CN103603005B - 连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其中：包括中间的分水隔栅，分水隔栅两侧依次向外对称设有阴极板、隔栅、阳离子交换膜、阳极板和外侧板，阴极板之间形成双阴极的阴极槽，阳离子交换膜与外侧板之间形成阳极槽，阴极板和阳极板分别采用多孔电极板、板面上分布有通孔，在维持水道畅通的情况***极板与阳极板之间的间距尽量缩小，阳离子交换膜紧贴阳极板通过阳极板的通孔向外侧微滴出水；本发明旨在提供“连续生成高浓度富氢水”和“高浓度富氢水仍保持弱碱性”的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置。

Description

连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置
技术领域
本发明涉及一种电解装置，更具体地说，尤其涉及连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置。
背景技术
“富氢水”是本世纪初新开发的一种功能水，具有较好地抗氧化、抗老化功效。氢几乎不溶存于水(所以到目前为止在自然界只发現少数几处自然形态的富氢泉水)，需用化学方法，自然物提练方法和电化学方法制取，而电化学方法是高效、亷价制取富氢水的最好方法，但以往电解装置不能连续生成高浓度富氢水，特别是连续生成适于饮用的弱碱性高浓度富氢水。如何使电解装置“连续生成弱碱性(pH值小于9)高浓度(溶存于水的氢浓度大于0.4ppm)”的富氢水，就成为本技术领域待开发的“难点。
发明内容
本发明旨在在提供“连续生成高浓度富氢水”和“高浓度富氢水仍保持弱碱性”的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置。通过本发明的电解装置可连续生成出pH值小于9，溶存于水的氢浓度大于0.4ppm的富氢水。
本发明的目的是这样实现：一种连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其中：包括中间的分水隔栅，分水隔栅两侧依次向外对称设有阴极板、隔栅、阳离子交换膜、阳极板和外侧板，阴极板之间形成双阴极的阴极槽，阳离子交换膜与外侧板之间形成阳极槽，阴极板和阳极板分别采用多孔电极板、板面上分布有通孔，在维持水道畅通的情况***极板与阳极板之间的间距尽量缩小，阳离子交换膜紧贴阳极板通过阳极板的通孔向外侧微滴出水。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，阴极板和阳极板的间距为：0.9-1.0mm。水路和离子迁移仍能通畅。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，通孔的孔径为1.5～5.0mm，通孔之间的间距为6～30mm。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，在维持机件合适体积的情况下，单片极板面积尽量大，单片极板面积是：长181mm*宽79mm。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，阳极槽采取微滴出水设计，阳极槽与阴极槽所产的酸、碱性水出水比例1：15～1：20。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，阳离子交换膜在长期单向工作时，可通过对电极倒极来实现反向冲洗程序，恢复离子交换膜的离子交换能力。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，阴极槽的源水入口与产出弱碱性高浓度富氢水出口在水路的设计上要求该两个水口的距离尽量大。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，源水入口位于阴极槽的下部，产出弱碱性高浓度富氢水出口位于阴极槽的上部。
上述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，源水入口和产出弱碱性高浓度富氢水出口呈对角设置以形成两个水口的最大距离。
本发明在采用上述结构后，阴极槽采用双阴极多孔板，在维持水道畅通的情况下，使阴阳极间距尽量缩小，使多孔阳极板与隔膜几乎紧贴，目的尽量减小离子迁移的阻抗；设计精简水路设计，达到两组（或以上）相互作用的电极同时工作，采水集中。连续式高浓度弱碱性富氢水生成电解槽是该技术领域最新水平的代表，其难点是“连续生成高浓度富氢水”和“高浓度富氢水仍保持弱碱性”，为解决这两个“难点”本发明采取如下几点技术措施：
1）、阴极槽采用双阴极多孔板，在维持水道畅通的情况下，使阴阳极间距尽量缩小，使多孔阳极板与隔膜几乎紧贴，目的尽量减小离子迁移的阻抗。
2)、极板面积尽量大，本发明极板面积是：长181mm*宽79mm*4片。
3)、阳极槽采取微滴出水，使阳极槽维持较高，较稳定的氢离子浓度，确保足够多的氢离子迁入阴极槽，以维持阴极槽产出水呈弱碱性。通过阳极板的通孔连通阳离子交换膜和其紧贴的阳极板之间的空隙，阳离子交换膜和紧贴的阳极板之间的间隙中的酸性水从阳极板的通孔微滴出至阳极槽后排出。
4)、离子交换膜长期单向工作，离子交换能力会衰弱，本发明采取特定反向冲洗程序恢复离子交换膜的离子交换能力，使其达到预期的寿命。
5)、阳极槽和阴极槽所产的酸、碱性水出水比例1：15～1：20，以往碱性电解水生成器的产品酸、碱性出水比例一般为：1：3；即排出的酸性水明显少，有效产水大大提高。
6)、在源水入口与产出弱碱性高浓度富氢水出口，在水路的设计上要求该两个水口的距离尽量大，可使源水在该电解装置内反应时间最大化大，从而可使在同等能耗的前提下，产出的有效水更多，各水质指标更稳定。
上述技术效果详见表1：本发明的连续式电解富氢水生成器与目前家用电解水生成器比较：
表1：
从本質上说富氢水生成器和家用电解水生成器是两种不同用途的产品，不能简单类比，但通过这样比较也可看出两者继承与发展的关系。通过上述实验数据可知，电解富氢水生成器功效鲜明突出，即抗活性氧，抗老化，另克服了家用机产废水多，功耗高，重量重，无达标显示等严重缺陷。
附图说明
下面将结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明电解液槽的拆装结构示意图；
图2是本发明电极板的立面结构示意图；
图3是图2中A-A处的剖视图；
图4是图2中B-B处的剖视图；
图5是图2中C-C处的剖视图；
图6是本发明的工作原理图。
具体实施方式
参阅图1～5所示，本发明的一种连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，包括中间的分水隔栅1，分水隔栅1两侧依次向外对称设有阴极板2、隔栅3、阳离子交换膜4、阳极板5和外侧板6，阴极板2之间形成双阴极的阴极槽a，阳离子交换膜4与外侧板6之间形成阳极槽b，阴极板2和阳极板5分别采用多孔电极板、板面上分布有通孔c，在维持水道畅通的情况***极板与阳极板之间的间距尽量缩小，阳离子交换膜4紧贴阳极板5通过阳极板5的通孔c向外侧微滴出水。
阴极板2和阳极板5的间距为：0.9-1.0mm。
通孔4a的孔径为1.5～5.0mm，通孔c之间的间距为6～30mm。
在维持机件合适体积的情况下，单片极板面积尽量大，单片极板面积是：长181mm*宽79mm。
阳极槽采取微滴出水设计，阳极槽与阴极槽所产的酸、碱性水出水比例1：15～1：20。
阳离子交换膜4在长期单向工作时，可通过对电极倒极来实现反向冲洗程序，恢复离子交换膜的离子交换能力。
阴极槽a的源水入口与产出弱碱性高浓度富氢水出口在水路的设计上要求该两个水口的距离尽量大。
源水入口位于阴极槽a的下部，产出弱碱性高浓度富氢水出口位于阴极槽a的上部。
源水入口和产出弱碱性高浓度富氢水出口呈对角设置以形成两个水口的最大距离。
本发明的核心是在保持电解装置连续运行状况下，最大限度地提高电解生成H的效率。本发明优选方案采取：
1、尽量缩小阴极和阳极的间距，间距缩小至0.9-1.0mm（一般电解槽极板间距在2mm以上）；尽量扩大电解面积，現面积为181*79mm；
2、采用多孔极板和双阴极，保证阴、阳极板间距尽量缩小的状况下，水路和离子迁移路畅通，防止产生水解离耗尽层；
3、通过阳极槽微滴出水（阳极槽出水为富氢水的1/15-1/20)既及时排除氧气，又保持酸水高氢离子浓度，以供迁移阴极的需要，等三项技朮措施，解决了连续生成弱碱性高浓度富氢水的技朮难点。
如图6所示，本发明工作原理说明，电解槽内的水在电极作用下的电解反应。
阴极槽：2H2O→2H++2OH- ……（1）
2H++2OH-+2e→H2+2OH- ……（2）
由(2)式可见阴极槽中的水经电解反应后，富含氢并呈负电位。
阳极槽：2H2O→2H++2OH- ……（3）
2H++2OH-+2e→O2+4H+ ……（4）
由（4）式可见阳极槽产出的水含氧，呈正电位为酸性水，该水中的H+在阴极作用下，部分经阳离子交换膜迁入阴极槽，既增加H2的产量又抑制了阴极槽水的碱性，使产出的富氢水维持弱碱性。
本电解槽采用多孔电极板；首先，可提高电流密度，使电解效率提高；其次，可避免极板紧贴离了膜形成水解离耗竭层，导致电解槽工作恶化。
综上所述，本发明已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本发明能达到其所预期之目的，实用性价值乃毋庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制。任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：包括中间的分水隔栅(1)，分水隔栅(1)两侧依次向外对称设有阴极板(2)、隔栅(3)、阳离子交换膜(4)、阳极板(5)和外侧板(6)，阴极板(2)之间形成双阴极的阴极槽，阳离子交换膜(4)与外侧板(6)之间形成阳极槽，阴极板(2)和阳极板(5)分别采用多孔电极板、板面上分布有通孔，在维持水道畅通的情况***极板与阳极板之间的间距尽量缩小，阳离子交换膜(4)紧贴阳极板(5)通过阳极板(5)的通孔向外侧微滴出水。
2.根据权利要求1所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：阴极板(2)和阳极板(5)的间距为：0.9-1.0mm。
3.根据权利要求1所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：通孔的孔径为1.5～5.0mm，通孔之间的间距为6～30mm。
4.根据权利要求1所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：在维持机件合适体积的情况下，单片极板面积尽量大，单片极板面积是：长181mm*宽79mm。
5.根据权利要求1所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：阳极槽采取微滴出水设计，阳极槽与阴极槽所产的酸、碱性水出水比例1：15～1：20。
6.根据权利要求1所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：阳离子交换膜(4)在长期单向工作时，可通过对电极倒极来实现反向冲洗程序，恢复离子交换膜的离子交换能力。
7.根据权利要求1所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：阴极槽的源水入口与产出弱碱性高浓度富氢水出口在水路的设计上要求该两个水口的距离尽量大。
8.根据权利要求7所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：源水入口位于阴极槽的下部，产出弱碱性高浓度富氢水出口位于阴极槽的上部。
9.根据权利要求7所述的连续式弱碱性高浓度富氢水电解装置，其特征在于：源水入口和产出弱碱性高浓度富氢水出口呈对角设置以形成两个水口的最大距离。
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