專利名稱：多用途電化學制氧發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電化學制氧裝置。
在已有的電化學制氧技術(shù)中，利用空氣電極作為陰極，取代析氫電極制備氧氣，使得在家庭氧保健的應用中更加安全。隨著人們生活和居住條件的不斷改善空調(diào)帶給人們舒適，但也給人們帶來了空調(diào)綜合癥，這是由于長久處于密閉的環(huán)境之中，長期缺氧造成的，利用通風換氣雖然可以臨時解決缺氧的問題，但是卻造成能源的大量消耗，較好的辦法是用電化學制氧裝置長時間連續(xù)供氧，然而，現(xiàn)有的發(fā)明和裝置卻不能實現(xiàn)這一功能，使得應用的范圍受到了限制，在現(xiàn)有的電化學制氧裝置中，尚存在以下技術(shù)方面的不足。
1.電化學空氣陰極制氧裝置在密閉空間中所產(chǎn)生的氧氣和所“消耗”的氧氣相等，按照反應式所表達的陰極反應(1)陽極反應(2)將(1)(2)式相加得到總電極反應↑從上述反應式中可以得到以下結(jié)果，現(xiàn)有的電化學空氣陰極制氧裝置只是將裝置外的氧氣經(jīng)過制氧裝置的一系列電極反應，再從陽極產(chǎn)生出來，達到一種富集的作用，如果在密閉的空間內(nèi)使用，例如空調(diào)的房間或小型客車內(nèi)，氧氣只是在制氧裝置和密閉的空間之間往復循環(huán)，不能增加空間氧氣的含量，因此，只適合作吸氧保健之用。
2.電解槽結(jié)構(gòu)上尚存在不足，在現(xiàn)有的電化學空氣陰極制氧裝置中，有的電解槽設(shè)計上存在著缺陷，例如CN96241023，陰極和陽極在一側(cè)，電解液在另一側(cè)，這樣的電解槽不會有電化學反應；有的未能將中間產(chǎn)物HO2-從陰極附近迅速移走，利用催化反應來分解陰極中間產(chǎn)物HO2-，使得HO2-在陰極繼續(xù)還原為OH-，增加了能耗。
本實用新型的發(fā)明目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一個應用范圍廣，電解槽較為合理的，效率較高的，多用途電化學制氧發(fā)生器。
本實用新型的發(fā)明目的通過如下方案實現(xiàn)本電化學制氧發(fā)生器是由電解槽，催化反應槽，氣液分離器，空氣交換系統(tǒng)等組成，電解槽槽體兩側(cè)為空氣陰極(3)，中間為陽極(2)，陽極為多孔板狀鎳電極或網(wǎng)狀鎳電極，使用注塑成型的方法將電解槽制作成一個整體，上端有氣液導管(4)，下端有電解液回流管(1)，均通往催化反應槽(19)，并將各個電解槽連接起來，催化反應槽(19)裝有催化分解網(wǎng)(18)，上部連接氣液分離器(7)，氣液分離器(7)底部為多孔氣液分離板(13)，下層放置吸附了催化劑粉末的活性碳(12)，上層放置多孔泡沫層(11)，頂部連接導氣管(10)，經(jīng)第1洗氣室(5)和第2洗氣室(16)兩次洗氣后從氧氣出口(14)排出，空氣交換系統(tǒng)，是在電解槽和催化反應槽(19)外設(shè)置密封倉(20)，在密封倉壁上設(shè)置有空氣進氣管接口(24)，空氣排氣管接口(21)，有空氣進氣管(23)和空氣排氣管(22)與之配套相連，空氣進口處有空氣凈化網(wǎng)(25)。
本實用新型所述的空氣陰極(3)與陽極(2)的極間距為1-15mm，使用圓柱型或條狀聚四氟塑料隔離件(27)豎向排列加以隔離。
本實用新型所述的催化分解網(wǎng)(18)的基體為不銹鋼網(wǎng)或者鎳網(wǎng)，催化劑為二氧化錳，氧化鈷等金屬氧化物，使用熱浸法或電鍍法使催化劑附著在基體上。
本實用新型所述的在密閉的空間中用于增加氧氣含量時，空氣進氣管(23)的進口和空氣排氣管(22)的出口與密閉空間的外界相通，或者將多用途電化學制氧發(fā)生器置于外界，而將產(chǎn)生的氧氣用導管從氧氣出口(14)處引入密閉空間內(nèi)。
本實用新型所述的催化反應槽(19)上設(shè)置了自動補水系統(tǒng)，應用紅外傳感器(15)探測液位信號，通過控制電路(17)實現(xiàn)系統(tǒng)自動補水和缺水報警的功能。
以下結(jié)合附圖和具體實施方案對本實用新型做進一步詳細的說明


圖1為本實用新型多用途電化學制氧發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型空氣進出管與外界相通的示意圖。
圖4為自動補水系統(tǒng)的示意圖。
為了提高制氧的效率，本實用新型對電解槽進行了結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，1)增加了催化反應槽；2)縮小了電極間距，使用圓柱型或條狀聚四氟塑料隔離件，保證了極間距的一致，3)將電解槽制成一個整體，在槽體上部設(shè)有氣液導管，下部設(shè)有電解液回流管，使電解槽結(jié)構(gòu)更加緊湊，可以將電化學制氧發(fā)生器小型化。
在以空氣陰極制氧的電化學反應中，氧在空氣陰極上首先還原成HO2-，然后在陰極繼續(xù)反應生成OH-。增加催化反應槽，是為了在陰極上生成的HO2-迅速移出電解槽，利用催化分解網(wǎng)將HO2-分解成O2，減少了反應生成OH-的過程，提高了效率。
縮小電極間距一是減少了濃差極化，降低槽電壓，二是電極間距的縮小加快了電解液流動的速度，在陽極產(chǎn)生的氧氣氣泡的帶動下，電解液上升的速度明顯增加，對陰極也產(chǎn)生了強烈的攪拌作用，改善了空氣中的氧在陰極的還原速度。氣液導管將電解液夾帶著陽極析出的氧一同流到催化反應槽，電解液回流管將分離出氧氣的電解液回流到各個電解槽，完成一個循環(huán)。
在電化學空氣陰極制氧裝置制備的氧氣中，都存在著HO2-，對人的呼吸道有較強的刺激。本實用新型設(shè)置了氣液分離器，在氣液分離器的底部為多孔氣液分離板，下層放置吸附了催化劑粉末的活性碳，上層放置多孔泡沫層，當生成的氧氣中夾帶著HO2-，在經(jīng)過活性碳層時，被活性碳中的催化劑催化分解成O2和H2O，再經(jīng)過多孔泡沫層，濾去其它雜質(zhì)，經(jīng)過兩級洗氣后，得到純凈的氧氣，可以直接用于吸氧，也可以用于增加密閉空間氧氣含量。本實用新型的獨到之處就是改變了以往的電化學空氣陰極制氧裝置只能用于吸氧，不能增加密閉空間氧氣含量的現(xiàn)狀，本實用新型在密封倉壁上設(shè)置空氣進氣管接口，空氣排氣管接口，有空氣進氣管和空氣排氣管與之配套相連，當空氣進氣管和空氣排氣管與密閉空間外界空氣相通時，在引風機(26)的作用下，外界空氣經(jīng)空氣凈化網(wǎng)凈化后進入密封倉，在和空氣陰極進行電極反應之后，剩余空氣經(jīng)空氣排氣管排到外界，陽極產(chǎn)出的純氧增加了密閉空間的氧含量，也可以將本實用新型多用途電化學制氧發(fā)生器放置在密閉空間之外，直接和外界空氣交換，將多用途電化學制氧發(fā)生器陽極產(chǎn)出的純氧引入密閉空間同樣達到使密閉空間的氧含量增加的目的。
本實用新型設(shè)置了自動補水和缺水報警的功能，應用紅外傳感器檢測浮標(151)，顯示的液位低于正常值時，控制電路開啟電磁閥(6)，由第一洗氣室(5)向催化反應槽(19)供水，若第一洗氣室的水位也不足時，控制電路開啟報警器報警，提醒用戶從補水口(8)補充水，補足水之后，旋緊補水口蓋(9)；當紅外傳感器檢測浮標(151)顯示的液位達到正常值時，控制電路關(guān)閉電磁閥(6)。
實施例1使用
圖1所示的裝置該裝置放于室內(nèi)，將空氣進氣管和空氣排氣管與室外連通，電源使用220V交流電源，交流電流0.9安培，變壓和整流后為直流24V，電解液為氫氧化鉀溶液，電解槽電極間距為2mm，每小時產(chǎn)氧33升，改善了室內(nèi)的缺氧狀況。
實施例2使用
圖1所示的裝置該裝置放于小客車前機箱內(nèi)，去掉空氣進氣管和空氣排氣管，從氧氣出口用導管連接駕駛室內(nèi)的進風口，使用車內(nèi)12V直流電源，由車內(nèi)空調(diào)控制開關(guān)控制裝置的電源，當空調(diào)使用時裝置電源開通開始制氧，氧氣通過進風口隨冷氣一同進入駕駛室，能夠緩解駕駛員的疲勞。
權(quán)利要求1.一種多用途電化學制氧發(fā)生器，由電解槽，催化反應槽，氣液分離器，空氣交換系統(tǒng)等組成，其特征在于a)所述的電解槽，槽體兩側(cè)為空氣陰極(3)，中間為陽極(2)，陽極為多孔板狀鎳電極或網(wǎng)狀鎳電極，使用注塑成型的方法將電解槽制作成一個整體，上端有氣液導管(4)，下端有電解液回流管(1)，均通往催化反應槽(19)，并將各個電解槽連接起來；b)所述的催化反應槽(19)裝有催化分解網(wǎng)(18)，上部連接氣液分離器(7)，氣液分離器(7)底部為多孔氣液分離板(13)，下層放置吸附了催化劑粉末的活性碳(12)，上層放置多孔泡沫層(11)，頂部連接導氣管(10)，經(jīng)第1洗氣室(5)和第2洗氣室(16)兩次洗氣后從氧氣出口(14)排出；c)所述的空氣交換系統(tǒng)，是在電解槽和催化反應槽(19)外設(shè)置密封倉(20)，在密封倉壁上設(shè)置有空氣進氣管接口(24)，空氣排氣管接口(21)，有空氣進氣管(23)和空氣排氣管(22)與之配套相連，空氣進口處有空氣凈化網(wǎng)(25)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途電化學制氧發(fā)生器，其特征在于空氣陰極(3)與陽極(2)的極間距為1-15mm，使用圓柱型或條狀聚四氟塑料隔離件(27)豎向排列加以隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途電化學制氧發(fā)生器，其特征在于催化分解網(wǎng)(18)的基體為不銹鋼網(wǎng)或者鎳網(wǎng)，催化劑為二氧化錳，氧化鈷等金屬氧化物，使用熱浸法或電鍍法使催化劑附著在基體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途電化學制氧發(fā)生器，其特征在于在密閉的空間中用于增加氧氣含量時，空氣進氣管(23)的進口和空氣排氣管(22)的出口與密閉空間的外界相通，或者將多用途電化學制氧發(fā)生器置于外界，而將氧氣用導管從氧氣出口(14)引入密閉空間內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途電化學制氧發(fā)生器，其特征在于所述的催化反應槽(19)上設(shè)置了自動補水系統(tǒng)，應用紅外傳感器(15)探測液位信號，通過控制電路(17)實現(xiàn)系統(tǒng)自動補水和缺水報警的功能。
專利摘要一種多用途電化學制氧發(fā)生器,由電解槽,催化反應槽,氣液分離器,空氣交換系統(tǒng)等組成,電解槽采用整體化設(shè)計,使用氣液導管和縮小陰,陽的極間距,使得電解液循環(huán)速度加快,提高了產(chǎn)氧的效率,并設(shè)置了空氣進氣管和排氣管,并連接到室外,便可以增加在室內(nèi)連續(xù)供氧的功能,可應用在空調(diào)房間,小型客車等缺氧環(huán)境,也適用于氧療,具有多種功能。因此,本實用新型結(jié)構(gòu)新穎,適用范圍廣,具有很高的實用價值和社會經(jīng)濟效益。
文檔編號C25B1/00GK2474546SQ0026576
公開日2002年1月30日 申請日期2000年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月25日
發(fā)明者陳尉 申請人:陳尉