一种大流量饱和氢水机用电解槽的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种大流量饱和氢水机用电解槽，其特征是：包括阳电极、绝缘支架、隔膜和阴电极，并按照一定顺序组成的一个或多个水电解槽单元，并将以上单元置于有进出水口的绝缘外壳内锁紧，构成水电解槽。由于电解槽可以采用多个水电解槽单元，所以水流量即使很大，也能被瞬间电离成氢离子和氢氧根离子，并分别在阴极和阳极生成氢气和氧气。大量的氢气溶解在水中即成为饱和氢水。电解槽的水流量最高可以达到5L/min，能够满足人较多的公共场所的使用要求。
【专利说明】
-种大流量饱和氨水机用电解槽
技术领域
[0001] 本发明设及一种大流量饱和氨水机用电解槽，属于水电解技术领域。
【背景技术】
[0002] 2007年氨气生物学第一篇文章在Science上发表，其证明了氨气能治疗动物恶性 黑色素瘤，并提出了氨气能直接中和径基自由基的理论。此后，氨气生物学引起了世界科 学家的重视，逐步形成了研究氨气生物学的热潮，富氨水是研究较多的其中一个。富氨水， 顾名思义就是含有很多氨气的水。通过分析法国的卢尔德泉水、德国的诺登奥水、墨西哥 的托拉克特水的结果发现它们具有如下共同的特点：其溶解氨气浓度为0. 3-lppm，与普通 饮用水相比其具有高达数百倍的富含溶解氨气，所述法国的卢尔德泉因奇迹之水而有名， 所述德国的诺登奥水和墨西哥的托拉克特水的效果在1990年之后才开始变得有名（取自： 氨水，如今是氨水时代恩相博±著，2009,健康新闻社发行）。通过人工可W制造富氨水， 但是用纯净水、蒸馈水、各种饮料加工用水所制的"富氨水"不出氨或产氨少，感观差、口味 差、功效甚微，不利于人体健康。目前，韩国专利KR2011001922提出了一种制造富氨水的制 造装置，其W离子交换膜为隔膜，将产生氨气的阴电极和产生氧气的阳电极进行分离，氧气 扩散到储水箱中逸出，而氨气溶解在水杯中，此装置经过约30min，才能制造富氨水。专利 CN103951015A发明了 一种电解水杯，该水杯设有阴电极和阳电极的内胆，采用透水性隔膜 将铁阴电极和碳基阳电极分隔，并将高电平窄脉冲电源施加在内胆的阴电极和阳电极上对 水杯的水进行电解，制造富氨水，该方法极易造成碳材料的脱落污染水质，且制成富氨水时 间较长，一般需要经过约30min，水杯中的氨含量最高能够达到625ppb，远小于水中溶解氨 的饱和浓度。
[0003] 本发明的阳极腔空间相对较小，所W在阳极析出的氧气无处释放，只能克服隔膜 的阻力而放出，由于电解电压较高，生成的〇2受到高能电场的作用发生等离子放电，生成氧 原子，氧原子与水中的易氧化物质结合而消失。但是阴极腔空间相对较大，析氨反应正常进 行，生成的氨原子一部分结合生成氨气化2)，另一部分接受电子生成负氨离子化），进而流 经阴极腔的水的含氨量急剧升高，氧化还原电位下降。
【发明内容】
[0004] 本发明解决的技术问题是：提供一种适合于饱和氨水机用的电解槽，能够制取活 性氨含量高、具有氧化还原电位较低的饮用氨水。 阳〇化]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0006] 一种大流量饱和氨水机用电解槽，其特征在于：包括阳电极、绝缘支架、隔膜和阴 电极，按照一定顺序组成的一个或多个水电解槽单元，隔膜将电解槽单元分割成阳极腔和 阴极腔；所述的电解槽单元置于有进出水口的绝缘外壳内；所述电解槽的阳极腔和阴极腔 共用进水口和出水口，水在阴极腔流过；所述的外壳将水电解槽单元各组件夹紧密封，构成 水电解槽；所述的电极的导电端子穿透外壳，并在导电端子之间施加电解电压。
[0007] 所述的隔膜与阳电极的距离在0-4mm的范围内，隔膜与阴电极的距离在0-5mm的 范围内。
[0008] 所述的绝缘外壳共有两个水口，其中一个是进水口，一个是出水口；所述电解槽 的阴电极和阳电极共用进水口和出水口，水在阴极腔流过，经过电离后，氨气溶解在水中流 出。
[0009] 所述的阳电极和阴电极是铁基材表面涂覆销族元素涂层或销族元素氧化物涂层， 或是销族元素和销族元素氧化物中的一种或二种W上与铁、钻、锡、錬或粗中的一种或二种 W上氧化物组合的涂层；
[0010] 所述的隔膜是透水性隔膜或离子交换膜，所述隔膜厚度范围是10 ym-0. 5mm。
[0011] 所述的隔膜可W是无纺布、纳滤膜、微滤膜、反渗透膜、超滤膜，或全氣横酸膜的 化f ion膜、Dow膜、Flemion、Aciplex⑥膜，部分氣化的质子交换膜类的BAM3G膜，非氣化的 质子交换膜类为化iS公司的横化苯乙締/乙締基下締/苯乙締 S嵌段共聚物膜（S邸巧，W 及聚四氣乙締（PT阳）多孔膜为基底的多孔聚物基复合质子交换膜复合膜的一种或二种W 上组合。
[0012] 所述水电解槽单元还包括有一个或二个W上的环状的绝缘支架上，所述阳电极和 阴电极分别叠放在环状的绝缘支架上；隔膜处于二个绝缘支架之间，隔膜被二个相邻的绝 缘支架夹持；所述的外壳将水电解槽单元的各组件（包括阳电极、阴电极、隔膜、绝缘支架） 夹紧密封，构成水电解槽；
[0013] 所述环状的绝缘支架中部带有通孔，水在阴极腔流过时，水流方向平行于阴电极。
[0014] 所述的阳电极或阴电极靠近外壳时，靠近外壳侧的绝缘支架省略；
[0015] 于所述绝缘支架的一侧或二侧表面设有一组或二组W上导流槽，导流槽可将绝缘 支架外部的水导入绝缘支架内部的中空区域，导流槽也可将绝缘支架内部的中空区域的水 导出至绝缘支架外部；每组导流槽包括1条或二条W上的导流沟槽，导流沟槽的二端分别 与绝缘支架内部的中空区域和绝缘支架外部相连通；一组或二组W上导流槽靠近外壳进出 口位置设置；使水能够经导流槽接触到阴电极和/或阳电极；导流槽深度为0. 5-4mm ;
[0016] 或者，于所述绝缘支架上设有1个或者2个W上的通孔，于所述绝缘支架的一侧或 二侧表面设有一组或二组W上导流槽，导流槽可将通孔中的水导入绝缘支架内部的中空区 域，导流槽也可将绝缘支架内部的中空区域的水导出至通孔中；每组导流槽包括1条或二 条W上的导流沟槽，导流沟槽的二端分别与绝缘支架内部的中空区域和通孔相连通；1个 或者2个W上的通孔靠近外壳进出口位置设置；使水能够经导流槽接触到阴电极和/或阳 电极；导流槽深度为0. 5-4mm。
[0017] 所述电解槽的阳电极和阴电极分别连接到直流电源的正极和负极；所述的电解电 压在5-60V之间，电解电流在1-20A之间。
[0018] 所述电解槽的水流量在0. 1-化/min之间。
[0019] 所述电解槽外形不限，所述的阳电极和阴电极基材可W具有各种形状的孔，或者 采用微孔铁板或拉伸铁网。
[0020] 为使流出水的氨含量达到1.化pm W上，所述电解槽可W由多对电解槽单元构成， 单元数量为1-20个。
[0021] 所述中空容器的绝缘外壳由两部分构成，两部分结合处有密封件，用金属螺栓紧 固，或与螺母配合紧固；电极的导电端子穿透外壳处，设有密封元件。
[0022] 如所述的外壳可W是二块绝缘端板，通过金属螺栓或螺杆结合螺母，并配合密封 件夹紧电解槽单元，其中水进出口置于端板上，此时所述电解槽单元各部分之间设有密封 件。
[0023] 所述绝缘支架具有穿透分隔板的通孔，可W是单孔、双孔或多孔，通孔形状不限。
[0024] 所述的水可W是经过过滤的去离子水，运样能够保证良好的口感。
[00巧]所述电解槽采用多组电解槽单元，可W保证在电解槽内部通过较大流量的水，且 大流量的水能够很快的电离成氨离子和氨氧根离子，并分别在阴极和阳极生成氨气和氧 气。氨气在短时间内溶解在水中形成饱和氨水流出电解槽，而氧气在高能电场作用下形成 氧原子，并与水中的易氧化物质结合而消失，氨气溶解在水中形成富氨水，结果富氨水具有 较佳的口味、更好的功效。
[0026] 所述电解槽在正常工作模式时，可W制造弱碱性饱和氨水，当电解槽在反极模式 时，可W制造酸性水。
[0027] 本发明具有如下优点： 阳02引 1.快速、效率高。本发明的电解槽在施加电解电压瞬间，即可制造出饱和氨水。
[0029] 2.氨含量可调。本发明通过调节电解电压，可W生成不同氨含量水。
[0030] 3.结构简单。阴阳极腔共用进出口，方便水管理。
[0031] 总之，本发明的电解槽能够高效、快速的制造大流量的饱和氨水。
【附图说明】
[0032] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不作对本发明的限定：
[0033] 图1电解槽外壳结构示意图：1出水口，2进水口，3第一外壳，4第二外壳，5、6第 一、第二螺栓孔，7、8第一、第二密封件，9、10导电端子孔。
[0034] 图2为电解槽结构示意图之一，1出水口，2进水口，3第一外壳，4第二外壳，5、6第 一、第二螺栓孔，7、8第一、第二密封件，11阴电极，12绝缘支架，13隔膜，14阳电极。
[0035] 图3为电解槽结构示意图之二，1出水口，2进水口，3第一外壳，4第二外壳，5、6第 一、第二螺栓孔，7、8第一、第二密封件，11阴电极，12绝缘支架，13隔膜，14阳电极。
[0036] 图4绝缘支架结构示意图：15进水口，16出水口，17导流槽，18通孔，19凸台。
【具体实施方式】
[0037] 图1给出了电解槽外壳结构示意图。可W看出，本发明的电解槽采用一对绝缘外 壳，在螺丝和密封件的作用下，形成一个完整的电解槽外壳，将电解槽单元组件夹紧。 阳0測实施例1
[0039] 采用带进出水口的ABS树脂外壳，外壳结构如图1所示，其中1为出水口，2为进水 口，3、4为一对第一、第二外壳，5、6为第一、第二螺栓孔，7、8为第一、第二密封件，9、10为第 一、第二导电端子孔。该电解槽包括两个电解槽单元，其结构如下：将锻Pt的铁阳电极放在 两个尼龙支架之间，再将两张隔膜化25mm，PP无纺布），分别放在尼龙支架外侧，然后在膜 外侧各放一个尼龙支架，再将两个锻销的铁阴电极分别放在尼龙支架外侧，最后，将电解槽 单元放置在ABS树脂外壳内，然后通过螺丝、螺母和密封件紧固，夹紧水电解槽单元，构成 水电解槽。其中，隔膜与阴电极的距离为4mm，隔膜与阳电极的距离为4mm，尼龙支架带有两 个矩形通孔，支架导流槽深2. 6mm。将1.化/min的去离子水通过进出口后，施加电解电压， 电压从OV调节到50V，电解电流也从OA增加到12A。从实验中发现，当恒定25V时，施加电 压约2秒钟，即有氨气泡随水流出。分别取0秒和10秒钟时的水样作分析，如表1所示。可 W看出，施加电压前，氧化还原电位（ORP) :620mV，酸碱度（抑值）：6. 9,含氨量：0 ;当施加 电压10秒时，氧化还原电位（ORP) :-860mV，酸碱度（抑值）：8. 4,含氨量：162化pb。 W40] 实施例2
[0041] 图2给出了包括20个电解槽单元的水电解槽，其中1为出水口，2为进水口，3为 第一外壳，4为第二外壳，5、6为第一、第二螺栓孔，7、8为第一、第二密封件，11为阴电极， 12为绝缘支架，13为隔膜，14为阳电极。该电解槽结构如下：将涂覆银钉锡的铁阳电极叠 放在四氣乙締支架上，再将一张隔膜（0.5mm，超滤膜）叠放在尼龙支架另一侧，然后在膜 外侧放一个四氣乙締支架，最后将涂银粗的铁阴电极叠放在四氣乙締支架上，W上结构构 成一个电解槽单元，共20个单元叠加在一起，用一对带水进出口的聚甲醒外壳（端板）夹 住，通过螺丝、螺母和密封件紧固，夹紧水电解槽单元，构成水电解槽。该电解槽的四氣乙 締支架带4个通孔，隔膜与阴电极的距离为2. 5mm，隔膜与阳电极的距离为0. 8mm，支架导 流槽深1. 2mm。阳电极、四氣乙締支架、阴电极和外壳之间置有娃橡胶垫密封件，在螺杆、 垫片和螺母紧固下，构成了类似于压滤机的富氨水电解槽。该电解槽的最高水流量能达 到化/min。当水进入电解槽后，施加电解电压，电压从OV调节到60V，电解电流从OA增加 到18A。恒定60V约5秒钟，即取水样作分析，如表2所示。可W看出，在加电压前，氧化还 原电位（ORP) :620mV，酸碱度（抑值）：6. 9,含氨量：0 ;当施加电压10秒时，氧化还原电位 (ORP) :-890mV，酸碱度（抑值）：9. 0,含氨量：1650ppb。 W42] 实施例3
[0043] 图3给出了包含4个电解槽单元的电解槽。其中1为出水口，2为进水口，3为第 一外壳，4为第二外壳，5、6为第一、第二螺栓孔，7、8为第一、第二密封件，11为阴电极，12为 绝缘支架，13为隔膜，14为阳电极。该电解槽结构如下：将一个涂覆银锡錬氧化物的铁阳电 极两侧分别叠放一张隔膜（0. 125mm，化fion 115)，再将两个聚丙締（P巧支架分别叠放在 隔膜外侧，再将两个涂敷银粗的铁阴电极分别放在两个聚丙締支架外侧，再将两个聚丙締 (P巧支架分别叠放在两个铁阴极板的外侧，然后将两个化fion 115隔膜分别叠放在聚丙 締（P巧支架，膜的另一侧分别叠放一个铁阳极板，最后用一套尼龙外壳（端板）在螺杆、密 封件和螺母紧固，构成水电解槽。
[0044] 该电解槽的绝缘支架为聚丙締（P巧材质，结构如图4所示，绝缘支架的两侧分别 有整体的凸台，铁电极可W完全电极嵌入到凸台的内部，水由水进口 15经过导流槽17,流 经支架的通孔扩散至电极表面，最后经过出水口 16流出。隔膜与阴电极的距离为5mm，隔膜 与阳电极的距离为0mm，支架导流槽深2. 4mm。该电解槽最高水流量能达到化/min。当水进 入电解槽后，施加电压20V，电解电流3A。恒定20V约10秒钟，即取水样作分析，如表3所 示。可W看出，在加电压前水的酸碱度（pH值）为6. 9,含氨量：0;当施加电压10秒时，氧 化还原电位（ORP) :-590mV，酸碱度（抑值）：8. 6,含氨量：138化Pb,可W满足家庭饮用的要 求。当施加反向电压10秒时，流出水的酸碱度（抑值）为5. 6,如表4所示，可W满足清洗 蔬菜、消毒等使用要求。 |；004引表
[0046] 表
[0047]
[0048] 表
[0049] 阳化0] 表
[0051] 1 W上实例说明，本发明的电解槽能够高效的制造大流量的饱和氨水，当使用在饱 和氨水机上时，能够很好的满足家庭用或者公共场所使用的要求。
【主权项】
1. 一种大流量饱和氢水机用电解槽，其特征在于：包括密闭的中空容器，由阳电极、隔 膜和阴电极依次叠合构成的水电解槽单元，所述的水电解槽单元置于中空容器内，隔膜将 电解槽单元分割成阳极腔和阴极腔；于中空容器上设有阳极腔和阴极腔共用进水口和出水 口，水在阴极腔流过；所述的阳电极和阴电极上均分别设有导电端子，导电端子的一端穿透 中空容器的外壳处于中空容器外部。2. 按照权利要求1所述的电解槽，其特征在于： 所述置于中空容器内的水电解槽单元为一个或二个以上； 一个水电解槽单元是由一个阳电极、一个隔膜和一个阴电极依次叠合构成； 二个以上的水电解槽单元为层叠结构，包括η个阳电极与n-1个阴电极交替叠合、且 于相邻的阳电极与阴电极之间设置有隔膜，η为大于等于2的整数；或者包括η个阳电极与 η+1个阴电极交替叠合、且于相邻的阳电极与阴电极之间设置有隔膜，η为大于等于1的整 数。3. 按照权利要求2所述的电解槽，其特征在于：所述水电解槽单元还包括有一个或二 个以上的环状的绝缘支架上，所述阳电极和阴电极分别叠放在环状的绝缘支架上；隔膜处 于二个绝缘支架之间，隔膜被二个相邻的绝缘支架夹持；所述的外壳将水电解槽单元的各 组件（包括阳电极、阴电极、隔膜、绝缘支架）夹紧密封，构成水电解槽； 所述环状的绝缘支架中部带有通孔，水在阴极腔流过时，水流方向平行于阴电极。4. 按照权利要求1、2或3所述的电解槽，其特征在于：所述的隔膜与阳电极的距离在 0- 4mm的范围内，隔膜与阴电极的距离在0-5mm的范围内。5. 按照权利要求4所述的电解槽，其特征在于：所述的隔膜与阳电极的距离为0_时， 省略阳电极和隔膜间的绝缘支架，阳极腔体积为零；和/或，所述的隔膜与阴电极的距离为 0_时，省略阴电极和隔膜间的绝缘支架，阴极腔体积为零，水在中空容器内流过时，水流方 向平行于阴电极。6. 按照权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于：所述中空容器的绝缘外壳共有两 个以上水口，其中一个以上是进水口，一个以上是出水口，所述电解槽单元的数量可以是 1- 20 个。7. 按照权利要求1、2或3所述的电解槽，其特征在于：所述的阳电极和阴电极是钛基 材表面涂覆铂族元素涂层或铂族元素氧化物涂层，或是铂族元素和铂族元素氧化物中的一 种或二种以上与钛、钴、锡、锑或钽中的一种或二种以上氧化物组合的涂层； 所述隔膜厚度范围是10 μ m-o. 5mm〇8. 按照权利要求3所述的电解槽，其特征在于：所述环状的绝缘支架中部带有通孔，靠 近外壳进出口位置有导流槽，其深度为0. 5-4_ ;所述的绝缘支架的两侧分别有连续的、或 间断的凸台或凹槽，所述的钛阳电极或阴电极可以完全嵌入到凸台或凹槽的内部。9. 按照权利要求1所述的电解槽，其特征在于：所述中空容器的绝缘外壳由两部分构 成，两部分结合处有密封件，用金属螺栓紧固，或与螺母配合紧固；电极的导电端子穿透外 壳处，设有密封元件。10. 按照权利要求1所述的电解槽，其特征在于：所述电解槽的阳电极和阴电极分别通 过导电端子连接直流电源的正极和负极；所述的电解电压在5-60V之间，电解电流在1-20A 之间；所述电解槽的水流量在〇. l_5L/min之间。
【文档编号】C25B9/06GK105862065SQ201510029348
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】孙树成
【申请人】大连氢元科技有限公司