CN213925044U - 一种spe质子膜氢氧混合发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种SPE质子膜氢氧混合发生器，结构包括壳体内设置的水路部分和控制部分组成，其结构设计简单合理、工作可靠、体积小、维护方便，安全系数高，所用耗材容易获取，容易维护，使用方便，接入市电即可产生氢气和氧气；用纯水电解制氢制氧，具有良好的产气效果，装置集成度高，体验感好，解决了氢气使用的安全性和可靠性；给家庭制取氢、氧带来了方便；同时本实用新型结构设计由于合理且简单，因此易于实现，适合推广应用。

Description

一种SPE质子膜氢氧混合发生器

技术领域

本实用新型涉及电化学技术领域，具体地说是一种SPE质子膜氢氧混合发生器。

背景技术

氢气是由两个氢原子组成的气体分子，是一种化学性质相对稳定的气体，也是分子质量最小的气体。由于它的分子体积非常小，所以很容易在其他物质中扩散，如何在人体等生物体内存在并扩散到几乎任何部位。氢气最典型也是最重要的化学性质是具有还原性。利用氢气具有还原性等特点，人们在工业领域大量使用氢气。虽然氢气在化学和工业领域是非常重要的气体，但是过去生物学家并没有全面认识到氢气的生物学作用，更不会认为氢气与疾病治疗有任何关系。

现有的制氧装置如。如已有中国专利201020266544.x（常压水电解制氧器）和中国专利201320277127.9（水电解制氧装置）等，其克服了化学法制氧和分子筛吸附法制氧装置的缺点和不足，连续制氧，速度快，使用费用低，氧气纯度高，可达99%以上。再如2014205478937供一种启动特性好的电解式臭氧发生装置。它采用了阳极外置气/水分离器、阴极外置气/水分离器、臭氧输出压力调节阀和臭氧发生膜电极组件以及消氢器等技术措施。由于采取了上述技术措施，此技术电解式臭氧发生装置在间歇工作时有效地改善了启动特性。

随着人们对氢气的还原性及抗自由基作用的研究表明：氢气可以与细胞内的活性自由基如羟基自由基、过氧亚硝基等直接发生反应，从而抑制氧化应激，减轻炎症反应。而且，研究表明，氢气对呼吸系统疾病、系统炎症反应、都有较好的辅助治疗效果。

因此现有的市场技术中研发一种氢氧混合的吸氢设备是获得氢氧混合的简单有效途径，此类设备能够具有简单，便携，安全可靠的性能是居家使用以及临床医疗机构使用的优先选择。

因此本领域技术人员还应及时解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，提供一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其体积小、安全系数更高，所用耗材容易获取，容易维护，使用方便，接入市电即可产生氢气和氧气，适合家庭及医疗机构使用。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，结构结构包括：壳体后盖、散热扇、壳体、控制电源、电源支架、电解电源、主水箱、控制模块、氢气泄漏报警模块、副水箱、水位传感器、温控开关、TDS传感器、电解池、电解池支架、注水口截止阀、排水口截止阀、电源开关、电源接口、水箱支架、水泵、散热模块、气液分离器、底座、出气口；所述壳体内设置的水路部分和控制部分组成，壳体后盖通过螺母安装固定在壳体外侧，底座通过螺钉连接所述壳体的底部；散热模块通过构件放置于底座，并且通过软管分别与主水箱和副水箱连接；壳体内部设置有水箱支架、电源支架，水箱与水箱支架相连接，电源模块与电源支架支架相连接后固定在水箱支架上。

作为优选，所述水路部分包括水箱，水箱包括主水箱和副水箱两部分组成，主水箱通过散热扇和副水箱相连接，主水箱的前面底部位置的右侧接头与水泵的一端相连，水泵的另一端与注水口截止阀相连，用于给主水箱注水；主水箱的底部右侧位置的接头与排水口截止阀相连，用于给主水箱排水；主水箱的前面底部位置中间接头通过导管与电解池相连给电解池供水，导管上安装有TDS传感器，检测进入电解池水的水质；

作为优选，所述控制部分包括电源接口通过电源线接入220V电源，经导线接入电源开关，通过电源开关后经导线分别接入电解电源和控制电源；电解电源分别与电解池、水泵和散热扇供电连接，电解电源通过两组导线与控制模块相连，控制模块与氢气泄漏报警模块、温控开关、TDS传感器、水泵、采集水位传感器分别连接；电解池是由PEM质子膜与催化剂及固定构件组成，电解池的两侧分为阴阳极，阴极产生氢气，阳极产生氧气，其中产生的氢气与氧气体积比为2:1，电解池的产氢能力为50ml/min-1000ml/min。

作为优选，所述电解池通过导管将含水氧气送至副水箱中，副水箱的底部位置的接口与主水箱相连，用于氧气中分离出的水分回流到主水箱，提高水的利用率；

作为优选，所述电解池通过导管与气液分离器相连，副水箱通过导管与气液分离器相连，气液分离器通过导管与散热扇气体输入口连接，

进一步所述电解池通过导管将氢气送至气液分离器中；副水箱中氧气通过导管将氧气送至气液分离器，在气液分离器中先气液分离，之后氢氧混合，氢氧混合气体通过导管进入散热扇气体输入口，通过散热扇后经导管进入出气口。

作为优选，所述电解池通过导管将氢气送至气液分离器中；副水箱中氧气通过导管将氧气送至气液分离器，在气液分离器中先气液分离，之后氢氧混合，氢氧混合气体通过导管进入散热扇气体输入口，所述气液分离器通过导管将气液分离后的水分送到主水箱中；

作为优选，所述主水箱上安装有水位传感器。

作为优选，所述电解池上设置有电解池支架，电解池注水管上安装有TDS水质监测器。

作为优选，所述用于控制电解池供电线和水泵供电线的通断，散热扇直接接入电解电源。

作为优选，所述所述控制电源需要给控制模块供电，220V交流电经过控制电源后转为DC5V，经导线接入控制模块；

作为优选，所述控制模块需要控制电解池供电线的通断、控制水泵供电线的通断和采集水位传感器信号，并做出相应的提示。

作为上述方案的优选，电源输入及电源开关设置在仪器后部，所述电源模块和控制模块均与所述开关电连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的技术方案具有结构设计简单合理、工作可靠、体积小、维护方便，安全系数高，所用耗材容易获取，容易维护，使用方便，接入市电即可产生氢气和氧气；用纯水电解制氢制氧，具有良好的产气效果，装置集成度高，体验感好，解决了氢气使用的安全性和可靠性；给家庭制取氢、氧带来了方便；同时本实用新型结构设计由于合理且简单，因此易于实现，适合推广应用。

附图说明

图1是本实用新型外观示意图；

图2是本实用新型内部结构爆炸示意图；

图3是本实用新型功能流程示意图；

图4是本实用新型气液分离器爆炸示意图；

图5是本实用新型主副水箱结构示意图；

附图标记说明：

1、壳体后盖；2、散热扇；3、壳体；4、控制电源；5、电源支架；6、电解电源；7、主水箱；8、控制模块；9、氢气泄漏报警模块；10、副水箱；11、水位传感器12、温控开关；13、TDS传感器；14、电解池；15、电解池支架；16、注水口截止阀；17、排水口截止阀；18、电源开关；19、电源接口； 20、水箱支架；21、水泵；22、散热模块；23、气液分离器；24、底座；25、出气口；26、液位指示器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图所示，所述一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，结构结构包括：壳体后盖1、散热扇2、壳体3、控制电源4、电源支架5、电解电源6、主水箱7、控制模块8、氢气泄漏报警模块9、副水箱10、水位传感器11、温控开关12、TDS传感器13、电解池14、电解池支架15、注水口截止阀16、排水口截止阀17、电源开关18、电源接口19、水箱支架20、水泵21、散热模块22、气液分离器23、底座24、出气口25；所述壳体3内设置的水路部分和控制部分组成，壳体后盖1通过螺母安装固定在壳体3外侧，底座24通过螺钉连接所述壳体3的底部；

具体实施过程中，水路部分包括水箱，水箱包括主水箱7和副水箱10两部分组成，主水箱7通过散热扇2和副水箱10相连接，主水箱7的前面底部位置的右侧接头与水泵21的一端相连，水泵21的另一端与注水口截止阀16相连，用于给主水箱7注水；主水箱7的底部右侧位置的接头与排水口截止阀17相连，用于给主水箱排水；主水箱7的前面底部位置中间接头通过导管与电解池14相连给电解池14供水，导管上安装有TDS传感器13，检测进入电解池水的水质；电解池14通过导管将含水氧气送至副水箱10中，副水箱10的底部位置的接口与主水箱7相连，用于氧气中分离出的水分回流到主水箱7，提高水的利用率。

具体实施过程中，电解池14通过导管与气液分离器23相连，副水箱10通过导管与气液分离器23相连，气液分离器23通过导管与散热扇2气体输入口连接，

具体实施过程中，电解池14通过导管将氢气送至气液分离器23中；副水箱10中氧气通过导管将氧气送至气液分离器23，在气液分离器23中先气液分离，之后氢氧混合，氢氧混合气体通过导管进入散热扇气体输入口，通过散热扇2后经导管进入出气口25。

具体实施过程中，电解池14通过导管将氢气送至气液分离器23中；副水箱10中氧气通过导管将氧气送至气液分离器23，在气液分离器23中先气液分离，之后氢氧混合，氢氧混合气体通过导管进入散热扇2气体输入口，所述气液分离器23通过导管将气液分离后的水分送到主水箱7中；

具体实施过程中，主水箱7上安装有水位传感器11。

具体实施过程中，电解池14上设置有电解池支架15，电解池14注水管上安装有TDS传感器13。

具体实施过程中，散热模块22通过构件放置于底座24，并且通过软管分别与主水箱7和副水箱10连接；到达温度后，散热模块开启工作，为水路系统降温。

具体实施过程中，控制部分包括电源接口19通过电源线接入220V电源，经导线接入电源开关18，通过电源开关18后经导线分别接入电解电源6和控制电源4。

电解电源6分别与电解池14、水泵21和散热扇2供电连接，电解电源6通过两组导线与控制模块8相连，用于控制电解池14供电线和水泵供电线的通断，散热扇2直接接入电解电源6是常电。

具体实施过程中，所述控制电源4需要给控制模块8供电，220V交流电经过控制电源后转为DC5V，经导线接入控制模块8；

具体实施过程中，所述控制模块8需要控制电解池14供电线的通断、控制水泵21供电线的通断和采集水位传感器11信号，并做出相应的提示。

具体实施过程中，控制模块8与氢气泄漏报警模块9、温控开关12、TDS传感器13、水泵21、采集水位传感器11分别连接；

具体实施过程中，电解池14是由PEM质子膜与催化剂及固定构件组成，电解池的两侧分为阴阳极，阴极产生氢气，阳极产生氧气，其中产生的氢气与氧气体积比为2:1，电解池的产氢能力为50ml/min-1000ml/min。

具体实施过程中，壳体3内部设置有水箱支架20、电源支架5，并且所述水箱与水箱支架20相连接，所述电源模块与电源支架5支架相连接后固定在水箱支架20上。

具体实施过程中，电源输入及电源开关18设置在壳体3后部，电解池14和控制模块8均与电源模块电连接，电源模块和控制模块8均与电源开关18电连接。

具体实施过程中，电解池产生的氢气与氧气通过管路连接液位指示器26，所述氧气带有大量的水进入副水箱，副水箱通过散热扇与主水箱相连，确保主水箱温度低于工作限制。所述液位指示器有四个开口分别是氢气入，氧气入，水回流端（回流到水箱），氢氧混合气体出口通过组件连接所述设备后部的的散热风扇气体输入口，经散热扇气体输出口接入前端面板的吸气口。所述液位指示器将气液分离后多余的水分通过组件连接所述水箱。

具体实施过程中，液位指示器通过卡扣连接壳体，壳体的前侧设置有用于对所述水箱的液位进行观察的液位指示器，该液位指示器水位与水箱持平；并且所述液位指示器兼具有汽水分离的作用，同时液位指示器具有观察仪器是否正常工作的视觉效果。

具体实施过程中，水箱的底部设置有注水口，所述水箱的内部设置有高低位水位传感器，所述控制模块与液位检测器连接用于接收信号并作出提示或动作。

具体实施过程中，屏幕显示置于设备的顶端，并且有专门的的保护构件与仪器内部隔开，防止内部温度过高或水分蒸发引起的电路故障。

具体实施过程中电解池通过构件放置于底座，有利于电解池的固定。并且底座开有散热孔，以便电解池散热。

具体实施过程中，所述家庭用氢氧机还包括与所述后侧板相连接的散热风扇，所述电源模块与所述散热风扇电连接，经混合后的氢氧混合器在散热片中冷却后接到前置面板的吸氢口端。所述散热风扇置于设备的后端，同时起到为整个仪器设备散热的目的。

具体实施过程中，液位指示器26的作用是氢氧混合以及液位观察和汽水分离作用。

具体制备步骤如下：

A)打开电源开关，控制模块根据水位传感器信号自动检测水箱是否缺水，若缺水显示报警界面，并报警。

B)进入菜单主界面，若缺水选择补水按键，纯水通过泵进入主副（子母）水箱；注水完成后仪器自动报警并停止补水；

C)在菜单主界面选择产氢，设置好时间，电解池开始电解水产生氢气和氧气；

D)TDS传感器监测纯水箱内水质；

E)电流传感器检测产气流量；氢气泄漏装置检测氢气单位浓度是否超标。

F)氢气在电解池阴极产生后，携带部分水进入气液分离器，多余的水分通过组件排回水箱；

G)氧气在电解池阳极产生后，进入副水箱，汽水分流后水分经散热模块进入主水箱，氧气进入气液分离器，与氢气混合。

H)氢氧在气液分离器混合后进入冷却装置，进入鼻吸管，通过用户鼻腔吸入体内。

工作原理如下：

本设计中，先打开主电源开关，屏幕开启，显示水位报警，触摸屏幕补水功能将水箱7内注入用于电解的纯净水；到达指定液位后，会出现水满提示，自动断电停止补水。返回主界面按下开始键，设定工作时间，传感器监测水箱内水质变化，若TDS高于设定值则停止制氢并报警，电解池开始电解水产生氢气和氧气。然后氢气在电解池阴极产生氧气在电解池阳极产生后，携带部分水进入气液位指示计，利用高度差，将多余的水排回水箱，气体将从也为指示剂上部导管经风扇冷却后进入前置面板上的吸氢口，进入鼻吸管，通过用户鼻腔进入人体。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，结构包括：壳体后盖（1）、散热扇（2）、壳体（3）、控制电源（4）、电源支架（5）、电解电源（6）、主水箱（7）、控制模块（8）、氢气泄漏报警模块（9）、副水箱（10）、水位传感器（11）、温控开关（12）、TDS传感器（13）、电解池（14）、电解池支架（15）、注水口截止阀（16）、排水口截止阀（17）、电源开关（18）、电源接口（19）、水箱支架（20）、水泵（21）、散热模块（22）、气液分离器（23）、底座（24）、出气口（25）；所述壳体（3）内设置的水路部分和控制部分组成，壳体后盖（1）通过螺母安装固定在壳体（3）外侧，底座（24）通过螺钉连接所述壳体（3）的底部；散热模块（22）通过构件放置于底座（24），并且通过软管分别与主水箱（7）和副水箱（10）连接；壳体（3）内部设置有水箱支架（20）、电源支架（5），水箱与水箱支架（20）相连接，电源模块与电源支架（5）支架相连接后固定在水箱支架（20）上。

2.根据权利要求1所述的一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，所述水路部分包括水箱，水箱包括主水箱（7）和副水箱（10）两部分组成，主水箱（7）通过散热扇（2）和副水箱（10）相连接，主水箱（7）的前面底部位置的右侧接头与水泵（21）的一端相连，水泵（21）的另一端与注水口截止阀（16）相连，用于给主水箱（7）注水；主水箱（7）的底部右侧位置的接头与排水口截止阀（17）相连，用于给主水箱排水；主水箱（7）的前面底部位置中间接头通过导管与电解池（14）相连给电解池（14）供水，导管上安装有TDS传感器（13），检测进入电解池水的水质；

控制部分包括电源接口（19）通过电源线接入220V电源，经导线接入电源开关（18），通过电源开关（18）后经导线分别接入电解电源（6）和控制电源（4）；电解电源（6）分别与电解池（14）、水泵（21）和散热扇（2）供电连接，电解电源（6）通过两组导线与控制模块（8）相连，控制模块（8）与氢气泄漏报警模块（9）、温控开关（12）、TDS传感器（13）、水泵（21）、采集水位传感器（11）分别连接；电解池（14）是由PEM质子膜与催化剂及固定构件组成，电解池（14）的两侧分为阴阳极，阴极产生氢气，阳极产生氧气，其中产生的氢气与氧气体积比为2:1，电解池的产氢能力为50ml/min-1000ml/min。

3.根据权利要求2所述的一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，电解池（14）通过导管将含水氧气送至副水箱（10）中，副水箱（10）的底部位置的接口与主水箱（7）相连，

电解池（14）通过导管与气液分离器（23）相连，副水箱（10）通过导管与气液分离器（23）相连，气液分离器（23）通过导管与散热扇（2）气体输入口连接，

电解池（14）通过导管将氢气送至气液分离器（23）中；副水箱（10）中氧气通过导管将氧气送至气液分离器（23），在气液分离器（23）中先气液分离，之后氢氧混合，氢氧混合气体通过导管进入散热扇气体输入口，通过散热扇（2）后经导管进入出气口（25）。

4.根据权利要求3所述的一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，气液分离器（23）通过导管将气液分离后的水分送到主水箱（7）中。

5.根据权利要求1所述的一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，主水箱（7）上安装有水位传感器（11）。

6.根据权利要求2所述的一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，所述电解池（14）上设置有电解池支架（15），电解池（14）注水管上安装有TDS传感器（13）。

7.根据权利要求1所述的一种SPE质子膜氢氧混合发生器，其特征在于，控制电源（4）需要给控制模块（8）供电，220V交流电经过控制电源后转为DC5V，经导线接入控制模块（8）；控制模块（8）需要控制电解池（14）供电线的通断、控制水泵（21）供电线的通断和采集水位传感器（11）信号，并做出相应的提示；散热扇（2）直接接入电解电源（6）。

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