一种用于制备无氘水的反应装置的制作方法

本发明属于无氘水制备装置领域，具体涉及一种用于制备无氘水的反应装置。

背景技术

无氘水用于饮用有防治疾病、促进人类养生健康长寿、农作物提高产量和改善品质。无氘水作为功能显著的饮水，开发推广应用，将会为人类健康及促进农业增产和提高产量和品质作出贡献。

水的化学制备法是由氢和氧这两种氣体反应化合而生成。水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，一般来说属于轻水。但是组成氢的成份还有着四个氢的同位素；氘、氚、氢4，氢5。由氢和氧组成的为轻水；而去除同位素获取纯净的氢与纯净氧构成的水叫超轻水；而含有氢的同位素氘组成的水为重水、由具氢同位素氚组成的水为超重水、元素氢4、和氢5、组成的水为超级重水。

无氘水的功效：

1）无氘水具有极强的渗透压，单一水分子不带电荷的理化特性，会很容易而迅速渗透进出细胞，使细胞迅速吸收水分，达到解渴和水的补充，并由于这种离子水带营养、能量进入细胞内、也把细胞内毒害等废物由无氘水帶岀而排出体外，恢复体能，解除体乏无力和精神不振的困惑，增强身体健康，提高工作能力，促进人体的机能和素质。该超轻水适合运动员、干部、职工、学生、工人和农民等所有人群，为人类生命的持续健康提供了可靠的保障，开创了划时代饮水革命。

2）强大的溶解力、吸收力、洗净力。长期饮用无氘水能将人体内各种沉积的杂质和毒素溶解並排出体外，从有关资料得悉：对预防和减少人们的糖尿病、髙血压、低血压、冠心病、心绞痛、脑血栓、心肌梗塞、胃病、结石、肾病、雀斑、肺病、各种炎症、肿瘤癌症、老年性眼炎、视力下降、记忆力衰退、听力下降、衰老、忧郁症、老年性痴呆等多种病痛和身体功能性衰退，可延年益寿，身体健康，若患凍疮，即洗即愈，对于职业病帶来人体积累于内的有害物质，能有效清除和净化。超轻的无氘水能有效地溶解益于健康的各营养物质而快速输送到身体各部位的细胞里，提高身体的抗病能力，和免疫能力。更突出的是超轻无氘水能促进血液循环，改善微血管弹性、软化和活力，从而增强人体对吝种疾病的防衘能力。

3）无氘水具有启动老化细胞的功能。常饮用和使用无氘水洗澡、洗脸、洗手、洗脚、洗头和洗凍疮、皮肤会增加弹性、光滑滋润、细腻光洁，可消除身上各粉刺、皮肤炎症、青春痘、老年斑、并明显减肥、除油腻。洗面更使脸面更光洁、美丽而漂亮；洗头减少头屑、白发和落发；洗手可减少凍手、凍疮和裂口；洗脚减少脚汗、脚臭、脚痒、特别对凍脚效果十分明显。饮洗结合，加以配套养生器具应用，更具有特殊功效，使之青春永驻。

4）农作物的种子经用无氘水浸泡后，可消除毒害、提高发芽率、促进根系发育、增强根系对营养分的吸收和利用，增加产量和改善品质；用无氘水浇灌和喷洒农作物，可以促进生长发育，增加产量，提高质量；浇灌和喷洒果树，果实膨大、甜度增加、减少病害，消除农药残留；浇灌和喷洒蔬菜、药材、棉花、烟草、等经济作物，可提高产量和质量，增加收入；浇灌和喷洒花草，可促进生长，花朵硕大、花期延长、花色鲜艳，作农业增产、丰收。

5）用无氘水饲养猪、牛、羊、马等家畜和鸡、鸭、鹅等家禽，可促进生长发育、增加体重、促进出栏率、提高免疫力、减少疾病发生，提高鸡、鸭、鹅产疍率和质量。

6）用无氘水充奶粉、茶叶和作为生活用水等，可以促进婴幼儿生长发育、增加智能和学习功能。用无氘水配制的富硒水饮料或口服液等，可以提高硒元素的抗氧化能力，进一步清理身体内的氧自由基、毒素和体内的垃圾，可预防和消除人体内的肿瘤、癌症、高血压、脑血栓、肠胃病、高血脂、贫血和红血球破裂、畸形儿、糖尿病、心血管疾病、各种炎症、骨关节炎、骨质增生、衰老病、老年病、青年生殖系统疾病、免疫系统衰退、性功能降低、精子畸形或无活力、低甲状腺素（不能合成甲状腺素t3与t4）、妇女不孕症与男性阳萎、肌肉萎缩与纤维化囊肿、慢性疲劳、肝功能失常、细胞受伤害而老化、肌肉发炎、失去记忆（包括老年痴呆症）、耳朵听力下降、视力下降等疾病。

7）无氘水还可以用以配制富锗水、富锌水、富铁水、sod水、各种维生素水、果汁饮料、磁化水、离子水、医用注射液、工业用超纯水、科研用超级纯水等。

无氘水作为一种多功能的饮用水和实用水，开创了水业新时代的革命，是人类生活健康史上一大创举，会在市场上开辟一条新的途径，开发、推广、意义重大。

目前传统的无氘水制备方法分为化学交换法、蒸馏法和电解法，根据所使用的制备方法，无氘水制备所需要的装置结构也有所不同，但传统的塔型结构反应速率较慢、产水量不高，不能满足人们对无氘水逐渐增加的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用膜技术分离氢元素和氧元素的质子，反应快，产量高的无氘水的反应设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于制备无氘水的反应装置，包括：

箱体、膜电极组件、正电极输出柱、负电极输出柱、氢气入口、余氢出口、氧气入口、余氧出口和无氘水出口，所述膜电极组件安装在箱体内部两侧，两组膜电极组件分别与正电极输出柱和负电极输出柱连接，氢气入口和氧气入口分别位于箱体两侧外壁靠上位置，余氢出口和余氧出口分别位于箱体两侧外壁靠下位置，所述氢气入口和余氢出口对应正电极输出桩一侧，氧气入口和余氧出口对应负电极输出桩一侧，所述的无氘水出口位于箱体底部。

优选地，所述膜电极组件制备方法：所述膜电极组件包括，电极和电解质膜，

（1）将铂黑与一定量的聚四氟乙烯制成乳浊液，涂在导电性的多孔材料上，制成电极；

（1）用聚四氟乙烯制作膜，再将聚四氟乙烯膜硫化，得到所述电解质膜；

（2）把电解质膜浸渍在沸腾的3%过氧化氢水溶液中清洁1h，然后在沸腾的硫酸中处理1h，以确保磺化基团尽可能质子化，接下来在沸腾的去离子水中漂洗1h，去除残留的酸，然后将电极与电解质膜装好后在140度温度、高压下热压3min,即制成完整的膜电极组件。

优选地，所述正电极输出桩和负电极输出桩由石墨板制备。

电极

氢的氧化和氧的还原反应最好催化剂是铂。因此将铂黑分散在涂有疏水层的多孔材料，如多孔性炭布衬底上，让碳做为载体，细小颗粒的铂附在炭黑粉颗粒的表面，铂分散均匀为反应物质提供較大接触面积。

电解质膜

膜用最简单的聚合物聚乙烯制作，先把乙烯分子中的氢全部由氟取代获得到四氟乙烯，称为全氟化，四氟乙烯聚合得到聚氟乙烯，这种材料氟与碳之间的化合键很强，能阻止化学侵蚀且稳定性好，更重要的性质具有很强的疏水性，能排出反应器中电极上所产物水，防止电极被水淹没。

制备电解质膜还需将聚四氟乙烯结构磺化，使之增加侧链，未端形成磺酸hso3基团，成为全氟聚乙烯磺酸。

增加的-so3h基团是离子键，因而形成离子聚合物结构。磺酸的负离子和氢正离子的存在，使每个分子的正负离子间有很强的吸引力。而磺酸具有很强亲水性，能吸附大量的水，它与聚氟乙烯的疏水性同存在形成了疏水物内存在亲水区域。

磺化侧鏈能吸附大量水，干重增加50%，在水化区域内，磺酸负离子和氢正离子吸引力减弱，氢离子可脱出运动，在强韧的疏水结构内形成稀酸区域。

制备无氘水过程中，在氢经电解质膜吸附、电离时释出的电子是附加派生出的电能动力，可由膜电极把正、负电子引导出反应器外，以供给电网给用电户的电器具作电能使用。而电解质膜的电极是三合一膜电极，由于电极反应仅在催化剂—反应气体—质子交换膜三相界面上进行，只有位于电解质膜界面上的催化剂—铂微粒才有可能成为催化反应的活性中心，因此应让催化剂颗粒与反应物质提供较大接触面积才能获得氢、氧反应产生水的量最大化。

正、负电极输出桩

发明采用石墨板作正、负电极输出桩，作用是电流收集和传送、气体分布和热管理。用石墨—聚合物复合材料应用将乙烯基酯树脂和石墨粉合成材料制成电极输出桩能满足使用要求，重量轻、体积小、耐久性强、抗腐蚀，电导率60～120s/cm、抗弯强度36·5mpa、密度1·8g/cm³。

本发明的有益效果为：

1、本发明利用膜电极组件将氢、氧原子尽可能离子化，增加氢氧之间的吸引力，加快反应速率。

2、本发明将起到催化作用的铂黑均匀分散地涂抹在多孔材料上制成电极，让碳作为催化剂再提，细小颗粒的铂附在炭黑粉颗粒的表面，为反应物质提供大接触面积，并能够起到将分离得到的氢、氧质子转移到正、负电极输出桩的作用。

3、本发明采用四氟乙烯聚合得的聚氟乙烯制备电解质膜，这种材料氟与碳之间的化合键很强，能阻止化学侵蚀且稳定性好，更重要的性质具有很强的疏水性，能排出反应器中电极上所产物水，防止电极被水淹没。

附图说明

图1为所述用于制备无氘水的反应装置结构示意图；

图中各标识的含义如下：1-箱体；2-膜电极组件；3-正电极输出桩；4-负电极输出桩；5-氢气入口；6-余氢出口；7-氧气入口；8-余氧出口；9-无氘水出口。

具体实施方式

一种用于制备无氘水的反应装置，包括：

箱体1、膜电极组件2、正电极输出柱3、负电极输出柱4、氢气入口5、余氢出口6、氧气入口7、余氧出口8和无氘水出口9，所述膜电极组件2安装在箱体1内部两侧，两组膜电极组件2分别与正电极输出柱3和负电极输出柱4连接，氢气入口5和氧气入口7分别位于箱体1两侧外壁靠上位置，余氢出口6和余氧出口8分别位于箱体1两侧外壁靠下位置，所述氢气入口5和余氢出口6对应正电极输出桩3一侧，氧气入口7和余氧出口8对应负电极输出桩4一侧，所述的无氘水出口9位于箱体1底部。

优选地，所述膜电极组件2制备方法：所述膜电极组件2包括，电极和电解质膜，

（1）将铂黑与一定量的聚四氟乙烯制成乳浊液，涂在导电性的多孔性碳布上，制成电极；

（2）用聚四氟乙烯制作膜，再将聚四氟乙烯膜硫化，得到所述电解质膜；

（3）把电解质膜浸渍在沸腾的3%过氧化氢水溶液中清洁1h，然后在沸腾的硫酸中处理1h，以确保磺化基团尽可能质子化，接下来在沸腾的去离子水中漂洗1h，去除残留的酸，然后将电极与电解质膜装好后在140度温度、高压下热压3min,即制成完整的膜电极组件。

优选地，所述正电极输出桩3和负电极输出桩4由石墨板制备。

所述的用于制备无氘水的反应装置工作原理：

将氢气从氢气入口输送入箱体内，氧气从氧气入口输送入箱体，大量氢气和氧气分别通过各侧的膜电极，膜电极吸附、电离时释出的电子是附加派生出的电能动力，可由正、负电机输出桩把正、负电子引导出所述制备无氘水的反应器外，以供给电网给用电户的电器具作电能使用；而氢氧原子经过涂有均匀铂黑的多孔性碳布，多孔性碳布为氢、氧原子提供较大接触面积，铂黑起到有效地催化效果，电解质膜最大程度将氢、氧原子离子化，加快反应速率，促使氢氧反应产生水的量最大化。