CN2413781Y - 固体电解质制氧机 - Google Patents

Abstract

一种固体电解质制氧机,包括固体电解质制氧泵及壳体,其特征在于固体电解质制氧泵通过支撑架固定安装在密闭的壳体内,制氧泵的导氧管联接到壳体的外部,壳体为中空的安装加热丝的加热腔室,加热腔室两端的内、外侧分别加工有进气孔,并贯穿壳体安装余气排放管,具有结构简单紧凑,体积小,运输、携带方便,使用成本低,无易损件,不需添加、补充药品,使用安全性好,抗震性好的优点。

Description

固体电解质制氧机

本实用新型属于制氧装置，具体是一种固体电解质制氧机。

目前国内工业传统的制氧方法有三种：空分法、化分法和电解水法。

1、空分法：即利用空气中氮气和氧气的凝固点不同分离氮氧的方法。优点是规模大，生产效益显著；缺点是一次性投资过大，设备复杂昂贵，氧气储存、运输都相当不便。

2、化分法：即利用一些化学物质(如过氧化物)的化学反应制取氧气的方法。优点是小巧灵便，能耗极小；缺点是产量受限，原材料成本高，且有些反应物和反应产物对人体和环境有毒害作用。

3、电解水：即利用电流电解水为氢气和氧气的过程。优点是原材料便宜：缺点是设备复杂，反应产物有危险，尤不适合小型和家庭使用。

目前国内的面向家庭或个人吸氧用的制氧机亦有三种：化分法、分子筛和电极吸附法。

1、化分法：即利用一些化学物质(如过氧化物)的化学反应制取氧气的方法。优点是小巧灵便，能耗极小；缺点是产量受限，原材料成本高，且有些反应物和反应产物对人体和环境有毒害作用。

2、分子筛：即利用分子筛的物理吸附原理，将空气中的氮氧分离。优点是操作简便，缺点是设备过于娇嫩，须注意保养清洁，维修成本高，且产氧量较大时成本太高；在1—5L／min时售价已达九千多元。

3、电极吸附：即利用电化学方法，使空气中的氧气在催化剂和电极作用下提取转移，又在阳极上得以释放的过程。优点是方便快捷；缺点是需碱液作电解质，运输、使用都有不便，而由于液体电解质本身的性质又决定着产氧量的受限。)

本实用新型的目的在于提供一种结构简单紧凑，体积小，运输、携带方便，使用成本低，无易损件，不需添加、补充药品，使用安全性好，使用范围广、抗震性好的全陶瓷式固体电解质制氧机。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

即一种固体电解质制氧机，包括固体电解质制氧泵及壳体，其特征在于固体电解质制氧泵通过支撑架固定安装在密闭的壳体内，制氧泵的导氧管联接到壳体的外部，壳体为中空的安装加热丝的加热腔室，加热腔室两端的内、外侧分别加工有进气孔，并贯穿壳体安装余气排放管。

所述固体电解质制氧泵为圆柱状结构，环泵体的两端口分别密封安装氧化锆固体电解质片，电解质片的外部表面涂覆亚锰酸锶镧层空气阴极，内部涂覆亚锰酸锶镧层氧气阳极，亚锰酸锶镧层上复合有网络状导电带，氧气阳极、空气阴极的网络导电带上分别加工有与电源的正极、负极相连接的引出触点，泵体壁上安装导氧管。

所述加热腔室壁上安装热电偶，热电偶穿装到壳体内腔。

所述壳体内通过支撑架固定安装1台以上固体电解质制氧泵组成的固体电解质制氧泵组，氧气阳极、空气阴极分别通过引线连接在一起，制氧泵的导氧管分别联接到一共用导氧管上。

所述环加热腔室的空腔并列安装1组以上加热丝。

所述固体电解质片与泵体端口之间烧结有密封材料。

本实用新型与现有技术相比，由于泵体及固体电解质均采用了陶瓷式结构，是通过给固体电解质上的导电带通电对空气中的氧气分子进行处理来制取氧气，没有氢气产生，所以具有以下优点：

1、结构简单紧凑，体积小，运输、携带方便。

2、使用成本低，制氧纯度高，使用安全，无易损件，不需添加、补充药品。

3、抗震性好，能够广泛应用于高原缺氧地区、家庭、密闭的机仓、坦克及其他缺氧的场所。

下面结合附图进一步详细描述。

图1：本实用新型实施例俯视结构示意图。

图2：制氧泵实施例结构示意图。

图3：空气阴极实施例结构示意图。

图4：氧气阳极实施例结构示意图。

图中：1总导氧管、2导氧管、3制氧泵、4陶瓷陶管及引线、5加热腔壁、6加热丝、7热电偶、8进气管、9空气阴极、10固体电解质片、11制氧泵壁、12银导电带、13密封材料、14引出银层、15网络导电带、16引线引出端、17进气孔、18余气排出管、19加热—预热腔、22氧气阳极、23亚锰酸锶镧层

如图1所示将制氧机安装、联接好，给加热丝6通电，在温度大于50O℃时，给通过氧气阳极引出银层14、空气阴极引线引出端16的联接端线通一直流电源，(氧气阳极引出银层14、空气阴极引线引出端16分别与电源的正负极相连)网络导电带15均得电，制氧泵3开始工作，空气由进气管8进入加热—预热腔19，在加热—预热腔19内经加热丝6的预热后通过进气孔17进入加热腔壁5的内腔，在内腔再次经过热电偶7的加热，加热后的空气中的氧气就通过一系列电化学反应产生纯净的氧气，其工作原理为：1)空气中的氧气分子进入多孔的空气阴极9中——1／2O2(air)→1／2O2(cathode)；2)空气阴极9吸附层中的氧分子变为原子——1／2O2(cathode)→O(cathode)；3)空气阴极9吸附层中的氧原子得到电子——O(cathode)+2e—→O=(cathode)；4)氧离子在固体电解质10中传输——O=(cathode)→O=(electrolyte)→O=(anode)；5)氧离子在氧气阳极22中失去电子，氧气被释放——O=(anode)—2e—→O(anode)→1／2O2(O2)，释放收集到的氧气通过泵体壁上的导氧管输送到总导氧管中，以供使用，余气通过余气排放管18排出；固体电解质片与泵体端口之间烧结有密封材料13，保证了纯净的氧气不被泄露，当该装置应用在较小的场所时，可以采用在壳体内固定安装1台的方式解决，制氧泵3数量的多少，视氧气的需用量而定，固体电解质制氧机技术，与传统的工业制氧(空分法、化分法和电解水法)和时兴的家用制氧(化分法、分子筛和电极吸附法)相比，固体电解质制氧机产氧量大，效率高，能耗低，体积小，重量轻，使用安全，无污染，便于运输、存放和使用，使用成本低廉，无易损件，不需添加、补充药品，在高原地区、人员较多或空气流通不便的场所、交通工具中、个人吸氧以及与空调结合使用等领域中都有着突出和无法取代的优势。

该技术最突出的特点，即其摒弃了传统制氧所需要的液体电解质(通常是碱液或水)，而直接使用固体作电解质，从而使该种制氧机在重量、使用领域、环保、运输等方面具有着先天的优势；更重要的是从原理上讲产氧量在很大范围内不受限制，便于各种场合的使用和做成系列产品它具有以下特点：

1、先进性

1)产氧量大，效率高，能耗低；

根据固体电解质制氧原理及固体电解质的导电机理和特性，决定了其单位时间产氧量的上限较液体电解质有着极大的优势，产氧量在很大的范围内可随着电流加以调整，从而在设备不变的情况下就可应用于不同的场合。

2)制氧设备轻巧灵便，便于运输、存放和使用；

由于整个系统中不存在碱液和其他液体，使得该种制氧机较液体电解质制氧机的重量、体积等都大为减小，而且也使运输、使用等环节变的简便。

3)使用成本低廉，无易损件，不需添加、补充药品；

新型制氧机以陶瓷一体化为设计目的，部件不易老化，损坏；依其原理，亦不需添加催化剂或产氧剂之类的化学药品，使得使用成本大为降低。

4)使用安全，无污染，属环保产品；

新型制氧机无酸、碱液体，无有毒性气体，无污染，对人体、环境无害。

5)使用领域广泛；

因为整个系统中不存在液体，使得新型制氧机可应用于汽车、飞机等有颠簸、震动的交通工具上；由于其产氧量大，体积相对较小，故可应用于从个人吸氧到舞厅、影剧院等不同场合；由于其安全、无污染，便于操作，使得老幼皆宜，无后顾之忧；由于其成本低，能耗小，使得新型制氧机很易于被广大的普通家庭所接受。

2、可在多种环境下工作、使用

1)高原地区。

有许多去高原的人，在很长的一段时期中，总有着很严重的高原反应，极大的影响了正常的工作、生活与旅游，甚至是危及生命。即使是对在高原居住很久的人，感冒等平常的小病，也可能是致命的杀手。固体电解质制氧技术，可能成为解决这一问题的最可行的技术方案。因为该技术是全陶瓷材料，无液体，不畏恶劣的气候与酸碱环境，产氧量大，将固体电解质制氧机应用到办公室、卧室、旅馆等场合(室用)，应该可以将缺氧的环境调整到与平原地区相当的氧浓度水平—这对于去往高原的人们，甚至是高原居民，对他们的安居乐业、健康长寿，以及社会的稳定与实质上的生活水平的提高，都将有极大的意义。在以风力和水力发电、电力相对便宜的高原地区，更易于推广和使用。

2)人员较多、空气流通不便的场所。

主要指酒吧、舞厅及会议室、聚会场所等。这些场合，往往是档次较高，或者很重要的(如重要会议)，但空气亦常常污浊不堪，如果有大型的固体电解质制氧机，就会给每个人以充沛的精力与敏锐的头脑。大型的室用固体电解质制氧机，每分钟产氧可达到50L，这是任何一种便携型制氧机所根本无法比拟的。固体电解质制氧机的超大产氧量，是其最重要的特点之一。

3)交通工具。

指密闭的车厢、船舱、机舱以及坦克舱等。固体电解质的优势在于全陶瓷化，抗震性能高，整体性好，无液体，不怕颠簸、摇晃；这是任何液体制氧机所无法做到的。在外界环境有粉尘、雨水等不良条件下仍能正常运作，有着技术本身先天的适应环境的能力，象分子筛制氧法就无能为力。且可利用交通工具的余热，充分利用资源。全陶瓷化，是该技术另一重要特点。

4)个人吸氧。

由于固体电解质技术本身的特点，使制氧机在很大范围内可调，同一型号的制氧机可满足不同人的需要。又因为固体电解质制氧机的整机陶瓷化，使体积、重量都大为减小，并且，固体电解质制氧机是环保产品，无任何污染物参与反应，亦无任何污染物生成，对家人的健康无任何不良影响。安全性好，设备小巧，操作方便，是该技术的重要特点。

5)与空调结合使用。

由于空调使用于相对密封的房间，使得空气流通不便，人们处的久了，就会有恶心、头疼、全身无力等症状，这就是空调病。空调病对于老人、儿童危害尤大。其产生，最主要的原因是相对缺氧；固体电解质制氧技术可能是解决该问题的最佳选择。因为固体电解质制氧机体积小，重量轻，产氧量大，整体性好，能很好的与空调结合使用。

6)高污染地区。

固体电解质的氧离子选择特征使得产生的氧气纯度相当高(大于99％)，在空气污染相对严重的地区，使用固体电解质制氧机可以得到纯正的氧气，而不受有毒气体之害。

本装置产氧量的多少，可以随时通过调整加热腔内的温度或电流的方式来控制。

Claims (6)

1、一种固体电解质制氧机，包括固体电解质制氧泵及壳体，其特征在于固体电解质制氧泵通过支撑架固定安装在密闭的壳体内，制氧泵的导氧管联接到壳体的外部，壳体为中空的安装加热丝的加热腔室，加热腔室两端的内、外侧分别加工有进气孔，并贯穿壳体安装余气排放管。

2、根据权利要求1所述的固体电解质制氧机，其特征在于固体电解质制氧泵为圆柱状结构，环泵体的两端口分别密封安装氧化锆固体电解质片，电解质片的外部表面涂覆亚锰酸锶镧层空气阴极，内部涂覆亚锰酸锶镧层氧气阳极，亚锰酸锶镧层再复合有网络状导电带，氧气阳极、空气阴极的网络导电带上分别加工有与电源的正极、负极相连接的引出触点，泵体壁上安装导氧管。

3、根据权利要求1所述的固体电解质制氧机，其特征在于加热腔室壁上安装热电偶，热电偶穿装到壳体内腔。

4、根据权利要求1、2所述的固体电解质制氧机，其特征在于壳体内通过支撑架固定安装1台以上固体电解质制氧泵组成的固体电解质制氧泵组，氧气阳极、空气阴极分别通过引线连接在一起，制氧泵的导氧管分别联接到一共用导氧管上。

5、根据权利要求1、3所述的固体电解质制氧机，其特征在于环加热腔室的空腔并列安装1组以上加热丝。

6、根据权利要求1所述的固体电解质制氧机，其特征在于固体电解质片与泵体端口之间烧结有密封材料。