一種低電壓負氧離子發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種低電壓負氧離子發(fā)生器，包括相對設置的正電極和負電極，所述正電極和負電極固定安裝在箱體上，其中，所述正電極為金屬或導電聚合物電極，所述負電極為表面涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物電極，優(yōu)選為表面涂覆石墨烯的多孔材料；所述正電極、負電極和反饋電路相連形成調節(jié)負氧離子濃度的電容器。本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，通過相對設置的正電極和負電極形成調節(jié)負氧離子濃度的電容器，選用表面涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物電極作為負電極，通過增大負電極與空氣的接觸面積提高負氧離子的產率，從而能夠在低電壓下產生高活性的負氧離子，無伴生臭氧，產率可調，使用方便。
【專利說明】一種低電壓負氧離子發(fā)生器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種負氧離子發(fā)生器，尤其涉及一種低電壓負氧離子發(fā)生器。

【背景技術】
[0002]空氣負離子又稱負氧離子，是指獲得I個或I個以上的電子帶負電荷的氧氣離子?？諝庳撾x子是對人體健康非常有益的一種物質，并具有極佳的凈化除塵、改善預防呼吸道疾病、改善睡眠、抗氧化、防衰老、清除體內自由基、降低血液粘稠度等特殊功效。目前，市面上廣泛使用的負離子發(fā)生器都是使用高壓發(fā)生電路電離空氣中的氧分子從而產生氧氣負離子的原理制成的。此種方法的弊端是需要較高的電壓才能產生較多量的空氣負離子，成本較高且存在安全隱患，并對環(huán)境產生電磁污染，除此之外，高電壓電離空氣的同時還生成諸如臭氧等污染物。
[0003]此后，為了解決高壓電壓和產生臭氧，對環(huán)境的電磁污染的弊端，有人提出利用紫外線光激發(fā)二氧化鈦分子后發(fā)生光催化反應以實現低電壓產生負氧離子，但是光催化系統的負氧離子產率受到光源功耗的影響，能效不高且結構復雜。申請?zhí)枮?201010122547.0的名為《一種氧負離子發(fā)生器》的中國發(fā)明專利(申請公布號為CN101771242A)在此基礎上作出了改進，移去光源裝置，利用二氧化鈦與氧氣接觸時發(fā)生氧化還原反應，電子由二氧化鈦向氧氣轉移，使氧氣分子離子化，再在低電壓條件下補充給二氧化鈦電子使得其源源不斷地產生負氧離子。但是事實上，二氧化鈦在不給紫外光照射的條件下，很難和氧氣接觸發(fā)生反應，即使發(fā)生氧化還原反應，也是極其微量的，低電壓條件下難以維持反應的持續(xù)進行。


【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種低電壓負氧離子發(fā)生器，能夠在低電壓下產生高活性的負氧離子，無伴生臭氧，產率可調，易于整合于多種應用系統。
[0005]本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種低電壓負氧離子發(fā)生器，包括相對設置的正電極和負電極，所述正電極和負電極通過電極固定裝置安裝在箱體上，其中，所述正電極為金屬或導電聚合物電極，所述負電極為表面涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物電極，所述正電極、負電極和反饋電路相連形成調節(jié)負氧離子濃度的電容器。
[0006]上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述負電極為表面涂覆石墨烯的金屬纖維多孔材料、三維蜂窩狀金屬或泡沫金屬。
[0007]上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述正電極和負電極均為平板式電極板。
[0008]上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述正電極為桿狀電極棒，所述負電極為平板式電極板。
[0009]上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述正電極和負電極均為鋸齒式電極板，所述兩塊鋸齒式電極板相互咬合并形成有間隙。上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述正電極為桿狀電極棒，所述負電極為中空的圓筒式電極板，所述桿狀電極棒貫穿整個中空的圓筒式電極板，所述桿狀電極棒和圓筒式電極板同軸設置并形成有間隙。
[0010]上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述正電極為桿狀電極棒，所述負電極為螺旋狀通道，所述螺旋狀通道為內壁涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物，所述桿狀電極棒設置在螺旋狀通道的中心并形成有間隙。
[0011]上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述反饋電路為直流開關電路，當反饋電路檢測到空氣中的負氧離子濃度達到預設上限時，自動隔斷所述反饋電路使得所述電容器放電；當空氣中負氧離子濃度再度下降到預設下限時，所述反饋電路連通使得所述電容器儲能充電。
[0012]上述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其中，所述箱體底部設有進風口、風機和盒蓋，所述盒蓋上位于正電極板和負電極板處開設有出風口。
[0013]本實用新型對比現有技術有如下的有益效果:本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，通過相對設置的正電極和負電極形成調節(jié)負氧離子濃度的電容器，選用表面涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物電極作為負電極，優(yōu)選為表面涂覆石墨烯的多孔材料，例如金屬纖維多孔材料、泡沫金屬等，通過增大負電極與空氣的接觸面積提高負氧離子的產率，從而能夠在低電壓下產生高活性的負氧離子，無伴生臭氧，產率可調，使用方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第一實施例結構示意圖；
[0015]圖2為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第二實施例結構示意圖；
[0016]圖3為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第三實施例結構示意圖；
[0017]圖4為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第四實施例結構示意圖；
[0018]圖5為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第五實施例結構示意圖。
[0019]圖中:
[0020]I反饋電路2進風口3箱體
[0021]4正電極5負電極6盒蓋
[0022]7出風口8電機。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0024]圖1為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第一實施例結構示意圖。
[0025]請參見圖1，本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器包括相對設置的正電極4和負電極5，所述正電極4和負電極5通過電極固定裝置(圖中省略)安裝在箱體3上，其中，所述正電極4為金屬或導電聚合物電極，所述負電極5為表面涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物電極，所述正電極4、負電極5和反饋電路I相連形成調節(jié)負氧離子濃度的電容器。
[0026]本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，所述低電壓是指不致使電極間的空氣產生電離的電壓。所述正電極4的材質為金屬或導電聚合物，優(yōu)選為鋁箔。所述負電極5的材質可以是表面涂覆石墨稀的金屬或導電聚合物電極，優(yōu)選為石墨稀包覆的多孔材料，所述多孔材料為金屬纖維多孔材料、泡沫金屬。所述正電極4和負電極5之間留有適當空隙并優(yōu)選采用平板結構。所述反饋電路I具有連通和隔斷電路的功能，其作用是當空氣中負氧離子濃度達到一個上限時隔斷電路，電容器放電，當空氣中負氧離子濃度達到一個下限時連通電路，電容器儲能。箱體3、盒蓋7和固定連接裝置(圖中省略)的材質均為不導電塑料。當該裝置工作時，大量空氣由風機鼓入，從進風口進入裝置；通電后，低壓直流電流經，負電極表面石墨烯的自由電子數量增加，在氧氣吸附脫附的這一動態(tài)平衡過程中，帶負電的氧氣脫附，空氣中氧氣繼續(xù)吸附在電極表面。從而使得空氣中的氧氣不斷帶上負電荷逃逸，并從出風口 7逃逸至箱體外，進入室內。當反饋電路I檢測到空氣中的負氧離子濃度達到上限時，自動隔斷電路，當空氣中負氧離子濃度再度下降到下限時，電路連通。所述反饋電路I可以和電容器等組件置于一個箱體3內，也可以置于箱體外，分開使用，不影響負氧離子的能效。作為該裝置的一種變形如圖2所示，正電極4也可以是桿狀結構。因此，不拘泥于正極的形狀結構，保證負極與空氣有較大接觸面積即可。
[0027]本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，工作原理如下:石墨烯是碳原子緊密堆積而成的單層二維蜂窩狀晶格結構的一種碳質新材料。研宄表明，石墨烯具有類似于活性炭的天然吸附性，氧氣分子能夠物理吸附在石墨烯的表面且氧-氧之間的相互作用減弱。這主要是由于氧氣分子與碳原子之間會發(fā)生電荷轉移，具體來說，在石墨烯表面游離著大量的自由電子，且它的游離態(tài)電子與金屬中游離態(tài)電子不同在于電子與碳原子的結合沒有電子與金屬原子的結合那么緊密，一旦氧氣分子吸附在石墨烯表面時，它獲得了與它最近鄰碳原子的電荷，與它次近鄰的碳原子也貢獻了一小部分電子給氧氣分子，同時氧氣分子自身的電荷發(fā)生了重新排布，氧-氧之間一小部分電荷轉移到氧氣分子兩側。氧氣分子在石墨稀表面的解析能是2.39eV，該解析能遠遠小于氧氣分子的0-0鍵能，所以當氧氣分子物理吸附在石墨烯表面，理論上使得帶電荷氧分子易于脫離石墨烯表面。石墨烯具有類似于活性炭的天然吸附性，氧氣分子物理吸附在涂覆有石墨烯的金屬或導電聚合物電極表面時，石墨烯中的游離電子由碳原子轉移到氧原子上，形成負氧離子，通電后，石墨烯表面的自由電子數量增加，在氧氣吸附脫附的這一動態(tài)平衡過程中，帶負電的氧氣脫附，空氣中氧氣繼續(xù)吸附在電極表面。從而使得空氣中的氧氣不斷帶上負電荷逃逸。
[0028]圖3為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第三實施例結構示意圖。
[0029]請繼續(xù)參見圖3，該裝置由反饋電路1，進風口 2，箱體3，正電極4，負電極5，盒蓋6，出風口 7，電機8組成。
[0030]本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，所述低電壓是指不致使電極間的空氣產生電離的電壓。所述正電極4的材質為金屬或導電聚合物，優(yōu)選為鋁箔。所述負電極5的材質為可以是表面涂覆石墨稀的金屬或導電聚合物電極，優(yōu)選為涂覆石墨稀的多孔材料，例如金屬纖維多孔材料、泡沫金屬等。正負電極呈兩排鋸齒互相咬合的結構，每個鋸齒與鋸齒之間留有適當空隙，利于空氣流通，鋸齒的個數不僅限于圖中所示，理論上鋸齒的個數越多，氧氣與石墨烯電極的接觸面積越大，則負氧離子的產率越高。所述反饋電路I具有連通和隔斷電路的功能，其作用是當空氣中負氧離子濃度達到一個上限時隔斷電路，電容器放電，當空氣中負氧離子濃度達到一個下限時連通電路，電容器儲能。箱體3、盒蓋6和固定連接裝置(圖中省略)的材質為不導電塑料。當該裝置工作時，大量空氣由風機鼓入，從進風口進入裝置；通電后，低壓直流電流經，負電極5的“鋸齒”上石墨烯表面的自由電子數量增加，在氧氣吸附脫附的這一動態(tài)平衡過程中，帶負電的氧氣脫附，空氣中氧氣繼續(xù)吸附在電極表面。從而使得空氣中的氧氣不斷帶上負電荷逃逸，并從出風口 7逃逸至箱體外，進入室內。當反饋電路檢測到空氣中的負氧離子濃度達到上限時，自動隔斷電路，當空氣中負氧離子濃度再度下降到下限時，電路連通。所述反饋電路I可以和電容器等組件置于一個箱體3內，也可以置于箱體外，分開使用，不影響負氧離子的能效。
[0031]圖4為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第四實施例結構示意圖。
[0032]請繼續(xù)參見圖4，該裝置由1，進風口 2，箱體3，正電極4，負電極5，盒蓋6，出風口7，電機8組成。
[0033]本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，所述低電壓是指不致使電極間的空氣產生電離的電壓。所述電容器的正負電極是圓筒狀的結構，正電極4是貫穿圓筒的桿狀電極，材質是金屬或導電聚合物電極；負電極5是環(huán)繞桿狀正極的圓筒，材質可以是表面涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物電極，優(yōu)選為內表面涂覆石墨烯的多孔材料，例如金屬纖維多孔材料、泡沫金屬等。桿狀正極和筒狀負極之間留有一定空隙。反饋電路I具有連通和隔斷電路的功能，其作用是當空氣中負氧離子濃度達到一個上限時隔斷電路，電容器放電，當空氣中負氧離子濃度達到一個下限時連通電路，電容器儲能。箱體3、盒蓋6和固定連接裝置(圖中省略)的材質為不導電塑料。。當該裝置工作時，大量空氣由風機鼓入，從進風口進入裝置，并被送入圓筒狀電容器內，通電后，低壓直流電流經，負電極5的石墨烯表面的自由電子數量增加，在氧氣吸附脫附的這一動態(tài)平衡過程中，帶負電的氧氣脫附，空氣中氧氣繼續(xù)吸附在電極表面。從而使得空氣中的氧氣不斷帶上負電荷逃逸，并從出風口 7逃逸至箱體外，進入室內。當反饋電路檢測到空氣中的負氧離子濃度達到上限時，自動隔斷電路，當空氣中負氧離子濃度再度下降到下限時，電路連通。所述反饋電路I可以和電容器等組件置于一個箱體3內，也可以置于箱體外，分開使用，不影響負氧離子的能效。
[0034]圖5為本實用新型低電壓負氧離子發(fā)生器第五實施例結構示意圖。
[0035]請繼續(xù)參見圖5，該裝置由該裝置由反饋電路I，進風口 2，箱體3，正電極4，負電極5，盒蓋6，出風口 7，電機8組成。
[0036]本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，所述低電壓是指不致使電極間的空氣產生電離的電壓。所述正電極為桿狀電極棒，所述負電極為螺旋狀通道，通道為內壁涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物，優(yōu)選為內表面涂覆石墨烯的多孔材料，例如金屬纖維多孔材料、泡沫金屬等制成，所述桿狀電極棒設置在螺旋狀通道的中心并形成有間隙。反饋電路I具有連通和隔斷電路的功能，其作用是當空氣中負氧離子濃度達到一個上限時隔斷電路，電容器放電，當空氣中負氧離子濃度達到一個下限時連通電路，電容器儲能。箱體3、盒蓋6和固定連接裝置(圖中省略)的材質為不導電塑料。當該裝置工作時，大量空氣由風機鼓入，從進風口進入裝置，并被送入螺旋狀通道內；通電后，低壓直流電流經，通道內表面的石墨烯表面的自由電子數量增加，在氧氣吸附脫附的這一動態(tài)平衡過程中，帶負電的氧氣脫附，空氣中氧氣繼續(xù)吸附在電極表面，從而使得空氣中的氧氣不斷帶上負電荷逃逸，并從出風口 8逃逸至箱體外，進入室內。當反饋電路檢測到空氣中的負氧離子濃度達到上限時，自動隔斷電路，當空氣中負氧離子濃度再度下降到下限時，電路連通。所述反饋電路I可以和電容器等組件置于一個箱體3內，也可以置于箱體外，分開使用，不影響負氧離子的能效。
[0037]綜上所述，本實用新型提供的低電壓負氧離子發(fā)生器，通過相對設置的正電極4和負電極5形成調節(jié)負氧離子濃度的電容器，選用表面涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物電極作為負電極；采用金屬或導電聚合物電極做正電極，利用石墨烯動態(tài)吸附氧氣這一特殊性能，實現了低壓條件下產生負氧離子，整個過程不產生臭氧等有害物質，不存在安全隱患；負電極5優(yōu)選為表面涂覆石墨烯的多孔材料，例如金屬纖維多孔材料、泡沫金屬等，材料本身具有較大的比表面積，極大地增加了氧氣和石墨烯的接觸面積，大幅提高其負氧離子產率達到實用水平；整個裝置結構簡單靈活，適用性強，高效環(huán)保，性能穩(wěn)定，使用壽命長。
[0038]雖然本實用新型已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本實用新型的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種低電壓負氧離子發(fā)生器，包括相對設置的正電極(4)和負電極(5)，所述正電極(4)和負電極(5)通過固定安裝在箱體(3)上，其特征在于，所述正電極(4)為金屬或導電聚合物電極，所述負電極(5)為表面涂覆石墨稀的金屬或導電聚合物電極，所述正電極(4)、負電極(5)和反饋電路(I)相連形成調節(jié)負氧離子濃度的電容器。
2.如權利要求1所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述負電極(5)為表面涂覆石墨烯的金屬纖維多孔材料、三維蜂窩狀金屬或泡沫金屬。
3.如權利要求1所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述正電極(4)和負電極(5)均為平板式電極板。
4.如權利要求1所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述正電極(4)為桿狀電極棒，所述負電極(5)為平板式電極板。
5.如權利要求1所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述正電極(4)和負電極(5)均為鋸齒式電極板，所述兩塊鋸齒式電極板相互咬合并形成有間隙。
6.如權利要求1所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述正電極(4)為桿狀電極棒，所述負電極(5)為中空的圓筒式電極板，所述桿狀電極棒貫穿整個中空的圓筒式電極板，所述桿狀電極棒和圓筒式電極板同軸設置并形成有間隙。
7.如權利要求1所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述正電極(4)為桿狀電極棒，所述負電極(5 )為螺旋狀通道，所述螺旋狀通道為內壁涂覆石墨烯的金屬或導電聚合物，所述桿狀電極棒設置在螺旋狀通道的中心并形成有間隙。
8.如權利要求1所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述反饋電路(I)為直流開關電路，當反饋電路檢測到空氣中的負氧離子濃度達到預設上限時，自動隔斷所述反饋電路使得所述電容器放電；當空氣中負氧離子濃度再度下降到預設下限時，所述反饋電路連通使得所述電容器儲能充電。
9.如權利要求1?8任一項所述的低電壓負氧離子發(fā)生器，其特征在于，所述箱體(3)上設有進風口(2)、風機(8)和盒蓋(6)，所述盒蓋(6)上位于正電極(4)和負電極(5)處開設有出風口(7)。
【文檔編號】H01T23/00GK204167682SQ201420679363
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】周忠福, 張瑩, 王清露 申請人:領先創(chuàng)新有限公司, 上海晶頓材料檢測技術有限公司