本发明涉及一种室内装置，特别是一种室内增氧装置。
背景技术：
氧气是生命的三大要素之一，随着环境污染日益加剧、现代人生活节奏加快，脑力和体力消耗增大，氧气尤为重要。而且，人们呆在室内的时间往往较长，尤其是脑力劳动者，由于大脑长期处于高度紧张状态，极易造成大脑缺氧，出现头昏、胸闷、疲惫、嗜睡、反应迟钝、精力不集中等症状，严重时影响正常的学习、工作和生活。
因空调及隔热、隔音技术的不断发展，人们赖以居住、办公及利用的空间与外部空间的隔绝不断加深，而室内换气率下降，氧气含量低，造成人们居住的环境不断恶化。并且因空间的紧缺，更多地利用地下室，很多流行商厦设计时，无法打开窗户，室内环境远不如从前。人们普遍认为室外环境不如室内环境，其实是室内环境的污染程度远远大于室外。典型的大型公共场所如地铁建筑、展馆建筑、商场超市、宾馆、休闲娱乐中心等，通用特征是环境相对密闭，通风唤起量有限，使用空气循环的集中空调通风系统，施用大量的建筑装饰材料，人员密集等，室内氧气量会供应不足。一些体弱者、孕妇、老年人等容易缺氧引起身体不适，特别是一些呼吸道疾病患者、心脏病患者等群体在氧气不足时易引起并发。很多场合难以满足人体对氧气的需要。
提高空气中氧气含量不仅可以保健，利于美容，还可提高人体的免疫力，提高生活质量。提高室内空气中的氧气含量一直是人们研究和追求的热点。目前市场上的现有制氧机种类繁多，现有的采用电解水原理的制氧机，耗电量大、噪音大，操作麻烦、出氧浓度低，不能满足人们和市场的需求。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种利用太阳光能，不消耗电能，通过光催化进行电解制备氧气，催化效率高，出氧浓度高的室内增氧装置。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一种室内增氧装置，包括反应器，所述反应器为封闭的腔体，所述反应器内部设有电极，所述电极由光电阴极和光电阳极组成，所述光电阴极和光电阳极之间设有离子交换膜，所述反应器的外壁由透明材料制成，所述反应器底部设有若干进水管。
由于采用了上述技术方案，通过光催化的原理来进行水的电解反应，从而高效率制备氧气，通过离子交换膜的将反应器分隔成为阴极室和阳极室，能够保证电解产生的氢气和氧气分离，从而避免两者混合后被意外点燃而引发爆炸，增加反应器的安全性能。
本发明的一种室内增氧装置，所述反应器包括若干引气管，所述引气管具有前段和后段，所述引气管的前段设于反应器内部，与反应器的底部相连，所述引气管的后段从反应器内部穿出与外界连通；所述引气管的前段由滤水透气材料制成。
本发明的一种室内增氧装置，所述光电阴极周围设有引气管一，所述光电阳极周围设有引气管二，所述引起管一连有储气罐，所述引气管二连有气体扩散装置。
由于采用了上述技术方案，经过电极催化产生的气体，在生成时即可通过引气管立即收集，在阴极周围产生的氢气经过引气管一的作用进入储气罐收集，可以作为洁净燃料，用于烹饪等；阳极周围产生的氧气经过引气管二的作用进入气体扩散装置，从而扩散至室内。
本发明的一种室内增氧装置，所述反应器顶部设有若干柔性管，所述柔性管的一端与反应器内部连通，所述柔性管的另一端与气压控制装置相连。
本发明的一种室内增氧装置，所述光电阴极周围设有柔性管一，所述光电阳极周围设有柔性管二。
由于采用上述技术方案，通过气压控制装置使得反应器内部的气压小于外界气压，在电极周围产生的气体不会在反应器内部堆积，通过气压控制装置的配合作用直接经引气管进入储气罐或气体扩散装置，进一步保证反应器的使用安全性。
本发明的一种室内增氧装置，所述反应器外部设有外壳，所述外壳的外表面设有若干光线采集装置。
光纤采集装置包括光椎体，所述光椎体的一端为集光椎体，所述集光椎体的口径大于光椎体的另一端口径，所述集光椎体的大口径表面设有菲尼尔镜片。由于采用了上述技术方案，能够提高光线采集效率，提高光能向化学能转化率。
本发明的一种室内增氧装置，所述光电阴极为n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极，所述n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极表面镀有InN膜，所述InN膜表面镀有镍涂层。
由于采用了上述技术方案，n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极作为阴极的光催化效率远高于现有技术。阴极具有三维孔道结构，孔道排列规则，孔壁平均厚为5μm，平均孔径为6μm，孔径均匀，内壁光滑，在表面积孔道内部生长了许多TiO2纳米线，纳米线的平均直径为70nm，平均长1.5μm；这样的多孔结构和纳米线大大减小了光反射，n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极无论在紫外光区域还是可见光区域的吸收强度都明显高于现有技术。n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极的带隙能为1.2eV，而TiO2的光学带隙为3.1eV，其表面覆盖的纳米线影响了其孔径和表面形貌，导致了其光吸收特性的变化，大大减小了其光学带隙。因此其具有高效的光吸收性能，更好的光电催化效果，更好的光解水活性。InN以沉积物的颗粒状的结构生长在修饰电极的表面，粒度平均直径为100nm，分散度好，对电极的光电性质产生良性作用，光电压相应速度提高，能够进一步提高光解水活性。InN膜表面镀有镍涂层，能够作为更加有效且廉价的催化剂。在太阳光的照射下，涂有InN膜和镍涂层的n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极在0.23V（vs. Ag/AgCl）电位下，其光电流值达到1.2mA·cm-2，而n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极的光电流值为0.9 mA·cm-2。
本发明的一种室内增氧装置，所述光电阳极为掺钌富勒烯-GaAs光电极，所述掺钌富勒烯-GaAs光电极表面镀有TiO2涂层，所述TiO2涂层表面镀有镍涂层。
由于采用了上述技术方案，富勒烯及其金属配合物具有非平面共轭离域大π体系，含有丰富的π电子，既能作为电子受体，也能作为电子供体，在光照下π电子易于流动而表现出良好的光电性能。由于富勒烯与砷化镓均为n型半导体，因此富勒烯/砷化镓形成n+n型复合电极。n+n型复合电极在富勒烯/溶液和富勒烯/砷化镓截面间同时形成空间电荷区，这两个电荷区促成能带弯曲量增大，在光照条件下首先受光的是富勒烯，由于他在中短波处都有强吸收，因此富勒烯及其配合物可吸收太阳光中大部分波长的光而导致电子跃迁，产生载流子。同时本体的砷化镓因为禁带宽度较小，因为吸收长波长的光，同时激发出电子-空穴对，这些电子-空穴对在空间电荷区电场作用下各自向反方向迁移而形成电流，掺钌量为2.7%，在钌的作用下，电子移动的速度加快。这种掺钌富勒烯/砷化镓电极能够更佳有效的利用太阳能的光谱带，比砷化镓电极产生的光伏效应大，具有更大的光电转化性能，其光伏效应值能够达到484.8mV。但是砷、镓等在氧气的存在下，在水中极易被氧化而导致生锈，从而大大降低反应器的使用寿命，在电极表面镀有TiO2掺碳涂层不仅能够有效组织砷化镓材料的生锈，并且能够进一步提高其光催化活性，能够改善光电极表面形貌，提高电极的表面积，镀有镍涂层，能够作为更加有效且廉价的催化剂。涂有TiO2涂层和镍涂层的电极，其光伏效应值能够达到513.7mV。
本发明的一种室内增氧装置，所述离子交换膜包括全氟磺酸质子膜一，全氟磺酸质子膜一的下层覆盖有二氧化硅层，二氧化硅的下层覆盖有全氟磺酸质子膜二；二氧化硅层的厚度为230nm，全氟磺酸质子膜一表面覆有邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层，全氟磺酸质子膜二表面覆有藻酸双酯钠层。
由于采用了上述技术方案，SiO2表面羟基与全氟磺酸质子膜表面的磺酸根相互作用起到了物理交联聚合物效果，邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层和藻酸双酯钠层能够实现对全氟磺酸质子膜上磺酸基团的交联，提高了膜的含水量，使得质子更容易自由通过，提高了离子膜的质子传导率和能量效率
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、利用太阳光能，不消耗电能，通过光催化进行电解制备氧气，催化效率高，出氧浓度高，出氧浓度达到2100mL/min，太阳能向化学能效率高，转化率达到10%，持续工作时间达520h。
2、高效且安全的进行水的电解作用，保证电解产生的氢气和氧气分离，从而避免两者混合后被意外点燃而引发爆炸，增加反应器的安全性能，安全的制造氧气，并生产清洁燃料，产生的清洁燃料可以用于烹饪等家庭日常使用。
附图说明
图1是一种室内增氧装置的结构示意图。
图中标记：1为反应器，2为光电阴极，3为光电阳极，4为光线采集装置，5为引气管，6为柔性管，7为离子交换膜，8为进水管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种室内增氧装置，包括反应器1，反应器1为封闭的腔体，反应器1内部设有电极，电极由光电阴极2和光电阳极3组成，光电阴极2位于反应器1内部的一端，光电阳极3位于反应器1内部的另一端，光电阴极2和光电阳极3之间设有离子交换膜7，离子交换膜7将反应器内部分隔成了相互不连通的阴极室和阳极室。反应器1的外壁由透明材料制成，反应器1底部设有2个进水管8，，分别与阴极室和阳极室相连。反应器1包括2个引气管5，引气管5具有前段和后段，引气管5的前段设于反应器1内部，与反应器1的底部相连，引气管5的后段从反应器1内部穿出与外界连通；引气管5的前段由滤水透气材料制成，水分子无法穿过引气管5前段的外壁，但是气体分子能够穿过。光电阴极2周围设有引气管一，光电阳极3周围设有引气管二，引起管一连有储气罐，引气管二连有气体扩散装置。反应器1顶部设有2个柔性管6，柔性管6的一端与反应器1内部连通，柔性管6的另一端与气压控制装置相连。光电阴极2周围设有柔性管一，光电阳极3周围设有柔性管二。反应器1外部设有外壳，外壳的外表面设有若干光线采集装置4。
光电阴极2为n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极，n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极表面镀有厚度为50nm的InN膜，InN膜表面镀有厚度为2nm的镍涂层。光电阳极3为掺钌富勒烯-GaAs光电极，掺钌富勒烯-GaAs光电极表面镀有厚度为62.5nm的TiO2涂层，TiO2涂层表面镀有厚度为2nm的镍涂层。离子交换膜7包括全氟磺酸质子膜一，全氟磺酸质子膜一的下层覆盖有二氧化硅层，二氧化硅的下层覆盖有全氟磺酸质子膜二；二氧化硅层的厚度为230nm，全氟磺酸质子膜一表面覆有邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯层，全氟磺酸质子膜二表面覆有藻酸双酯钠层。
实施例2
将具有三维孔道的n-型多孔硅片进行标准清洗后浸到0.075mol/L钛酸四丁酯的异丙醇溶液中，超声2min后取出，通过乙醇清洗，再用N2吹干（清洗和吹干过程循环5次）后放入马弗炉中，在空气气氛、500℃下退火2h后取出，即在n-型多孔硅片的表面生长出了TiO2纳米线晶种层薄膜。将表面生长了二氧化钛纳米线晶种层的多孔硅片放入装有2mL水/盐酸（质量分数36%~38%）/钛酸四丁酯（体积比40:40:1）混合溶液的水热反应釜中，在150℃下反应6h取出，用氮气吹干，然后再用乙醇清洗，再用氮气吹干后于450℃条件下退火30min。
采用恒电电位沉积法，将制备好的n-型Si纳米线/TiO2作为工作电极，置于In3+浓度为0.40mmol/L的电解液中，通入过量的氮气，并添加适量的柠檬酸钠和硫酸钠作为络合剂和支持电解质，用盐酸调节电镀液的pH值在1.5~1.7之间，定容于25.0mL的沉积液中，在搅拌条件下，与-0.35V处以恒电位方式单次沉积8s，再以350V电击1s，累计重复沉淀15次，得到镀有InN膜的电极。
最后通过电镀的方法在InN膜外表面镀上镍涂层，得到n-型Si纳米线/TiO2异质结构光电极。
实施例3
GaAs单晶片背面以金属铟作为欧姆接触，正面用体积比（浓硫酸、双氧水、水）3:1:1处理，得到光洁明亮的表面，配置好浓度为54%富勒烯的甲苯溶液，再向其中按照体积比1:0.2加入草酸-氯化钌溶液（氯化钌浓度为50%）采用溶剂挥发法在GaAs表面沉积一层均匀薄膜，厚度为400nm。再通过传统电镀法在掺钌富勒烯-GaAs表面镀上TiO2涂层，再在二氧化钛表面镀上镍涂层，得到掺钌富勒烯-GaAs光电极。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。