CN207566951U - 一种富氢电解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种富氢电解装置，包括上部具有开放部的上壳体、设有排气孔的下壳体，所述的上壳体内设有上腔体，所述的下壳体内设有下腔体，所述的上腔体和下腔体所围成的腔体结构中设有电极单元，所述的电极单元的上部还设有用于使电极单元的上下表面隔离的密封垫，所述的电极单元包括第一电极片、第二电极片以及设置在第一电极片和第二电极片之间的隔膜，所述的第一电极片上设有多个第一通孔，所述的第二电极片上设有与多个与第一通孔对应的第二通孔。本实用新型的目的是提供一种无需排水且制氢效率高的富氢电解装置。

Description

一种富氢电解装置

技术领域

本实用新型涉及富氢电解水设备领域，特别是一种富氢电解装置。

背景技术

对于富氢水的研究热始于2007在《自然医学》第一篇氢气生物学论文开始，常识告诉我们氢气是不溶于水的。在中学关于制备氢气的化学实验中，我们就采用排水法收集氢气，其主要原因是考虑到氢气是不溶于水。实际上，氢气并不是不能溶解与水，只是溶解度确实比较低。如果按照摩尔浓度计算，20℃时水溶解101.25kPa纯氢气的浓度为0.92mmoI/L。

随着市场消费需求的多样化，保健意识的增强，消费者在考虑单纯解渴、避暑的同时，越来越注重产品的健康元素，使用产品后假如能带来身体上的健康，将更受欢迎，所以饮用水在未来发展中，将从单一解渴、避暑逐渐向健康、营养、美容等转变。富氢水饮料有望成为饮料市场的新宠和主流发展趋势。富氢水的氢离子可以中和体内多余的活性氧(H2+O＝H2O)结合成水，随尿排出体外，帮助细胞新陈代谢，安全、绿色环保对人体没有任何毒副作用，没有明确的禁忌症与禁忌人群。富氢水的产业化符合我国食品工业“营养、卫生、方便”的发展趋势。

现有的富氢水生产设备采用的是电解水的原理，通过阳极电解槽和阴极电解槽以及设置在其间的隔膜实现氢离子和氢气的产生。

现有的电解装置需要排水，制氢效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无需排水且制氢效率高的富氢电解装置。

本实用新型提供的技术方案为：一种富氢电解装置，包括上部具有开放部的上壳体、设有排气孔的下壳体，所述的上壳体内设有上腔体，所述的下壳体内设有下腔体，所述的上腔体和下腔体所围成的腔体结构中设有电极单元，所述的电极单元的上部还设有用于使电极单元的上下表面隔离的密封垫，所述的电极单元包括第一电极片、第二电极片以及设置在第一电极片和第二电极片之间的隔膜，所述的第一电极片上设有多个第一通孔，所述的第二电极片上设有与多个与第一通孔对应的第二通孔。

优选地，所述的第一通孔和第二通孔的孔径均为1.5mm，相邻两个第一通孔或相邻2个第二通孔的边缘距离为0.8mm。

在上述的富氢电解装置中，所述的第一电极片的厚度为1.1-1.3mm，所述的第二电极片的厚度为1.1-1.3mm；所述的隔膜的厚度为0.15-0.25mm。

在上述的富氢电解装置中，所述的第一电极片上设有两个第一防松支耳和一个第二防松支耳，所述的第一防松支耳上设有一个螺栓孔，所述的第二防松支耳上设有设有两个螺栓孔，所述的第二防松支耳的中央设有垂直于第二防松支耳的第一固定螺栓。

在上述的富氢电解装置中，所述的第二电极片上设有第一支耳，所述的第一支耳位于两个第一防松支耳之间的空隙处，所述的第一支耳上设有垂直于第一支耳的第二固定螺栓。

在上述的富氢电解装置中，所述的第一电极片位于第二电极片的上方，所述的第一电极片的面积大于第二电极片的面积。

在上述的富氢电解装置中，所述的下腔体内设有用于支撑电极单元的支撑框架，所述的支撑框架由纵横交错的多块支撑板组成；所述的上壳体的上表面设有用于使电极单元的上表面裸露的开放部。

在上述的富氢电解装置中，所述的多块支撑板将下腔体分割成多个小腔体，所述的支撑板上设有多个用于连通相邻两个小腔体的沟槽。

在上述的富氢电解装置中，所述的支撑框架的高度高于下壳体边缘的高度，所述的支撑框架内设有位于小腔体内的支撑柱和位于支撑板上表面的支撑块，所述的支撑柱的上表面的高度和支撑块上表面的高度一致。

在上述的富氢电解装置中，所述的上壳体的边缘和下壳体的边缘设有多个一一对应的设有螺栓孔的第二支耳，所述的下壳体的边缘还设有用于与外设的固定装置固定的第三支耳；所述的上壳体和下壳体通过穿过第二支耳的螺栓固定，所述的下壳体通过穿过第三支耳的螺栓与外设的固定装置连接。

在上述的富氢电解装置中，所述的下腔体内设有与第一防松支耳、第二防松支耳上的螺栓孔对应的第一固定孔，所述的下腔体内还设有与第一固定螺栓、第二固定螺栓对应的第二固定孔。

本实用新型在采用上述技术方案后，其具有的有益效果为：

(1)本方案的富氢电解装置采用上腔体、下腔体、电极单元、以及密封垫使电极单元的上下表面形成完全隔离的结构，也就是说，本方案的电解操作中与连续的液体水接触的仅仅为电极单元的上表面，同时，通过对应的第一通孔和第二通孔实现隔膜沁水达到电极单元的下表面有水供电解，这样下腔体内就无需充满液体。

这么设置的好处在于，改变了传统的电解装置的上下表面都必须充盈流动态的水的状况，通过第一通孔和第二通孔以及设置排气孔的下壳体实现了电极单元下表面无需流动态水，其简化了结构，提高了电解效率。在中性环境中，阴极上的电化学原理在于，水分子获得电子生成氢气和氢氧根离子，而阳极上，水分子失去电子，变成氧气或臭氧根离子以及氢离子，由于有隔膜的存在，阳极上的氢离子通过隔膜到达阴极得到电子生成氢气，因此在应用过程中，阴极一般在上而阳极在下，这样阳极电解产物可以聚集在通孔中，迅速通过隔膜分离，避免了过多的氢离子溶解在水中，同样通过隔膜分离的氢离子首先进入的位置是阴极的通孔中，与阴极充分接触获得电子变成氢气并上浮形成溶解在水中的氢气，这样提高了电解效率，并且有效的促进了氢离子浓度的提升。

(2)第一电极片和第二电极片的厚度的选择是有其技术诀窍的，通过我们的反复试验发现，对应于本方案的阳极无流动水的应用环境，其厚度选择为1.1-1.3mm可以显著的降低发热量，并且保证了基本强度，能够承受上下壳体挤压以及自身固定的强度需求，通过实验发现，本方案的第一电极片和第二电极片的寿命比传统的上下水相的电解环境的电解装置的寿命提高了0.5-2倍。隔膜的厚度也是经过反复试验后选定的，其太厚不利于水分沁入，太薄强度太低，需要配合第一电极片和第二电极片的厚度进行合理的设置。

(3)本方案的电解效果的进一步提高与第一电极片和第二电极片的固定牢固程度密切相关，固定牢固程度越大，其沁水效果越好，且阳极产生的氢离子更容易穿过隔膜。

(4)本方案的第一固定螺栓和第二固定螺栓起着导电和固定的双重作用。

(5)第一电极片的面积和第二电极片的面积的选择是综合考虑到运输环境对隔膜的影响，因为如果将上下电极片的面积设置为相同，在实际运输过程中会非常容易导致上下电极片的短路，也就是说，传统的电极片在震动环境下容易造成隔膜变形、位于造成电极片的短路，如果按照本方案的设计，杜绝了电极片的短路情况的出现。

(6)为了进一步提高电解效果，本方案从进一步提高电极片的固定稳定性和固定力度增强的角度去考虑，同时结合无水环境，提高下壳体内气体流动，设计了支撑框架，其支撑面积大，能够承受较大的压合力，同时，通过沟槽沟通小腔体，达到进一步提高电解效果的目的。

(7)本方案为了进一步提高气体流动性，尽快排出臭氧，增设了支撑柱和支撑块，其能够保证支撑强度且显著的提高了气体流动效果，尽快的排出臭氧，使反应朝着生成臭氧的方向移动，提高电解效果。

(8)本方案的电解效果与电极片的固定是密切相关的，为了进一步提高固定效果，本方案通过第二支耳实现上壳体、下壳体的结合力度，提高密封垫在电极单元上的压合力，同时为了避免外界震动对固定效果的影响，则增设第三支耳，降低外界震动对于电极装置固定稳定性的影响。

(9)为了进一步增强(8)的效果，通过第一防松支耳、第二防松支耳以及第一固定孔实现电极单元和下腔体的固定效果的提高。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的俯视图；

图2是本实用新型实施例1的A-A剖视图；

图3是本实用新型实施例1的立体视图；

图4是本实用新型实施例1的电极单元的俯视图；

图5是本实用新型实施例1的电极单元的仰视图；

图6是本实用新型实施例1的电极单元的侧视图；

图7是本实用新型实施例1的上壳体的俯视图；

图8是本实用新型实施例1的上壳体的B-B剖视图；

图9是本实用新型实施例1的下壳体的俯视图；

图10是本实用新型实施例1的下壳体的C-C剖视图；

图11是本实用新型实施例1的下壳体的立体视图；

图12是本实用新型实施例1的下壳体另外一种实施方式的俯视图；

图13是本实用新型实施例2的电极单元的主视图；

图14是本实用新型实施例2的电极单元的仰视图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本实用新型的任何限制。

实施例1：

如图1-11所示，一种富氢电解装置，包括上部具有开放部的上壳体1、设有排气孔的下壳体2，所述的上壳体1内设有上腔体3，所述的下壳体2内设有下腔体4，所述的上腔体3和下腔体4所围成的腔体结构中设有电极单元，所述的电极单元的上部还设有用于使电极单元的上下表面隔离的密封垫5，所述的电极单元包括第一电极片6、第二电极片7以及设置在第一电极片6和第二电极片7之间的隔膜8，所述的第一电极片6上设有多个第一通孔9，所述的第二电极片7上设有与多个与第一通孔9对应的第二通孔10。

在实际应用中，第一电极片6在上，第二电极片7在下，第一电极片6为阴极，第二电极片7为阳极，上腔体3、下腔体4、电极单元、以及密封垫5使电极单元的上下表面形成完全隔离的结构，就是说，本方案的电解操作中与连续的液体水接触的仅仅为电极单元的上表面，同时，通过对应的第一通孔9和第二通孔10实现隔膜8沁水达到电极单元的下表面有水供电解，这样下腔体4内就无需充满液体。

这么设置的好处在于，改变了传统的电解装置的上下表面都必须充盈流动态的水的状况，通过第一通孔9和第二通孔10以及设置排气孔的下壳体2实现了电极单元下表面无需流动态水，其简化了结构，提高了电解效率。在中性环境中，阴极上的电化学原理在于，水分子获得电子生成氢气和氢氧根离子，而阳极上，水分子失去电子，变成氧气或臭氧根离子以及氢离子，由于有隔膜8的存在，阳极上的氢离子通过隔膜8到达阴极得到电子生成氢气，因此在应用过程中，阴极一般在上而阳极在下，这样阳极电解产物可以聚集在通孔中，迅速通过隔膜8分离，避免了过多的氢离子溶解在水中，同样通过隔膜8分离的氢离子首先进入的位置是阴极的通孔中，与阴极充分接触获得电子变成氢气并上浮形成溶解在水中的氢气，这样提高了电解效率，并且有效的促进了氢离子浓度的提升。

在本实施例中，所述的第一电极片6的厚度为1.1-1.3mm，所述的第二电极片7的厚度为1.1-1.3mm；所述的隔膜8的厚度为0.15-0.25mm。第一电极片6和第二电极片7的厚度的选择是有其技术诀窍的，通过我们的反复试验发现，对应于本方案的阳极无流动水的应用环境，其厚度选择为1.1-1.3mm可以显著的降低发热量，并且保证了基本强度，能够承受上下壳体2挤压以及自身固定的强度需求，通过实验发现，本方案的第一电极片6和第二电极片7的寿命比传统的上下水相的电解环境的电解装置的寿命提高了0.5-2倍。隔膜8的厚度也是经过反复试验后选定的，其太厚不利于水分沁入，太薄强度太低，需要配合第一电极片6和第二电极片7的厚度进行合理的设置。

在本实施例中，所述的第一电极片6上设有两个第一防松支耳11和一个第二防松支耳12，所述的第一防松支耳11上设有一个螺栓孔，所述的第二防松支耳12上设有设有两个螺栓孔，所述的第二防松支耳12的中央设有垂直于第二防松支耳12的第一固定螺栓13；所述的第二电极片7上设有第一支耳14，所述的第一支耳14位于两个第一防松支耳11之间的空隙处，所述的第一支耳14上设有垂直于第一支耳14的第二固定螺栓15。本实施例的电解效果的进一步提高与第一电极片6和第二电极片7的固定牢固程度密切相关，固定牢固程度越大，其沁水效果越好，且阳极产生的氢离子更容易穿过隔膜8，因此，第一防松支耳11和第二防松支耳12可以有效的将电极单元固定在下壳体2上，对应的，所述的下腔体4内设有与第一防松支耳11、第二防松支耳12上的螺栓孔对应的第一固定孔16，所述的下腔体4内还设有与第一固定螺栓13、第二固定螺栓15对应的第二固定孔17。

在本实施例中，所述的第一电极片6位于第二电极片7的上方，所述的第一电极片6的面积大于第二电极片7的面积。第一电极片6的面积和第二电极片7的面积的选择是综合考虑到运输环境对隔膜8的影响，因为如果将上下电极片的面积设置为相同，在实际运输过程中会非常容易导致上下电极片的短路，也就是说，传统的电极片在震动环境下容易造成隔膜8变形、位于造成电极片的短路，如果按照本方案的设计，杜绝了电极片的短路情况的出现；所述的下腔体4内设有用于支撑电极单元的支撑框架，所述的支撑框架由纵横交错的多块支撑板18组成；所述的上壳体1的上表面设有用于使电极单元的上表面裸露的开放部，所述的多块支撑板18将下腔体4分割成多个小腔体，所述的支撑板18上设有多个用于连通相邻两个小腔体的沟槽19。本实施例从进一步提高电极片的固定稳定性和固定力度增强的角度去考虑，同时结合无水环境，提高下壳体2内气体流动，设计了支撑框架，其支撑面积大，能够承受较大的压合力，同时，通过沟槽19沟通小腔体，达到进一步提高电解效果的目的。

为了进一步提高气体流动性，所述的支撑框架的高度高于下壳体2边缘的高度，所述的支撑框架内设有位于小腔体内的支撑柱20和位于支撑板18上表面的支撑块21，所述的支撑柱20的上表面的高度和支撑块21上表面的高度一致，当然，支撑块21并不是必要的，在本实施例的另外一种实施方式中，如图12所示，其并没有设置支撑块21。所述的上壳体1的边缘和下壳体2的边缘设有多个一一对应的设有螺栓孔的第二支耳22，所述的下壳体2的边缘还设有用于与外设的固定装置固定的第三支耳23；所述的上壳体1和下壳体2通过穿过第二支耳22的螺栓固定，所述的下壳体2通过穿过第三支耳23的螺栓与外设的固定装置连接。第二支耳22实现上壳体1、下壳体2的结合力度，提高密封垫5在电极单元上的压合力，同时为了避免外界震动对固定效果的影响，则增设第三支耳23，降低外界震动对于电极单元固定稳定性的影响。

实施例2

与实施例1大体相同，不同的是，如图13-14，第一通孔9和第二通孔10均以11*10的方式排列的。

通过实验发现，这种设置方式可以将电解效率提高30％以上。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富氢电解装置，包括上部具有开放部的上壳体、设有排气孔的下壳体，其特征在于：所述的上壳体内设有上腔体，所述的下壳体内设有下腔体，所述的上腔体和下腔体所围成的腔体结构中设有电极单元，所述的电极单元的上部还设有用于使电极单元的上下表面隔离的密封垫，所述的电极单元包括第一电极片、第二电极片以及设置在第一电极片和第二电极片之间的隔膜，所述的第一电极片上设有多个第一通孔，所述的第二电极片上设有与多个与第一通孔对应的第二通孔。

2.根据权利要求1所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的第一电极片的厚度为1.1-1.3mm，所述的第二电极片的厚度为1.1-1.3mm；所述的隔膜的厚度为0.15-0.25mm。

3.根据权利要求1所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的第一电极片上设有两个第一防松支耳和一个第二防松支耳，所述的第一防松支耳上设有一个螺栓孔，所述的第二防松支耳上设有设有两个螺栓孔，所述的第二防松支耳的中央设有垂直于第二防松支耳的第一固定螺栓。

4.根据权利要求3所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的第二电极片上设有第一支耳，所述的第一支耳位于两个第一防松支耳之间的空隙处，所述的第一支耳上设有垂直于第一支耳的第二固定螺栓。

5.根据权利要求1-4任一所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的第一电极片位于第二电极片的上方，所述的第一电极片的面积大于第二电极片的面积。

6.根据权利要求4所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的下腔体内设有用于支撑电极单元的支撑框架，所述的支撑框架由纵横交错的多块支撑板组成；所述的上壳体的上表面设有用于使电极单元的上表面裸露的开放部。

7.根据权利要求6所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的多块支撑板将下腔体分割成多个小腔体，所述的支撑板上设有多个用于连通相邻两个小腔体的沟槽。

8.根据权利要求7所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的支撑框架的高度高于下壳体边缘的高度，所述的支撑框架内设有位于小腔体内的支撑柱和位于支撑板上表面的支撑块，所述的支撑柱的上表面的高度和支撑块上表面的高度一致。

9.根据权利要求6所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的上壳体的边缘和下壳体的边缘设有多个一一对应的设有螺栓孔的第二支耳，所述的下壳体的边缘还设有用于与外设的固定装置固定的第三支耳；所述的上壳体和下壳体通过穿过第二支耳的螺栓固定，所述的下壳体通过穿过第三支耳的螺栓与外设的固定装置连接。

10.根据权利要求9所述的富氢电解装置，其特征在于：所述的下腔体内设有与第一防松支耳、第二防松支耳上的螺栓孔对应的第一固定孔，所述的下腔体内还设有与第一固定螺栓、第二固定螺栓对应的第二固定孔。