CN2892885Y - 医用供氧大型电化学制氧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及应用电化学方法生产医用氧的大型设备，尤其是涉及一种适合于医院中心供氧站使用的医用供氧大型电化学制氧装置，包括工作箱、工作箱上有空气入口和尾气出口，工作箱外一侧依次连有气液分离槽、过滤净化器、增压泵、氧气贮存罐，另一侧连有总控制器、电磁阀、补水箱，其特征是：在上述工作箱内平行级联有至少3个制氧基本单元，每个制氧基本单元上部出口与气液分离槽相连，下部与贮液槽相连，贮液槽置于冷却槽内，二者位于工作箱的底部；本实用新型提供一种应用先进的电化学方法制取高纯度医用氧的大型制氧设备，对改善医院供氧的传统方式，使医院供氧既方便又安全且能满足氧高纯度要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及应用电化学方法生产医用氧的大型设备，尤其是涉及一种适合于医院中心供氧站使用的医用供氧大型电化学制氧装置。
背景技术
氧气是医院用于病人急救、治病、保健不可缺少和不可替代的资源。绝大多数医院设有中心供氧站。病房患者使用的氧气是从供氧站的供氧设备通过管道输送出来的。目前医院使用的供氧设备大多为瓶装氧气。瓶中的氧气是用物理方法——深冷冻法生产的。其原理是先将空气冷冻液化，然后对其精馏，由于氧气的沸点为-182.82℃高于氮气的-196℃，故氧气首先蒸发出来，把它充入耐压的钢瓶中，即为“瓶装氧”。瓶中氧气的压力高达100多个大气压，但氧气容量仅约2000升在标准状态下。因此瓶中氧作为医院的供氧设备，既笨重，又不安全，且需频繁更换充氧，给使用和运输带来极大的麻烦。我国许多中、小城市无钢瓶氧生产基地，需从远地购买，对地处偏僻、交通不便的医院来说，他们尤其迫切期望有一种能就地生产氧气的设备供医院使用，取代钢瓶氧。
前些年，国内外都在竞相开发分子筛分离空气中氧气和氮气的技术称为空分制氧技术，其原理是利用碳分子筛或沸石分子筛对O2和N2吸附能力的差异，以及随着吸附压力升高吸附量增大的原理，使O2或N2在分子筛空穴中富集，未被吸附的气体分子则停留在气相中，通过减压则可使吸附在分子筛中的O2或N2解吸出来，从而获得富氧或N2的气体。目前我国已有一些医院使用分子筛空分制氧技术就地生产氧气。这项技术存在的主要问题是设备昂贵，运行过程中噪音大，后期投资更换分子筛费用多，生产过程中对空气的预处理：消毒、杀菌、除湿、除尘、去污染物，相当严格，产生的氧气纯度难于达到医用氧99％的标准，因此影响了分子筛空分制氧技术的推广应用。
发明内容
本实用新型是克服现有技术的不足，提供一种应用先进的电化学方法制取高纯度医用氧的大型制氧设备，对改善医院供氧的传统方式，使医院供氧既方便又安全且能满足氧高纯度要求的医用供氧大型电化学制氧装置。
本实用新型通过如下方式实现：
一种医用供氧大型电化学制氧装置，包括工作箱、工作箱上有空气入口和尾气出口，工作箱外一侧依次连有气液分离槽、过滤净化器、增压泵、氧气贮存罐，另一侧连有总控制器、电磁阀、补水箱，其特征是：在上述工作箱内平行级联有至少3个制氧基本单元，每个制氧基本单元上部出口与气液分离槽相连，下部与贮液槽相连，贮液槽置于冷却槽内，二者位于工作箱的底部；
所述每个制氧基本单元至少包含3个电解槽，电解槽之间有一个气室框，每个制氧基本单元中的电解槽均设有上部的气液出口和下部的溶液入口，它们分别与上公共管和下公共管连接，电解槽产生的氧气汇集于上公共管，然后从上公共管的出口进入所述气液分离槽；
在所述下公共管与所述贮液槽之间连接有将所述贮液槽内的碱液提升、由下而上进入所述电解槽、由所述气液出口流向所述上公共管、继而经一回流管返回到所述贮液槽的微型液泵；
所述每个制氧基本单元的组合方式为非粘结型，它是将一定数量的金属阳极、垫圈、槽体框、空气阴极、气室框、夹板按一定的顺序排列在一起，通过螺杆穿过夹板四周的孔和螺丝的机械力将组件紧密地组合在一起，从而形成含多个电解槽的电解槽集合体——制氧基本单元；
所述空气阴极由防水透气层、催化层和导电网构成，三者经冷压烧结成多孔的气体扩散电极；
所述防水透气层、催化层是用乙炔黑、活性炭黑、导电炭黑、聚四氟乙烯、聚乙烯和过滤金属化合物材料碾压成；
所述所有制氧基本单元均置于密封工作箱中，工作箱空气入口依次连有流量计、过滤器、空气经净化塔和风机；
所述工作箱为长方体形结构，四周为不锈钢板，前后为密封性能良好的玻璃门；
所述气液分离槽上设有加水加液口，在所述气液分离槽与所述贮液槽之间连有连接管，连接管与所述总控制器、电磁阀、补水箱相连；
所述贮液槽上连有一液位传感器，所述连接管上连有一单向阀门。
本实用新型有如下效果：
1)结构独特、设备结构简单，占地面积小，运行噪音小：本实用新型提供了一种较切合医院使用要求的电化学的大型制氧装置。本装置使用空气电极替代电解水制氧装置中的金属阴极。为提高空气电极的性能，采用了特殊材料和加工方法制造，使电极在结构上具有防水透气层和催化层功能分明的多孔气体扩散电极。空气阴极与金属阳极在电解槽中的组装方式采用非粘结的机械定位密封工艺，即是将一定数量的空气阴极、金属阳极及密封圈等组件按一定的顺序排列在一起，依靠螺杆和螺丝的机械力量将它们紧密有序的结合在一起，形成包含多个电解槽的一组群体——称为制氧的基本单元。本装置采用多个“基本单元”以平行级联的方式构成大型制氧设备。为防止制氧槽中的碱液被碳酸化，所有的制氧槽安装在密封性好的工作箱内。
2)氧气压力恒定、设备使用寿命长：本实用新型工作箱设有空气入口和尾气出口，风机把经过净化处理过的空气送入箱内，给空气电极提供反应所需的空气原料。为减缓工作过程中制氧电解槽内部的温度过高，装置中设计了微型循环泵和冷却槽，实现了溶液循环冷却流动过程。为便于氧气通过管道输送给病房，本装置采用增压泵将制氧槽产生的氧气压缩到氧气罐中储存，使罐中氧气压力保持在4kg/cm2-6kg/cm2。
3)氧气纯度高，无菌，特别适合用作医用：本实用新型提供氧的纯度≥99.5％，本实用新型的电化学制氧原理与传统的电解水制氧不同，后者采用金属材料作阴极，通电时在金属表面发生H+离子还原，析出氢气，因此电解水过程中产氧的同时也会产生氢；而前者是使用空气电极作阴极，它以空气中的氧作电极的反应原料(故称空气电极)，通电时，空气中的氧透过电极扩散到与溶液相接触的催化膜表面发生还原，生成HO2-离子。HO2-离子在电场的作用下迁向阳极被氧化而释放出O2，这种以空气电极作阴极的新型电化学制氧技术生产的氧气是高纯度的氧，不含H2。
4)设备价廉。
5)制氧成本低。
6)制氧效率高，产氧量大，产氧量为1-10立方米/小时。
7)产氧快捷，接通电源即产氧。
8)操作、维护和管理简便，后期投入费用少。
9)适合于大、中、小医院供氧就地现用现制，不需要氧气大量储存，大大减少了医院安全管理的隐患。
附图说明
图1为本本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型制氧基本单元的组合示意图；
图3为本实用新型空气电极结构示意图。
具体实施方式
一种医用供氧大型电化学制氧装置，包括工作箱22、工作箱22上有空气入口16和尾气出口21，工作箱22外一侧依次连有气液分离槽12、过滤净化器42、增压泵25、氧气贮存罐26，另一侧连有总控制器38、电磁阀37、补水箱39，其特征是：在上述工作箱22内平行级联有至少3个制氧基本单元1，每个制氧基本单元1上部出口10与气液分离槽12相连，下部与贮液槽11相连，贮液槽11置于冷却槽23内，二者位于工作箱22的底部，每个制氧基本单元1至少包含3个电解槽2，电解槽2之间有一个气室框5，每 个制氧基本单元1中的电解槽2均设有上部的气液出口4和下部的溶液入口3，它们分别与上公共管8和下公共管6连接，电解槽2产生的氧气汇集于上公共管8，然后从上公共管8的出口10进入所述气液分离槽12，在下公共管6与贮液槽11之间连接有微型液泵7，其将贮液槽11内的碱液提升，由下而上进入所述电解槽2，由出口4流向所述上公共管8，继而经一回流管9返回到贮液槽11，每个制氧基本单元1的组合方式为非粘结型，它是将一定数量的金属阳极29、垫圈30、槽体框31、空气阴极32、气室框5、夹板33按一定的顺序排列在一起，通过螺杆穿过夹板33四周的孔36和螺丝的机械力将组件紧密地组合在一起，从而形成含多个电解槽2的电解槽集合体——制氧基本单元1，空气阴极32由防水透气层34、催化层36和导电网35构成，三者经冷压烧结成多孔的气体扩散电极，防水透气层34、催化层36是用乙炔黑、活性炭黑、导电炭黑、聚四氟乙烯、聚乙烯和过滤金属化合物等材料碾压成，所有制氧基本单元1均置于密封工作箱22中，工作箱22空气入口16依次连有流量计17、过滤器18、空气经净化塔19和风机20，工作箱22为长方体形结构，四周为不锈钢板，前后为密封性能良好的玻璃门，气液分离槽12上设有加水加液口15，在气液分离槽12与所述贮液槽11之间连有连接管13，连接管13与所述总控制器38、电磁阀37、补水箱39相连，贮液槽11上连有一液位传感器24，所述连接管13上连有一单向阀门14。
如图1所示，本实用新型提供的制氧装置所制取的氧气汇集于气液分离槽12，经过滤净化器42净化后，由增压泵25既时增压储存在氧气储存罐26，储存罐26与医院供氧系统管道28连通。
如图1所示，本实用新型提供的装置至少包括3个制氧的基本单元1，彼此间是一种平行级联的关系。每个制氧单元至少包含3个电解槽2，电解槽之间有一个气室框5，便于空气进入参与反应。装置中的电解槽2和基本单元1的数量多少取决于设备产氧量大小的要求。
如图2所示，基本单元1的组合方式为非粘结型，它是将一定数量的金属阳极29、垫圈30、槽体框31、空气阴极32、气室框5、夹板33按一定的顺序排列在一起，通过螺杆穿过夹板四周的孔36和螺丝的机械力将组件紧密地组合在一起，从而形成含多个电解槽2的电解槽集合体——制氧的基本单元1。
由图1看出，每个基本单元1中的电解槽2均有上部的气液出口4和下部的溶液入口3，它们分别与上公共管8和下公共管6连接，电解槽2产生的氧气汇集于上公共管8，然后从上公共管8的出口10进入气液分离槽12，使用前由加水口15向槽内加入一定量的水。连接在下公共管6的微型液泵7将贮液槽11的碱液提升，由下而上进入电解槽2，由出口4流向上公共管8，继而经回流管9返回到贮液槽11。贮液槽11置于冷却槽23之中，碱液中的部分热量被冷却槽23吸收，因而实现了碱液的循环流动冷却过程。碱液从加液口15加入，通过连接管13并经过单向阀门14进入贮液槽11。当贮液槽11中的液位低于设定的极限液位时，液位传感器24会发出补水讯号传之总控制器38自动打开电磁阀37，补水箱39给储液槽补水至设定上液位时，电磁阀27自动关闭。
由图1看出，所有制氧基本单元1均置于密封工作箱22中。工作箱22为长方体形结构，四周为不锈钢板，前后为密封性能良好的玻璃门。工作箱22有空气入口16和出口21。箱体22外部的空气经净化塔19和过滤器18除尘埃后由风机20送入工作箱22，风量大小由流量计17的阀门调节。反应之后的气体从工作箱22由空气出口21排出。
由图1看出，从气液分离槽12出来的氧气经过滤净化器42后，由增压泵25加压进入氧气贮存罐26贮存，使贮存罐中的氧气压力保持在4kg/cm2-6kg/cm2，当储气罐26中氧气压力低于4kg/cm2时，压力传感器40会发出增压指令讯号传之总控制器38，控制器38指令开启制氧装置及增压泵25给氧气贮存罐26增压补氧至6kg/cm2气压时，制氧装置及增压泵25自动停机。氧气出口处连接着可调控氧气流量的阀门27，阀门27与管道28连接，贮存罐26中的氧气由管道28进入医院供氧管道系统输送给病房等处，供患者使用。
由图3看出，空气电极32由防水透气层34、催化层36和导电网35构成，三者经冷压烧结成型。
Claims (10)
1.一种医用供氧大型电化学制氧装置，包括工作箱(22)、工作箱(22)上有空气入口(16)和尾气出口(21)，工作箱(22)外一侧依次连有气液分离槽(12)、过滤净化器(42)、增压泵(25)、氧气贮存罐(26)，另一侧连有总控制器(38)、电磁阀(37)、补水箱(39)，其特征是：在上述工作箱(22)内平行级联有至少3个制氧基本单元(1)，每个制氧基本单元(1)上部出口(10)与气液分离槽(12)相连，下部与贮液槽(11)相连，贮液槽(11)置于冷却槽(23)内，二者位于工作箱(22)的底部。
2.如权利要求1所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述每个制氧基本单元(1)至少包含3个电解槽(2)，电解槽(2)之间有一个气室框(5)，每个制氧基本单元(1)中的电解槽(2)均设有上部的气液出口(4)和下部的溶液入口(3)，它们分别与上公共管(8)和下公共管(6)连接，电解槽(2)产生的氧气汇集于上公共管(8)，然后从上公共管(8)的出口(10)进入所述气液分离槽(12)。
3.如权利要求1或2所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：在所述下公共管(6)与所述贮液槽(11)之间连接有将所述贮液槽(11)内的碱液提升、由下而上进入所述电解槽(2)、由所述气液出口(4)流向所述上公共管(8)、继而经一回流管(9)返回到所述贮液槽(11)的微型液泵(7)。
4.如权利要求1或2所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述每个制氧基本单元(1)的组合方式为非粘结型，它是将一定数量的金属阳极(29)、垫圈(30)、槽体框(31)、空气阴极(32)、气室框(5)、夹板(33)按一定的顺序排列在一起，通过螺杆穿过夹板(33)四周的孔(36)和螺丝的机械力将组件紧密地组合在一起，从而形成含多个电解槽(2)的电解槽集合体——制氧基本单元(1)。
5.如权利要求4所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述空气阴极(32)由防水透气层(34)、催化层(36)和导电网(35)构成，三者经冷压烧结成多孔的气体扩散电极。
6.如权利要求5所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述防水透气层(34)、催化层(36)是用乙炔黑、活性炭黑、导电炭黑、聚四氟乙烯、聚乙烯和过滤金属化合物材料碾压成。
7.如权利要求1或2所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述所有制氧基本单元(1)均置于密封工作箱(22)中，工作箱(22)空气入口(16)依次连有流量计(17)、过滤器(18)、空气经净化塔(19)和风机(20)。
8.如权利要求1或2所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述工作箱(22)为长方体形结构，四周为不锈钢板，前后为密封性能良好的玻璃门。
9.如权利要求1或2所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述气液分离槽(12)上设有加水加液口(15)，在所述气液分离槽(12)与所述贮液槽(11)之间连有连接管(13)，连接管(13)与所述总控制器(38)、电磁阀(37)、补水箱(39)相连。
10.如权利要求1或2所述的医用供氧大型电化学制氧装置，其特征是：所述贮液槽(11)上连有一液位传感器(24)，所述连接管(13)上连有一单向阀门(14)。
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| CNU2006200063961U CN2892885Y (zh) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | 医用供氧大型电化学制氧装置 |
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| CN110284148A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-09-27 | 湖北富天养生保健有限公司 | 大气量氢氧呼吸机 |
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2006
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