一種大流量飽和氫水機用電解槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大流量飽和氫水機用電解槽，其特征是：包括陽電極、絕緣支架、隔膜和陰電極，并按照一定順序組成的一個或多個水電解槽單元，并將以上單元置于有進出水口的絕緣外殼內(nèi)鎖緊，構(gòu)成水電解槽。由于電解槽可以采用多個水電解槽單元，所以水流量即使很大，也能被瞬間電離成氫離子和氫氧根離子，并分別在陰極和陽極生成氫氣和氧氣。大量的氫氣溶解在水中即成為飽和氫水。電解槽的水流量最高可以達到5L/min，能夠滿足人較多的公共場所的使用要求。
【專利說明】
-種大流量飽和氨水機用電解槽
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種大流量飽和氨水機用電解槽，屬于水電解技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 2007年氨氣生物學(xué)第一篇文章在Science上發(fā)表，其證明了氨氣能治療動物惡性 黑色素瘤，并提出了氨氣能直接中和徑基自由基的理論。此后，氨氣生物學(xué)引起了世界科 學(xué)家的重視，逐步形成了研究氨氣生物學(xué)的熱潮，富氨水是研究較多的其中一個。富氨水， 顧名思義就是含有很多氨氣的水。通過分析法國的盧爾德泉水、德國的諾登奧水、墨西哥 的托拉克特水的結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們具有如下共同的特點：其溶解氨氣濃度為0. 3-lppm，與普通 飲用水相比其具有高達數(shù)百倍的富含溶解氨氣，所述法國的盧爾德泉因奇跡之水而有名， 所述德國的諾登奧水和墨西哥的托拉克特水的效果在1990年之后才開始變得有名（取自： 氨水，如今是氨水時代恩相博±著，2009,健康新聞社發(fā)行）。通過人工可W制造富氨水， 但是用純凈水、蒸饋水、各種飲料加工用水所制的"富氨水"不出氨或產(chǎn)氨少，感觀差、口味 差、功效甚微，不利于人體健康。目前，韓國專利KR2011001922提出了一種制造富氨水的制 造裝置，其W離子交換膜為隔膜，將產(chǎn)生氨氣的陰電極和產(chǎn)生氧氣的陽電極進行分離，氧氣 擴散到儲水箱中逸出，而氨氣溶解在水杯中，此裝置經(jīng)過約30min，才能制造富氨水。專利 CN103951015A發(fā)明了 一種電解水杯，該水杯設(shè)有陰電極和陽電極的內(nèi)膽，采用透水性隔膜 將鐵陰電極和碳基陽電極分隔，并將高電平窄脈沖電源施加在內(nèi)膽的陰電極和陽電極上對 水杯的水進行電解，制造富氨水，該方法極易造成碳材料的脫落污染水質(zhì)，且制成富氨水時 間較長，一般需要經(jīng)過約30min，水杯中的氨含量最高能夠達到625ppb，遠(yuǎn)小于水中溶解氨 的飽和濃度。
[0003] 本發(fā)明的陽極腔空間相對較小，所W在陽極析出的氧氣無處釋放，只能克服隔膜 的阻力而放出，由于電解電壓較高，生成的〇2受到高能電場的作用發(fā)生等離子放電，生成氧 原子，氧原子與水中的易氧化物質(zhì)結(jié)合而消失。但是陰極腔空間相對較大，析氨反應(yīng)正常進 行，生成的氨原子一部分結(jié)合生成氨氣化2)，另一部分接受電子生成負(fù)氨離子化），進而流 經(jīng)陰極腔的水的含氨量急劇升高，氧化還原電位下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供一種適合于飽和氨水機用的電解槽，能夠制取活 性氨含量高、具有氧化還原電位較低的飲用氨水。 陽〇化]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種大流量飽和氨水機用電解槽，其特征在于：包括陽電極、絕緣支架、隔膜和陰 電極，按照一定順序組成的一個或多個水電解槽單元，隔膜將電解槽單元分割成陽極腔和 陰極腔；所述的電解槽單元置于有進出水口的絕緣外殼內(nèi)；所述電解槽的陽極腔和陰極腔 共用進水口和出水口，水在陰極腔流過；所述的外殼將水電解槽單元各組件夾緊密封，構(gòu)成 水電解槽；所述的電極的導(dǎo)電端子穿透外殼，并在導(dǎo)電端子之間施加電解電壓。
[0007] 所述的隔膜與陽電極的距離在0-4mm的范圍內(nèi)，隔膜與陰電極的距離在0-5mm的 范圍內(nèi)。
[0008] 所述的絕緣外殼共有兩個水口，其中一個是進水口，一個是出水口；所述電解槽 的陰電極和陽電極共用進水口和出水口，水在陰極腔流過，經(jīng)過電離后，氨氣溶解在水中流 出。
[0009] 所述的陽電極和陰電極是鐵基材表面涂覆銷族元素涂層或銷族元素氧化物涂層， 或是銷族元素和銷族元素氧化物中的一種或二種W上與鐵、鉆、錫、錬或粗中的一種或二種 W上氧化物組合的涂層；
[0010] 所述的隔膜是透水性隔膜或離子交換膜，所述隔膜厚度范圍是10 ym-0. 5mm。
[0011] 所述的隔膜可W是無紡布、納濾膜、微濾膜、反滲透膜、超濾膜，或全氣橫酸膜的 化f ion膜、Dow膜、Flemion、Aciplex⑥膜，部分氣化的質(zhì)子交換膜類的BAM3G膜，非氣化的 質(zhì)子交換膜類為化iS公司的橫化苯乙締/乙締基下締/苯乙締 S嵌段共聚物膜（S邸巧，W 及聚四氣乙締（PT陽）多孔膜為基底的多孔聚物基復(fù)合質(zhì)子交換膜復(fù)合膜的一種或二種W 上組合。
[0012] 所述水電解槽單元還包括有一個或二個W上的環(huán)狀的絕緣支架上，所述陽電極和 陰電極分別疊放在環(huán)狀的絕緣支架上；隔膜處于二個絕緣支架之間，隔膜被二個相鄰的絕 緣支架夾持；所述的外殼將水電解槽單元的各組件（包括陽電極、陰電極、隔膜、絕緣支架） 夾緊密封，構(gòu)成水電解槽；
[0013] 所述環(huán)狀的絕緣支架中部帶有通孔，水在陰極腔流過時，水流方向平行于陰電極。
[0014] 所述的陽電極或陰電極靠近外殼時，靠近外殼側(cè)的絕緣支架省略；
[0015] 于所述絕緣支架的一側(cè)或二側(cè)表面設(shè)有一組或二組W上導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽可將絕緣 支架外部的水導(dǎo)入絕緣支架內(nèi)部的中空區(qū)域，導(dǎo)流槽也可將絕緣支架內(nèi)部的中空區(qū)域的水 導(dǎo)出至絕緣支架外部；每組導(dǎo)流槽包括1條或二條W上的導(dǎo)流溝槽，導(dǎo)流溝槽的二端分別 與絕緣支架內(nèi)部的中空區(qū)域和絕緣支架外部相連通；一組或二組W上導(dǎo)流槽靠近外殼進出 口位置設(shè)置；使水能夠經(jīng)導(dǎo)流槽接觸到陰電極和/或陽電極；導(dǎo)流槽深度為0. 5-4mm ;
[0016] 或者，于所述絕緣支架上設(shè)有1個或者2個W上的通孔，于所述絕緣支架的一側(cè)或 二側(cè)表面設(shè)有一組或二組W上導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽可將通孔中的水導(dǎo)入絕緣支架內(nèi)部的中空區(qū) 域，導(dǎo)流槽也可將絕緣支架內(nèi)部的中空區(qū)域的水導(dǎo)出至通孔中；每組導(dǎo)流槽包括1條或二 條W上的導(dǎo)流溝槽，導(dǎo)流溝槽的二端分別與絕緣支架內(nèi)部的中空區(qū)域和通孔相連通；1個 或者2個W上的通孔靠近外殼進出口位置設(shè)置；使水能夠經(jīng)導(dǎo)流槽接觸到陰電極和/或陽 電極；導(dǎo)流槽深度為0. 5-4mm。
[0017] 所述電解槽的陽電極和陰電極分別連接到直流電源的正極和負(fù)極；所述的電解電 壓在5-60V之間，電解電流在1-20A之間。
[0018] 所述電解槽的水流量在0. 1-化/min之間。
[0019] 所述電解槽外形不限，所述的陽電極和陰電極基材可W具有各種形狀的孔，或者 采用微孔鐵板或拉伸鐵網(wǎng)。
[0020] 為使流出水的氨含量達到1.化pm W上，所述電解槽可W由多對電解槽單元構(gòu)成， 單元數(shù)量為1-20個。
[0021] 所述中空容器的絕緣外殼由兩部分構(gòu)成，兩部分結(jié)合處有密封件，用金屬螺栓緊 固，或與螺母配合緊固；電極的導(dǎo)電端子穿透外殼處，設(shè)有密封元件。
[0022] 如所述的外殼可W是二塊絕緣端板，通過金屬螺栓或螺桿結(jié)合螺母，并配合密封 件夾緊電解槽單元，其中水進出口置于端板上，此時所述電解槽單元各部分之間設(shè)有密封 件。
[0023] 所述絕緣支架具有穿透分隔板的通孔，可W是單孔、雙孔或多孔，通孔形狀不限。
[0024] 所述的水可W是經(jīng)過過濾的去離子水，運樣能夠保證良好的口感。
[00巧]所述電解槽采用多組電解槽單元，可W保證在電解槽內(nèi)部通過較大流量的水，且 大流量的水能夠很快的電離成氨離子和氨氧根離子，并分別在陰極和陽極生成氨氣和氧 氣。氨氣在短時間內(nèi)溶解在水中形成飽和氨水流出電解槽，而氧氣在高能電場作用下形成 氧原子，并與水中的易氧化物質(zhì)結(jié)合而消失，氨氣溶解在水中形成富氨水，結(jié)果富氨水具有 較佳的口味、更好的功效。
[0026] 所述電解槽在正常工作模式時，可W制造弱堿性飽和氨水，當(dāng)電解槽在反極模式 時，可W制造酸性水。
[0027] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點： 陽02引 1.快速、效率高。本發(fā)明的電解槽在施加電解電壓瞬間，即可制造出飽和氨水。
[0029] 2.氨含量可調(diào)。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)電解電壓，可W生成不同氨含量水。
[0030] 3.結(jié)構(gòu)簡單。陰陽極腔共用進出口，方便水管理。
[0031] 總之，本發(fā)明的電解槽能夠高效、快速的制造大流量的飽和氨水。
【附圖說明】
[0032] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不作對本發(fā)明的限定：
[0033] 圖1電解槽外殼結(jié)構(gòu)示意圖：1出水口，2進水口，3第一外殼，4第二外殼，5、6第 一、第二螺栓孔，7、8第一、第二密封件，9、10導(dǎo)電端子孔。
[0034] 圖2為電解槽結(jié)構(gòu)示意圖之一，1出水口，2進水口，3第一外殼，4第二外殼，5、6第 一、第二螺栓孔，7、8第一、第二密封件，11陰電極，12絕緣支架，13隔膜，14陽電極。
[0035] 圖3為電解槽結(jié)構(gòu)示意圖之二，1出水口，2進水口，3第一外殼，4第二外殼，5、6第 一、第二螺栓孔，7、8第一、第二密封件，11陰電極，12絕緣支架，13隔膜，14陽電極。
[0036] 圖4絕緣支架結(jié)構(gòu)示意圖：15進水口，16出水口，17導(dǎo)流槽，18通孔，19凸臺。
【具體實施方式】
[0037] 圖1給出了電解槽外殼結(jié)構(gòu)示意圖?？蒞看出，本發(fā)明的電解槽采用一對絕緣外 殼，在螺絲和密封件的作用下，形成一個完整的電解槽外殼，將電解槽單元組件夾緊。 陽0測實施例1
[0039] 采用帶進出水口的ABS樹脂外殼，外殼結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中1為出水口，2為進水 口，3、4為一對第一、第二外殼，5、6為第一、第二螺栓孔，7、8為第一、第二密封件，9、10為第 一、第二導(dǎo)電端子孔。該電解槽包括兩個電解槽單元，其結(jié)構(gòu)如下：將鍛Pt的鐵陽電極放在 兩個尼龍支架之間，再將兩張隔膜化25mm，PP無紡布），分別放在尼龍支架外側(cè)，然后在膜 外側(cè)各放一個尼龍支架，再將兩個鍛銷的鐵陰電極分別放在尼龍支架外側(cè)，最后，將電解槽 單元放置在ABS樹脂外殼內(nèi)，然后通過螺絲、螺母和密封件緊固，夾緊水電解槽單元，構(gòu)成 水電解槽。其中，隔膜與陰電極的距離為4mm，隔膜與陽電極的距離為4mm，尼龍支架帶有兩 個矩形通孔，支架導(dǎo)流槽深2. 6mm。將1.化/min的去離子水通過進出口后，施加電解電壓， 電壓從OV調(diào)節(jié)到50V，電解電流也從OA增加到12A。從實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)恒定25V時，施加電 壓約2秒鐘，即有氨氣泡隨水流出。分別取0秒和10秒鐘時的水樣作分析，如表1所示?？?W看出，施加電壓前，氧化還原電位（ORP) :620mV，酸堿度（抑值）：6. 9,含氨量：0 ;當(dāng)施加 電壓10秒時，氧化還原電位（ORP) :-860mV，酸堿度（抑值）：8. 4,含氨量：162化pb。 W40] 實施例2
[0041] 圖2給出了包括20個電解槽單元的水電解槽，其中1為出水口，2為進水口，3為 第一外殼，4為第二外殼，5、6為第一、第二螺栓孔，7、8為第一、第二密封件，11為陰電極， 12為絕緣支架，13為隔膜，14為陽電極。該電解槽結(jié)構(gòu)如下：將涂覆銀釘錫的鐵陽電極疊 放在四氣乙締支架上，再將一張隔膜（0.5mm，超濾膜）疊放在尼龍支架另一側(cè)，然后在膜 外側(cè)放一個四氣乙締支架，最后將涂銀粗的鐵陰電極疊放在四氣乙締支架上，W上結(jié)構(gòu)構(gòu) 成一個電解槽單元，共20個單元疊加在一起，用一對帶水進出口的聚甲醒外殼（端板）夾 住，通過螺絲、螺母和密封件緊固，夾緊水電解槽單元，構(gòu)成水電解槽。該電解槽的四氣乙 締支架帶4個通孔，隔膜與陰電極的距離為2. 5mm，隔膜與陽電極的距離為0. 8mm，支架導(dǎo) 流槽深1. 2mm。陽電極、四氣乙締支架、陰電極和外殼之間置有娃橡膠墊密封件，在螺桿、 墊片和螺母緊固下，構(gòu)成了類似于壓濾機的富氨水電解槽。該電解槽的最高水流量能達 到化/min。當(dāng)水進入電解槽后，施加電解電壓，電壓從OV調(diào)節(jié)到60V，電解電流從OA增加 到18A。恒定60V約5秒鐘，即取水樣作分析，如表2所示。可W看出，在加電壓前，氧化還 原電位（ORP) :620mV，酸堿度（抑值）：6. 9,含氨量：0 ;當(dāng)施加電壓10秒時，氧化還原電位 (ORP) :-890mV，酸堿度（抑值）：9. 0,含氨量：1650ppb。 W42] 實施例3
[0043] 圖3給出了包含4個電解槽單元的電解槽。其中1為出水口，2為進水口，3為第 一外殼，4為第二外殼，5、6為第一、第二螺栓孔，7、8為第一、第二密封件，11為陰電極，12為 絕緣支架，13為隔膜，14為陽電極。該電解槽結(jié)構(gòu)如下：將一個涂覆銀錫錬氧化物的鐵陽電 極兩側(cè)分別疊放一張隔膜（0. 125mm，化fion 115)，再將兩個聚丙締（P巧支架分別疊放在 隔膜外側(cè)，再將兩個涂敷銀粗的鐵陰電極分別放在兩個聚丙締支架外側(cè)，再將兩個聚丙締 (P巧支架分別疊放在兩個鐵陰極板的外側(cè)，然后將兩個化fion 115隔膜分別疊放在聚丙 締（P巧支架，膜的另一側(cè)分別疊放一個鐵陽極板，最后用一套尼龍外殼（端板）在螺桿、密 封件和螺母緊固，構(gòu)成水電解槽。
[0044] 該電解槽的絕緣支架為聚丙締（P巧材質(zhì)，結(jié)構(gòu)如圖4所示，絕緣支架的兩側(cè)分別 有整體的凸臺，鐵電極可W完全電極嵌入到凸臺的內(nèi)部，水由水進口 15經(jīng)過導(dǎo)流槽17,流 經(jīng)支架的通孔擴散至電極表面，最后經(jīng)過出水口 16流出。隔膜與陰電極的距離為5mm，隔膜 與陽電極的距離為0mm，支架導(dǎo)流槽深2. 4mm。該電解槽最高水流量能達到化/min。當(dāng)水進 入電解槽后，施加電壓20V，電解電流3A。恒定20V約10秒鐘，即取水樣作分析，如表3所 示?？蒞看出，在加電壓前水的酸堿度（pH值）為6. 9,含氨量：0;當(dāng)施加電壓10秒時，氧 化還原電位（ORP) :-590mV，酸堿度（抑值）：8. 6,含氨量：138化Pb,可W滿足家庭飲用的要 求。當(dāng)施加反向電壓10秒時，流出水的酸堿度（抑值）為5. 6,如表4所示，可W滿足清洗 蔬菜、消毒等使用要求。 |；004引表
[0046] 表
[0047]
[0048] 表
[0049] 陽化0] 表
[0051] 1 W上實例說明，本發(fā)明的電解槽能夠高效的制造大流量的飽和氨水，當(dāng)使用在飽 和氨水機上時，能夠很好的滿足家庭用或者公共場所使用的要求。
【主權(quán)項】
1. 一種大流量飽和氫水機用電解槽，其特征在于：包括密閉的中空容器，由陽電極、隔 膜和陰電極依次疊合構(gòu)成的水電解槽單元，所述的水電解槽單元置于中空容器內(nèi)，隔膜將 電解槽單元分割成陽極腔和陰極腔；于中空容器上設(shè)有陽極腔和陰極腔共用進水口和出水 口，水在陰極腔流過；所述的陽電極和陰電極上均分別設(shè)有導(dǎo)電端子，導(dǎo)電端子的一端穿透 中空容器的外殼處于中空容器外部。2. 按照權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于： 所述置于中空容器內(nèi)的水電解槽單元為一個或二個以上； 一個水電解槽單元是由一個陽電極、一個隔膜和一個陰電極依次疊合構(gòu)成； 二個以上的水電解槽單元為層疊結(jié)構(gòu)，包括η個陽電極與n-1個陰電極交替疊合、且 于相鄰的陽電極與陰電極之間設(shè)置有隔膜，η為大于等于2的整數(shù)；或者包括η個陽電極與 η+1個陰電極交替疊合、且于相鄰的陽電極與陰電極之間設(shè)置有隔膜，η為大于等于1的整 數(shù)。3. 按照權(quán)利要求2所述的電解槽，其特征在于：所述水電解槽單元還包括有一個或二 個以上的環(huán)狀的絕緣支架上，所述陽電極和陰電極分別疊放在環(huán)狀的絕緣支架上；隔膜處 于二個絕緣支架之間，隔膜被二個相鄰的絕緣支架夾持；所述的外殼將水電解槽單元的各 組件（包括陽電極、陰電極、隔膜、絕緣支架）夾緊密封，構(gòu)成水電解槽； 所述環(huán)狀的絕緣支架中部帶有通孔，水在陰極腔流過時，水流方向平行于陰電極。4. 按照權(quán)利要求1、2或3所述的電解槽，其特征在于：所述的隔膜與陽電極的距離在 0- 4mm的范圍內(nèi)，隔膜與陰電極的距離在0-5mm的范圍內(nèi)。5. 按照權(quán)利要求4所述的電解槽，其特征在于：所述的隔膜與陽電極的距離為0_時， 省略陽電極和隔膜間的絕緣支架，陽極腔體積為零；和/或，所述的隔膜與陰電極的距離為 0_時，省略陰電極和隔膜間的絕緣支架，陰極腔體積為零，水在中空容器內(nèi)流過時，水流方 向平行于陰電極。6. 按照權(quán)利要求1或2所述的電解槽，其特征在于：所述中空容器的絕緣外殼共有兩 個以上水口，其中一個以上是進水口，一個以上是出水口，所述電解槽單元的數(shù)量可以是 1- 20 個。7. 按照權(quán)利要求1、2或3所述的電解槽，其特征在于：所述的陽電極和陰電極是鈦基 材表面涂覆鉑族元素涂層或鉑族元素氧化物涂層，或是鉑族元素和鉑族元素氧化物中的一 種或二種以上與鈦、鈷、錫、銻或鉭中的一種或二種以上氧化物組合的涂層； 所述隔膜厚度范圍是10 μ m-o. 5mm〇8. 按照權(quán)利要求3所述的電解槽，其特征在于：所述環(huán)狀的絕緣支架中部帶有通孔，靠 近外殼進出口位置有導(dǎo)流槽，其深度為0. 5-4_ ;所述的絕緣支架的兩側(cè)分別有連續(xù)的、或 間斷的凸臺或凹槽，所述的鈦陽電極或陰電極可以完全嵌入到凸臺或凹槽的內(nèi)部。9. 按照權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于：所述中空容器的絕緣外殼由兩部分構(gòu) 成，兩部分結(jié)合處有密封件，用金屬螺栓緊固，或與螺母配合緊固；電極的導(dǎo)電端子穿透外 殼處，設(shè)有密封元件。10. 按照權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于：所述電解槽的陽電極和陰電極分別通 過導(dǎo)電端子連接直流電源的正極和負(fù)極；所述的電解電壓在5-60V之間，電解電流在1-20A 之間；所述電解槽的水流量在〇. l_5L/min之間。
【文檔編號】C25B9/06GK105862065SQ201510029348
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月21日
【發(fā)明人】孫樹成
【申請人】大連氫元科技有限公司