膜电极不仅起到催化电解水产生氢和氧的作用，同时实现阴阳极室氢氧隔离，防止氢氧相互扩散产生危险，也阻止阳极室电解副产物进入阴极室造成富氢水污染。本实用新型的便携式富氢水生成器采用膜电极电解水制氢，不仅制氢效率高，而且所需电压低，有效地减低了能耗，提高了便携式富氢水生成器的使用便利性。而且杯体采用统一的小口径螺旋方式与底座相连，方便制氢模块的拆机使用，降低了漏水的可能性，提高了使用安全性。

Description

一种新型便携式富氢水生成器

技术领域

本实用新型涉及电解水制取氢气领域，特别是涉及一种新型便携式富氢水生成器。

背景技术

氢气是世界上已知的最轻的气体，它的密度非常小，只有空气的2/29。常温常压下是一种无色透明、无臭无味的气体。有关于氢气医用价值的研究，早在上世纪70年代就有报道。 1975年美国发布了有关氢气对恶性肿瘤具有治疗作用的证明性文章，2001年法国也发布了证明氢气治疗血吸虫病引起的肝炎的文章，这两个研究都是用的高压氢气呼吸来进行的动物试验研究，并没有引起科研界及社会大众的广泛关注。直到2007年日本科学家发表了关于“小剂量氢气治疗脑缺血再灌注损伤”的文章，现代氢气医学自此得到了飞速的发展。直到今天，氢气医学已经成为一个非常热门的研究领域。

近些年来，随着富氢水产品在日本、韩国的风靡，中国市场上也出现了一系列的富氢水产品，包括富氢水杯、富氢水机、富氢水足浴盆、富氢水棒、富氢水淋浴器等。这其中，采用电解水制氢技术的产品由于其诸多的优势而占据了越来越多的市场比例，相应的专利也不断的涌现。2015年以前采用电解水制氢的方式生产的富氢水系列产品都没有进行阴阳极隔离，造成阴极产生的氢气和阳极产生的氧及副产物臭氧、双氧水等同时混合溶解于水中，致使电解过程中水质白浊，臭氧等的引入也会造成饮用水再污染，降低饮水安全性。为解决上述问题，专利CN106906484A、CN106830207A和专利CN106946322A都选择在阴阳极电极片之间加入一层透水隔气膜，分隔开阴阳极室，使电解产生的氧气及臭氧等直接排入空气中，阴极侧有且仅有氢气溶入饮用水中，极大的提高了饮水安全性。但是由于这种隔离膜透水，所以这种富氢水生成器使用过程中需要频繁清理阳极透过的废水，而且设备结构更为复杂，提高了生产难度和成本，增加了使用过程的不便利性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种结构简单、便于制作安装的新型便携式富氢水生成器。

本实用新型是这样实现的：

一种新型便携式富氢水生成器，包括底座、杯体及杯盖。所述底座包括底座外壳、底座支架、电池、电路板、制氢模块，所述制氢模块包括阴极集流体，膜电极，阳极集流体，制氢模块紧固件。所述电池、电路板、制氢模块都设置在所述底座外壳内部，电池贴紧外壳底部，电路板固定在底座支架上。

进一步地，所述底座支架上包含氧气排气孔，用于排出电解过程中阳极侧产生的氧气和臭氧等。所述杯盖包含泄压阀，用于释放所述新型便携式富氢水生成器内多余的氢气。

进一步地，所述杯体与底座之间通过螺纹匹配的方式旋紧密封，连接口直径为20-40 cm，可与市售普通矿泉水瓶口对接。

进一步地，所述阴极集流体由碳布，碳纸，纯钛或镀层钛的网状或多孔材料构成。所述阳极集流体由纯钛或镀层钛网状或多孔材料构成。所述镀层材料为Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag、Ni、Co、Cu、Fe中的一种或两种以上。

进一步地，所述膜电极包括阴极催化层、离子交换膜、阳极催化层。所述阴极催化层由Pt系贵金属单质或二元或多元合金颗粒或以碳材料、氧化物、碳化物、氮化物担载的Pt系贵金属单质或二元或多元合金颗粒构成。所述二元或多元合金包括Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag、Ni、Co、Cu、Fe中的一种或两种以上。所述阳极催化层由具有高效析氧和耐腐蚀性能的Ir、Ru、Sn、Ti、Pb、Sb、Nb、In，Ta、稀土金属或其氧化物或二元或多元合金构成。所述离子交换膜由磺酸类离子交换树脂构成，膜层厚度在30-200μm。

进一步地，两个所述制氢模块紧固件通过内外螺纹匹配方式将阴极集流体，膜电极，阳极集流体压紧固定在二者之间，阴极侧朝向杯体方向。靠近阳极侧的所述制氢模块紧固件设置有流场通道，便于阳极侧所产生气体的导出。

更进一步地，与杯体直接相连的所述制氢模块紧固件靠近阴极集流体和阳极集流体的一侧各设置有一个密封圈卡槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的便携式富氢水生成器采用固体电解质膜电极电解水制氢，催化层采用微纳米级别的催化剂粉体，可以根据需要便捷地调整催化剂的成分和用量，灵活多变，有效地提高了催化剂的利用率和制氢的效率，电解过程中不仅可以降低输入电压，而且能避免电极材料的溶出，提高了电解模块的使用寿命，使整体经济效率得到有效增加。膜电极既是电极反应的发生元件，又是阴阳极室气体的隔离元件，水中没有氧及臭氧的溶入，极大地提高了所制富氢水的饮用安全性。还能阻止阴极侧饮用水大量渗透到阳极侧形成电解废水，提高了使用的便利性。此外，膜电极及集流体的这种固定方式使得本实用新型的便携式富氢水生成器结构简单，密封性好，生产安装和使用的便利性得到加强。

附图说明

为了更清楚明了的说明本实用新型实施例的技术实施方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍。应当理解，附图仅仅是本发明的某些实施例，不应被看作是对范围的限定，对于本领域范围内的普通技术人员来讲，在不付出任何创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。

图1为本实用新型实施例1中新型便携式富氢水生成器的整体示意图。

图2为本实用新型实施例1中新型便携式富氢水生成器的整体爆炸图。

主要元件符号说明：

杯盖1，杯体2，底座 3，制氢模块紧固件4，阴极集流体5，膜电极6，阳极集流体7，制氢模块紧固件8，底座支架9，底座外壳10，阴极密封圈11，阳极密封圈12，电路板13。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及技术优点更加地清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例1

作为本实用新型实施例的优选实施方式，新型便携式富氢水生成器的结构示意图如图1所示，包括杯盖1，杯体2，底座 3。

底座3还包括制氢模块紧固件4，阴极集流体5，膜电极6，阳极集流体7，制氢模块紧固件8，底座支架9，底座外壳10，阴极密封圈11，阳极密封圈12，电路板13，如图2所示。

具体地，电池紧贴所述底座外壳10固定，并通过导线与所述电路板13连接。所述电路板13再通过螺丝固定到所述底座支架9朝向底座外壳10的一侧。所述底座外壳10与底座支架9之间用螺丝固定。

优选地，所述膜电极6由阴极催化层、离子交换膜、阳极催化层构成。所述阴极催化层由Pt系贵金属单质或二元或多元合金颗粒或以碳材料、氧化物、碳化物、氮化物担载的Pt系贵金属单质或二元或多元合金颗粒构成。所述二元或多元合金包括Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag、Ni、Co、Cu、Fe中的一种或两种以上。所述阳极催化层由具有高效析氧和耐腐蚀性能的Ir、Ru、Sn、Ti、Pb、Sb、Nb、In，Ta、稀土金属或其氧化物或二元或多元合金构成。所述离子交换膜由磺酸类离子交换树脂构成，膜层厚度在30-200μm。

优选地，所述阴极集流体5由碳布，碳纸，纯钛或镀层钛的网状或多孔材料构成。所述阳极集流体7由纯钛或镀层钛网状或多孔材料构成。所述镀层材料为Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag、Ni、Co、Cu、Fe中的一种或两种以上。

具体地，所述膜电极6的阴极侧朝向杯体2方向，阴极集流体5、膜电极6、阳极集流体7按序排列堆叠放置在所述制氢模块紧固件4底部，通过与所述制氢模块紧固件8之间螺纹匹配旋紧的方式将膜电极6与阴阳极集流体固定压紧。

具体地，所述阴极密封圈11卡入紧固件4靠近阴极集流体的凹槽内，所述阳极密封圈12卡入反方向凹槽内，实现底座内部制氢模块的防漏水密封。阳极集流体7和阴极集流体5分别与电路板正负极导线相连。

具体地，制氢模块紧固件4一侧与底座支架9之间用螺丝固定。另一侧与杯体2之间通过螺纹旋紧连接，实现杯体2与底座3之间的密封，连接口直径20-40 cm。所述杯体2再与杯盖1之间通过螺纹旋紧连接。

本领域技术人员可以理解，附图只是本实用新型的一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是本实用新型所必须的。本实施例中的各模块可以按照本场景描述安装于本实施例的装置中，也可以进行相应的变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的各个模块可以合并成一个模块，也可以进一步拆分为多个子模块。

以上所公开的仅为本实用新型的可以具有的各种实施例中的一种，仅仅用以解释本实用新型，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何调整修改、等同替换和/或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种新型便携式富氢水生成器，包括底座、杯体及杯盖，其特征在于，所述底座包括底座外壳、带有排气孔的底座支架、电池、电路板、制氢模块，所述制氢模块包括阴极集流体、膜电极、阳极集流体、制氢模块紧固件，所述电池、电路板、制氢模块都设置在所述底座外壳内部，电池贴紧壳体底部，电路板固定在底座支架上。

2.根据权利要求1所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述杯盖包含泄压阀，用于释放所述新型便携式富氢水生成器内多余的氢气。

3.根据权利要求1所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述杯体与底座之间通过螺纹匹配旋紧，连接口直径20-40cm。

4.根据权利要求1所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述阴极集流体由碳布，碳纸，纯钛或镀层钛网状或多孔材料构成。

5.根据权利要求1所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述阳极集流体由纯钛或镀层钛网状或多孔材料构成。

6.根据权利要求4或5所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述镀层由Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag、Ni、Co、Cu、Fe金属中的一种或两种以上构成。

7.根据权利要求1所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述膜电极包括阴极催化层、离子交换膜、阳极催化层。

8.根据权利要求7所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述阴极催化层由Pt系贵金属单质或二元或多元合金颗粒或以碳材料、氧化物、碳化物、氮化物担载的Pt系贵金属单质或二元或多元合金颗粒构成，所述二元或多元合金包括Pt、Pd、Ru、Rh、Ir、Au、Ag、Ni、Co、Cu、Fe中的一种或两种以上。

9.根据权利要求7所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述阳极催化层由具有高效析氧和耐腐蚀性能的Ir、Ru、Sn、Ti、Pb、Sb、Nb、In，Ta、稀土金属或其氧化物或二元或多元合金构成。

10.根据权利要求7所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述离子交换膜由磺酸类离子交换树脂构成，膜层厚度在30-200μm。

11.根据权利要求1所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述制氢模块紧固件由一组两个部件通过螺纹匹配将阴极集流体，膜电极，阳极集流体压紧固定在二者之间。

12.根据权利要求1所述的新型便携式富氢水生成器，其特征在于，所述制氢模块紧固件靠近阴极集流体和阳极集流体的一侧各设置有一个密封圈。