一种安全富氢水杯的制作方法

本发明涉及水杯，特别是一种安全富氢水杯。

背景技术：

富氢水情况：

人体的呼吸，就是无时无刻的利用氧气进行氧化产生人体需要的能量和新陈代谢排出人体中的废物，人体产生能量的过程中会产生“毒性”自由基，科学研究表明，其氧化作用更强，是伤害细胞、引起癌症、动脉硬化的罪魁祸首，是引发多种疾病和衰老的重要因素，人类多种难以根治的慢性病根源就是毒性自由基，衰老的过程也是自由基氧化细胞的过程。

毒性自由基不仅来自体内，也来自空气污染、电磁辐射、农药残留、室内甲醛超标，以及不良生活习惯，都会产生大量有毒自由基，导致细胞或线粒体的DNA受到攻击，进而引发各类问题。

经过多年研究发现氢气对这些有毒有害的、活性特别强的自由基，具有选择性的中和作用。科学家发现氢是比维生素、矿物质更稳定、更有效的抗氧化剂。氢还具有扩散性和渗透性极强的特点，它还是迄今为止发现的极少数没有任何毒副作用的优越的抗氧化剂。

研究机构的大量实验数据显示，每天补充氢分子是清除体内有害自由基、清除过量氧化物的有效方法，例如氢对氧化损伤、炎症反应、细胞凋亡和血管异常增生都有作用。所以饮用富氢水对人体健康及疾病治疗具有积极意义。

几十家医院和科研机构开展了近200项氢气生物医学研究，涉及疾病60多类，基本上包含了代谢综合征、帕金森、癌症、各类炎症、便秘、乙肝等所有常见病，且几乎都取得了令人兴奋不已的成果。

富氢水应运而生，氢水即为氢还原水，是一种让水中含有一定浓度的氢气，通过其抗氧化还原力，清除体内活性特别强的活性氧（自由基）的一种饮用水。实践证明，富氢水既具有生理调节功能，又具有治疗疾病的功能。从而富氢水产品的商业化进程也相继诞生，富氢水即将掀开科学饮水的新革命。但前提是，要选择合格的富氢水饮用或选择合格的富氢水机器。

假如选择了劣质的富氢水机器，一定会起到相反的作用，严重危害健康。

产生富氢水的各种方法和存在的问题：

1、 氢水棒和富氢水机，利用镁和水反应产生氢气，水和镁的接触时间有限，氢气含量极微。镁粒子易被氧化变黑，在水中容易析出沉淀物和易板结、口感差等问题，长期应用导致产氢功能失效或效果下降。产生的氢浓度取决于使用次数、容器是否密闭、 反应时间等因素。还要定期清洗，否则棒体内易滋生各种细菌，另外长期饮用会造成镁元素摄入过量。

2、瓶装或者袋装富氢水，是通过特殊工艺将高纯度的氢气溶解在纯净水或者其它矿泉水中，然后密封在容器里而制成。氢气浓度取决于制造工艺，一般可以做到 0.5—0.8PPM，采用高压工艺方法可以达到 3PPM 甚至更高。该产品市场价格较高，目前还没有被大众接受。

3、固体富氢水保健品，进口产品，胶囊形式的包装，胶囊里面是粉状的白色粉末。负氢离子胶囊就是其中的一种。这种食品粉末进入胃里，遇见水就产生氢气，使用很方便，而且氢气的释放时间相对于以水为载体的富氢水要长。这种产品主要是进口，应用成本非常高。

4、天然合金陶瓷微电解制氢技术是一种新科研成果，采用天然矿物材料与多种合金复合烘焙制成。这种技术和电解技术相比产氢量小，在产氢的同时，是否会产生其它有害物质还需要时间的验证。

5、电解式富氢水机，采用电解水的方法产生氢气，优点是电解制氢技术成熟，氢气含量高，通过电解，还能有效地起到抑菌作用，产品生产制造及应用成本适合大多数人群，已经被广泛应用，市场已经有台式电解式富氢水机和便携式富氢水杯等多种产品。缺点是出于安全性考虑对于设备、电极材料和基水的要求非常高。目前市场上的富氢水机本身产品质量和产富氢水质量相差巨大，劣质的电解富氢水机，在生产富氢水过程中无法隔离或清除有害物质，电解水中含有大量的重金属、臭氧、过氧化氢、氯酸根等氧化因子物质，长期喝这种具有消毒、杀菌、降解农药功能的水对人体健康会产生严重危害，这种富氢水机就是毒水机。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安全富氢水杯，主要解决上述现有技术所存在的问题，本发明不但能够保证生产出来的富氢水水体本身质量的安全，也能保证在使用中有关危险性方面的安全。

为实现上述目的,本发明的技术方案是:

一种安全富氢水杯，它包括水杯底座、水杯桶、水杯盖；其特征在于：该水杯底座包括电解槽、溶氢器、固体活性炭、单向疏通膜；其中：该电解槽包括阴电极、离子膜、阳电极、电解槽控制器；该离子膜上下两侧镶嵌有与饮用水接触的阴电极、阳电极以形成电解槽核心组件，电解槽核心组件通过单向疏通膜安装于水杯底座的上部；该电解槽核心组件进一步连接电解槽控制器；该电解槽核心组件下方具有固体活性炭，该电解槽核心组件上方具有由溶氢器控制器连接控制的溶氢器；该水杯底座、水杯桶通过螺纹结构连接；该水杯桶由中具有安装在过滤芯支架上的过滤芯。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该离子膜既作为导电的介质，又作为隔膜，将氢气和氧气分开，具有选择性透过的功能，对氢离子有高的导通性，起着导通电流及催化活性的双重作用。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该阳电极设置在离子膜下面。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该阴电极、阳电极是由钛为基础的，在上面采用电化学还原法将催化功能的涂层附着在钛材上面。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该阴电极、离子膜、阳电极外侧边缘被密封圈紧密包裹。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该溶氢器通过溶氢器支架固定在电解槽核心组件上方。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该电解槽控制器和溶氢器控制器安装在水杯底座的下部，该电解槽控制器和溶氢器控制器下方安装有蓄电池组。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该单向疏通膜的下面安装有内壳，内壳上部和单向疏通膜的下面紧密连接，内壳安装有固体活性炭。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该电解槽的中间安装有发光灯。

所述的安全富氢水杯，其特征在于：该水杯底座的电解槽核心组件下方安装微型排气阀。

本发明具有以下的特点及功能：

1、本发明中，电解槽是核心部件，采用了依据国际先进固态电解技术研制的高纯氢气产生装置，其中，高活性固态催化电极由离子膜隔离，在阳极和阴极上涂有氢气的析出过电位和对氧气的析出过电位尽可能低的涂层，该涂层具有很好的电化学性、抗蚀性、耐钝化性，在电解工作过程不会产生二次污染等问题，本发明的电解槽能够产生纯度高达99.99%的纯净氢气，使用寿命可长达10年以上。该电解槽在制氢工作时，分成阴极室和阳极室，能够将氢气和氧气及其它物质进行隔离，避免了有害物质混入引用水里，确保了富氢水饮用水的安全。

2、本发明中具有增溶氢器部件，该部件的作用是促使电解槽产生的氢气快速的溶解在水里，并达到较高的溶解度，确保了本发明生产出的水是真正的富氢水。

3、本发明中采用单向透水透气膜，将水杯隔离成上下两个水室，再次确保引用水的安全。

4、本发明在水杯底座的上安装了微型单向排气阀，及时排除氧气和其它不需要的气体，同时也具有了过压保护功能，确保了应用方面的安全。

5、本发明在水杯盖上设置了防爆片，进一步确保了应用方面的安全。

6、本发明的水杯底座加装了固体活性炭，在水杯上部加装了陶瓷吸附材料，进一步消除了水中的有害物质，并改善水质口感。

本发明最显著的特点是，不但能够保证生产出来的富氢水水体本身质量的安全，也能保证在使用中有关危险性方面的安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中水杯底座的结构示意图。

图中：1水杯底座，1.1电解槽、1.1-1阴电极、1.1-2专用离子膜、1.1-3阳电极、1.1-4密封圈、1.1-5电解槽控制器，1.2溶氢器、1.2-1溶氢器支架、1.2-2溶氢器控制器，1.3控制面板，1.4控制器支架，1.5内壳，1.6固体活性炭，1.7微型排气阀，1.8单向疏通膜，1.9发光灯，1.10底座螺纹,1.11蓄电池。2水杯桶，2.1水杯螺纹、2.2过滤芯、2.3过滤芯支架。3水杯盖，3.1水杯盖螺纹、3.2防爆片。

具体实施方式

有关本发明的详细说明和技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

请参阅图1、2，本发明公开了一种安全富氢水杯。如图所示：它包括水杯底座1、水杯桶2、水杯盖3。该水杯底座1包括电解槽1.1、溶氢器1.2、固体活性炭1.6、单向疏通膜1.8；其中：该电解槽1.1包括阴电极1.1-1、离子膜1.1-2、阳电极1.1-3、电解槽控制器1.1-5；该离子膜1.1-2上下两侧镶嵌有与饮用水接触的阴电极1.1-1、阳电极1.1-3以形成电解槽核心组件，电解槽核心组件通过单向疏通膜1.8安装于水杯底座1的上部；该电解槽核心组件进一步连接电解槽控制器1.1-5；该电解槽核心组件下方具有固体活性炭1.6，该电解槽核心组件上方具有由溶氢器控制器1.2-2连接控制的溶氢器1.2。

作为优选结构，该离子膜1.1-2既作为导电的介质，又作为隔膜，将氢气和氧气分开，具有选择性透过的功能，对氢离子有高的导通性，起着导通电流及催化活性的双重作用。

作为优选结构，该阳电极1.1-3设置在离子膜1.1-2下面。

作为优选结构，该阴电极1.1-1、阳电极1.1-3是由钛为基础的，在上面采用电化学还原法将催化功能的涂层附着在钛材上面。

作为优选结构，该阴电极1.1-1、离子膜1.1-2、阳电极1.1-3外侧边缘被密封圈1.1-4紧密包裹。

作为优选结构，该溶氢器1.2通过溶氢器支架1.2-1固定在电解槽核心组件上方。

作为优选结构，该电解槽控制器1.1-5和溶氢器控制器1.2-2安装在水杯底座1的下部，该电解槽控制器1.1-5和溶氢器控制器1.2-2下方安装有蓄电池组1.11。

作为优选结构，该单向疏通膜1.8的下面安装有内壳1.5，内壳1.5上部和单向疏通膜1.8的下面紧密连接，内壳1.5安装有固体活性炭1.6。

作为优选结构，该电解槽1.1的中间安装有发光灯1.9。

作为优选结构，该水杯底座1的电解槽核心组件下方安装微型排气阀1.7。

以下进一步解析本发明各部分的构造和特点：

一、电解槽1.1构造：

电解槽1.1由阴电极1.1-1、离子膜1.1-2、阳电极1.1-3、密封圈1.1-4、电解槽控制器1.1-5和控制面板1.3构成。

其中，离子膜1.1-2既作为导电的介质，又作为隔膜，将氢气和氧气分开，具有选择性透过的功能，对氢离子有高的导通性，起着导通电流及催化活性的双重作用。

离子膜1.1-2的两侧镶嵌有阴电极1.1-1和阳电极1.1-3，形成电解槽核心组件，安装于水杯底座1的上部，阴电极1.1-1在离子膜1.1-2的上面和饮用水接触，阳电极1.1-3在离子膜1.1-2的下面和非饮用水接触，该电解槽核心组件接收安装在水杯底座下面的电解槽控制器1.1-5和控制面板1.3电信号进行工作。

阴电极1.1-1和阳电极1.1-3是由钛为基础的，在上面采用电化学还原法将催化功能的涂层附着在钛材上面。该涂层是氢气的析出过电位和对氧气的析出过电位尽可能低的涂层，该涂层具有很好的电化学性、抗蚀性、耐钝化性。

阴电极1.1-1、离子膜1.1-2、阳电极1.1-3的外侧边缘被密封圈1.1-4紧密包裹，目的是将电解槽的阳极室和阴极室分开，阻止水、气互通。

二、溶氢器1.2构造：

溶氢器1.2由溶氢器支架1.2-1、溶氢器控制器1.2-2和控制面板1.3组成，安装在水杯底座1的最上面。溶氢器1.2由溶氢器支架1.2-1固定，并和饮用水接触，其材质要求必须符合国家卫生标准。溶氢器控制器1.2-2和控制面板1.3安装在水杯底座1的下部。溶氢器1.2的功能是促使电解槽产生的氢气快速的溶解在水里，并达到较高的溶解度。

三、水杯底座1构造：

水杯底座1由电解槽1.1、溶氢器1.2、控制面板1.3、控制器支架1.4、内壳1.5、固体活性炭1.6、微型排气阀1.7、单向疏通膜1.8、发光灯1.9、底座螺纹1.10、蓄电池1.11构成。

其中，单向疏通膜1.8和电解槽1.1紧密连接，安装在水杯底座1的底座螺纹1.10下面。单向疏通膜1.8只允许上面的水流下来，阻止电解出的氧气通过到上面的饮用水区。另外，单向疏通膜膜孔1.8的承受压力不能太大，能透过0.05MPa左右气体，目的是用来卸掉来自阳极或阴极不同水室的压力。

在电解槽1.1的上面安装有溶氢器1.2。

在电解槽1.1的中间安装有发光灯1.9。

在单向疏通膜1.8的下面安装有内壳1.5，内壳1.5上部和单向疏通膜1.8的下面紧密连接，能够有效防止水渗入到内壳1.5外面，内壳1.5安装有固体活性炭1.6。

在单向疏通膜1.8和固体活性炭1.6的中间位置安装有单向疏通膜1.8，并穿透内壳1.5和水杯底座1和外部通气。

在内壳1.5的下面安装有控制器支架1.4，在支架上安装有溶氢器控制器1.2-2和电解槽控制器1.1-5，控制器上设有电流、电压、漏电等多重保护，控制器要做好防水处理。在控制器的下面安装有蓄电池组1.11。

在水杯底座1的下部，安装有控制面板1.3，在面板上有启动开关、充电口、显示仪表。通过控制面板1.3可以设置电解槽控制器1.1-5上的工作时间，有1分钟和3分钟、5分钟 三挡。

在水杯底座1的上部有内螺纹。

四、水杯桶2构造

水杯桶由2带水杯螺纹2.1的杯筒、过滤芯2.2、过滤芯支架2.3构成，其中，过滤芯2.2和过滤芯支架2.3能够自由拆卸，过滤芯2.2里面安装有滤料，也能自由拆卸和清洗。

五、水杯盖3构造

水杯盖3由水杯盖螺纹3.1和水杯盖上面的防爆片3.2组成。

本发明的一种安全富氢水杯的工作原理：

如图所示，水杯底座1和水杯桶2通过底座螺纹1.10和水杯螺纹2.1连接，形成一个整体水杯，饮用水加入水杯之后，水就会通过单向疏通膜1.8进入到水杯底座1的内壳1.5里面，此时杯里充满了水。按下控制面板1.3的启动开关，电解槽1.1和溶氢器1.2同时启动工作。

电解槽1.1工作原理：电解槽控制器1.1-5给阴电极1.1-1和阳电极1.1-3供电，在阳极侧反应析出氧气、氢离子和电子。电子通过外电路传递到阴极，氢离子以水合的形式(H+·XH₂0)通过膜到阴极。在阴极，氢离子和电子重新结合形成氢气。

根据在控制面板1.3上设定的时间进行供电，来确定电解时间。

在阳极产生的氧气和其它气体，不能通过单向疏通膜1.8进入水杯上部的饮用水部分，只能通过在水杯底座1安装的微型排气阀1.7直接排放到水杯外面。这样能够将不需要的氧气等气体和氢气分开，避免了电解生成的氢气和氧气共同溶解于原水中，产生电子活动而还原为水分子，造成降低溶解氢气浓度的可能性，从而保持了富氢水中的氢气的纯度和浓度；从另一方面考虑，本发明将电解产生的氢气和氧气彻底隔离开，并将氧气通过一定距离的及时排出，从而保证了本发明在使用中的安全。

在电解槽1.1的中间的发光灯1.9可以用来指示本发明的工作状态，也可以让使用者明显的看到本发明的工作过程，同时起到美观的作用。

溶氢器1.2工作原理：

因为氢气缺乏极性，常温常压下, 氢气很难与极性的水相互溶合，是一种难溶于水的气体，氢气在水中也不会变为离子，仍然也H₂分子的形式存在。一般情况其影响溶解度的只有温度和压强，温度低、压强大，溶解性就大。

氢气在水中的饱和浓度大约是1.6PPM，大于 1.6PPM浓度的过饱和富氢水必须采用特殊的工艺，强制性将氢气溶入水中。医学研究发现，在水中只有溶解了较高浓度氢气的富氢水，对人体才能够起到比较明显的有益作用。

因此，在本发明中特别设计了溶氢器这个装置。

溶氢器1.2接受溶氢器控制器1.2-2送来的高频信号，立即产生高频波动，将电解槽1.1的产生的氢气泡进行击碎，并使水分子和氢分子产生每秒几万次的密切融合效果，最终实现水分子均匀包含氢分子的状态，从而加速氢气在水中的溶解速度和提高氢气在水中的溶解度。溶氢器1.2工作时可以形成直径在50nm-2um范围的富氢水，溶气浓度可达2.6ppm。

在溶解氢水过程中，是纯物理方式，不发生化学反应，不产生任何有害物质，不会产生任何二次污染。生产的富氢水具有氢气浓度高，稳定性好，保持含氢量长期稳定的特点。

固体活性炭1.6工作原理：

当加入水杯里的水不合格时，通过电解作用，会产生一些有毒有害的物质，会危及到饮用水安全。本发明在阳电极1.1-3侧安装了固体活性炭1.6，是一种高密度的活性炭，孔隙率比一般固体活性炭高出1000倍以上，用来吸附水中电解过程中阳电极1.1-3产生的有害物质，使它不至于给饮用水造成二次污染，是保证饮用水安全的一种有效途径。

蓄电池1.11工作原理：

本发明在水杯底座1的下端设置了蓄电池1.11，采用的是高性能锂电池，在控制面板1.3上有充电接口，充一次电可以保证使用10次以上。

本发明的富氢水杯可以在通电情况下工作，也可以在蓄电池情况下工作，在接有电源时，控制电路自动切换到电源状态下工作。

过滤芯2.2工作原理：

过滤芯2.2可以自由拆卸和方便更换或清洗里面的填料，本发明中应用的填料可以是高密度活性炭，也是可以是优质陶瓷过滤阀芯，其目的是实现饮用水的最后一道过滤防线，来吸附在电解过程中阴电极1.1-1有可能产生的有害物质，以及引用水中残留的余氯等其它有害物质，从而实现本发明的富氢饮用水的安全。

防爆片3.2工作原理：

水杯盖3上面的防爆片3.2是一种防爆装置，虽然本发明的供电系统可以设施供电时间，来控制电解槽1.1的工作时间，可以有效的控制电解时产生的气体压力不至于太大，然而有关安全方面的问题，有必要防患于未然，所以本发明中在水杯盖3上面设置了防爆片3.2，做为一种最有效最可靠的机械保护，做到以防万一。

防爆片3.2的另一个功能就是可以初步判断水杯内部的压力，在这里需要说明的是本发明选用的防爆片是具有一定测量压力能力的特殊薄片，当水杯内压力很小时，防爆片是呈现下凹形状，当水杯内压力较大时防爆片是呈现上凸形状，当水杯内压力超过上限时，防爆片自动开裂迅速泄压，以保证水杯安全。

本发明的一种安全富氢水杯的安全性说明

这里所述的安全性包括两个方面，一个方面是生产出来的富氢水水体本身质量的安全；另一方面是本发明在使用中有关危险性方面的安全。

富氢水水体本身质量的安全实现说明：

首先，本发明采用了目前世界上最先进的固态电解槽技术，产氢效率高，电极不会产生二次污染。

其次，本发明采用了新型的离子膜技术将氢气和氧气完全隔离，氧气及时排出不再和氢气接触。

再次，本发明在电解槽的上面和下面都有高吸附性材料进行吸附有害物质，从而保证了富氢水水体本身质量的安全。

本发明在使用中的安全：

本发明在使用中的安全主要考虑到在电解过程中超压的问题。

首先，本发明在电路设计上有工作时间控制设定，防止杯内压力过大。

其次，本发明在杯座上设置了单向排气阀，以便及时排出氧气等气体。

再次，本发明在电解槽的中部的外侧，设置了单向疏通膜，可以将水杯上部的气体压力传递到下面，通过杯座上的单向排气阀排出。

最后，假如单向排气阀万一失灵，杯座内的气体压力升高，当压力高于0.05MPa时，气体就会通过单向疏通膜进入水杯的上部，通过安装在水杯盖上面的防爆片打开泄压，起到最安全最可靠最后的保护作用。

以上所述者，仅为本发明的较佳可行实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，举凡运用本发明说明书及图式内容所为的等效结构变化，均理同包含于本发明的权利范围内，合予陈明。