CN114941147A - 一种实现一氧化氮稳定输出的***装置及其输出方法 - Google Patents

一种实现一氧化氮稳定输出的***装置及其输出方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置及其输出方法，所述的***装置包括发生单元、净化单元和输出单元，发生单元包括循环连接的电解池和气液分离器；输出单元包括呼吸模拟装置；电解池产生的一氧化氮进入净化单元，净化后进入输出单元中呼吸模拟装置并释放，电解池停止产生一氧化氮后，气液分离器将电解池内剩余的一氧化氮清除。本发明通过与电解池循环连接的气液分离器，对电解完成后残留在电解池内的NO进行清除，保证电解液和电极能多次使用，实现一氧化氮稳定和高效地输出；此外通过呼吸模拟装置对输出的一氧化氮进行调节，保证一氧化氮的输出稳定，具有一氧化氮气体产生速率快和输出浓度稳定等特点。

Description

一种实现一氧化氮稳定输出的***装置及其输出方法
技术领域
本发明属于一氧化氮产生技术领域，涉及一氧化氮稳定输出的***装置，尤其涉及一种实现一氧化氮稳定输出的***装置及其输出方法。
背景技术
一氧化氮是一种气体，在人体内扮演着传递重要讯息和调节细胞功能的角色，能够帮助体内促进血液循环流通。它不需要任何中介机制就可快速扩散通过生物膜，将一个细胞产生的信息传递到它周围的细胞中。一氧化氮具有多种生物功能的特点，极易参与传递电子反应，以及加入机体的氧化还原过程中。
CN108751149A公开了一种一氧化氮发生装置，该一氧化氮装置包括：放电舱以及与放电舱连通的第一还原舱；其中，放电舱，用于对进入放电舱的第一气体产生第一反应得到第二气体，其中，第二气体包括一氧化氮和二氧化氮；第一还原舱，用于将放电舱所输送的第二气体中的二氧化氮还原为一氧化氮，得到第三气体；其中，第三气体中的一氧化氮的浓度大于第二气体中一氧化氮的浓度。该发明实现了采用空气作为原材料制备一氧化氮时成本较低、并且空气经过放电舱及第一还原舱后空气中的氧气和氮气可以充分反应进而提高了一氧化氮的浓度。但是其存在气体输出不稳定等问题。
CN109568745A公开了一种医用一氧化氮供气***及方法，包括一氧化氮气体生成子***和气体浓度监测子***，气体浓度监测子***用于监测使用者实际吸入的一氧化氮和二氧化氮浓度，并以监测值反馈控制一氧化氮生成子***输出的一氧化氮气体浓度，该发明通过实时监测并调节使用者实际吸入的一氧化氮浓度。但是其存在二氧化氮吸入对人体有危害的问题。
现有一氧化氮发生***装置均存在气体输出不稳定和产气速率低等问题，因此，如何在保证一氧化氮发生***装置具有产气速率高的情况下，还能够保证气体输出稳定，成为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实现一氧化氮稳定输出的***装置及其输出方法，通过循环连接的电解池和气液分离器实现一氧化氮的快速输出，并且结合呼吸模拟装置保证一氧化氮的稳定输出，具有一氧化氮气体产生速率快和输出浓度稳定等特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，所述的***装置包括发生单元、净化单元和输出单元，所述的发生单元包括循环连接的电解池和气液分离器；所述的输出单元包括呼吸模拟装置；所述电解池产生的一氧化氮进入净化单元，净化后进入输出单元中呼吸模拟装置并释放，电解池停止产生一氧化氮后，气液分离器将电解池内剩余的一氧化氮清除。
本发明通过与电解池循环连接的气液分离器，对电解完成后残留在电解池内的NO进行清除，从而避免残留的NO对电解液和电极造成危害，保证电解液和电极能多次使用，实现一氧化氮稳定和高效地输出；此外通过呼吸模拟装置对输出的一氧化氮进行调节，保证一氧化氮的输出稳定，具有一氧化氮气体产生速率快和输出浓度稳定等特点。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的呼吸模拟装置包括至少两个呼吸模拟组件。
优选地，所述的呼吸模拟组件包括丝杆提拉件和气囊，所述丝杆提拉件用于按压和提拉气囊。
优选地，所述气囊连接有两位三通切换阀，所述气囊接入所述两位三通切换阀的工作口。
优选地，所述净化单元的出气端分别独立接入所述两位三通切换阀的充气口。
优选地，所述输出单元还包括NO2转化滤芯装置，所述呼吸模拟装置中两位三通切换阀的出气口汇为一路接入NO2转化滤芯装置，所述丝杆提拉件提拉气囊，出气口闭合，充气口开启，气体进入气囊；所述丝杆提拉件按压气囊，出气口起开，充气口闭合，气体排出气囊并经过NO2转化滤芯装置排出。
优选地，所述气囊上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测气囊内的压力。
本发明的呼吸模拟组件中，通过丝杆提拉件对气囊进行按压和提拉，模拟呼吸过程，并且调节丝杆提拉件对气囊的按压程度，配合使用人员呼吸，进一步地提高一氧化氮气体输出稳定性。
优选地，所述的NO2转化滤芯装置包括筒体；所述的筒体内部分隔为至少两个折流腔，所述折流腔沿筒体轴向贯通所述筒体，所述的折流腔内填入NO2转化滤芯材料，相邻两个折流腔的一端相通，气体进入筒体内呈蛇形折流依次流经所述的折流腔。
本发明通过设置多层折流腔使得烟气在筒体内呈蛇形折流，提高了NO2气体与滤芯材料的接触时间和接触面积，减小了设备的占地面积。
优选地，所述的NO2转化滤芯材料包括载体以及包覆于载体表面的还原性维生素。
优选地，所述的载体包括硅胶、分子筛、氧化铝、海绵、棉花或发泡树脂中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述的还原性维生素包括维生素C、维生素E或维生素A中的一种或至少两种的组合。
优选地，每100g所述载体包覆5～50g还原性维生素，例如可以是5g、10g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g或50g。
作为本发明的一个优选技术方案，所述NO2转化滤芯装置的出气端通过呼吸管路与呼吸机连接，所述呼吸管路分为独立的呼入管路和呼出管路接入所述呼吸机。
优选地，所述呼入管路上还外接有备用装置。
优选地，所述备用装置包括气瓶，所述气瓶通过备用支路接入所述的呼入管路。
优选地，所述备用支路上沿气体流向依次设置有减压阀和流量计。
本发明通过接设有备用装置，当所述的***装置突发故障时，启用备用装置，避免装置无法连续工作的问题，具有成本低、操作简单和出气迅速等优点。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的***装置还包括制氮单元，所述的制氮单元包括沿气体流向依次连接的过滤装置和制氮装置。
优选地，所述的过滤装置包括沿气体流向依次连接的水汽过滤器和粉尘过滤器。
优选地，所述的制氮装置包括制氮膜，气体进入制氮膜后分离得到氮气。
优选地，所述制氮膜的材质包括聚(4-甲基-1-戊烯)、溴化聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述制氮膜的平均孔径为0.005～0.02μm，例如，平均孔径为0.005μm、0.007μm、0.009μm、0.011μm、0.013μm、0.015μm、0.017μm、0.019μm或0.020μm。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的电解池包括壳体，所述壳体内注入有电解液，所述壳体内设置有至少一对浸入电解液的电极。
优选地，所述的电解池外接有进气管路，所述制氮装置的氮气出口通过进气管路接入电解池。
优选地，所述的进气管路上设置有氮气流量调节阀。
优选地，所述壳体外接有出气管路，所述出气管路的进口端位于液面以上。
优选地，所述的电解池包括循环管路，所述循环管路的进口端位于所述壳体内液面以上，所述循环管路的出口端接入进气管路，电解池内的气体经由循环管路循环流动。
本发明通过设置循环管路，使氮气和电解产生的一氧化氮在电解池内的循环，从而保证一氧化氮浓度和高效输出。
优选地，所述电解池内设置有吹扫件，所述吹扫件用于吹扫电极。
本发明通过设置吹扫件，利用吹扫件产生的吹扫气，将电极表面产生的一氧化氮气体吹离，从而避免产生的气体集聚在电极表面和电解液中。
优选地，所述吹扫件位于电极的下方。
优选地，所述的吹扫件包括敞口的箱体，所述箱体内填充有气泡石。
本发明采用气泡石，增大了对电极表面的吹扫效果，提高电解池的电解效率。
优选地，所述箱体的敞口方向朝向相对应的电极。
优选地，所述进气管路与循环管路汇为一路后分别接入吹扫件。
优选地，所述循环管路上设置有循环泵。
优选地，所述的电解池与气液分离器通过第一管路和第二管路循环连接，所述第一管路伸入壳体内液面以下；所述第二管路接入壳体内液面以上。
优选地，所述的第一管路和第二管路均同时接入切换阀，所述的切换阀用于转换气液分离器的工作状态和临停状态；所述工作状态包括：电解液经所述第一管路流经切换阀，进入所述气液分离器进行气液分离，电解液由所述第二管路流回所述电解池内；所述临停状态包括：所述电解池内的气体经所述第二管路流经所述切换阀，进入所述气液分离器，对残留的电解液进行吹扫，电解液由所述第一管路流回电解池内。
本发明中气液分离器通过切换阀改变运行状态，包括工作状态和临停状态，在工作状态下，电解池内的电解液进入气液分离器，从而实现对电解池内残留的一氧化氮进行清除，保证下次使用产生的一氧化氮浓度的重复性和一致性；在临停状态下，通过气体反吹扫，将气液分离器中残留的电解液吹回电解池内，避免电解液在气液分离器内聚集，影响气液分离器的使用寿命。
优选地，所述气液分离器连接有气泵，所述气泵向气液分离器内注入载气，用于将分离出的气体带出所述气液分离器。
优选地，所述第一管路设置有过滤器，所述过滤器位于所述电解池和切换阀之间。
本发明通过设置过滤器，是为了防止电解液中的杂质进入气液分离器，破坏气液分离器中的膜组件，影响气液分离器的分离效果。
优选地，所述第一管路上设置有电磁阀，所述电磁阀位于过滤器与切换阀之间。
本发明通过在第一管路上设置有电磁阀，由于电解池在运行时具有一定的压力，通过电磁阀防止电解池内的电解液倒吸至气液分离器内。
优选地，所述的第一管路上设置有气液两用泵，所述气液两用泵位于所述切换阀和气液分离器之间。
本发明设置的气液两用泵既能够抽送电解液，也能够抽送气体，在气液分离器的工作状态和临停状态时，满足电解液输送和气体输送的不同功能。
优选地，所述气液分离器内分离膜的面积为1000～50000cm2，例如，面积为1000cm2、5000cm2、10000cm2、15000cm2、20000cm2、25000cm2、30000cm2、35000cm2、40000cm2、45000cm2或50000cm2。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的电解液包括缓冲液、氮源和催化剂，其中，所述的催化剂包括金属基络合物；所述的金属基络合物的中心原子为金属基原子，所述的金属基络合物的配体为含氮多位点配体。
本发明通过在电解液中加入金属基络合物类催化剂能有效提高电解产生的NO浓度，且产生的气体中无二氧化氮等其他副产物。相关反应如下：
M(高价)(L)+e-→M(低价)(L)
M(低价)(L)+NO- 2+e-→M(高价)(L)+NO+H2O
注：M为铜、铁、钛、铬、锰、钴或镍中的一种或至少两种。
优选地，所述的缓冲液包括4-羟乙基哌嗪乙硫磺酸缓冲液、3-吗啉丙磺酸缓冲液、三羟甲基氨基甲烷、柠檬酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液、硼酸-硼砂缓冲液或有机缓冲液中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述的缓冲液在电解液中的摩尔浓度为0.01～3mol/L，例如，摩尔浓度为0.01mol/L、0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L或3mol/L。
优选地，所述的氮源包括亚硝酸盐。
优选地，所述的亚硝酸盐包括无机亚硝酸盐和/或有机亚硝酸盐。
优选地，所述的氮源在电解液中的摩尔浓度为0.01～5mol/L，例如，摩尔浓度为0.01mol/L、0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L或5mol/L。
优选地，所述的金属基原子包括铜、铁、钛、铬、锰、钴或镍中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述的含氮多位点配体包括三(2-吡啶基甲基)胺、1，4，7-三氮杂环壬烷、1，4，7-三甲基-1，4，7-三氮杂环壬烷、三(2-氨基乙基)胺、三(2-二甲氨基乙基)或二(2-氨甲基吡啶)-丙酸中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述的催化剂在电解液中的摩尔浓度为1～15mmol/L，例如，1mmol/L、2mmol/L、3mmol/L、4mmol/L、5mmol/L、6mmol/L、7mmol/L、8mmol/L、9mmol/L、10mmol/L、11mmol/L、12mmol/L、13mmol/L、14mmol/L或15mmol/L。
优选地，所述的电极板为单一组成的导电材料或包覆有导电材料的基材。
优选地，所述的导电材料包括铂、金、碳、玻碳、不锈钢、钌铱合金或掺硼金刚石的一种或至少两种的组合。
优选地，所述的基材为SiO2、导电玻璃、锡掺杂氧化铟、氟掺杂的氧化铟、导电塑料基板、铂、金、碳、玻碳、不锈钢或钌铱合金的一种或至少两种的组合。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的净化单元包括沿气体流向依次连接的净化膜组件和洁净过滤器。
优选地，所述的净化膜组件包括沿气体流向依次连接的除盐雾膜和Nafion膜。
本发明通过设置洁净过滤器进一步地去除盐雾和水汽。
优选地，所述的除盐雾膜的材质包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜、混合纤维素酯、有机系尼龙6或有机系尼龙66中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述除盐雾膜的平均孔径为0.1～2μm，例如，平均孔径为0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm或2.0μm。
优选地，所述的净化单元还包括NOx净化装置，所述气液分离器的气体出口端接入NOx净化装置。
优选地，所述洁净过滤器与呼吸模拟装置连接的管路上外接有泄压支管，所述泄压支管接入所述NOx净化装置。
优选地，所述的NOx净化装置内填充有负载高锰酸钾的氧化铝。
优选地，所述负载高锰酸钾的氧化铝的形状为球状。
优选地，所述的呼入管路上设置有浓度传感器和流速传感器，所述浓度传感器用于检测呼入管路中一氧化氮的浓度，所述流速传感器用于检测呼入管路中一氧化氮的流速。
优选地，所述的呼吸机上设置有监测传感器，所述监测传感器用于检测呼吸机的潮气量和吸呼比。
优选地，所述的***装置还包括控制器，所述控制器分别独立电性连接所述的浓度传感器、流速传感器、监测传感器、电解池和各个丝杆提拉件；所述控制器分别接收所述浓度传感器、流速传感器和监测传感器的反馈信号，并反馈调节电解池的电解参数和丝杆提拉件的提拉程度。
第二方面，本发明提供了一种采用如第一方面所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法包括：
电解池内发生电解反应产生的一氧化氮进入净化单元，净化后的一氧化氮进入输出单元中的呼吸模拟装置，结合使用者的呼吸，呼吸模拟装置调节充气状态和放气状态，并释放一氧化氮，电解反应结束后，气液分离器对电解池内残留的一氧化氮进行清除。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器和粉尘过滤器，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置进行分离，分离后得到氮气；氮气由进气管路通入电解液内，吹扫电极上气体，发生电解反应产生一氧化氮，电解池内的氮气和一氧化氮通过循环管路与进气一起经由吹扫件喷出，吹散电极上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜、Nafion膜和洁净过滤器，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，至少一个所述的呼吸模拟组件处于放气状态，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度反馈控制电解池的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器进入工作状态，电解液经第一管路流经切换阀，进入气液分离器进行气液分离，电解液由第二管路流回电解池内，载气将气液分离器分离的气体排放至NOx净化装置，电解液回流至电解池内；工作状态结束后，转换切换阀，气液分离器进入临停状态，电解池内的气体经第二管路流经切换阀，进入气液分离器，对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路流回电解池内；
(Ⅳ)当电解池故障时，启用备用装置，通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
作为本发明的一个优选技术方案，步骤(Ⅰ)中，所述氮气的体积浓度≥99.0％，例如，氮气的体积浓度为99.00％、99.10％、99.20％、99.30％、99.40％、99.50％、99.60％、99.70％、99.80％、99.90％或99.990％。
优选地，所述氮气的流量为50～600mL/min，例如流量为50mL/min、100mL/min、150mL/min、200mL/min、250mL/min、300mL/min、350mL/min、400mL/min、450mL/min、500mL/min、550mL/min或600mL/min。
优选地，所述循环管路内气体的流量为0.5～3L/min，例如可以是0.5L/min、1L/min、1.5L/min、2L/min、2.5L/min或3L/min。
优选地，所述呼吸模拟组件的放气状态交替进行；
优选地，所述电解反应的方法包括：向电极施加高于设定值的激励电流或激励电压，持续一段时间后，调至设定电流或设定电压，NO在短时间内稳定输出。
需要说明的是，在本发明提供的电解方法中，施加激励电流的阶段与施加设定电流的阶段，可以都采用单向电流，也可以都采用双向电流，当然可以理解的是也可以一个阶段采用单向电流，另一个阶段采用双向电流。
本发明通过先施加大电流的激励电流，随后再施加设定电流，电解产生的NO浓度与施加的电流或电压成正比，短时间施加更大的激励电流或电压，极大的缩减浓度达到稳定值的时间，扩大其应用场景。同时，本发明提供的电解方法与特殊组成的电解液相配合，实现了NO的高浓度和快速稳定输出，且无二氧化氮等副产物生成，具体地，采用了特殊的催化剂配制得到的电解液实现了NO的高浓度输出，且无副产物，实现了NO的快速稳定输出。
优选地，所述的激励电流或激励电压为设定值的2～8倍，例如可以是2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍或8倍。
优选地，所述的激励电流或激励电压作用0.5～3min，例如可以是0.5min、1min、1.5min、2min、2.5min或3min。
优选地，所述的设定电流为0～300mA，且不包括0，例如可以是10mA、50mA、100mA、150mA、200mA、250mA或300mA。
优选地，所述的设定电压为1.4～3.0V，例如可以是1.4V、1.5V、1.6V、1.7V、1.8V、1.9V、2.0V、2.1V、2.2V、2.3V、2.4V、2.5V、2.6V、2.7V、2.8V、2.9V或3.0V。
优选地，所述的NO在2～10min内稳定输出，例如可以是2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min或10min。
优选地，步骤(Ⅲ)中，所述工作状态的时间≤20min，例如，时间为1min、2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min、18min或20min。
优选地，步骤(Ⅲ)中，所述的载气为空气。
优选地，步骤(Ⅲ)中，所述临停状态的时间为0.5～2min，例如，时间为0.5min、0.6min、0.7min、0.8min、0.9min、1.0min、1.1min、1.2min、1.3min、1.4min、1.5min、1.6min、1.7min、1.8min、1.9min或2.0min。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过与电解池循环连接的气液分离器，对电解完成后残留在电解池内的NO进行清除，从而避免残留的NO对电解液和电极造成危害，保证电解液和电极能多次使用，实现一氧化氮稳定和高效地输出；此外通过呼吸模拟装置对输出的一氧化氮进行调节，保证一氧化氮的输出稳定，具有一氧化氮气体产生速率快和输出浓度稳定等特点。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的实现一氧化氮稳定输出的***装置的结构示意图。
其中，1-水汽过滤器；2-粉尘过滤器；3-制氮装置；4-进气管路；5-电解池；6-电极；7-吹扫件；8-循环管路；9-循环泵；10-气泵；11-气液分离器；12-气液两用泵；13-切换阀；14-过滤器；15-第一管路；16-第二管路；17-除盐雾膜；18-Nafion膜；19-洁净过滤器；20-泄压支管；21-两位三通切换阀；22-气囊；23-丝杆提拉件；24-NO2转化滤芯装置；25-NOx净化装置。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，如图1所示，所述的***装置包括发生单元、净化单元和输出单元，发生单元包括循环连接的电解池5和气液分离器11；输出单元包括呼吸模拟装置；电解池5产生的一氧化氮进入净化单元，净化后进入输出单元中呼吸模拟装置并释放，电解池5停止产生一氧化氮后，气液分离器11将电解池5内剩余的一氧化氮清除。
本发明通过与电解池5循环连接的气液分离器11，对电解完成后残留在电解池5内的NO进行清除，从而避免残留的NO对电解液和电极6造成危害，保证电解液和电极6能多次使用，实现一氧化氮稳定和高效地输出；此外通过呼吸模拟装置对输出的一氧化氮进行调节，保证一氧化氮的输出稳定，具有一氧化氮气体产生速率快和输出浓度稳定等特点。
进一步地，呼吸模拟装置包括至少两个交替工作的呼吸模拟组件。呼吸模拟组件包括丝杆提拉件23和气囊22，丝杆提拉件23用于按压和提拉气囊22。更进一步地，气囊22连接有两位三通切换阀21，气囊22接入两位三通切换阀21的工作口，净化单元的出气端分别独立接入两位三通切换阀21的充气口，气囊22上设置有压力传感器，压力传感器用于检测气囊22内的压力。本发明的呼吸模拟组件中，通过丝杆提拉件23对气囊22进行按压和提拉，模拟呼吸过程，并且调节丝杆提拉件23对气囊22的按压程度，配合使用人员呼吸，进一步地提高一氧化氮气体的输出稳定性。
进一步地，输出单元还包括NO2转化滤芯装置24，呼吸模拟装置中两位三通切换阀21的出气口汇为一路接入NO2转化滤芯装置24，所述丝杆提拉件23提拉气囊22，两位三通切换阀21的出气口闭合，充气口开启，气体进入气囊22；丝杆提拉件23按压气囊22，两位三通切换阀21的出气口起开，充气口闭合，气体排出气囊22并经过NO2转化滤芯装置24排出；气囊22上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测气囊22内的压力。
进一步地，输出单元还包括NO2转化滤芯装置24，呼吸模拟装置中两位三通切换阀21的出气口汇为一路接入NO2转化滤芯装置24，丝杆提拉件23提拉气囊22，气体经过切换阀13进入气囊22；丝杆提拉件23按压气囊22，气体经过切换阀13排出气囊22，经过NO2转化滤芯装置24排出。
进一步地，NO2转化滤芯装置24包括筒体；筒体内部分隔为至少两个折流腔，折流腔沿筒体轴向贯通筒体，折流腔内填入NO2转化滤芯材料，相邻两个折流腔的一端相通，气体进入筒体内呈蛇形折流依次流经折流腔。
进一步地，NO2转化滤芯材料包括载体以及包覆于载体表面的还原性维生素。更进一步地，载体包括硅胶、分子筛、氧化铝、海绵、棉花或发泡树脂中的一种或至少两种的组合。还原性维生素包括维生素C、维生素E或维生素A中的一种或至少两种的组合。每100g载体包覆5～50g还原性维生素。
进一步地，NO2转化滤芯装置24的出气端通过呼吸管路与呼吸机连接，呼吸管路分为独立的呼入管路和呼出管路接入呼吸机。更进一步地，呼入管路上还外接有备用装置，备用装置包括气瓶，气瓶通过备用支路接入呼入管路，备用支路上沿气体流向依次设置有减压阀和流量计。本发明通过接设有备用装置，当***装置突发故障时，启用备用装置，避免装置无法连续工作的问题，具有成本低、操作简单和出气迅速等优点。
进一步地，***装置还包括制氮单元，制氮单元包括沿气体流向依次连接的过滤装置和制氮装置3。过滤装置包括沿气体流向依次连接的水汽过滤器1和粉尘过滤器2。制氮装置3包括制氮膜，气体进入制氮膜后分离得到氮气。更进一步地，制氮膜的材质包括聚(4-甲基-1-戊烯)、溴化聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合，制氮膜的平均孔径为0.005～0.02μm。
进一步地，电解池5包括注入有电解液的壳体，壳体内设置有至少一对浸入电解液的电极6。电解池5外接有进气管路4，制氮装置3的氮气出口通过进气管路4接入电解池5。进气管路4上设置有氮气流量调节阀。壳体外接有出气管路，出气管路的进口端位于液面以上。
进一步地，电解池5包括循环管路8，循环管路8的进口端位于壳体内液面以上，循环管路8的出口端接入进气管路4，电解池5内的气体经由循环管路8循环流动。
进一步地，电解池5内设置有吹扫件7，吹扫件7用于吹扫电极6，吹扫件7位于电极6的下方，吹扫件7包括敞口的箱体，箱体内填充有气泡石，箱体的敞口方向朝向相对应的电极6。
进一步地，进气管路4与循环管路8汇为一路后分别接入吹扫件7。循环管路8上设置有循环泵9。电解池5与气液分离器11通过第一管路15和第二管路16循环连接，第一管路15伸入壳体内液面以下；第二管路16接入壳体内液面以上。第一管路15和第二管路16均同时接入切换阀13，切换阀13用于转换气液分离器11的工作状态和临停状态；工作状态包括：电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内；临停状态包括：电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11，对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内。
进一步地，气液分离器11连接有气泵10，气泵10向气液分离器11内注入载气，用于将分离出的气体带出气液分离器11。
进一步地，第一管路15设置有过滤器14，过滤器14位于电解池5和切换阀13之间。第一管路15上设置有电磁阀，电磁阀位于过滤器14与切换阀13之间。
进一步地，第一管路15上设置有气液两用泵12，气液两用泵12位于切换阀13和气液分离器11之间，更进一步地，气液分离器11内分离膜的面积为1000～50000cm2。
进一步地，电解液包括缓冲液、氮源和催化剂，其中，催化剂包括金属基络合物；金属基络合物的中心原子为金属基原子，金属基络合物的配体为含氮多位点配体。
进一步地，缓冲液包括4-羟乙基哌嗪乙硫磺酸缓冲液、3-吗啉丙磺酸缓冲液、三羟甲基氨基甲烷、柠檬酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液、硼酸-硼砂缓冲液或有机缓冲液中的一种或至少两种的组合。更进一步地，缓冲液在电解液中的摩尔浓度为0.01～3mol/L。氮源包括亚硝酸盐。亚硝酸盐包括无机亚硝酸盐和/或有机亚硝酸盐。氮源在电解液中的摩尔浓度为0.01～5mol/L。金属基原子包括铜、铁、钛、铬、锰、钴或镍中的一种或至少两种的组合。含氮多位点配体包括三(2-吡啶基甲基)胺、1,4,7-三氮杂环壬烷、1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷、三(2-氨基乙基)胺、三(2-二甲氨基乙基)或二(2-氨甲基吡啶)-丙酸中的一种或至少两种的组合。催化剂在电解液中的摩尔浓度为1～15mmol/L。
进一步地，电极6板为单一组成的导电材料或包覆有导电材料的基材。更进一步地，导电材料包括铂、金、碳、玻碳、不锈钢、钌铱合金或掺硼金刚石的一种或至少两种的组合。基材为SiO2、导电玻璃、锡掺杂氧化铟、氟掺杂的氧化铟、导电塑料基板、铂、金、碳、玻碳、不锈钢或钌铱合金的一种或至少两种的组合。
进一步地，净化单元包括沿气体流向依次连接的净化膜组件和洁净过滤器19。净化膜组件包括沿气体流向依次连接的除盐雾膜17和Nafion膜18。
进一步地，除盐雾膜17的材质包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜、混合纤维素酯、有机系尼龙6或有机系尼龙66中的任意一种或至少两种的组合。除盐雾膜17的平均孔径为0.1～2μm。
进一步地，净化单元还包括NOx净化装置25，气液分离器11的气体出口端接入NOx净化装置25，NOx净化装置25内填充有负载高锰酸钾的球状氧化铝。洁净过滤器19与呼吸模拟装置连接的管路上外接有泄压支管20，泄压支管20接入NOx净化装置25。
进一步地，呼入管路上设置有浓度传感器和流速传感器，浓度传感器用于检测呼入管路中一氧化氮的浓度，流速传感器用于检测呼入管路中一氧化氮的流速。呼吸机上设置有监测传感器，监测传感器用于检测呼吸机的潮气量和吸呼比。
进一步地，***装置还包括控制器，控制器分别独立电性连接浓度传感器、流速传感器、监测传感器、电解池5和各个丝杆提拉件23；控制器分别接收浓度传感器、流速传感器和监测传感器的反馈信号，并反馈调节电解池5的电解参数和丝杆提拉件23的提拉程度。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种采用上述的实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器1和粉尘过滤器2，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置3进行分离，分离后得到体积浓度≥99.0％的氮气；氮气由进气管路4通入电解液内，氮气的流量为50～600mL/min，吹扫电极6上气体，并发生电解反应产生一氧化氮，电解池5内的氮气和一氧化氮通过循环管路8与进气一起经由吹扫件7喷出，循环管路8内气体的流量为0.5～3L/min，吹散电极6上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜17、Nafion膜18和洁净过滤器19，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，至少一个所述的呼吸模拟组件处于放气状态，进一步地，所述呼吸模拟组件的放气状态交替进行，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊22的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件23的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度控制电解池5的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池5的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器11进入工作状态，电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内，载气将气液分离器11分离的气体排放至NOx净化装置25，可选地，载气为空气，电解液回流至电解池5内，工作状态的时间≤20min；工作状态结束后，转换切换阀13，气液分离器11进入临停状态，电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11，对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内，临停状态的时间为0.5～2min；
(Ⅳ)当电解池5故障时，备用装置通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
步骤(Ⅰ)中，所述电解反应的方法包括：向电极6施加设定值的2～8倍的激励电流或激励电压，持续0.5～3min后，调至设定电流或设定电压，设定电流为0～300mA，设定电压为1.4～3.0V，NO在2～10min内稳定输出。
实施例1
本实施例提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，基于一个具体实施方式所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置，其中，呼吸模拟装置包括两个呼吸模拟组件。
制氮膜的材质为聚(4-甲基-1-戊烯)，制氮膜的平均孔径为为0.01μm；气液分离器11内分离膜的面积为25000cm2；缓冲液为4-羟乙基哌嗪乙硫磺酸缓冲液，缓冲液在电解液中的摩尔浓度为0.01mol/L。氮源为亚硝酸钠，在电解液中的摩尔浓度为0.01mol/L。催化剂为金属基络合物，金属基络合物的中心原子为铜基原子，金属基络合物的配体为三(2-吡啶基甲基)胺，催化剂在电解液中的摩尔浓度为1mmol/L。电极6的材质均为铂。
除盐雾膜17的材质为聚四氟乙烯，平均孔径为1μm。NO2转化滤芯材料中，载体为氧化铝，还原性维生素为维生素C，每100g载体包覆25g还原性维生素。
本实施例还提供了一种上述实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器1和粉尘过滤器2，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置3进行分离，分离后得到体积浓度为99.0％的氮气；氮气由进气管路4通入电解液内，氮气的流量为50mL/min，吹扫电极6上气体，并发生电解反应产生一氧化氮，电解池5内的氮气和一氧化氮通过循环管路8与进气一起经由吹扫件7喷出，循环管路8内气体的流量为0.5L/min，吹散电极6上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜17、Nafion膜18和洁净过滤器19，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，两个呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，一个呼吸模拟组件处于放气状态，另一个呼吸模拟组件仍处于充气状态，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮，释放NO的浓度为200ppm；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊22的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件23的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度控制电解池5的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池5的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器11进入工作状态，电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内，空气载气将气液分离器11分离的气体排放至NOx净化装置25，电解液回流至电解池5内，工作状态的时间为10min；工作状态结束后，转换切换阀13，气液分离器11进入临停状态，电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内，临停状态持续1min；
(Ⅳ)当电解池5故障时，备用装置通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
步骤(Ⅰ)中，所述电解反应的方法包括：向电极6施加设定值的2倍的激励电流，持续0.5min后，调至设定电流，设定电流为10mA，NO在10min内稳定输出。
实施例2
本实施例提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，基于一个具体实施方式所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置，其中，呼吸模拟装置包括两个呼吸模拟组件。
制氮膜的材质为溴化聚碳酸酯，制氮膜的平均孔径为0.02μm；气液分离器11内分离膜的面积为1000cm2。缓冲液为3-吗啉丙磺酸缓冲液，缓冲液在电解液中的摩尔浓度为1mol/L。氮源为亚硝酸钠，亚硝酸钠在电解液中的摩尔浓度为1mol/L。催化剂为金属基络合物，金属基络合物的中心原子为铁基原子，金属基络合物的配体为1,4,7-三氮杂环壬烷，催化剂在电解液中的摩尔浓度为3mmol/L。电极6的材质均为金。
除盐雾膜17的材质为聚偏氟乙烯，平均孔径为0.1μm。NO2转化滤芯材料中，载体为棉花，还原性维生素为维生素A，每100g载体包覆5g还原性维生素。
本实施例还提供了一种上述实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器1和粉尘过滤器2，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置3进行分离，分离后得到体积浓度为99.6％的氮气；氮气由进气管路4通入电解液内，氮气的流量为100mL/min，吹扫电极6上气体，并发生电解反应产生一氧化氮，电解池5内的氮气和一氧化氮通过循环管路8与进气一起经由吹扫件7喷出，循环管路8内气体的流量为1L/min，吹散电极6上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜17、Nafion膜18和洁净过滤器19，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，两个呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，一个呼吸模拟组件处于放气状态，另一个呼吸模拟组件仍处于充气状态，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮，释放NO的浓度为1200ppm；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊22的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件23的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度控制电解池5的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池5的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器11进入工作状态，电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内，空气载气将气液分离器11分离的气体排放至NOx净化装置25，电解液回流至电解池5内，工作状态的时间为5min；工作状态结束后，转换切换阀13，气液分离器11进入临停状态，电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内，临停状态持续0.5min；
(Ⅳ)当电解池5故障时，备用装置通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
步骤(Ⅰ)中，电解反应的方法包括：向电极6施加设定值的3倍的激励电压，持续1min后，调至设定电压，设定电压为1.4V，NO在9min内稳定输出。
实施例3
本实施例提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，基于一个具体实施方式所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置，其中，呼吸模拟装置包括三个呼吸模拟组件。
制氮膜的材质为聚丙烯，制氮膜的平均孔径为0.012μm；气液分离器1111内分离膜的面积为50000cm2。缓冲液为三羟甲基氨基甲烷，缓冲液在电解液中的摩尔浓度为1.5mol/L。氮源为亚硝酸钾，亚硝酸钾在电解液中的摩尔浓度为2mol/L。催化剂为金属基络合物，金属基络合物的中心原子为钛基原子，金属基络合物的配体为1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷，催化剂在电解液中的摩尔浓度为4mmol/L，电极6的材质均为碳。
除盐雾膜17的材质为聚醚砜，平均孔径为2μm。NO2转化滤芯材料中，载体为发泡树脂，还原性维生素为维生素E，每100g载体包覆50g还原性维生素。
本实施例还提供了一种上述实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器1和粉尘过滤器2，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置3进行分离，分离后得到体积浓度为99.7％的氮气；氮气由进气管路4通入电解液内，氮气的流量为200mL/min，吹扫电极6上气体，并发生电解反应产生一氧化氮，电解池5内的氮气和一氧化氮通过循环管路8与进气一起经由吹扫件7喷出，循环管路8内气体的流量为1.5L/min，吹散电极6上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜17、Nafion膜18和洁净过滤器19，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，三个呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，其中一个呼吸模拟组件处于放气状态，另外两个呼吸模拟组件仍处于充气状态，三个呼吸模拟组件放气状态交替进行，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮，释放NO的浓度为3000ppm；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊22的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件23的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度控制电解池5的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池5的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器11进入工作状态，电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内，空气载气将气液分离器11分离的气体排放至NOx净化装置25，电解液回流至电解池5内，工作状态的时间为12min；工作状态结束后，转换切换阀13，气液分离器11进入临停状态，电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内，临停状态持续0.9min；
(Ⅳ)当电解池5故障时，备用装置通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
步骤(Ⅰ)中，电解反应的方法包括：向电极6施加设定值的5倍的激励电流，持续1.5min后，调至设定电流，设定电流为100mA，NO在6min内稳定输出。
实施例4
本实施例提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，基于一个具体实施方式所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置，其中，呼吸模拟装置包括三个呼吸模拟组件。
制氮膜的材质为聚酰亚胺，制氮膜的平均孔径为0.005μm；气液分离器11内分离膜的面积为37500cm2。缓冲液包括为柠檬酸盐缓冲液，缓冲液在电解液中的摩尔浓度为2mol/L。氮源为亚硝酸钠，亚硝酸钠在电解液中的摩尔浓度为3mol/L。催化剂为金属基络合物，金属基络合物的中心原子为铬基原子，金属基络合物的配体为三(2-氨基乙基)胺，催化剂在电解液中的摩尔浓度为5mmol/L。电极6均为包覆有玻碳镀层的SiO2。
除盐雾膜17的材质为有机系尼龙6，平均孔径为0.1μm。NO2转化滤芯材料中，载体为分子筛，还原性维生素为维生素C，每100g载体包覆30g还原性维生素。
本实施例还提供了一种上述实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器1和粉尘过滤器2，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置3进行分离，分离后得到体积浓度为99.990％的氮气；氮气由进气管路4通入电解液内，氮气的流量为300mL/min，吹扫电极6上气体，并发生电解反应产生一氧化氮，电解池5内的氮气和一氧化氮通过循环管路8与进气一起经由吹扫件7喷出，循环管路8内气体的流量为2L/min，吹散电极6上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜17、Nafion膜18和洁净过滤器19，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，三个呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，其中一个呼吸模拟组件处于放气状态，另外两个呼吸模拟组件仍处于充气状态，三个呼吸模拟组件放气状态交替进行，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮，释放NO的浓度为4200ppm；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊22的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件23的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度控制电解池5的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池5的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器11进入工作状态，电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内，空气载气将气液分离器11分离的气体排放至NOx净化装置25，电解液回流至电解池5内，工作状态的时间为5min；工作状态结束后，转换切换阀13，气液分离器11进入临停状态，电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内，临停状态持续1.5min；
(Ⅳ)当电解池5故障时，备用装置通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
步骤(Ⅰ)中，电解反应的方法包括：向电极6施加设定值的6倍的激励电压，持续2min后，调至设定电压，设定电压为2V，NO在5min内稳定输出。
实施例5
本实施例提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，基于一个具体实施方式所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置，其中，呼吸模拟装置包括两个呼吸模拟组件。
制氮膜的材质为聚二甲基硅氧烷，制氮膜的平均孔径为0.008μm；气液分离器11内分离膜的面积为12500cm2。缓冲液包括磷酸盐缓冲液，缓冲液在电解液中的摩尔浓度为2.5mol/L。氮源为亚硝酸钠，亚硝酸钠在电解液中的摩尔浓度为4mol/L。催化剂为金属基络合物，金属基络合物的中心原子为锰基原子，金属基络合物的配体为三(2-二甲氨基乙基)，催化剂在电解液中的摩尔浓度为6mmol/L。电极66均为包覆有不锈钢层的导电玻璃。
除盐雾膜17的材质为有机系尼龙66，平均孔径为0.8μm。NO2转化滤芯材料中载体为海绵，还原性维生素为维生素A，每100g载体包覆20g还原性维生素。
本实施例还提供了一种上述实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器1和粉尘过滤器2，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置3进行分离，分离后得到体积浓度为99.8％的氮气；氮气由进气管路4通入电解液内，氮气的流量为400mL/min，吹扫电极6上气体，并发生电解反应产生一氧化氮，电解池5内的氮气和一氧化氮通过循环管路8与进气一起经由吹扫件7喷出，循环管路8内气体的流量为2.5L/min，吹散电极6上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜17、Nafion膜18和洁净过滤器19，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，两个呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，一个呼吸模拟组件处于放气状态，另一个呼吸模拟组件仍处于充气状态，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮，释放NO的浓度为6300ppm；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊22的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件23的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度控制电解池5的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池5的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器11进入工作状态，电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内，空气载气将气液分离器11分离的气体排放至NOx净化装置25，电解液回流至电解池5内，工作状态的时间为20min；工作状态结束后，转换切换阀13，气液分离器11进入临停状态，电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内，临停状态持续2min；
(Ⅳ)当电解池5故障时，备用装置通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
步骤(Ⅰ)中，电解反应的方法包括：向电极6施加设定值的7倍的激励电流，持续2.5min后，调至设定电流，设定电流为200mA，NO在4.6min内稳定输出。
实施例6
本实施例提供了一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，基于一个具体实施方式所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置，其中，呼吸模拟装置包括两个呼吸模拟组件。
制氮膜的材质包括溴化聚碳酸酯，制氮膜的平均孔径为0.015μm；气液分离器11内分离膜的面积为5000cm2。缓冲液为硼酸-硼砂缓冲液，缓冲液在电解液中的摩尔浓度为3mol/L。氮源为亚硝酸钾，亚硝酸钾在电解液中的摩尔浓度为5mol/L。催化剂为金属基络合物，金属基络合物的中心原子为钴基原子，金属基络合物的配体为二(2-氨甲基吡啶)-丙酸，催化剂在电解液中的摩尔浓度为7mmol/L。电极6均为包覆有钌铱合金镀层的不锈钢。
除盐雾膜17的材质为混合纤维素酯，平均孔径为1.6μm。NO2转化滤芯材料中，载体为硅胶，还原性维生素包括维生素E，每100g载体包覆15g还原性维生素。
本实施例还提供了一种上述实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器1和粉尘过滤器2，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置3进行分离，分离后得到体积浓度为99.9％的氮气；氮气由进气管路4通入电解液内，氮气的流量为600mL/min，吹扫电极6上气体，并发生电解反应产生一氧化氮，电解池5内的氮气和一氧化氮通过循环管路8与进气一起经由吹扫件7喷出，循环管路8内气体的流量为3L/min，吹散电极6上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜17、Nafion膜18和洁净过滤器19，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，两个呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，一个呼吸模拟组件处于放气状态，另一个呼吸模拟组件仍处于充气状态，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮，释放NO的浓度为10400ppm；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊22的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件23的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度控制电解池5的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池5的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器11进入工作状态，电解液经第一管路15流经切换阀13，进入气液分离器11进行气液分离，电解液由第二管路16流回电解池5内，空气载气将气液分离器11分离的气体排放至NOx净化装置25，电解液回流至电解池5内，工作状态的时间为18min；工作状态结束后，转换切换阀13，气液分离器11进入临停状态，电解池5内的气体经第二管路16流经切换阀13，进入气液分离器11对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路15流回电解池5内，临停状态持续1.6min；
(Ⅳ)当电解池5故障时，备用装置通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
步骤(Ⅰ)中，电解反应的方法包括：向电极6施加设定值的8倍的激励电压，持续3min后，调至设定电压，设定电压为3.0V，NO在5min内稳定输出。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种实现一氧化氮稳定输出的***装置，其特征在于，所述的***装置包括发生单元、净化单元和输出单元，所述的发生单元包括循环连接的电解池和气液分离器；所述的输出单元包括呼吸模拟装置；
所述电解池产生的一氧化氮进入净化单元，净化后进入输出单元中呼吸模拟装置并释放，电解池停止产生一氧化氮后，气液分离器将电解池内剩余的一氧化氮清除。
2.根据权利要求1所述的***装置，其特征在于，所述的呼吸模拟装置包括至少两个呼吸模拟组件；
优选地，所述的呼吸模拟组件包括丝杆提拉件和气囊，所述丝杆提拉件用于按压和提拉气囊；
优选地，所述气囊连接有两位三通切换阀，所述气囊接入所述两位三通切换阀的工作口；
优选地，所述净化单元的出气端分别独立接入所述两位三通切换阀的充气口；
优选地，所述输出单元还包括NO2转化滤芯装置，所述呼吸模拟装置中两位三通切换阀的出气口汇为一路接入NO2转化滤芯装置，所述丝杆提拉件提拉气囊，所述两位三通切换阀的出气口闭合，充气口开启，气体进入气囊；所述丝杆提拉件按压气囊，出气口起开，充气口闭合，气体排出气囊并经过NO2转化滤芯装置排出；
优选地，所述气囊上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测气囊内的压力；
优选地，所述的NO2转化滤芯装置包括筒体；所述的筒体内部分隔为至少两个折流腔，所述折流腔沿筒体轴向贯通所述筒体，所述的折流腔内填入NO2转化滤芯材料，相邻两个折流腔的一端相通，气体进入筒体内呈蛇形折流依次流经所述的折流腔；
优选地，所述的NO2转化滤芯材料包括载体以及包覆于载体表面的还原性维生素；
优选地，所述的载体包括硅胶、分子筛、氧化铝、海绵、棉花或发泡树脂中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的还原性维生素包括维生素C、维生素E或维生素A中的一种或至少两种的组合；
优选地，每100g所述载体包覆5～50g还原性维生素。
3.根据权利要求2所述的***装置，其特征在于，所述NO2转化滤芯装置的出气端通过呼吸管路与呼吸机连接，所述呼吸管路分为独立的呼入管路和呼出管路接入所述呼吸机；
优选地，所述呼入管路上还外接有备用装置；
优选地，所述备用装置包括气瓶，所述气瓶通过备用支路接入所述的呼入管路；
优选地，所述备用支路上沿气体流向依次设置有减压阀和流量计。
4.根据权利要求1-3任一项所述的***装置，其特征在于，所述的***装置还包括制氮单元，所述的制氮单元包括沿气体流向依次连接的过滤装置和制氮装置；
优选地，所述的过滤装置包括沿气体流向依次连接的水汽过滤器和粉尘过滤器；
优选地，所述的制氮装置包括制氮膜，气体进入制氮膜后分离得到氮气；
优选地，所述制氮膜的材质包括聚(4-甲基-1-戊烯)、溴化聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述制氮膜的平均孔径为0.005～0.02μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的***装置，其特征在于，所述的电解池包括壳体，所述壳体内注入有电解液，所述壳体内设置有至少一对浸入电解液的电极；
优选地，所述的电解池外接有进气管路，所述制氮装置的氮气出口通过进气管路接入电解池；
优选地，所述的进气管路上设置有氮气流量调节阀；
优选地，所述壳体外接有出气管路，所述出气管路的进口端位于液面以上；
优选地，所述的电解池包括循环管路，所述循环管路的进口端位于所述壳体内液面以上，所述循环管路的出口端接入进气管路，电解池内的气体经由循环管路循环流动；
优选地，所述电解池内设置有吹扫件，所述吹扫件用于吹扫电极；
优选地，所述吹扫件位于电极的下方；
优选地，所述的吹扫件包括敞口的箱体，所述箱体内填充有气泡石；
优选地，所述箱体的敞口方向朝向相对应的电极；
优选地，所述进气管路与循环管路汇为一路后分别接入吹扫件；
优选地，所述循环管路上设置有循环泵；
优选地，所述的电解池与气液分离器通过第一管路和第二管路循环连接，所述第一管路伸入壳体内液面以下；所述第二管路接入壳体内液面以上；
优选地，所述的第一管路和第二管路均同时接入切换阀，所述的切换阀用于转换气液分离器的工作状态和临停状态；所述工作状态包括：电解液经所述第一管路流经切换阀，进入所述气液分离器进行气液分离，电解液由所述第二管路流回所述电解池内；所述临停状态包括：所述电解池内的气体经所述第二管路流经所述切换阀，进入所述气液分离器，对残留的电解液进行吹扫，电解液由所述第一管路流回电解池内；
优选地，所述气液分离器连接有气泵，所述气泵向气液分离器内注入载气，用于将分离出的气体带出所述气液分离器；
优选地，所述第一管路设置有过滤器，所述过滤器位于所述电解池和切换阀之间；
优选地，所述第一管路上设置有电磁阀，所述电磁阀位于过滤器与切换阀之间；
优选地，所述的第一管路上设置有气液两用泵，所述气液两用泵位于所述切换阀和气液分离器之间；
优选地，所述气液分离器内分离膜的面积为1000～50000cm2。
6.根据权利要求5所述的***装置，其特征在于，所述的电解液包括缓冲液、氮源和催化剂，其中，所述的催化剂包括金属基络合物；所述的金属基络合物的中心原子为金属基原子，所述的金属基络合物的配体为含氮多位点配体；
优选地，所述的缓冲液包括4-羟乙基哌嗪乙硫磺酸缓冲液、3-吗啉丙磺酸缓冲液、三羟甲基氨基甲烷、柠檬酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液、硼酸-硼砂缓冲液或有机缓冲液中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的缓冲液在电解液中的摩尔浓度为0.01～3mol/L；
优选地，所述的氮源包括亚硝酸盐；
优选地，所述的亚硝酸盐包括无机亚硝酸盐和/或有机亚硝酸盐；
优选地，所述的氮源在电解液中的摩尔浓度为0.01～5mol/L；
优选地，所述的金属基原子包括铜、铁、钛、铬、锰、钴或镍中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的含氮多位点配体包括三(2-吡啶基甲基)胺、1,4,7-三氮杂环壬烷、1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷、三(2-氨基乙基)胺、三(2-二甲氨基乙基)或二(2-氨甲基吡啶)-丙酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的催化剂在电解液中的摩尔浓度为1～15mmol/L；
优选地，所述的电极板为单一组成的导电材料或包覆有导电材料的基材；
优选地，所述的导电材料包括铂、金、碳、玻碳、不锈钢、钌铱合金或掺硼金刚石的一种或至少两种的组合；
优选地，所述的基材为SiO2、导电玻璃、锡掺杂氧化铟、氟掺杂的氧化铟、导电塑料基板、铂、金、碳、玻碳、不锈钢或钌铱合金的一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求3-6任一项所述的***装置，其特征在于，所述的净化单元包括沿气体流向依次连接的净化膜组件和洁净过滤器；
优选地，所述的净化膜组件包括沿气体流向依次连接的除盐雾膜和Nafion膜；
优选地，所述的除盐雾膜的材质包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚砜、混合纤维素酯、有机系尼龙6或有机系尼龙66中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述除盐雾膜的平均孔径为0.1～2μm；
优选地，所述的净化单元还包括NOx净化装置，所述气液分离器的气体出口端接入NOx净化装置；
优选地，所述洁净过滤器与呼吸模拟装置连接的管路上外接有泄压支管，所述泄压支管接入所述NOx净化装置；
优选地，所述的NOx净化装置内填充有负载高锰酸钾的氧化铝；
优选地，所述负载高锰酸钾的氧化铝的形状为球状；
优选地，所述的呼入管路上设置有浓度传感器和流速传感器，所述浓度传感器用于检测呼入管路中一氧化氮的浓度，所述流速传感器用于检测呼入管路中一氧化氮的流速；
优选地，所述的呼吸机上设置有监测传感器，所述监测传感器用于检测呼吸机的潮气量和吸呼比；
优选地，所述的***装置还包括控制器，所述控制器分别独立电性连接所述的浓度传感器、流速传感器、监测传感器、电解池和各个丝杆提拉件；所述控制器分别接收所述浓度传感器、流速传感器和监测传感器的反馈信号，并反馈调节电解池的电解参数和丝杆提拉件的提拉程度。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的实现一氧化氮稳定输出的***装置的输出方法，其特征在于，所述的输出方法包括：
电解池内发生电解反应产生的一氧化氮进入净化单元，净化后的一氧化氮进入输出单元中的呼吸模拟装置，结合使用者的呼吸，呼吸模拟装置调节充气状态和放气状态，并释放一氧化氮，电解反应结束后，气液分离器对电解池内残留的一氧化氮进行清除。
9.根据权利要求8所述的输出方法，其特征在于，所述的输出方法具体包括：
(Ⅰ)压缩气体依次进入水汽过滤器和粉尘过滤器，分别脱除水汽和粉尘后进入制氮装置进行分离，分离后得到氮气；氮气由进气管路通入电解液内，吹扫电极上气体，发生电解反应产生一氧化氮，电解池内的氮气和一氧化氮通过循环管路与进气一起经由吹扫件喷出，吹散电极上产生的气体，一氧化氮浓度满足要求后，依次进入除盐雾膜、Nafion膜和洁净过滤器，净化后的一氧化氮进入呼吸模拟装置，使用者呼气时，呼吸模拟组件均处于充气状态；使用者吸气时，至少一个所述的呼吸模拟组件处于放气状态，实现模拟呼吸动作并释放一氧化氮；
(Ⅱ)浓度传感器和流速传感器分别检测呼入管路中一氧化氮的浓度和流速，检测传感器检测呼吸机的潮气量和吸呼比；控制器根据一氧化氮的流速、呼吸机的潮气量和呼吸机的吸呼比，计算气囊的容量和一氧化氮的流速，并反馈控制丝杆提拉件的提拉程度；控制器根据一氧化氮的浓度反馈控制电解池的电压和电流，当需要提高一氧化氮浓度时，控制器控制提高电解池的电压和电流；
(Ⅲ)停止释放一氧化氮后，气液分离器进入工作状态，电解液经第一管路流经切换阀，进入气液分离器进行气液分离，电解液由第二管路流回电解池内，载气将气液分离器分离的气体排放至NOx净化装置，电解液回流至电解池内；工作状态结束后，转换切换阀，气液分离器进入临停状态，电解池内的气体经第二管路流经切换阀，进入气液分离器，对残留的电解液进行吹扫，电解液由第一管路流回电解池内；
(Ⅳ)当电解池故障时，启用备用装置，通过气瓶向呼吸机中输入一氧化氮。
10.根据权利要求9所述的输出方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述氮气的体积浓度≥99.0％；
优选地，所述氮气的流量为50～600mL/min；
优选地，所述循环管路内气体的流量为0.5～3L/min；
优选地，所述呼吸模拟组件的放气状态交替进行；
优选地，所述电解反应的方法包括：向电极施加高于设定值的激励电流或激励电压，持续一段时间后，调至设定电流或设定电压，NO在短时间内稳定输出；
优选地，所述的激励电流或激励电压为设定值的2～8倍；
优选地，所述的激励电流或激励电压作用0.5～3min；
优选地，所述的设定电流为0～300mA，且不包括0；
优选地，所述的设定电压为1.4～3.0V；
优选地，所述的NO在2～10min内稳定输出；
优选地，步骤(Ⅲ)中，所述工作状态的时间≤20min；
优选地，步骤(Ⅲ)中，所述的载气为空气；
优选地，步骤(Ⅲ)中，所述临停状态的时间为0.5～2min。
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CN117604573A (zh) * 2024-01-23 2024-02-27 尧景新能源(吉林)有限公司 一种电解水制氢的氮气吹扫液位平衡控制***
CN117604573B (zh) * 2024-01-23 2024-03-29 尧景新能源(吉林)有限公司 一种电解水制氢的氮气吹扫液位平衡控制***

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