CN109794180A - 一种家用富氢水机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家用富氢水机，属于家电技术领域，包括饮用水加注装置、储水器、加氢单元和氢活化单元，所述储水器内安装有加热器和制冷器；本发明以储氢单元为氢源制备富氢水，可灵活调节加氢量以获得所需的含氢量和抗氧化性，并且不会影响水中的矿物质含量、pH值等水质指标，使用更加方便、安全、高效，利用氢活化单元，可以在氢催化裂解材料表面将水中的分子氢裂解为活性更强的原子氢，并与周围的水分子缔合形成H(H₂O)n团簇，得到更高的还原性和稳定性。

Description

一种家用富氢水机

技术领域

本发明涉及家电技术领域，具体是一种家用富氢水机。

背景技术

医学研究表明，“氧化损伤”是人类疾病最基本的病理生理学机制。氢气具有强还原性，可以与人体内的恶性活性氧结合生成无害的水，不仅对糖尿病、心脑血管疾病、脑部疾病、肿瘤和各种炎症具有明显疗效，还可以起到预防疾病和延缓衰老的作用。人体利用氢气的一种方便有效的途径是摄入富氢水，借助水为载体将还原性的氢输送至人体各个器官和细胞，起到抗氧化作用。

目前富氢水的制取方法主要有富氢镁棒法、电解法、物理混合法，这三种方法均存在一定不足。富氢镁棒法大多需加热，使用不便，制取的富氢水含氢量较低，另外镁离子进入水中不仅影响口感，还会影响部分人群的健康（如结石患者）。电解法是目前应用最多的方法，尤其在家用富氢水机上。电解法制取富氢水，除了在阴极产生富氢水外，还会在阳极产生不能饮用的酸性水，造成浪费，并且阴极在产氢过程中会伴随着水的pH升高，当pH高于7.8时口感会明显变差，pH高于8.5则超出饮用水标准。因此，电解法制取的富氢水含氢量不宜过高。物理混合法适合批量生产包装富氢水，但不适用于家用富氢水机，而且考虑卫生安全性，物理混合法只能以纯净水为原水生产富氢水，过多饮用会造成矿物质缺失。除了上述问题，现有富氢水制备方法还存在一个共同特点，就是氢气在水中完全以分子形态存在，其溶解度和还原活性均较低，而且稳定性差，容易逃逸，不利于抗氧化功效的提升和保持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种家用富氢水机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种家用富氢水机，包括饮用水加注装置、储水器、加氢单元和氢活化单元；所述饮用水加注装置用于将饮用水加入到储水器中；所述储水器用于存储饮用水并将饮用水送至后道工序；所述储氢单元与储水器出口连接，用于向储水器放出的饮用水中注入氢气生成含氢水；所述氢活化单元用于将含氢水进行混合、催化活化成富氢水。

作为本发明的进一步技术方案：所述储氢单元为具有储氢功能部分的容器，所述储氢功能部分为含氢固溶体、氢吸附材料或空心微纳米容器。

作为本发明的更进一步技术方案：所述氢活化单元包括气液混合部分和氢活化功能部分，所述气液混合部分为管道式混合器、气液混合泵、射流器、微流体混合器或固定床中的至少一种；所述氢活化功能部分由具有氢气催化裂解能力的纳米氢活化材料组成。

作为本发明的再进一步技术方案：所述纳米氢活化材料为贵金属或其氧化物，稀土或其氧化物，镍、钴、铜、钼、钨或其氧化物，金属-有机框架材料中的至少一种。

作为本发明的再进一步技术方案：所述贵金属优选为铂、金、钯、钌；所述稀土优选为镧、铈、钕。

作为本发明的再进一步技术方案：所述富氢水出水量为0.5-5升/分钟，氢含量为0.5-2.5毫克/升。

作为本发明的再进一步技术方案：所述储氢单元内安装有用于控制氢气存储和释放的温度调节装置和压力调节装置。

作为本发明的再进一步技术方案：所述氢活化单元为装填有纳米氢活化材料的固定床；所述纳米氢气活化材料体积为20-400毫升；所述固定床长径比为2-10:1，气液体积比为1:10-100。

作为本发明的再进一步技术方案：所述储水器内部安装有加热器和制冷器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用储氢单元为氢源制取富氢水，可获得更高的含氢量和更强的还原性，并且不影响水质，不产生酸性阳极水，更为安全、高效；

2、储氢单元可批量生产，并易于更换和再生，使用方便、经济；

3、氢活化单元可将水中的分子氢裂解为活性更强、更稳定的原子氢，所制得的富氢水抗氧化性更强，有效时间更长。

4、本发明中的家用富氢水机具有加热、制冷和保温功能，能适应各种不同的原水，比如纯净水、矿泉水、自来水、温开水、凉开水、冰水等等，可以满足更多人群的个人喜好和健康卫生需求。

附图说明

图1为家用富氢水机的结构示意图；

图2为家用富氢水机中储水器的结构示意图；

图3为实施例1制备的富氢水与原水的核磁共振谱对比图。

图中：1-饮用水加注装置、2-储水器、3-加氢单元、4-氢活化单元、5-加热器、6-制冷器。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1所示的家用富氢水机，包括饮用水加注装置1、储水器2、加氢单元3和氢活化单元4；所述饮用水加注装置1用于将饮用水加入到储水器2中；所述储水器2用于存储饮用水并将饮用水送至后道工序；所述储氢单元3与储水器2出口连接，用于向储水器2放出的饮用水中注入氢气生成含氢水；所述氢活化单元4用于将含氢水进行混合、催化活化成富氢水。

所述储氢单元3为具有储氢功能部分的容器，所述储氢功能部分为含氢固溶体、氢吸附材料或空心微纳米容器。

所述氢活化单元4包括气液混合部分和氢活化功能部分，所述气液混合部分为管道式混合器、气液混合泵、射流器、微流体混合器或固定床中的至少一种；所述氢活化功能部分由具有氢气催化裂解能力的纳米氢活化材料组成，具有氢气催化裂解能力的纳米氢活化材料的工作原理为：氢气吸附在活化材料表面并与活化材料表面的活性位点成键，产生新的活性氢物种，使原先的H-H键断裂，活性氢物种可动态地解离出氢原子并与水分子缔合形成H(H₂O)n团簇，H(H₂O)n团簇进入水中即形成富氢水；所述纳米氢活化材料为贵金属或其氧化物，稀土或其氧化物，镍、钴、铜、钼、钨或其氧化物，金属-有机框架材料中的至少一种；所述贵金属优选为铂、金、钯、钌；所述稀土优选为镧、铈、钕。

所述富氢水出水量为0.5-5升/分钟，氢含量为0.5-2.5毫克/升。

所述储氢单元3内安装有温度和压力调节装置，通过温度和压力调节实现氢气的存储和可控释放；氢气消耗到临界状态时可进行补充，储氢单元多次使用；所述储氢单元3单次有效供氢量0.5-5克，可满足300-3000L富氢水的氢气需求。

所述氢活化单元4为装填有纳米氢活化材料的固定床，氢气与水通过前置的气液混合部分混匀后进入固定床进行活化，出水即为富氢水；纳米氢气活化材料体积为20-400毫升，固定床长径比为2-10:1，气液体积比为1:10-100。

使用时通过饮用水加注装置1将纯净水加入到储水器2中，然后打开储水器2的出水口和储氢单元3的出气口，将氢气注入纯净水中，得到含氢水，含氢水经过氢活化单元4活化后，即为富氢水。该富氢水可即时饮用，也可以密封保存。本实施例中，水温为13℃，富氢水出水量为2升/分钟，氢气活化材料体积为100毫升，固定床长径比为3:1，气液比为1:10（体积比），所制取的富氢水的氢含量为1.7ppm，氧化还原电位为-690mV。采用核磁共振-氢谱对原水和富氢水进行检测，发现富氢水的水峰明显宽化并出现吸收边（图3），这是因为氢分子解离为氢原子后与水分子动态结合形成了H(H₂O)n团簇，使水分子团和氢所处的环境发生岐变，引起共振频率范围增宽。

实施例2

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上进一步优化，所述储水器2内部安装有加热器5和制冷器6，通过设置加热器5和制冷器6方便用户根据需要对饮用水进行加热、制冷或保温。

使用通过饮用水加注装置1将自来水加到储水器2中，并用加热器5对储水器2中的水进行加热将其烧开，然后将开水导入到另一个储水器2冷却和保温，得到温开水。打开温开水储水器2的出水口和储氢单元3的出气口，将氢气注入温开水，得到含氢水，含氢水经过氢活化单元4活化后，即为富氢水。该富氢水可即时饮用，也可以密封保存。本实施例中，水温为30℃，富氢水出水量为1升/分钟，氢气活化材料体积为200毫升，固定床长径比为5:1，气液比为1:12（体积比），所制取的富氢水氢含量为1.3ppm，氧化还原电位为-550mV。

为了考察所制备富氢水的储存稳定性，将本实施例中的富氢水与物理混合制备的富氢水分别装在PET塑料瓶中，并在25℃无光照条件下储存，3天和7天后分别取样测试氧化还原电位。结果表明，物理混合制备的富氢水3天后氧化还原电位从-650mV升至103mV，7天后升至250mV，本实施例中的富氢水3天后氧化还原电位从-690mV升至-245mV，7天后升至-70mV。由此可见，本发明中的方法制取的富氢水，具有更高的储存稳定性。

工作原理如下：首先启动饮用水加注装置1，将饮用水加到储水器2中，然后根据需要用加热器5或制冷器6对储水器2中的水进行加热、制冷或保温，最后打开储水器2的出水口和储氢单元3的出气口，输出含氢水，含氢水经过氢活化单元4进行混合和催化活化后，制得富氢水。通过调节富氢水的工作参数，可以获得具有不同还原性、氢含量和水温的富氢水，相关参数和范围见表1。

表1家用富氢水机的工作参数和富氢水参数

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不 背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无 论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由 所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围 内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权 利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种家用富氢水机，其特征在于：包括饮用水加注装置（1）、储水器（2）、加氢单元（3）和氢活化单元（4）；

所述饮用水加注装置（1）用于将饮用水加入到储水器（2）中；

所述储水器（2）用于存储饮用水并将饮用水送至后道工序；

所述储氢单元（3）与储水器（2）出口连接，用于向储水器（2）放出的饮用水中注入氢气生成含氢水；

所述氢活化单元（4）用于将含氢水进行混合、催化活化成富氢水。

2.根据权利要求1所述的家用富氢水机，其特征在于：所述储氢单元（3）为具有储氢功能部分的容器，所述储氢功能部分为含氢固溶体、氢吸附材料或空心微纳米容器。

3.根据权利要求1所述的家用富氢水机，其特征在于：所述氢活化单元（4）包括气液混合部分和氢活化功能部分，所述气液混合部分为管道式混合器、气液混合泵、射流器、微流体混合器或固定床中的至少一种；所述氢活化功能部分由具有氢气催化裂解能力的纳米氢活化材料组成。

4.根据权利要求3所述的家用富氢水机，其特征在于：所述纳米氢活化材料为贵金属或其氧化物，稀土或其氧化物，镍、钴、铜、钼、钨或其氧化物，金属-有机框架材料中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的家用富氢水机，其特征在于：所述贵金属包括但不限于铂、金、钯、钌；所述稀土包括但不限于镧、铈、钕。

6.根据权利要求1所述的家用富氢水机，其特征在于：所述富氢水出水量为0.5-5升/分钟，氢含量为0.5-2.5毫克/升。

7.根据权利要求1或2所述的家用富氢水机，其特征在于：所述储氢单元（3）内安装有用于控制氢气存储和释放的温度调节装置和压力调节装置。

8.根据权利要求1或3所述的家用富氢水机，其特征在于：所述氢活化单元（4）为装填有纳米氢活化材料的固定床；所述纳米氢气活化材料体积为20-400毫升；所述固定床长径比为2-10:1，气液体积比为1:10-100。

9.根据权利要求1所述的家用富氢水机，其特征在于：所述储水器（2）内部安装有加热器（5）和制冷器（6）。