【技术领域】
本发明涉及产氢设备技术领域，具体涉及一种吸氢机用的利用膜电极产生氢气和氧气的装置及方法。
背景技术：
水电解制氢氧是目前应用广泛且较成熟的方法之一。目前市场上的电解池可分为三种：(1)碱性电解池；(2)固体氧化物电解池；(3)固体聚合物电解质电解池。碱性电解池的缺点是效率较低，且使用了具有强烈腐蚀性的koh溶液作为电解质，koh的渗漏和用后的处理会造成环境的污染。固体氧化物电解池是另一种电解池技术，缺点是工作在高温，对电解池材料的选择带来了很多限制。而固体聚合物电解质电解池具有很高的电流密度及电流效率，很好的机械强度和化学稳定性，并且欧姆损失小，气体纯度高，安全可靠无污染。
通常的固体聚合物电解质电解池产氢氧系统由电解池、恒流电源、气液分离罐、水箱、连接管路等组件组成，用于分解制氢气和氧气的水通过电解池的阳极室，被分解成h+和oh-后，h+穿透ccm膜电极到达阴极侧得到电子后还原成为氢气，oh-则在阳极室被氧化后产生氧气。传统的固体聚合物产氢装置部件较多，对电解用水要求非常高(需使用电阻率1mω以上的纯水)，装置本身成本较高
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种吸氢机用的利用膜电极产生氢气和氧气的装置及方法，它采用增加用于电解纯水的纯化和检测装置，增加加湿罐用于产生氢气的过滤和加湿，以适应人体使用，增加了多种产氢气量可调的功能，降低对固体聚合物电解质电解槽的供水要求，它具有成本低、简单、适合多场景和多方式使用的吸氢方案。
本发明所述的一种吸氢机用的利用膜电极产生氢气和氧气的装置及方法，它包括电解槽、纯水箱、气液分离罐、气源电源、泵、树脂罐、电磁阀、湿化器、控制板、tds传感器、主电源、鼻氧管；所述纯水箱的底面右侧一端与泵的一端相连，泵的另一端与树脂罐相连；树脂罐的另一端与纯水箱相连；所述纯水箱的底面左侧一端通过导管一与电解槽相连，导管一上安装有tds传感器；所述电解槽顶面一端通过导管二将氧气送至纯水箱中，纯水箱的左侧端与废水罐相连；所述电解槽的底面一端与通过导管三将氢气送至气液分离罐中；所述气液分离罐的右端通过导管四将水分离后送到纯水箱中；所述气液分离罐的左端通过导管五将氢气送至湿化器中，湿化器的左端通过鼻氧管至使用者；所述电解槽的左端与气源电源相连，气源电源与控制板相连，控制板与主电源相连；
其采用如下的制备步骤：
a)在纯水箱内注入用于电解的水；
b)打开主电源，选择设备运行时间和运行模式后，点击启动键启动装置；
c)泵上电运行，将纯水箱水抽进树脂罐运行5分钟-20分钟，吸附用于产氢的纯水中的矿物质净化纯水；同时电解槽开始电解水产生氢气和氧气；
d)tds传感器监测纯水箱内水质；
e)氢气在电解槽阴极产生后，携带部分水进入气液分离罐，气液分离罐水满后，由控制板发出指令打开电磁阀，将气液分离罐内的水排回纯水箱；
f)通过气液分离罐的纯氢进入湿化器过滤加湿后，进入鼻吸管，通过用户鼻腔进入人体。
进一步地，所述导管四上安装有电磁阀。
进一步地，所述控制板的内设置有主电路板，控制板表面上部设置有显示屏，控制板表面下部设置有功能键；控制板底面安装有状态灯。
进一步地，所述电解槽是由固体聚合物电解质膜与电催化剂组成的，膜的两侧分为阴阳极，均附着有电催化剂，电解槽的产氢能力为20ml/min-1000ml/min。
进一步地，所述纯水箱用于放置纯水，纯水为tds值小于的水。
进一步地，所述气液分离罐是一个带浮子的小罐体。
进一步地，所述泵和树脂罐构成了纯水箱内的水的清洁系统，通过泵抽取纯水箱内的水进入树脂罐，树脂罐内的树脂会将水中的离子成分吸附，通过树脂罐后回到纯水箱。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种吸氢机用的利用膜电极产生氢气和氧气的装置及方法，它采用增加用于电解纯水的纯化和检测装置，增加加湿罐用于产生氢气的过滤和加湿，以适应人体使用，增加了多种产氢气量可调的功能，降低对固体聚合物电解质电解槽的供水要求，它具有成本低、简单、适合多场景和多方式使用的吸氢方案。
【附图说明】
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明结构示意图；
附图标记说明：
1、电解槽；2、纯水箱；3、气液分离罐；4、气源电源；5、泵；6、树脂罐；7、电磁阀；8、湿化器；9、控制板；10、tds传感器；11、主电源；12、鼻吸管。
【具体实施方式】
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本具体实施方式所述的一种吸氢机用的利用膜电极产生氢气和氧气的装置及方法，它包括电解槽1、纯水箱2、气液分离罐3、气源电源4、泵5、树脂罐6、电磁阀7、湿化器8、控制板9、tds传感器10、主电源11、鼻氧管12；
所述纯水箱2的底面右侧一端与泵5的一端相连，泵5的另一端与树脂罐6相连；树脂罐6的另一端与纯水箱2相连；所述纯水箱2的底面左侧一端通过导管一与电解槽1相连，导管一上安装有tds传感器10；所述电解槽1顶面一端通过导管二将氧气送至纯水箱2中，纯水箱2的左侧端与废水罐相连；所述电解槽1的底面一端与通过导管三将氢气送至气液分离罐3中；
所述气液分离罐3的右端通过导管四将水分离后送到纯水箱2中；所述气液分离罐3的左端通过导管五将氢气送至湿化器8中，湿化器8的左端通过鼻氧管12至使用者；
所述电解槽1的左端与气源电源4相连，气源电源4与控制板9相连，控制板9与主电源11相连；
其采用如下的制备步骤：
a)在纯水箱2内注入用于电解的水；
b)打开主电源11，选择设备运行时间和运行模式后，点击启动键启动装置；
c)泵5上电运行，将纯水箱2水抽进树脂罐6运行5分钟-20分钟，根据水质要求确定，运行时间越长，水质越好，但需更频繁更换树脂罐，作用是吸附用于产氢的纯水中的矿物质，进一步净化纯水，保护电解槽；同时电解槽1开始电解水产生氢气和氧气；
d)tds传感器10监测纯水箱2内水质，若高于设定值则停止制氢并报警；
e)氢气在电解槽阴极产生后，携带部分水进入气液分离罐3，气液分离罐3水满后，由控制板9发出指令打开电磁阀7，将气液分离罐内的水排回纯水箱2；
f)通过气液分离罐的纯氢进入湿化器8过滤加湿后，进入鼻吸管12，通过用户鼻腔进入人体。
作为本发明的一种优选，所述导管四上安装有电磁阀7。
作为本发明的一种优选，所述控制板9的内设置有主电路板，控制板9表面上部设置有显示屏，控制板9表面下部设置有功能键；控制板9底面安装有状态灯。
作为本发明的一种优选，所述电解槽1是由固体聚合物电解质膜与电催化剂组成的，膜的两侧分为阴阳极，均附着有电催化剂，电解槽的产氢能力为20ml/min-1000ml/min。
作为本发明的一种优选，所述纯水箱2用于放置纯水(tds值小于10的水)，纯水的tds值越小，越有利于电解槽寿命的延长。
作为本发明的一种优选，所述气液分离罐3是一个带浮子的小罐体，从电解槽出来带着水的氢气为气水混合状态，为了获得高纯的氢气需要使用气液分离罐，实现气液分离。
作为本发明的一种优选，所述泵5和树脂罐6构成了纯水箱2内的水的清洁系统，通过泵5抽取纯水箱内的水进入树脂罐6，树脂罐6内的树脂会将水中的离子成分吸附，通过树脂罐6后回到纯水箱，以完成对纯水箱2内水的净化。
本发明的工作原理如下：
本设计中，先在纯水箱2内注入用于电解的水；然后打开主电源11；控制泵5上电运行，将纯水箱2水抽进树脂罐6运行5分钟-20分钟，根据水质要求确定，运行时间越长，水质越好，但需更频繁更换树脂罐，作用是吸附用于产氢的纯水中的矿物质，进一步净化纯水，保护电解槽；同时电解槽1开始电解水产生氢气和氧气；控制tds传感器10监测纯水箱2内水质，若高于设定值则停止制氢并报警；再然后氢气在电解槽阴极产生后，携带部分水进入气液分离罐3，气液分离罐3水满后，由控制板9发出指令打开电磁阀7，将气液分离罐内的水排回纯水箱2；再通过气液分离罐的纯氢进入湿化器8过滤加湿后，进入鼻吸管12，通过用户鼻腔进入人体。
本设计中湿化器8的作用是加湿与滤除潜在可能存在的细菌和病毒。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本装置内置水质纯化系统，每次开机都能净化用于电解产氢的水；
(2)本发明采用了气液分离罐和电磁阀配合排水的方式进行氢气与水的分离，避免了传统机械式的气液分离罐易出故障不可靠的问题；
(3)本装置实现了氢气产气量可调的功能，适用于不同的人群；
(4)本装置内置湿化器，可对产生的氢气进行过滤及加湿或除菌；
(5)本装置的处理方法操作简单、环保、经济、高效、无菌，具有广阔的商业应用前景。
本发明所述的一种吸氢机用的利用膜电极产生氢气和氧气的装置及方法，它具有结构简单，制作成本低，使用纯水电解制氢，氢产生效率高，装置集成度高，体验感好，安全可靠无污染，解决了氢气家庭使用的安全和卫生的问题以及家用吸氢设备的寿命问题。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。