CN214129838U - 一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，包括防护口罩和便携式氢氧制备装置，所述的防护口罩上设有氢气输入口和氧气输入口，所述的便携式氢氧制备装置包括：电解槽，电解反应将水分解产生氢气和氧气；电源模块，为电解槽提供工作电压和电流；冷阱，向电解槽中补充用于电解的纯水，同时对电解槽产生的氧气进行干燥；所述的电解槽的氢气输出端连接防护口罩的氢气输入口，电解槽的氧气输出端连接所述的冷阱，所述的冷阱设有出氧口，所述的出氧口连接防护口罩的氧气输入口。与现有技术相比，本实用新型实现双重功能：在阻挡病毒、灰尘等杂质进入口鼻的同时供给人们高于空气浓度的氧气和氢气，有益健康，同时具有便携性，方便使用。

Description

一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩

技术领域

本实用新型涉及一种口罩，尤其是涉及一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩。

背景技术

氢气对人体无害，氢健康概念已逐渐深入人心。氢气分子小，具有还原性，是一种很好的抗氧化剂，比其它抗氧化剂更容易渗入生物细胞膜，而且对人体没有毒负作用。因此，近年来吸氢气、喝氢水、洗氢浴被证明对人体健康有益。

目前对吸氢设备的研究较多，如中国专利CN110241434A公开了一种吸氢机，包括壳体、可重复储氢单元、混合单元、调节单元、检测计量单元和吸氢单元，所述吸氢单元设置在壳体的氢气输出口处，供吸氢者使用。中国专利CN209713938U 公开了一种新型吸氢机，控制器、稳压器和转换器依次电性连接，转换器电性连接电解池的正负极，电解池和制冷器之间设有水体循环导管，循环导管上设有循环泵，循环泵电性连接控制器，电解池出氢口通过管道连接第一、第二氢气净化器进气口能够对氢气进行除氧、制冷和除尘，提高氢气的纯度。

由此可见，目前的吸氢设备只能提供氢气，氢/氧混合气中的氧气一般来自自然的空气，无法由机器直接提供氢氧混合气体；且目前的吸氢设备用于医疗、保健领域，设备体积大且笨重，不具备便携性，同时也无法作为日常防护使用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，包括防护口罩和便携式氢氧制备装置，所述的防护口罩上设有氢气输入口和氧气输入口，所述的便携式氢氧制备装置包括：

电解槽，电解反应将水分解产生氢气和氧气；

电源模块，为电解槽提供工作电压和电流；

冷阱，向电解槽中补充用于电解的纯水，同时对电解槽产生的氧气进行干燥；

所述的电解槽的氢气输出端连接防护口罩的氢气输入口，电解槽的氧气输出端连接所述的冷阱，所述的冷阱设有出氧口，所述的出氧口连接防护口罩的氧气输入口。

所述的电解槽以质子交换膜作为隔膜。

所述的电解槽工作电压为1.5V～3V直流电压。

所述的电源模块包括充电电池。

所述的冷阱包括一容纳腔体，所述的容纳腔体的侧壁为用于将水蒸汽冷凝为液态水的冷阱壁面，所述的冷阱还包括气体流通结构和电解水流通结构，所述的电解水流通结构连接所述的电解槽，所述的气体流通结构分别连接电解槽和防护口罩。

所述的容纳腔体沿垂直方向固定。

所述的电解水流通结构包括对应设置在容纳腔体顶部和底部对应的注水口和出水口以及设置在容纳腔体中部设有溢流口，所述的出水口通过补水管连接至电解槽，所述的溢流口通过溢流管连接至电解槽。

所述的气体流通结构包括进氧口和所述的出氧口，所述的进氧口位于容纳腔体中部且在溢流口上方，所述的出氧口位于进氧口上方。

所述的注水口设有可拆卸式密封端帽。

所述的电解槽、电源模块和冷阱封装于一壳体中，且电解槽和冷阱的相对位置固定使得冷阱位于电解槽上游位置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型通过将防护口罩和便携式氢氧制备装置融为一体，实现双重功能：在阻挡病毒、灰尘等杂质进入口鼻的同时，供给人们高于空气浓度的氧气和氢气，有益健康。

(2)本实用新型整个装置体积小、重量轻、无需外部供电，佩戴和操作简便，方便人们白天户外活动时，在几乎任何场合下都可佩戴使用，实现便携式使用。

(3)本实用新型设计冷阱结构，利用膨大腔体的冷壁效应，将阳极侧随着氧气带入的水蒸汽冷凝为液态水，并在重力的作用下进入补水管，回到电解槽，这样既节约了电解所需的反应物水，又可有效地防止过多液态水进入防护口罩导致带静电吸附的驻极体材料失效；同时，本实用新型的冷阱结构利用了气体和液体的密度差实现流体无动力输送，当使用者佩戴本实用新型口罩后，无论是站立、行走还是坐下时，电解产生的氧气和氢气都会向上方流动，同时电解所需液态水则在重力的作用下往下方流动，因此，只要电解作用发生，氧气、氢气和水的流动就自动进行，无需外接水泵或气泵的参与。

附图说明

图1为本实用新型双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩的机构示意图；

图2为本实用新型冷阱的结构示意图；

图3为本实用新型电源模块的结构示意图。

图中，1为电解槽，2为阳极，3为阴极，4为正极电缆线，5为电源模块，6 为负极电缆线，7氧气管，8氢气管，9为补水管，10为冷阱，11为防护口罩，5-1 为充电口，5-2为锂离子电池，5-3为降压模块，5-4为稳流模块，5-5为开关，5-6 为指示灯，10-1为注水口，10-2为密封端帽，10-3为进氧口，10-4为出氧口，10-5 为出水口，10-6为溢流口，10-7为冷阱壁面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本实用新型并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本实用新型并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1所示，一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，包括防护口罩11和便携式氢氧制备装置，防护口罩11上设有氢气输入口和氧气输入口，防护口罩11 采用商业的N95或KN95型口罩，将防护口罩11和便携式氢氧制备装置融合后，设计的双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩除了阻挡病毒、灰尘等杂质进入口鼻以外，还供给人们高于空气浓度的氧气和氢气，实现双重功能。

便携式氢氧制备装置包括：

电解槽1，包括阳极2和阴极3，电解槽1以质子交换膜作为隔膜，工作电压为1.5V～3V直流电压，在1.5V～3V直流电压下，电解槽1中发生电解反应将水分解产生氧气(正极侧)和氢气(负极侧)；

电源模块5，为电解槽1提供工作电压和电流，电源模块5通过正极电缆线4 连接电解槽1的阳极2，电源模块5通过负极电缆线6连接电解槽1的阴极3；

冷阱10，向电解槽1中补充用于电解的纯水，同时对电解槽1产生的氢气进行干燥；

电解槽1的氢气输出端连接防护口罩11的氢气输入口，电解槽1的氧气输出端连接冷阱10，冷阱10设有出氧口10-4，出氧口10-4连接防护口罩11的氧气输入口。

如图2所述，冷阱10包括一容纳腔体，容纳腔体的侧壁为用于将水蒸汽冷凝为液态水的冷阱壁面10-7，冷阱10还包括气体流通结构和电解水流通结构，电解水流通结构连接电解槽1，气体流通结构分别连接电解槽1和防护口罩11。容纳腔体沿垂直方向固定。电解水流通结构包括对应设置在容纳腔体顶部和底部对应的注水口10-1和出水口10-5以及设置在容纳腔体中部设有溢流口10-6，出水口10-5 通过补水管9连接至电解槽1，溢流口10-6通过溢流管连接至电解槽1。气体流通结构包括进氧口10-3和出氧口10-4，进氧口10-3位于容纳腔体中部且在溢流口 10-6上方，出氧口10-4位于进氧口10-3上方。注水口10-1设有可拆卸式密封端帽10-2。冷阱10结构的设计包括如下设计点：一、初次启动系统或系统缺水时，通过注水口10-1其往电解槽1添加纯水；二、利用膨大腔体的冷壁效应，将阳极 3侧随着氧气带入至冷阱10容纳腔体中的水蒸汽冷凝为液态水，液态水在重力的作用下进入补水管9，回到电解槽1，这样既节约了电解所需的反应物水，又可有效地防止过多液态水进入口罩；三、利用了气体和液体的密度差实现流体无动力输送，当使用者佩戴本实用新型装置后，无论是站立、行走还是坐下时，电解产生的氧气和氢气都会向上方流动，同时电解所需液态水则在重力的作用下往下方流动，因此，只要电解作用发生，氧气、氢气和水的流动就自动进行，无需外接水泵或气泵的参与。

如图3所示，电源模块5包括充电电池，充电电池采用锂离子电池5-2，电源模块5还包括充电口5-1、降压模块5-3、稳流模块5-4、开关5-5和指示灯5-6等，电解槽1不工作时，经过充电口5-1接通外供5V直流电，并通过降压模块5-3对锂离子电池5-2充电，电解槽1工作时，锂离子电池5-2通过稳流模块5-4将电流稳定在一个设定值，电压控制在1.5～3.0V，对电解槽1供电，开关5-5用于开启和关闭供电，指示灯5-6用于指示电源模块5的工作状态。

为了实现便携式携带，电解槽1、电源模块5和冷阱10封装于一壳体中，且电解槽1和冷阱10的相对位置固定使得冷阱10位于电解槽1上游位置。在实际应用中，可以将壳体设计为佩戴式，佩戴于使用者腰间或其他部位，其使用形式为本领域常用形式。需要说明的是：图1中为了显示电解槽1、电源模块5和冷阱10 的连接结构，未将壳体在图中示出。

本实用新型的具体工作过程：电源模块5产生电压为1.5-3.0V的直流电，电流恒定，电流大小为电解槽1的活性面积(cm²)与所需要控制电流密度(一般为 1A/cm²)的乘积；通过正极电缆线4和负极电缆线6与电解槽1相连。电解槽1 上方的冷阱10同时也兼作供水仓，通过注水口10-1和补水管9可往电解槽1的阳极2注入纯水。当电源管理模块上的开关5-5开启时，电解槽1中的水开始电解，在阳极2产生氧气，阴极3产生氢气。氧气和氢气分别经过氧气管7和氢气管8 进入口罩，供人们呼吸。冷阱10的作用是将阳极侧随着氧气带出的水蒸汽冷凝为液态水，当达到一定的液位高度时可以回流至电解槽1，保证不会有液态水进入口罩。本实用新型的产生的氢氧混合气的体积比分数为H₂/O₂:66.6％/33.3％。

本实用新型利用的是氢氧电化学反应产生电能和水的逆反应，反应式如下：

H₂O→H₂+1/2O₂

计算可知，加入50克水，理论上可以产生62L高纯氢气。本实施例中将电解槽1的活性面积设为10cm²(对应的产氢量为70mL/min)，则50克水可以供其工作14.8小时，累计共产生93L氢氧混合气。这样就使本实用新型的双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩足以满足一个人白天佩戴使用。

上述实施方式仅为例举，不表示对本实用新型范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本实用新型技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (9)

1.一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，包括防护口罩(11)和便携式氢氧制备装置，所述的防护口罩(11)上设有氢气输入口和氧气输入口，所述的便携式氢氧制备装置包括：

电解槽(1)，所述的电解槽(1)以质子交换膜作为隔膜，所述的电解槽(1)电解反应将水分解产生氢气和氧气；

电源模块(5)，为电解槽(1)提供工作电压和电流；

冷阱(10)，向电解槽(1)中补充用于电解的纯水，同时对电解槽(1)产生的氧气进行干燥；

所述的电解槽(1)的氢气输出端连接防护口罩(11)的氢气输入口，电解槽(1)的氧气输出端连接所述的冷阱(10)，所述的冷阱(10)设有出氧口(10-4)，所述的出氧口(10-4)连接防护口罩(11)的氧气输入口。

2.根据权利要求1所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的电解槽(1)工作电压为1.5V～3V直流电压。

3.根据权利要求1所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的电源模块(5)包括充电电池。

4.根据权利要求1所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的冷阱(10)包括一容纳腔体，所述的容纳腔体的侧壁为用于将水蒸汽冷凝为液态水的冷阱壁面(10-7)，所述的冷阱(10)还包括气体流通结构和电解水流通结构，所述的电解水流通结构连接所述的电解槽(1)，所述的气体流通结构分别连接电解槽(1)和防护口罩(11)。

5.根据权利要求4所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的容纳腔体沿垂直方向固定。

6.根据权利要求5所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的电解水流通结构包括对应设置在容纳腔体顶部和底部对应的注水口(10-1)和出水口(10-5)以及设置在容纳腔体中部设有溢流口(10-6)，所述的出水口(10-5)通过补水管(9)连接至电解槽(1)，所述的溢流口(10-6)通过溢流管连接至电解槽(1)。

7.根据权利要求6所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的气体流通结构包括进氧口(10-3)和所述的出氧口(10-4)，所述的进氧口(10-3)位于容纳腔体中部且在溢流口(10-6)上方，所述的出氧口(10-4)位于进氧口(10-3)上方。

8.根据权利要求6所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的注水口(10-1)设有可拆卸式密封端帽(10-2)。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种双功能便携式氢氧混合气呼吸口罩，其特征在于，所述的电解槽(1)、电源模块(5)和冷阱(10)封装于一壳体中，且电解槽(1)和冷阱(10)的相对位置固定使得冷阱(10)位于电解槽(1)上游位置。

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