本發(fā)明屬于氫分子醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

醫(yī)學(xué)研究證實，人類的許多疾病包括衰老是由于體內(nèi)積累了沒法及時清除的自由基造成的，而氫氣對自由基具有選擇性中和作用，可有效消除人體內(nèi)的自由基.人體內(nèi)攝入氫氣的方法主要有飲用含氫的富氫水或通過氫氣呼吸機吸入氫氣.隨著人們對氫氣分子生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究的深入以及公眾對氫氣產(chǎn)品的普及接受，與氫氣相關(guān)的醫(yī)學(xué)保健產(chǎn)品和市場將有巨大發(fā)展前景.

由于氫氣在分子生物醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的特殊性，如需氫量較低(與氫氣在能源領(lǐng)域相比)，每分鐘幾十cc即可，但要求流量可控；安全性要求更高，對供氫產(chǎn)品提出了嚴(yán)格要求.目前主要的產(chǎn)氫方式有：1)電解水制氫，如市面上的大多數(shù)富氫水杯，其缺點是對水質(zhì)有嚴(yán)格要求，否則會帶來飲用安全問題；2)基于SPE技術(shù)的電解水制氫技術(shù)，該技術(shù)可實現(xiàn)氫氧分離，制取的氫氣可用于制備富氫水或直接導(dǎo)出作為氫氣呼吸機的氫源，該技術(shù)可實現(xiàn)現(xiàn)制現(xiàn)用，用戶使用方便，但價格昂貴，普通用戶可接受程度較低；3)利用鎂或鈣等金屬與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，鎂或鈣等活潑金屬一般與輔料混合制成膠囊，由用戶直接服用，在消化系統(tǒng)內(nèi)與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣. 這類產(chǎn)品由于實效性差，易氧化變色，以及過量鎂或鈣攝入對身體的危害等原因，目前已漸漸被淘汰.針對以上現(xiàn)狀，找到一種成本低廉，安全可靠的制氫技術(shù)是十分必要的.

金屬鋁是一種價格低廉，容易獲得的兩性材料，在NaOH或KOH等堿性催化劑存在的條件下與水反應(yīng)能產(chǎn)生氫氣，如下式所示：

2Al+6H₂O＝2Al(OH)₃+3H₂

上述反應(yīng)是液固放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度即產(chǎn)氫速率與堿濃度，反應(yīng)溫度，反應(yīng)面積有關(guān).要控制該反應(yīng)并獲得穩(wěn)定流量的氫氣，一個重要措施是控制液固反應(yīng)的面積和及時移除反應(yīng)熱(控制溫度).在一個公開的專利中(專利號：ZL02104279.9)公布了鋁和氫氧化鈉水溶液反應(yīng)制取氫氣的技術(shù)和裝置，該技術(shù)采用鋁粉為反應(yīng)物，液固反應(yīng)面積很難控制，達(dá)不到獲得穩(wěn)定氫氣流量的要求；在專利200710072342.4和201010293603.7中，公布了采用基普發(fā)生器原理控制水的添加量來控制反應(yīng)速率，但由于反應(yīng)面積的變化和反應(yīng)物的產(chǎn)生，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率依然難以控制，而且系統(tǒng)很復(fù)雜，不便實現(xiàn)小型化.本發(fā)明者在前一個專利中 (200910153437.8)曾設(shè)計了一個簡易的鋁水解反應(yīng)制氫裝置，該裝置采用汞齊作為催化劑，通過鋁水解制取氫氣.該裝置可以通過恒溫水浴槽精確控制反應(yīng)溫度，但該系統(tǒng)仍較復(fù)雜，而且汞齊威劇毒物質(zhì)，嚴(yán)禁用于富氫水制備或氫氣呼吸機等健康產(chǎn)品中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法。

本發(fā)明的目的之一是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、可控性好、適用范圍廣，不耗電、污染小，適用于便攜式富氫水制備和氫氣呼吸機系統(tǒng)使用的鋁堿反應(yīng)制氫裝置。

本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置所采取的技術(shù)方案是：

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機構(gòu)，鋁棒，套管，反應(yīng)器，冷凝器和氣體洗瓶；鋁棒安裝于套管內(nèi)，并與套管密封連接，鋁棒上部與升降機構(gòu)連接；反應(yīng)器上部安裝有″O″型圈，反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封，反應(yīng)器底部裝有帶孔支架；反應(yīng)器上部分別安裝加液口和氣體出口；氣體出口管路上安裝冷凝器和氣體洗瓶。

本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置還可以采用如下技術(shù)措施：

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：鋁棒為含有鋰，硅，鎂，錫，鈣等一種或多種元素的鋁合金棒。

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：套管為耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì)。

所述的所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：鋁棒與套管通過密封膠密封。

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封。

本發(fā)明的目的之二是提供一種具有操作方便、可控性好、安全可靠，尤其適用于富氫水制備和氫氣呼吸機系統(tǒng)使用的鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法。

本發(fā)明鋁水解制氫裝置的控制方法所采取的技術(shù)方案是：

一種鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特征是：調(diào)節(jié)控制鋁棒底部反應(yīng)端面與反應(yīng)溶液的接觸或脫離，控制鋁堿反應(yīng)的啟動或關(guān)閉；通過控制鋁棒端面面積來控制產(chǎn)氫量。

本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法還可以采用如下技術(shù)措施：

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特征是：通過升降機構(gòu)調(diào)節(jié)控制鋁棒底部反應(yīng)端面與反應(yīng)溶液的接觸或脫離。

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特征是：通過控制鋁棒端面面積來控制產(chǎn)氫量。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果：

便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法，由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，因此系統(tǒng)具有了以下主要特點：

1.產(chǎn)氫速率可控。由于反應(yīng)溫度基本穩(wěn)定(室溫)，因此對于給定的反應(yīng)面積，可獲得穩(wěn)定的氫氣流量；

2.鋁堿反應(yīng)制取氫氣副產(chǎn)物為對環(huán)境無害的氫氧化鋁，無其它副反應(yīng)發(fā)生，制備的氫氣純度高，雜質(zhì)少。

3.結(jié)構(gòu)簡單。由于反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行，水份揮發(fā)少，給富氫水制備或氫氣呼吸機供氫時無須氫氣干燥等部件

4.鋁堿反應(yīng)制取氫氣耗能低，副產(chǎn)品均可回收再利用，對環(huán)境污染小。

綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、操作方便、可控性好、適用范圍廣，不耗電、污染小，尤其適合于便攜式富氫水制備和氫氣呼吸機系統(tǒng)使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為鋁堿反應(yīng)制氫裝置制氫關(guān)閉狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為鋁堿反應(yīng)制氫裝置鋁棒使用后期結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-升降機構(gòu)，2-鋁棒，3-套管，4-O型圈，5-加液口，6-反應(yīng)器，7-支架， 8-反應(yīng)液，9-出氣口，10-冷凝器，11-氣體洗瓶。

具體實施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱附圖1、圖2和圖3。

實施例1

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機構(gòu)1，鋁棒2，套管3，反應(yīng)器6，冷凝器10和氣體洗瓶11；鋁棒2安裝于套管3內(nèi)，并與套管3密封連接，鋁棒2上部與升降機構(gòu)1連接；反應(yīng)器6上部安裝有″O″型圈4，反應(yīng)器6與套管3通過″O″型圈4密封，反應(yīng)器6底部裝有帶孔支架7；反應(yīng)器6上部分別安裝加液口5和氣體出口9；氣體出口管路上安裝冷凝器10和氣體洗瓶11。

實施例2

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機構(gòu)1，鋁棒2，套管3，反應(yīng)器6，冷凝器10和氣體洗瓶11；鋁棒與套管通過密封膠密封；套管為耐腐蝕的304不銹鋼；反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封。鋁棒為含有1％鋰和1％硅的鋁合金，堿溶液為0.5M的NaOH溶液，鋁棒直徑為35mm，反應(yīng)獲得55cc/min的氫氣流量。

實施例3

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機構(gòu)1，鋁棒2，套管3，反應(yīng)器6，冷凝器10和氣體洗瓶11；鋁棒與套管通過密封膠密封；套管為耐腐蝕的316不銹鋼；反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封。鋁棒為含有1％鎂和1％鈣的鋁合金，堿溶液為0.5M的KOH溶液，鋁棒直徑為35mm，反應(yīng)獲得45cc/min的氫氣流量。

實施例4

實施例1的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，進(jìn)行鋁堿反應(yīng)制取氫氣控制，其特點是調(diào)節(jié)控制鋁棒底部反應(yīng)端面與反應(yīng)溶液的接觸或脫離，控制鋁堿反應(yīng)的啟動或關(guān)閉。通過升降機構(gòu)1提升鋁棒2使之脫離堿溶液8，產(chǎn)氫反應(yīng)即停止，如附圖2所示。利用升降機構(gòu)1 下調(diào)套管3使之與支架7接觸，產(chǎn)氫反應(yīng)即開始。

實施例5

實施例3的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特點是通過控制鋁棒端面面積來控制產(chǎn)氫量。鋁棒為含有1％鋰和1％硅的鋁合金，堿溶液為0.5M的NaOH溶液，鋁棒直徑為60mm，反應(yīng)獲得100cc/min的氫氣流量。其余同實施例4。

本實施例便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法，能夠滿足便攜式富氫水制備和氫氣呼吸機的使用要求，具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、操作方便、可控性好、適用范圍廣，不耗電、污染小等積極效果。