專利名稱：單向閥調(diào)壓式水電解器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)儀器，特別涉用一種化學(xué)教學(xué)時(shí)用于做電解水的水電解器。
在現(xiàn)有技術(shù)中，水電解器的發(fā)明人是德國化學(xué)家霍夫曼在十九世紀(jì)中葉發(fā)明的。是由相互平行垂直排列的帶有刻度玻璃管，玻璃管的上端過渡性收縮成出氣嘴，出氣嘴的收縮段上安裝有控制氣體的旋塞閥，玻璃管的下端口內(nèi)裝有橡膠塞，橡膠塞穿入有伸入玻璃管內(nèi)的鉑(白金)電極，鉑電極的露出端連接有導(dǎo)線，垂直排列的帶有刻度的兩根玻璃管在下端偏上有連接并與兩根玻璃管成整體且連通的連通管，兩根相互平行帶有刻度的玻璃管之間有一個(gè)灌注電解水的球形漏斗，球形漏斗的上端高于兩根玻璃管上端的出氣嘴，球形漏斗通過下端頭與連通管成整體并相通。霍夫曼水電解器存在下列缺陷其一是使用水位的壓強(qiáng)差控制氣流(即水位差控制)。因通電之前需將旋塞打開，在球形漏斗高位差的作用下，球形漏斗內(nèi)的液位下降，玻璃管內(nèi)的液位上升，直至玻璃管上端的出氣嘴。通電后水被電解，產(chǎn)生氫氣和氧氣，氫氣和氧氣分別集于兩根玻璃管內(nèi)，隨著通電時(shí)間的延長，旋塞之下的管氣體增多，液面下降。在檢驗(yàn)氣體(氫氣、氧氣)實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開旋塞時(shí)還不能馬上做實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樾系某鰵庾於芜€存有水，需在球形漏斗液位差的作用下將出氣嘴段的水排出方可。因在液位差的作用下氣體排出的速度較快，實(shí)驗(yàn)人員來不及進(jìn)行檢驗(yàn)而氣體早已排凈，造成實(shí)驗(yàn)失敗，缺乏經(jīng)驗(yàn)的青年教師一般實(shí)驗(yàn)成功率不高，更不宜讓學(xué)生動(dòng)手操作。其二是兩電極之間距離較遠(yuǎn)，相應(yīng)的電阻增大，在電壓較低時(shí)電解速度較慢，課內(nèi)耗時(shí)太多，電壓提高后電解速度雖然加快了，作為構(gòu)成水電解器的玻璃管容易炸裂。其三是以金屬鉑作電極價(jià)格太昂貴。金屬鉑作電極雖不易被氧化，但成本太高。本實(shí)用新型的目的是向人們公開一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、操作方便、安全可靠的單向閥調(diào)壓式水電解器。
本實(shí)用新型是通過下述措施實(shí)現(xiàn)的。
單向閥調(diào)壓式水電解器，它包括一個(gè)作為電解槽的玻璃瓶，裝在玻璃瓶口內(nèi)的瓶塞，瓶塞上加工有垂直并列的兩個(gè)圓孔，兩個(gè)圓孔內(nèi)分別插入有帶有刻度的氫氣集氣管和氧氣集氣管。氫氣集氣管和氧氣集氣管的上端分別有與之構(gòu)成整體的氫氣出氣嘴和氧氣出氣嘴。氫氣出氣嘴和氧氣出氣嘴分別套有膠帽。氫氣集氣管和氧氣集氣管的下端口內(nèi)各插入一個(gè)不銹鋼電極，兩個(gè)不銹鋼電極上分別連接有導(dǎo)線，兩電極的導(dǎo)線穿過瓶塞引出玻璃瓶外，作為與直流電源相連接的導(dǎo)線。瓶塞上還加工有兩個(gè)安裝進(jìn)氣管和排氣管的小圓孔，其中一個(gè)小圓孔內(nèi)插入玻璃進(jìn)氣管，處于玻璃瓶內(nèi)進(jìn)氣管管頭上套有單向進(jìn)氣閥，單向進(jìn)氣閥是由一段彈性膠質(zhì)管，堵住彈性膠管一端管口的堵塞，彈性膠質(zhì)管管壁上的進(jìn)氣縫所構(gòu)成。即截取一段長度適宜的彈性膠質(zhì)管，在其管壁上用刀割一條進(jìn)氣縫，彈性膠質(zhì)管的其中一端端口用膠木做成的堵塞堵住，另一端端口套在處于玻璃瓶內(nèi)的進(jìn)氣管的管頭上。處于瓶塞之上段的進(jìn)氣管的管頭上套一段輸氣管，輸氣管的外端口上連接有向玻璃瓶內(nèi)充氣的吸球；瓶塞的另一個(gè)小圓孔內(nèi)插入有排氣管，排氣管的上端端頭部套有單向排氣閥。單向排氣閥是由彈性膠質(zhì)管、堵住彈性膠質(zhì)管其中一端管口的堵塞、彈性膠質(zhì)管壁上的排氣縫所構(gòu)成。即截取一段長度適宜的彈性膠質(zhì)管，在其管壁上用刀割一條排氣縫，堵住彈性膠質(zhì)管其中一端端口的膠木塞，即成為單向排氣閥。
操作過程及效果在做水的電解實(shí)驗(yàn)時(shí)，向玻璃瓶內(nèi)加水，使液面高度低于處于玻璃瓶內(nèi)的單向進(jìn)氣閥。為增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，在水中加入少量的氫氧化納。撥掉套在兩個(gè)玻璃集氣管上端出氣嘴上的膠帽，手握吸球使吸球的出氣嘴對(duì)準(zhǔn)進(jìn)氣管的管口，空氣由吸球壓出后經(jīng)彈性膠質(zhì)輸氣管，玻璃進(jìn)氣管，當(dāng)空氣到達(dá)玻璃進(jìn)氣管端頭上的單向進(jìn)氣閥時(shí)，構(gòu)成單向進(jìn)氣閥的彈性膠質(zhì)管則受壓膨漲，進(jìn)氣縫張開，空氣便從進(jìn)氣縫流出進(jìn)入作為電解槽的玻璃瓶內(nèi)。此時(shí)玻璃瓶內(nèi)的氣壓升高，水便從兩個(gè)集氣玻璃管的底口同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)集氣玻璃管內(nèi)，隨著兩個(gè)集氣玻璃管內(nèi)的液面升高，玻璃瓶內(nèi)的液面也隨之下降。待兩個(gè)集氣玻璃管內(nèi)的液面升至最高端(出氣嘴)時(shí)停止充氣，此時(shí)用膠帽將兩個(gè)集氣玻璃瓶上端的出氣嘴套住，即可接通電源將水電解。電解所產(chǎn)生的氫氣和氧氣分別收集在兩個(gè)集氣玻璃管內(nèi)。隨著集氣玻璃管內(nèi)氣體(氫氣、氧氣)體積的逐漸增大，氣壓升高而集氣管內(nèi)的液位下降，玻璃瓶內(nèi)的液位上升而玻璃瓶內(nèi)的空氣壓力升高，當(dāng)高于外界壓力時(shí)，空氣便從單向排氣閥的排氣縫排出，與外界大氣壓力基本保持平衡。通電45秒至1分鐘即可收集10mL氫氣，5mL氧氣。檢驗(yàn)氣體時(shí)，按實(shí)驗(yàn)順序分別撥掉膠帽，因玻璃瓶內(nèi)還有部分殘壓，先撥掉膠帽的集氣管內(nèi)液面曖間略有上升，然后保持不變，氣體(氫氣、氧氣)便滯留在集氣玻璃管內(nèi)，再通過壓縮吸球使玻璃瓶內(nèi)壓力升高，撥掉膠帽的玻璃集氣管內(nèi)的液面上升，收集的氣體便從出氣嘴排出，其排出氣體的大小及速度均通過吸球來控制(氣壓控制)。
它具有以下優(yōu)點(diǎn)A、操作方便，實(shí)驗(yàn)成功率為100％；B、兩電極之間的距離近、電阻小、電解速度快；C、以不銹鋼作電極，制作容易、價(jià)格低廉，產(chǎn)生的氣體體積誤差小，氫氣與氧氣的比基本上為2∶1；D、材料易得，制作簡單，可作為學(xué)生第二課堂的制作內(nèi)容。
E、實(shí)驗(yàn)完畢、電解液不用排出，可連續(xù)使用。
下面結(jié)合實(shí)施及附圖進(jìn)一步詳述本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是
圖1中由乳膠管17、堵塞19構(gòu)成的單向進(jìn)氣閥和由乳膠管12、堵塞14構(gòu)成的單向出氣閥的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1、電極 2、電極 3、玻璃瓶 4、導(dǎo)線 5、導(dǎo)線 6、瓶塞7、氧氣集氣管 8、膠帽9、膠帽 10、氫氣集氣管 11、排氣管 12、彈性膠質(zhì)管 13、排氣縫 14、堵塞 15、進(jìn)氣管 16、輸氣管 17、彈性膠質(zhì)管 18、進(jìn)氣縫 19、堵塞 20、液面 21、吸球在
圖1所示實(shí)施例中，作為電解槽的玻璃瓶3為廣口瓶，蓋住并密封玻璃瓶瓶口的瓶塞6為錐形體，采用橡膠制作，瓶塞6加工有兩個(gè)大圓孔，兩個(gè)大圓孔內(nèi)分別插入刻有毫米刻度的上端有出氣嘴、下端口浸入電解液內(nèi)的氫氣集氣玻璃管7和氧氣集氣玻璃管10。套在氫氣集氣玻璃管7出氣嘴上的膠帽8和套在氧氣集氣玻璃管10出氣嘴上的膠帽9。氫氣集氣玻璃管7的底端口內(nèi)和氧氣集氣玻璃管10的底端口內(nèi)的分別插入有不銹鋼制作的電極1、2，電極1、2為條帶狀，電極1、2之間的距離為20-22mm，電極1、2上分別連接有直流電源的導(dǎo)線4、5，導(dǎo)線4、5穿過瓶塞6而引出。瓶塞6還加工有插進(jìn)氣管15的插入孔和插出氣管11的插入孔。進(jìn)氣管15為玻璃管，下端頭套有由乳膠管17、乳膠管管壁上的用刀片割成的2-3毫米長的氣縫18，堵住乳膠管其中一端端口的堵塞19所構(gòu)成的單向進(jìn)氣閥(參閱圖2)。輸氣管16為截取的一段乳膠管，一端頭套在進(jìn)氣管15的上端頭上，另一端連接有吸球21。出氣管11為彎折成“L”形的玻璃管，彎折處一側(cè)的直管段通過瓶塞6上的孔插入玻璃瓶3內(nèi)，端口處于電解液面20之上，另一側(cè)的直管段的管頭部套有由乳膠管12，乳膠管管壁上的用刀片割成的2-3毫米長的排氣縫13，堵住乳膠管其中一端端口的堵塞14所構(gòu)成的單向排氣閥(參閱圖2)。
構(gòu)成單向閥調(diào)壓式水電解器玻璃瓶3的瓶口與瓶塞6的接觸面，即瓶口的內(nèi)面最佳為磨砂面，增加粗糙度，以防止瓶口粘有電解液時(shí)或瓶內(nèi)氣壓升高后瓶塞向上滑，造成密封不嚴(yán)。
權(quán)利要求1.一種用于化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的單向閥調(diào)壓式水電解器，它包括刻有毫米刻度的帶有出氣嘴的氧氣集氣管(7)和氫氣集氣管(10)，氧氣集氣管(7)和氫氣集氣管(10)的底口內(nèi)裝有電極(1、2)，連接在電極(1、2)上的導(dǎo)線(4、5)，其特征是作為盛裝電解液的電解槽為玻璃瓶(3)，玻璃瓶(3)的瓶口裝有瓶塞(6)，瓶塞(3)加工有安裝氫氣集氣管(7)、氧氣集氣管(10)的并列垂直的兩個(gè)圓孔，瓶塞(3)上還加工有安裝進(jìn)氣管(15)和排氣管(11)的兩個(gè)小圓孔，進(jìn)氣管(15)為玻璃管其下端頭套有由彈性膠質(zhì)管(17)、堵住彈性膠質(zhì)管(17)其中一端端口的堵塞(19)、彈性膠質(zhì)管(17)管壁上的氣縫(18)構(gòu)成的單向進(jìn)氣閥，進(jìn)氣管(15)的上端頭連接有一段彈性膠質(zhì)輸氣管(16)、彈性膠質(zhì)輸氣管(16)的進(jìn)氣口上連接有吸球(21)，排氣管(11)為玻璃管其外端頭上套有由彈性膠質(zhì)管(12)、堵住彈性膠質(zhì)管(12)其中一端端口的堵塞(14)、彈性膠質(zhì)管(14)管壁上的排氣縫(13)構(gòu)成的單向排氣閥，氧氣集氣管(7)的出氣嘴上和氫氣集氣管的出氣嘴上分別套有膠帽(8)和膠帽(9)，氧氣集氣管(7)和氧氣集氣管(10)的底口內(nèi)的電極(1、2)為不銹鋼電極，刻有毫米刻度的氧氣集氣管(7)和刻有毫米刻度的氫氣集氣管(10)為垂直分立排列，氧氣集氣管和氫氣集氣管底口內(nèi)的兩電極(1、2)之間的距離為20-22毫米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是玻璃瓶(3)為廣口瓶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是玻璃瓶(3)與瓶塞(6)相接觸的瓶口內(nèi)圓面為磨砂面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是構(gòu)成單向進(jìn)氣閥的彈性膠質(zhì)管(17)為乳膠管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是構(gòu)成單向進(jìn)氣閥的彈性膠質(zhì)管(17)上的進(jìn)氣縫(18)的長度為2-3毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是構(gòu)成單向出氣閥的彈性膠質(zhì)管(12)為乳膠管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是構(gòu)成單向排氣閥的彈性膠質(zhì)管(12)上的排氣縫(13)為2-3毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是排氣管(11)為L形玻璃管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥調(diào)壓式水電解器，其特征是連接在進(jìn)氣管(15)上端的一段彈性膠質(zhì)輸氣管(16)為乳膠管。
專利摘要一種用于化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的單向閥調(diào)壓式水電解器,它由玻璃瓶、瓶塞、瓶塞上的氧氣集氣管和氫氣集氣管、套在兩個(gè)集氣管出氣嘴上的膠帽、裝在兩個(gè)集氣管底口內(nèi)的電極、連接在電極上的并穿過瓶塞的導(dǎo)線、瓶塞上的進(jìn)氣管和排氣管、排氣管端頭上的單向排氣閥、進(jìn)氣管下端頭上的單向進(jìn)氣閥。進(jìn)氣管上端頭的輸氣管、輸氣管進(jìn)氣口上的吸球所構(gòu)成,它操作方便、實(shí)驗(yàn)成功率為100%、電解速度快,制作容易價(jià)格低廉,是一種極為理想的實(shí)驗(yàn)儀器。
文檔編號(hào)C25B1/00GK2286756SQ96248070
公開日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1996年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月8日
發(fā)明者李成美, 張景敏 申請(qǐng)人:李成美, 張景敏