CN219390238U - 控氧模组及冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了控氧模组及冰箱，控氧模组包括相连接的第一端板和第二端板，在第一端板和第二端板之间设有电堆组件；电堆组件包括依次布置的第一极板、膜电极、中间极板、膜电极和第二极板，膜电极包括阳极、薄膜和阴极，阴极涂覆有氧还原反应催化剂，阳极涂覆有氧析出反应催化剂，电堆组件设置有连通进液口的进液通道、连通出液口的出液通道、连通进气口的进气通道以及连通出气口的出气通道，第一极板设置有第一液体槽，中间极板设置有第一气体槽，中间极板设置有第二液体槽，第二极板设置有第二气体槽，第一液体槽和第二液体槽连通进液通道、出液通道，第一气体槽和第二气体槽连通进气通道、出气通道。

Description

控氧模组及冰箱

技术领域

本实用新型涉及冰箱技术领域，特别涉及一种控氧模组及冰箱。

背景技术

冰箱是一种保持稳定低温的冷冻设备，用于保持食材或者其他物品的低温状态。针对水果、蔬菜的保鲜，低氧环境能够抑制呼吸作用、抑制某些酶的活性、抑制乙烯产生以及有效抑制好氧细菌的滋生繁殖，有利于果蔬保鲜。

相关技术中，部分冰箱中应用的控氧模组采用电化学除氧，但是除氧效率不高，而为了提高除氧效率则需要增大控氧模组的体积，占据较大的空间，影响冰箱的储物空间。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种控氧模组，具有结构紧凑、体积小的优点，而且大幅提升除氧效率。

本实用新型同时提出具有上述控氧模组的冰箱。

根据本实用新型第一方面实施例的控氧模组，包括相连接的第一端板和第二端板，在所述第一端板和所述第二端板之间设有电堆组件，所述第一端板设置有进液口、出液口、进气口以及出气口；所述电堆组件包括依次布置的第一极板、膜电极、中间极板、膜电极和第二极板，所述膜电极包括阳极、薄膜和阴极，所述阴极涂覆有氧还原反应催化剂，所述阳极涂覆有氧析出反应催化剂，所述电堆组件设置有连通所述进液口的进液通道、连通所述出液口的出液通道、连通所述进气口的进气通道以及连通所述出气口的出气通道，所述第一极板朝向所述中间极板的侧面设置有第一液体槽，所述中间极板朝向所述第一极板的侧面设置有第一气体槽，所述中间极板朝向所述第二极板的侧面设置有第二液体槽，所述第二极板朝向所述中间极板的侧面设置有第二气体槽，所述第一液体槽和所述第二液体槽连通所述进液通道、所述出液通道，所述第一气体槽和所述第二气体槽连通所述进气通道、所述出气通道。

根据本实用新型第一方面实施例的控氧模组，至少具有如下有益效果：

控氧模组运行时，电解液经第一端板的进液口输入电堆组件的进液通道，然后分流进入第一液体槽和第二液体槽，电解液接触阳极和薄膜，果蔬储存空间中的空气经第一端板的进气口输入电堆组件的进气通道，然后分流进入第一气体槽和第二气体槽，空气接触阴极，在负电位和氧还原催化剂的作用下，将氧气转变为离子态氧，离子态氧透过薄膜进入到阳极的区域，在正电位和氧析出催化剂的作用下，离子态氧转变为氧气而析出。控氧模组通过第一极板、中间极板和第二极板形成两个电化学反应空间，能够大幅提升除氧效率，而且具有结构紧凑、体积小的优点。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述第一极板、所述中间极板和所述第二极板均设置有进气孔以形成所述进气通道、出气孔以形成所述出气通道、进液孔以形成所述进液通道以及出液孔以形成所述出液通道。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述进气通道和所述出气通道分布在所述电堆组件的相对两侧，所述进液通道和所述出液通道分布在所述电堆组件的相对两端。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述进气孔和所述出气孔为竖向的条形孔，所述第一气体槽和所述第二气体槽中设置有水平布置的多个分隔片。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述第一液体槽和所述第二液体槽中设置有分隔结构以形成弯曲的液体流道，所述液体流道的两端连通所述进液通道、所述出液通道。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述分隔结构包括至少两个平行布置的分隔条，以使所述液体流道具有多个气道。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述第一极板连接有第一密封圈，所述第一密封圈包围所述第一液体槽，所述第二极板连接有第二密封圈，所述第二密封圈包围所述第二气体槽，所述中间极板连接有第三密封圈和第四密封圈，所述第三密封圈包围所述第一气体槽，所述第四密封圈包围所述第二液体槽。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述膜电极的两侧各连接一个垫片，所述第一密封圈、所述第二密封圈、所述第三密封圈和所述第四密封圈分别抵接一个所述垫片。

根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述薄膜的边缘由两个所述垫片夹持，所述垫片设置有容纳腔以容纳所述阳极或者所述阴极。

根据本实用新型第二方面实施例的冰箱，包括第一方面实施例所述的控氧模组。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型第一方面实施例的控氧模组的分解示意图一；

图2为本实用新型第一方面实施例的控氧模组的分解示意图二；

图3为图1的A处局部放大视图；

图4为图1的B处局部放大视图；

图5为图2的C处局部放大视图；

图6为本实用新型第一方面实施例中第一极板的主视图；

图7为本实用新型第一方面实施例中中间极板的主视图；

图8为本实用新型第一方面实施例中中间极板的后视图；

图9为本实用新型第一方面实施例中第二极板的后视图。

附图标号如下：

第一端板100、进液口101、出液口102、进气口103、出气口104；

第二端板200；

电堆组件300、进气孔301、出气孔302、进液孔303、出液孔304、分隔片305、分隔结构306、第一极板310、第一液体槽311、第二极板320、第二气体槽321、中间极板330、第一气体槽331、第二液体槽332、两个膜电极340、阳极341、薄膜342、阴极343、垫片344、第一密封圈350、第二密封圈360、第三密封圈370、第四密封圈380。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

冰箱是用于提供低温环境以储存食材及其他物品的电器，深受人们的喜爱，使用广泛。由于冰箱主要采用风冷的制冷方式，冷风直吹导致冰箱的间室湿度偏低，间室中的食材容易流失水分，导致食材的表层失水严重、干耗严重、氧化加剧，尤其不利于果蔬的保鲜，严重影响口感。

因此，相关技术中，在冰箱内部设置控氧模组，利用控氧模组降低果蔬储存空间的氧气含量，低氧环境能够抑制呼吸作用、抑制某些酶的活性、抑制乙烯产生以及有效抑制好氧细菌的滋生繁殖，有利于果蔬保鲜。目前，部分控氧模组采用电化学除氧技术，但是存在除氧效率低的问题，而为了提高除氧效率则需要增大控氧模组的体积，占据较大的空间，导致冰箱的容积缩小。

因此，本实用新型第一方面的实施例提出一种控氧模组，采用多层结构，有效提升除氧效率，而且体积小，改善对冰箱容积的影响。

参照图1至图5，本实用新型第一方面实施例提出的控氧模组，包括第一端板100、第二端板200以及电堆组件300，第一端板100和第二端板200连接并且作为外壳，并且夹持和固定电堆组件300，第一端板100和第二端板200通常采用绝缘材质，起到保护和防漏电的作用，第一端板100和第二端板200可以采用多个长螺栓固定，便于拆装。为了实现电解液的输入和输出，在第一端板100上设置有相应的进液口101和出液口102，电解液从进液口101输入控氧模组，从出液口102输出，分离出的氧气也是从出液口102排出；为了实现空气输入和氮气的输出，在第一端板100上设置有相应的进气口103和出气口104，果蔬储存空间的空气从进气口103输入控氧模组，经过电化学反应将氧气分离后，剩余的氮气从出气口104输出，并回到果蔬储存空间。

电堆组件300包括第一极板310、第二极板320、中间极板330和两个膜电极340，第一极板310和第二极板320分置中间极板330的两侧，在第一极板310和中间极板330之间布置一个膜电极340，在中间极板330和第二极板320之间布置另一个膜电极340。电堆组件300具有两个反应空间，其中中间极板330为两个反应空间共用，也即是第一极板310、中间极板330以及两者之间的膜电极340组成第一个反应空间，中间极板330、第二极板320以及两者之间的膜电极340组成第二个反应空间。

可以理解的是，膜电极340包括阳极341、薄膜342和阴极343，阳极341和阴极343分置在薄膜342的两侧，其中在阳极341的表面涂覆有氧析出反应催化剂，在阴极343的表面涂覆有氧还原反应催化剂。阳极341和阴极343通电，而薄膜342具有绝缘特性，起到分隔的作用，而且薄膜342还起到阻挡电解液的作用，使得绝大部分的电解液留在阳极341所在的区域，电解液使得薄膜342保持湿润，能够供离子态氧透过。

为了实现电解液和空气的流通，在电堆组件300中设置有进液通道、出液通道、进气通道以及出气通道，其中进液通道连通进液口101，出液通道连通出液口102，进气通道连通进气口103，出气通道连通出气口104，在第一极板310上设置有第一液体槽311，第一液体槽311位于第一极板310朝向中间极板330的侧面，中间极板330设置有第一气体槽331和第二液体槽332，第一气体槽331位于中间极板330朝向第一极板310的侧面，第二液体槽332位于中间极板330朝向第二极板320的侧面，第二极板320设置有第二气体槽321，第二气体槽321位于第二极板320朝向中间极板330的侧面，而且第一液体槽311和第二液体槽332均连通进液通道、出液通道，以使电解液能够进出，第一气体槽331和第二气体槽321均连通进气通道、出气通道，以使空气能够进出。应当理解的是，位于第一极板310和中间极板330之间的膜电极340，其阳极341接触第一液体槽311，其阴极343接触第一气体槽331；而位于中间极板330和第二极板320之间的膜电极340，其阳极341接触第二液体槽332，其阴极343接触第二气体槽321。

电解液从进液通道输入第一液体槽311和第二液体槽332，电解液接触阳极341和薄膜342，果蔬储存空间的空气从进气通道输入第一气体槽331和第二气体槽321，空气接触阴极343，空气中的氧气在阴极343的负电位和氧还原反应催化剂的作用下，发生氧还原反应，将氧气转变为离子态氧，化学反应式为：O₂+H₂O+2e^-＝HO₂ ^-+OH^-，离子态氧能够透过薄膜342，进入第一液体槽311并接触阳极341，在阳极341的正电位和氧析出反应催化剂的作用下，离子态氧转变为氧气分子而析出，化学反应式为：HO₂ ^-+OH^--2e^-＝O₂+H₂O，达到分离氧气的目的，析出的氧气从出液通道排走；在阴极343一侧，分离氧气后剩下的氮气通过出气通道输送回到果蔬储存空间，帮助果蔬食材保鲜。控氧模组以空气为原料，消耗电能即可实现常压下选择性分离氧气，从而降低果蔬储存空间中的氧气含量，帮助果蔬保鲜，具有分离氧气的效率高、控氧水平高以及成本低等优点。

本实用新型提出的控氧模组，通过第一极板310、第二极板320、中间极板330和两个膜电极340形成两个电化学反应空间，利用两个电化学反应空间同步进行氧气分离作业，能够大幅提升除氧效率，而且中间极板330为两个电化学反应空间共用，控氧模组具有结构紧凑、体积小的优点，便于布置在冰箱的内部，占用的空间较小。

参照图1和图2，在第一极板310、中间极板330和第二极板320上均设置有进气孔301、出气孔302、进液孔303和出液孔304，多个进气孔301贯通以组成进气通道，多个出气孔302贯通以组成出气通道，多个进液孔303贯通以组成进液通道，多个出液孔304贯通以组成出液通道。通过在第一极板310、中间极板330和第二极板320上开孔以形成通道，控氧模组的结构较为紧凑，有利于减小体积。

此外，也可以在电堆组件300的外周布置管道以形成进气通道、出气通道、进液通道和出液通道，而且使第一液体槽311和第二液体槽332连通进液通道、出液通道，使第一气体槽331和第二气体槽321连通进气通道、出气通道，同样可以满足输送电解液和空气的要求。

为了使电解液与阳极341充分接触、空气与阴极343充分接触，将进气通道和出气通道分布在电堆组件300的相对两侧，进液通道和出液通道分布在电堆组件300的相对两端，空气和电解液的流动距离和时长较大，有利于促进反应。参照图6至图9，进气孔301和出气孔302分布在第一极板310、中间极板330和第二极板320的左右两侧，进液孔303和出液孔304分布在第一极板310、中间极板330和第二极板320的上下两端。空气进入第一气体槽331和第二气体槽321，需要流经整个第一气体槽331或者第二气体槽321，才能流走，有利于增加空气接触阴极343的时间，提升除氧效率；电解液进入第一液体槽311和第二液体槽332，需要流经整个第一液体槽311或者第二液体槽332，才能流走，有利于增加电解液和阳极341接触的时间，提升除氧效率。

可以理解的是，参照图7和图9，进气孔301和出气孔302设置为竖向的条形孔，有利于空气分散进入第一气体槽331或者第二气体槽321，空气快速散开并接触阴极343，促进氧气发生氧还原反应。而且在第一气体槽331、第二气体槽321中设置有多个水平布置的分隔片305，利用多个分隔片305分散空气，而且分隔片305能够支撑阴极343。每个分隔片305可以是一段，也可以分成多段，根据实际需求设定即可。

可以理解的是，参照图6和图8，进液孔303和出液孔304设置为水平的条形孔，并且分布在第一极板310或者中间极板330的对角位置，有利于增加电解液在第一液体槽311、第二液体槽332中流动的时间，电解液接触阳极341，促进电解液中的离子态氧发生氧析出反应。

可以理解的是，在第一液体槽311、第二液体槽332中设置有分隔结构306，利用分隔结构306在第一液体槽311、第二液体槽332中形成弯曲的液体流道，进液孔303和出液孔304分布于液体流道的两端，电解液在弯曲的液体流道中流动的时间更长，增加电解液与阳极341接触的时间，有利于促进氧析出反应，提高除氧效率。可以理解的是，分隔结构306可以采用两个平行布置的分隔条，通过两个分隔条将液体流道分为三个流道，有利于分流电解液。液体流道具有两个180度的弯折，具有较大的长度，能够增大电解液流动的时间。当然，也可以采用三个分隔条、四个分隔条或者更多的分隔条，均能够分散电解液，而且分隔条还能够支撑阳极341。

可以理解的是，阴极343上涂覆的氧还原反应催化剂采用铂基催化剂，铂基催化剂是以金属铂为主要活性组分制成的催化剂的总称。通常采用铂金属网、铂黑、或把铂载于氧化铝等载体上，也可含有金属铼等助催化剂组分。铂基催化剂具有催化活性高，选择性强，催化剂制作方便，使用量少，可以通过制造方法的变化和改进，与其他金属或助催化剂活性组分复配等，优化催化性能。阳极341上涂覆的氧析出反应催化剂采用铱基催化剂，铱基催化剂通常是在氧化铝或其他载体上浸渍活性金属铱并经过特殊处理制得的催化剂。根据不同的使用要求，催化剂的活性金属铱含量通常为0.3％～30％。

参照图1和图2，第一极板310连接有第一密封圈350，而第一密封圈350包围第一液体槽311，利用第一密封圈350的密封作用，防止第一液体槽311中的电解液泄漏；第二极板320连接有第二密封圈360，第二密封圈360包围所述第二气体槽321，利用第二密封圈360的密封作用，防止第二气体槽321中的空气泄漏；中间极板330连接有第三密封圈370和第四密封圈380，第三密封圈370包围第一气体槽331，利用第三密封圈370的密封作用，防止第一气体槽331中的空气泄漏，第四密封圈380包围所述第二液体槽332，利用第四密封圈380的密封作用，防止第二液体槽332中的电解液泄漏。通常在第一极板310、第二极板320和中间极板330上设置安装槽以安装第一密封圈350、第二密封圈360、第三密封圈370或者第四密封圈380。

可以理解的是，在膜电极340的两侧各连接一个垫片344，四个垫片344分别对应抵接第一密封圈350、第二密封圈360、第三密封圈370和第四密封圈380，提高密封的可靠性。而且，两个垫片344配合夹持膜电极340的薄膜342，可以在薄膜342的边缘设置固定部，由两个垫片344夹持固定部，提高密封性，而且有助于保持薄膜342的平整状态。而且垫片344设置有容纳腔以容纳阳极341或者阴极343，帮助定位阳极341和阴极343，提高使用稳定性。

本实用新型第二方面实施例的冰箱，冰箱的内部具有果蔬储存盒，果蔬储存盒的内部即为果蔬储存空间，果蔬储存盒连接有第一方面实施例的控氧模组，控氧模组运行时，电解液从进液通道输入第一液体槽311和第二液体槽332，电解液接触阳极341和薄膜342，果蔬储存空间的空气从进气通道输入第一气体槽331和第二气体槽321，空气接触阴极343，空气中的氧气在阴极343的负电位和氧还原反应催化剂的作用下，发生氧还原反应，将氧气转变为离子态氧，化学反应式为：O₂+H₂O+2e^-＝HO₂ ^-+OH^-，离子态氧能够透过薄膜342，进入第一液体槽311并接触阳极341，在阳极341的正电位和氧析出反应催化剂的作用下，离子态氧转变为氧气分子而析出，化学反应式为：HO₂ ^-+OH^--2e^-＝O₂+H₂O，达到分离氧气的目的，析出的氧气从出液通道排走；在阴极343一侧，分离氧气后剩下的氮气通过出气通道输送回到果蔬储存空间，帮助果蔬食材保鲜。控氧模组以空气为原料，消耗电能即可实现常压下选择性分离氧气，从而降低果蔬储存空间中的氧气含量，帮助果蔬保鲜，具有分离氧气的效率高、控氧水平高以及成本低等优点。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (10)

1.控氧模组，其特征在于，包括：

第一端板，所述第一端板设置有进液口、出液口、进气口以及出气口；

第二端板，连接于所述第一端板；

电堆组件，位于所述第一端板和所述第二端板之间，所述电堆组件包括依次布置的第一极板、膜电极、中间极板、膜电极和第二极板，所述膜电极包括阳极、薄膜和阴极，所述阴极涂覆有氧还原反应催化剂，所述阳极涂覆有氧析出反应催化剂，所述电堆组件设置有连通所述进液口的进液通道、连通所述出液口的出液通道、连通所述进气口的进气通道以及连通所述出气口的出气通道，所述第一极板朝向所述中间极板的侧面设置有第一液体槽，所述中间极板朝向所述第一极板的侧面设置有第一气体槽，所述中间极板朝向所述第二极板的侧面设置有第二液体槽，所述第二极板朝向所述中间极板的侧面设置有第二气体槽，所述第一液体槽和所述第二液体槽连通所述进液通道、所述出液通道，所述第一气体槽和所述第二气体槽连通所述进气通道、所述出气通道。

2.根据权利要求1所述的控氧模组，其特征在于，所述第一极板、所述中间极板和所述第二极板均设置有进气孔以形成所述进气通道、出气孔以形成所述出气通道、进液孔以形成所述进液通道以及出液孔以形成所述出液通道。

3.根据权利要求2所述的控氧模组，其特征在于，所述进气通道和所述出气通道分布在所述电堆组件的相对两侧，所述进液通道和所述出液通道分布在所述电堆组件的相对两端。

4.根据权利要求3所述的控氧模组，其特征在于，所述进气孔和所述出气孔为竖向的条形孔，所述第一气体槽和所述第二气体槽中设置有水平布置的多个分隔片。

5.根据权利要求3所述的控氧模组，其特征在于，所述第一液体槽和所述第二液体槽中设置有分隔结构以形成弯曲的液体流道，所述液体流道的两端连通所述进液通道、所述出液通道。

6.根据权利要求5所述的控氧模组，其特征在于，所述分隔结构包括至少两个平行布置的分隔条，以使所述液体流道具有多个气道。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控氧模组，其特征在于，所述第一极板连接有第一密封圈，所述第一密封圈包围所述第一液体槽，所述第二极板连接有第二密封圈，所述第二密封圈包围所述第二气体槽，所述中间极板连接有第三密封圈和第四密封圈，所述第三密封圈包围所述第一气体槽，所述第四密封圈包围所述第二液体槽。

8.根据权利要求7所述的控氧模组，其特征在于，所述膜电极的两侧各连接一个垫片，所述第一密封圈、所述第二密封圈、所述第三密封圈和所述第四密封圈分别抵接一个所述垫片。

9.根据权利要求8所述的控氧模组，其特征在于，所述薄膜的边缘由两个所述垫片夹持，所述垫片设置有容纳腔以容纳所述阳极或者所述阴极。

10.冰箱，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的控氧模组。