CN2198285Y

CN2198285Y - 电解法制氧器

Info

Publication number: CN2198285Y
Application number: CN 94216000
Authority: CN
Inventors: 池乃书
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2004-06-24

Abstract

本实用新型是依据浓差电解池的原理研制设计一种电解法制氧器。它由空气还原阴极组件、析氧阳极组件、限压薄膜盖、电解液注入口、气体洗涤瓶和电解槽组成。具有结构简单、槽电压小、耗能低、操作方便安全、氧含量(V/V)可达99.9％等特点。可作为医疗保健和航空呼吸用的氧气。

Description

本实用新型是属于通过电解方法在电解槽中使空气中氧气在阴极上被还原，在阳极上析出氧气的制氧装置。

制取氧气通常有三种方法：一是空气分离法，即对空气进行压缩和深度冷却而分离出氧气；近来又有利用分子筛的选择性吸附，对空气进行分离而制得氧气。二是化学法，即利用过氧化物进行分解反应而制得氧气。三是电解法，即对水进行隔膜电解，在阴极上产生氢气，在阳极上产生氧气。例如：中国专利CN90226455.6，CN89202177.2等就是电解水制氧。这种电解水法，电极极化大，槽压高，耗能大，而且需要隔膜，结构比较复杂，氧气中还会混有少量氢气。近几年来，出现了采用电化学装置，从空气中浓缩氧气的方法。例如：欧洲联盟专利，EP510877A（1992年），EP565790A（1993）它们采用结构复杂的阴极和装置，从空气中浓缩氧气。

鉴于上述情况，本实用新型的任务在于提供一种结构简单、无隔膜、低能耗、不产生氢气、只产生高纯度氧气的电化学制氧器。这种制氧器的基本原理是利用空气还原阴极和析氧阳极构成一个浓差电解池，在外加电流作用下，将空气中的氧（低浓度，约占空气中的19％）转变为纯氧（高浓度，含氧99.5％以上）。浓差电解池可以书写如下：

（－）Pt，O₂（P₁，空气中的氧）｜OH^－（m）｜O₂（P₂，纯氧），Pt（＋）电解时电极反应和电解池反应为：

（－）极 O₂（P₁，空气中的氧）＋2H₂O＋4e^－→4OH^－（m）

（＋）极 4OH^－（m）→O₂（P₂，纯氧）＋2H₂O＋4e^－

电解池反应：O₂（P₁，空气中的氧）→O₂（P₂，纯氧）

从上式的反应可知，利用浓差电解池可以将空气中的氧变为纯氧。

依据上述原理，本实用新型的技术解决方案的要点是：其一，选用空气还原电极作为阴极部件，它由聚乙烯、活性碳、还原催化剂、乙炔黑和镀银铜网或镍网等复合组成的。其二，阳极组件采用耐腐蚀性强和氧过电位低的析氧金属阳极。其三，电解质采用碱液。其四，净化气体采用气体洗涤瓶。其五，本装置设有限压薄膜，一旦出气口被阻塞而槽内的压力增大到一定限值时会自动破裂，以保护电解槽安全。

另外，本实用新型的制氧器的技术解决方案将有附图及实施例进一步给出。

由于采用了上述解决方案，达到了预期目的。制氧器结构简单，阳极耐腐蚀性强，氧过电位低，阴极电还原催化活性好，无氢气产生，槽电压低，耗能小，氧气纯度高。依据国家检测标准对本实用新型制氧器发生的气体进行检测，氧含量（V／V）达99.9％，气体碱度和臭氧含量皆合格，无氢气检出，氧气产量（在电流密度5A／dm²下）每平方分米的阳极面积可产生1150－1200毫升／时，槽电压（在电流密度5A／dm²下）为1.15－1.20伏。因此，本实用新型制氧器可以作为医用和航空呼吸用氧的发生器，可以为门窗紧闭和空气不对流的房间（如使用空调器和北方冬天取暖的房间）和小轿车，以及高原缺氧地区，提供足够纯氧使室内空气富氧清新，如沐浴在大自然中。此外，还可以为心脑血管和心肺支气管病人发病时输氧急救，也可以为运动员、工作紧张疲劳的人员以及商业娱乐场所的顾客提供吸氧，驱除疲惫，恢复精神。

图1是本实用新型制氧器平面构型示意图（即复式电解槽平面构型示意图），也是实施例1的附图。

图2是本实用新型制氧器单复式电解槽立体构型示意图，也是实施例1的附图。

实例2，可将实施例1的单个复式电解槽进行双个或多个电路串联组合，构成双复式电解制氧器或多个复式电解槽制氧器。这样，制氧器的阳极面积成倍数增大。若保持电流密度不变条件下，氧气产量也就成倍数增大，但整个制氧器的槽电压亦随着成倍数升高。

结合附图说明实施例如下：

实例1，是一个采用单复式电解槽制氧器，现参照图2说明。其中：（1）用塑料制成的电解槽的下部。（2）空气还原阴极，嵌塑在塑料电解槽上，它的外表面与空气接触，内表面与电解质溶液接触。（3）析氧金属阳极，嵌塑在塑料电解槽的槽盖板上，露在槽盖板上的部分作为电流引线。（4）用塑料制成的电解槽的上部，作为电解液的高位槽，起着气液分离、冷却液体和电解液贮槽的作用。（5）限压薄膜盖。薄膜可采用0.1－0.15mm聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚四氟乙烯膜。（6）气体出口。（7）电解液注入口。（8）气体洗涤瓶，内盛蒸馏水。它起着二个作用：一是净化气体，洗去气体中带出的电解液；二是从洗涤瓶往电解槽补加水以补充电解槽中因水蒸发而减少的水，同时还可以把溶于洗涤瓶中的电解质流回电解槽中，以保持电解质的量不变。（9）空气还原阴极的电流引线。

实例2，是一个双复式（或多复式）电解槽的制氧器。双复式电解槽的制氧器是一个单复式电解槽的阴极与另一个单复式电解槽的阳极相接（电路串联），两个槽的出气口相通并导向一个气体洗涤瓶。图例同图2。

Claims

1、一种具有阳极组件、阴极组件、电解液注入口、限压薄膜盖、出气口和装有电解液的电解槽以及气体洗涤瓶等构成的制氧装置系统，可用于制取高纯度氧气。其特征是：

1.1阳件组件采用耐腐蚀和氧过电位低的金属或金属镀层(3)、阴极组件采用空气(或氧)还原阴极(2)。

1.2在电解槽上部设置了兼作冷却、气液分离和电解液贮备的电解液高位槽(4)。

1.3在电解槽上设置限压薄膜盖(5)，薄膜采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯膜。

1.4气体洗涤瓶(8)，内装水，起净化气体和由此往电解槽添加水的作用。

1.5电解质选用导电率很高的碱性强电解质。

2、根据权力1所述的装置，其特征是该装置可制成单式或多复式（即二个或二个以上复式的多槽）的电解装置。

3、根据权力1所述的装置，其电解反应的特征是采用空气（或氧）还原阴极和析氧金属阳极构成一个浓差电解池，将空气中的氧转变为纯氧。