超量微氣泡氫氣制取裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種超量微氣泡氫氣制取裝置，屬于電解設備【技術領域】。該裝置包括分別設有進水口和出水口的盛水容器，所述盛水容器內設有至少一對陰電極和陽電極，成對陰電極和陽電極之間無間隙地夾持有透水性多孔膜，所述透水性多孔膜與所述陰電極或陽電極相對側面的面積小于所述陰電極或陽電極與透水性多孔膜相對側面的面積，所述透水性多孔膜的厚度小于5mm。該裝置可生成大量超微氣泡的氫氣同時氧氣產生量很少。
【專利說明】超量微氣泡氫氣制取裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氫氣制取裝置，屬于電解設備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]通過電解水制取氫氣(和氧氣)有著廣泛的應用。當兩電極間施加直流電解電壓對水電解時，發生陰極析氫氣、陽極析氧氣的過程。電解水來制取氫氣的方法，通常有無隔離膜電解、有隔離膜電解、零間距電解、固體聚合物電解質電解水制氫(氧)技術等多種方式。目前通過電解水裝置制得lm3氫氣的實際電能消耗約為4.5~5.5kff.h。理論上，電解水制氫的效率在50%左右，實際效率遠低于此理論值(約20~30%)，故主要用于制取高純度氫氣的場合。
[0003]另一方面，富含氫氣的水又是一種還原水，其氧化還原電位很低乃至負值，國內外大量科研成果證明，飲用富氫還原水，能夠有效清除人體內產生的有害活性氧，有益健康。
[0004]目前制取富氫還原水的方法有很多，例如通過高壓將氫氣壓注入鋁箔類儲存容器中的富氫(氣)還原水；采用有隔膜或無隔膜、兩電極法或三電極法制取富氫水；以多孔極性物質(例如活性碳)為載體，將氫氣儲存然后在水中緩慢釋放的特殊吸藏法制取的富氫水；還有作為特殊用途的濃富氫水(氧化還原電位低至-500mv以下，溶解氫濃度大于1000PPB)，等等。
[0005]但是，上述現有電解水制取氫氣一是同時產生大量氧氣；二是氫氣產生量還是不夠且氣泡較大。

【發明內容】

[0006]本發明解決的技術問題是:提出一種可生成大量超微氣泡氫氣且氧氣生成較少的
裝直。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是:一種超量微氣泡氫氣制取裝置，包括分別設有進水口和出水口的盛水容器，所述盛水容器內設有至少一對陰電極和陽電極，成對陰電極和陽電極之間無間隙地夾持有透水性多孔膜，所述透水性多孔膜與所述陰電極或陽電極相對側面的面積小于所述陰電極或陽電極與透水性多孔膜相對側面的面積，所述透水性多孔膜的厚度小于5mm。
[0008]上述技術方案中所述透水性多孔膜也叫透水膜或透水性隔離膜，是指可以穿透水分子的隔膜，其透水孔徑從毫米級到納米級，包括日常水處理使用的各種過濾膜，如:超濾膜(UF )、納濾膜(NF )和微濾膜(MF )，等。
[0009]上述本發明技術方案的改進是:所述透水性多孔膜的透水孔徑小于等于2毫米且大于等于I納米。
[0010]上述本發明技術方案進一步的改進是:所述陰電極和陽電極之一的表面開孔。
[0011]上述本發明技術方案再進一步的改進是:所述透水性多孔膜與所述陰電極和陽電極中的最小面積之比是4:5~3:5。[0012]上述本發明技術方案進一步的完善是:所述陰、陽電極采用直流電源進行供電。
[0013]上述本發明技術方案再進一步的完善是:所述陰電極是采用圓形鈦基覆涂鉬族氧化物制成的惰性電極，所述陽電極是采用石墨、活性碳等碳質材料制成的惰性電極，所述透水性多孔膜采用的是平均疏水孔徑為0.01~0.05微米的圓形平面超濾膜片。
[0014]上述本發明技術方案更進一步的完善是:所述透水性多孔膜是單層或多層。
[0015]本發明的超量微氣泡氫氣制取裝置的有益效果是:在電解水時可形成有大量以氫氣為主的超微氣泡。該有益效果的機理說明參見后面【具體實施方式】中的有關制取機理分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結合附圖對 本發明的超量微氣泡氫氣制取裝置作進一步說明。
[0017]圖1是本發明實施例超量微氣泡氫氣制取裝置的結構示意圖。
[0018]圖2是本發明實施例超量微氣泡氫氣制取裝置的一種變化結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例一
[0020]本實施例的超量微氣泡氫氣制取裝置參見圖1，包括分別設有進水口 5和出水口 6的盛水容器I，盛水容器I為敞開式容器。在盛水容器I內設有一對陰電極2、陽電極3，在這一對陰電極2和陽電極3之間無間隙地夾持有透水性多孔膜4，透水性多孔膜4與陰電極2或陽電極3相對側面的面積小于陰電極2或陽電極3與透水性多孔膜4相對側面的面積，本實施例的透水性多孔膜與陰電極和陽電極中的最小面積之比是4:5(也可以是3:5)。透水性多孔膜4的厚度為4mm (—般要小于5mm)。透水性多孔膜4的透水孔徑小于等于2毫米且大于等于I納米。
[0021]本實施例的陰電極2采用的是圓形鈦基覆涂鉬族氧化物制成的惰性電極，陽電極3是采用石墨、活性碳等碳質材料制成的惰性電極，透水性多孔膜4采用的是平均疏水孔徑為0.01~0.05微米的單層圓形平面超濾膜片。
[0022]本實施例的陰電極2、陽電極3采用直流電源進行供電。
[0023]本實施例的超量微氣泡氫氣制取裝置的制取原理分析如下:
[0024]1、在透水性多孔膜4的外緣側，陰電極2、陽電極3兩電極之間表現為無膜電解方式，陰極析氫，陽極析氧。但是由于電極間間隙很小，電解反應較一般情況激烈，很小的電解電壓就能產生很大的電解電流。
[0025]2、無間隙(零間距)夾持在不開孔陰、陽兩電極內的透水性多孔膜4，形成由無數微小空隙構成的薄型儲水立體空間。水分子被限定在各個微孔空間內電解。由于是零間距電解，陰電極2析氫氣和陽電極3析氧氣過程難以進行，只能以離子態動態存儲在微孔空間，或者又結合還原為水，然后再次電解為氫離子和氫氧根離子。這樣反復的結果，在透水性多孔膜內部形成了劇烈反應的類似于等離子態(氣態、原子態、離子態共存)的環境，導致局部壓力和溫度升高，與在透水性多孔膜4的外緣側與陰、陽兩電極之間的空間相比，存在一定的壓力差、溫度差。于是，限制在微孔空間內多態共存的氫氧離子等將沿透水性多孔膜4的徑向外側進行擴散，加入到透水性多孔膜4外緣與兩電極之間空間的無膜電解反應中。[0026]3、由于透水性多孔膜4中擴散離子的加入，透水性多孔膜4外緣與陰、陽兩電極之間空間的無膜電解反應更加劇烈。由于氫的分子量小，在此劇烈反應中更容易獲得陰極電子而相變成氫氣溢出，在水中生成遠較常規電解方法為多的氫氣(泡)。
[0027]4、由于陽電極3碳材料本身的強烈吸附作用，水中產生的氧化因子將大大減少，從而大大減少氧氣生成。
[0028]由以上分析可知，本實施例的超量微氣泡氫氣制取裝置可以在水中形成有大量以氫氣為主的超微氣泡。
[0029]實施例二[0030]如圖2所示，本實施例的超量微氣泡氫氣制取裝置與實施例一的變化是:1)在陰電極2和陽電極3之一的表面開孔；2)盛水容器I為封閉式容器。。
[0031]本發明的超量微氣泡氫氣制取裝置不局限于上述實施例所述的具體技術方案，t匕如:1)陰電極2、陽電極3也可以是二對或更多對；2)透水性多孔膜4也可以是雙層或多層超濾膜片疊加而成；3)超濾膜片的形狀也可以是方形，等等。凡采用等同替換形成的技術方案均為本發明要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種超量微氣泡氫氣制取裝置，包括分別設有進水口和出水口的盛水容器，所述盛水容器內設有至少一對陰電極和陽電極，其特征在于:成對的陰電極和陽電極之間無間隙地夾持有透水性多孔膜，所述透水性多孔膜與所述陰電極或陽電極相對側面的面積小于所述陰電極或陽電極與透水性多孔膜相對側面的面積，所述透水性多孔膜的厚度小于5mm。
2.根據權利要求1所述超量微氣泡氫氣制取裝置，其特征在于:所述透水性多孔膜的透水孔徑小于等于2毫米且大于等于I納米。
3.根據權利要求1所述超量微氣泡氫氣制取裝置，其特征在于:所述陰電極和陽電極之一的表面開孔。
4.根據權利要求1所述超量微氣泡氫氣制取裝置，其特征在于:所述透水性多孔膜與所述陰電極和陽電極中的最小面積之比是4:5~3:5。
5.根據權利要求1-4之任一所述超量微氣泡氫氣制取裝置，其特征在于:所述陰、陽電極采用直流電源進行供電。
6.根據權利要求1-4之任一所述超量微氣泡氫氣制取裝置，其特征在于:所述陰電極是采用圓形鈦基覆涂鉬族氧化物制成的惰性電極，所述陽電極是采用石墨、活性碳等碳質材料制成的惰性電極，所述透水性多孔膜采用的是平均疏水孔徑為0.01~0.05微米的圓形平面超濾膜片。
7.根據權利 要求1所述超量微氣泡氫氣制取裝置，其特征在于:所述透水性多孔膜是單層或多層。
【文檔編號】C25B13/02GK103938219SQ201410150468
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月12日 優先權日:2014年4月12日
【發明者】肖志邦 申請人:大連雙迪創新科技研究院有限公司