CN219058672U - 一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置，涉及氢水制备技术领域。基于水解制氢材料的富氢水生产装置包括供水组件、制氢组件、溶氢组件、存储组件和主箱体，制氢组件与供水组件通过管路连通，溶氢组件同时与制氢组件和供水组件连通，存储组件与溶氢组件连通，主箱体内设置有控制系统。本申请提供的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，通过制氢组件将水解制氢材料与水源接触水解产生氢气，通过溶氢组件将氢气与水源混合得到富氢水，通过存储组件存储和排放富氢水，便于用户饮用，生产过程中，无需通电电解，水质要求降低，无需贵重金属催化剂，生产成本降低。避免现有技术中，电解水制氢设备使用成本较高的问题。

Description

一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置

技术领域

本申请涉及富氢水制备技术领域，尤其涉及一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置。

背景技术

近年来，氢气在医学领域和保健领域得到了越来越多的关注。科学研究证明，氢气具有选择性抗氧化作用，能够选择性清除毒性较强的羟自由基，而对其它具有重要生物学功能、毒性较低的活性氧影响不大。在选择性抗氧化基础上，科学研究相继证明氢气对各类疾病过程中的氧化损伤、炎症反应、细胞凋亡和血管异常增生等具有治疗作用，从而对人体衰老和很多疾病起到治疗和预防作用。在商业领域，将氢气融合于饮用水形成的富氢水，对饮用者起到保健的作用，越来越受人们青睐。

现有富氢水制备多采用电解水制氢技术，但现有的电解水制氢设备的使用成本较高。具体如下：在电解过程中，制氢设备需要长时间连接市电，耗电量较大；水质要求较高，要求使用商用纯净水，以减少有害物质的产生；电解产生的杂质导致催化剂中毒，催化剂使用寿命降低；催化剂为多为贵重金属，如铂金，价格昂贵。为此，现提供一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供了一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置，旨在解决现有技术中，采用电解水制氢设备使用成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请实施例提供了一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置，包括：

供水组件，所述供水组件用于为基于水解制氢材料的富氢水生产装置提供水源；

制氢组件，所述制氢组件与所述供水组件通过管路连通，所述制氢组件内放置有水解制氢材料，所述水解制氢材料与所述水源接触产生氢气；

溶氢组件，所述溶氢组件同时与所述制氢组件和所述供水组件连通，所述氢气与所述水源在所述溶氢组件内混合形成富氢水；

存储组件，所述存储组件与所述溶氢组件连通，所述存储组件用于存储和排放所述富氢水；

主箱体，所述主箱体内设置有控制系统，所述控制系统同时与所述供水组件、所述制氢组件及所述溶氢组件电连接。

在其中一个实施例中，所述溶氢组件包括第二管道和射流器，所述第二管道的两端分别与所述射流器和所述制氢组件连通，所述射流器的两端分别与所述存储组件和所述供水组件连通。

在其中一个实施例中，所述溶氢组件还包括气泡盘，所述气泡盘位于所述射流器靠近所述存储组件的一端且安装于所述存储组件内。

在其中一个实施例中，所述存储组件包括储水罐和放水阀，所述储水罐安装于所述主箱体的内部，所述放水阀设置于所述主箱体的外侧并与所述储水罐连通，所述气泡盘设置于所述储水罐内。

在其中一个实施例中，所述供水组件包括水泵和水箱，所述水箱设置于所述主箱体的外侧，所述水泵安装于所述主箱体内，所述水泵的两端分别与所述水箱和所述射流器连通。

在其中一个实施例中，所述制氢组件包括反应仓、第一管道和料盒，所述反应仓安装于所述主箱体的外侧，所述第一管道的两端分别与所述水泵和所述反应仓连通，所述第一管道位于所述射流器和所述水泵之间，所述第一管道靠近所述反应仓的一端穿设于所述反应仓的顶部，所述料盒安装于所述反应仓的底部且与所述反应仓连通；

所述第二管道穿设于所述反应仓的顶部。

在其中一个实施例中，所述第一管道靠近所述水泵的一端设置有单向阀。

在其中一个实施例中，所述料盒与所述反应仓螺纹连接。

在其中一个实施例中，所述第一管道位于所述反应仓内的一端设置有雾化喷头。

在其中一个实施例中，所述第一管道靠近所述反应仓的一端设置有第一电磁阀，所述射流器与所述气泡盘之间设置有第二电磁阀，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述控制系统电连接。

相对于现有技术，本申请的有益效果是：本申请提出一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置，可用于制备饮用富氢水。基于水解制氢材料的富氢水生产装置包括供水组件、制氢组件、溶氢组件、存储组件和主箱体，其中，供水组件为装置提供水源，制氢组件与供水组件连通，溶氢组件同时与制氢组件和供水组件连通，存储组件与溶氢组件连通，主箱体内设置有控制系统，控制系统与制氢组件和溶氢组件电连接。如此一来，在控制系统的指令下，供水组件将水源输送至制氢组件和溶氢组件，制氢组件内的水解制氢材料与水源接触水解产生氢气，氢气传输至溶氢组件内与水源混合得到富氢水，富氢水注入存储组件内，并由存储组件排出，便于用户饮用，生产过程中，无需通电电解，水质要求降低，无需贵重金属催化剂，生产成本降低。避免现有技术中，电解水制氢设备使用成本较高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请一些实施例中基于水解制氢材料的富氢水生产装置的结构示意图；

图2示出了本申请一些实施例中主箱体的内部结构示意图；

图3示出了本申请一些实施例中雾化喷头的结构示意图；

图4示出了本申请一些实施例中气泡盘的结构示意图；

图5示出了本申请一些实施例中基于水解制氢材料的富氢水生产装置的电路结构示意图。

主要元件符号说明：

110-主箱体；120-供水组件；121-水箱；122-水泵；123-进水口；130-制氢组件；131-反应仓；132-料盒；133-第一管道；134-单向阀；135-第一电磁阀；136-雾化喷头；140-溶氢组件；141-射流器；142-第二管道；143-第二电磁阀；144-气泡盘；150-存储组件；151-储水罐；152-放水阀。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

目前的纯水电解水制氢技术中，具有以下缺陷：第一，制氢设备需连接市电，耗电量较大；第二，对水质要求较高，要求使用商用纯净水，增加了使用成本；第三，水质中可能含有氯离子时，电解过程中，产生氯气，危害人体健康；第四，电解会产生臭氧，人体吸入臭氧产生不适；第五，作为电解水核心器件的质子交换膜，在电解过程中，电解产生的杂质导致催化剂活性丧失，导致催化剂中毒的问题，质子交换膜的使用寿命降低，需及时更换质子交换膜；第六，电极催化剂多采用铂金，铂金为稀贵金属，市场价格高，设备成本较大。

本申请的实施例提供了一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置，可用于制备饮用富氢水。本申请提供的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，通过供水组件120将水源输送至制氢组件130和溶氢组件140，通过制氢组件130内的水解制氢材料与水源接触水解产生氢气，通过溶氢组件140将氢气与水源混合得到富氢水，通过存储组件150存储和排放富氢水。本设备可内置电池，无需连接市电，电量损坏较低，对水质要求降低，制氢过程中，无有害物质产生。

如图1所示，基于水解制氢材料的富氢水生产装置包括供水组件120、制氢组件130、溶氢组件140、存储组件150和主箱体110，其中，供水组件120为制氢组件130和溶氢组件140提供水源，制氢组件130用于水解制备氢气，溶氢组件140用于将氢气与水源混合形成富氢水，存储组件150用于存储富氢水，在饮用时只需从存储组件150中取出即可。

具体的，主箱体110内设置有控制系统，控制系统同时与供水组件120、制氢组件130及溶氢组件140电连接。

控制系统可与供水组件120、制氢组件130及溶氢组件140采用无线连接的方式实现电连接，例如蓝牙连接、WiFi连接等，也可通过导线连接实现电连接。

本实施例中，控制系统的主体可选为Arduino开发板，其为欧洲团队开发的一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。本申请中，可通过在主箱体110内设置电池组，为富氢水生产装置提供电源，电池组可与市电连接进行充电，电池组充电完成后即可满足富氢水生产装置的工作需要，无需时刻与市电连接，减少耗电量。

制氢组件130与供水组件120通过管路连通，制氢组件130内放置有水解制氢材料，水解制氢材料与水源接触产生氢气。本实施例中，水源只需为可以满足人体饮用标准的饮用水即可。

水解制氢材料能够与水反应产生氢气，本实施例中，水解制氢材料为固体水解制氢材料，可选用铝基或镁基水解制氢合金材料。其反应式为：

2Al+6H₂O＝2Al(OH)₃+3H₂；

或，Mg+2H₂O＝＝Mg(OH)₂+H₂。

溶氢组件140同时与制氢组件130和供水组件120连通，氢气与水源在溶氢组件140内混合形成富氢水，存储组件150与溶氢组件140连通，用于存储和排放富氢水。

如图2所示，在一些实施例中，供水组件120包括水泵122和水箱121，水箱121设置于主箱体110的外侧，水泵122安装于主箱体110内，水泵122的一端与水箱121连通，另一端同时与制氢组件130和溶氢组件140连通。

具体的，电泵与控制系统电连接，在供水时，通过给控制系统发送供水信号，控制系统控制水泵122启动，对制氢组件130和溶氢组件140进行供水。在存储组件150内部的富氢水即将装满时，通过给控制系统发送停水信号，控制系统控制水泵122关闭，停止供水。

进一步地，水箱121的顶部开设有进水口123，方便水箱121内水源的补充。

在一些实施例中，制氢组件130包括反应仓131、第一管道133和料盒132，反应仓131安装于主箱体110的外侧，第一管道133的两端分别与水泵122和反应仓131连通，第一管道133靠近反应仓131的一端穿设于反应仓131的顶部，料盒132安装于反应仓131的底部且与反应仓131连通。

具体的，料盒132内放置有固体水解制氢材料，为避免固体水解制氢材料造成的粉末扩散，可通过无纺布或金属等材料对固体水解制氢材料进行包裹。水源经水泵122从水箱121中抽出进入第一管道133，后注入反应仓131内，与位于反应仓131底部料盒132内的固体水解制氢材料接触，产生化学反应，产生氢气。本申请通过料盒132与反应仓131的分开设置，使固体水解制氢材料与水源在装置工作前不发生接触，同时可根据所需的氢气量，对反应仓131内部的水源供给进行控制，通过控制水源的供给量，精准控制氢气的生成量，减少资源浪费，用户可根据自己的需求，选择合适的富氢水生产时间。反应仓131与水箱121均设置于主箱体110的外侧，便于水源的补充和水解制氢材料的更换。

进一步地，第一管道133靠近水泵122的一端设置有单向阀134。

具体的，通过单向阀134的设置，使介质只能从第一管道133靠近水泵122的一端流向第一管道133靠近反应仓131的一端，实现单向传输，防止由于水流不够，反应仓131内压力不足导致氢气无法排入溶氢组件140，甚至氢气重新回到反应仓131并流向第一管道133。

一并结合图3所示，更进一步地，第一管道133位于反应仓131内的一端设置有雾化喷头136。

具体的，第一管道133靠近反应仓131的一端穿设反应仓131的顶部插入反应仓131内，雾化喷头136位于反应仓131内并与第一管道133的端部连接。通过雾化喷头136的设置，水源经水泵122传输至第一管道133，有雾化喷头136形成喷雾后与固体水解制氢材料接触，以生产氢气，其反应速率更快，也便于氢气的排出，避免水流在反应仓131内汇集，产生的氢气大量溶于反应仓131内的积水中。

再进一步地，第一管道133靠近反应仓131的一端设置有第一电磁阀135。

具体的，第一电磁阀135位于反应仓131的外侧，第一电磁阀135用于控制水源从第一管道133流出。在供水时，控制系统控制水泵122启动和第一电磁阀135打开，使水源在雾化喷头136处雾化后喷出。在停止供水后，控制系统控制水泵122和第一电磁阀135关闭。

再进一步地，料盒132与反应仓131可拆卸连接。

具体的，料盒132与反应仓131可选择卡接、套设、螺纹等方式进行连接。在需要对料盒132内水解制氢材料进行更换时，只需将料盒132取出，更换材料后再与反应仓131连接。本实施例中，料盒132与反应仓131采用螺纹连接，在料盒132的端口外侧和反应仓131的底部设置相互配合拧和的螺纹。

在一些实施例中，溶氢组件140包括第二管道142和射流器141，第二管道142的两端分别与射流器141和制氢组件130连通，射流器141的两端分别与存储组件150和供水组件120连通。

具体的，第二管道142穿设于反应仓131的顶部，第一管道133设置于射流器141和水泵122之间，以满足水源输送至反应仓131产生氢气后，氢气从第二管道142流入射流器141的需求。水泵122将水源同时输送至第一管道133和射流器141，氢气经第二管道142进入射流器141，在射流器141内形成富氢水后，流入存储组件150中。

一并结合图4所示，进一步地，溶氢组件140还包括气泡盘144，气泡盘144位于射流器141靠近存储组件150的一端且安装于存储组件150内。

具体的，本实施例中，气泡盘144为纳米气泡盘144，通过气泡盘144的设置，氢气与水源在经过射流器141的初次混合后，在气泡盘144的作用下进行二次混合，提升氢气的溶解率，提高富氢水中的氢气含量。

更进一步地，射流器141与气泡盘144之间设置有第二电磁阀143，第二电磁阀143与控制系统电连接。

具体的，在存储组件150内部的富氢水即将装满时，控制系统同时关闭水泵122、第一电磁阀135和第二电磁阀143。

在一些实施例中，存储组件150包括储水罐151和放水阀152，储水罐151安装于主箱体110的内部，放水阀152设置于主箱体110的外侧并与储水罐151连通，气泡盘144设置于储水罐151内。

具体的，富氢水在气泡盘144的二次混合后注入储水罐151中，在储水罐151即将注满时，控制系统控制第二电磁阀143关闭，储水罐151停止注水，用户需要饮用时，只需打开放水阀152即可取用富氢水。

本申请的工作原理：

一并结合图5所示，在基于水解制氢材料的富氢水生产装置工作时，给予Arduino开发板提供工作信号后，基于水解制氢材料的富氢水生产装置自动运行，其控制逻辑为：在富氢水的生产过程中，Arduino开发板控制水泵122启动、第一电磁阀135打开和第二电磁阀143打开。水泵122将水抽送至第一管道133和射流器141中，反应仓131内水源经雾化喷头136形成喷雾，水解制氢材料与喷雾接触反应产生氢气。氢气经第二管道142流入射流器141与水源进行初次混合形成富氢水，富氢水初次混合后经第二电磁阀143流向气泡盘144，在气泡盘144内进行二次混合流入储水罐151中。待储水罐151中的富氢水即将注满时，Arduino开发板控制水泵122关闭、第一电磁阀135关闭和第二电磁阀143关闭，反应仓131内停止供水，停止生产氢气。储水罐151内可设置一个传感器，以感应内部水位变化，给予Arduino开发板判定信号，在此不作过多阐述。富氢水生产完成后，用户只需打开放水阀152即可取用，后续根据用户的需求，随时给予Arduino开发板控制信号，生产富氢水。在水解制氢材料消耗完后，只需将料盒132取下，进行材料更换后，重新装于反应仓131即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，包括：

供水组件，所述供水组件用于为基于水解制氢材料的富氢水生产装置提供水源；

制氢组件，所述制氢组件与所述供水组件通过管路连通，所述制氢组件内放置有水解制氢材料，所述水解制氢材料与所述水源接触产生氢气；

溶氢组件，所述溶氢组件同时与所述制氢组件和所述供水组件连通，所述氢气与所述水源在所述溶氢组件内混合形成富氢水；

存储组件，所述存储组件与所述溶氢组件连通，所述存储组件用于存储和排放所述富氢水；

主箱体，所述主箱体内设置有控制系统，所述控制系统同时与所述供水组件、所述制氢组件及所述溶氢组件电连接。

2.根据权利要求1所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述溶氢组件包括第二管道和射流器，所述第二管道的两端分别与所述射流器和所述制氢组件连通，所述射流器的两端分别与所述存储组件和所述供水组件连通。

3.根据权利要求2所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述溶氢组件还包括气泡盘，所述气泡盘位于所述射流器靠近所述存储组件的一端且安装于所述存储组件内。

4.根据权利要求3所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述存储组件包括储水罐和放水阀，所述储水罐安装于所述主箱体的内部，所述放水阀设置于所述主箱体的外侧并与所述储水罐连通，所述气泡盘设置于所述储水罐内。

5.根据权利要求3或4所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述供水组件包括水泵和水箱，所述水箱设置于所述主箱体的外侧，所述水泵安装于所述主箱体内，所述水泵的两端分别与所述水箱和所述射流器连通。

6.根据权利要求5所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述制氢组件包括反应仓、第一管道和料盒，所述反应仓安装于所述主箱体的外侧，所述第一管道的两端分别与所述水泵和所述反应仓连通，所述第一管道位于所述射流器和所述水泵之间，所述第一管道靠近所述反应仓的一端穿设于所述反应仓的顶部，所述料盒安装于所述反应仓的底部且与所述反应仓连通；

所述第二管道穿设于所述反应仓的顶部。

7.根据权利要求6所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述第一管道靠近所述水泵的一端设置有单向阀。

8.根据权利要求6所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述料盒与所述反应仓螺纹连接。

9.根据权利要求6所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述第一管道位于所述反应仓内的一端设置有雾化喷头。

10.根据权利要求9所述的基于水解制氢材料的富氢水生产装置，其特征在于，所述第一管道靠近所述反应仓的一端设置有第一电磁阀，所述射流器与所述气泡盘之间设置有第二电磁阀，所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均与所述控制系统电连接。

Images