专利名称：多用途电化学制氧发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电化学制氧装置。
在已有的电化学制氧技术中，利用空气电极作为阴极，取代析氢电极制备氧气，使得在家庭氧保健的应用中更加安全。随着人们生活和居住条件的不断改善空调带给人们舒适，但也给人们带来了空调综合症，这是由于长久处于密闭的环境之中，长期缺氧造成的，利用通风换气虽然可以临时解决缺氧的问题，但是却造成能源的大量消耗，较好的办法是用电化学制氧装置长时间连续供氧，然而，现有的发明和装置却不能实现这一功能，使得应用的范围受到了限制，在现有的电化学制氧装置中，尚存在以下技术方面的不足。
1.电化学空气阴极制氧装置在密闭空间中所产生的氧气和所“消耗”的氧气相等，按照反应式所表达的阴极反应(1)阳极反应(2)将(1)(2)式相加得到总电极反应↑从上述反应式中可以得到以下结果，现有的电化学空气阴极制氧装置只是将装置外的氧气经过制氧装置的一系列电极反应，再从阳极产生出来，达到一种富集的作用，如果在密闭的空间内使用，例如空调的房间或小型客车内，氧气只是在制氧装置和密闭的空间之间往复循环，不能增加空间氧气的含量，因此，只适合作吸氧保健之用。
2.电解槽结构上尚存在不足，在现有的电化学空气阴极制氧装置中，有的电解槽设计上存在着缺陷，例如CN96241023，阴极和阳极在一侧，电解液在另一侧，这样的电解槽不会有电化学反应；有的未能将中间产物HO2-从阴极附近迅速移走，利用催化反应来分解阴极中间产物HO2-，使得HO2-在阴极继续还原为OH-，增加了能耗。
本实用新型的发明目的是要克服现有技术中的不足，提供一个应用范围广，电解槽较为合理的，效率较高的，多用途电化学制氧发生器。
本实用新型的发明目的通过如下方案实现本电化学制氧发生器是由电解槽，催化反应槽，气液分离器，空气交换系统等组成，电解槽槽体两侧为空气阴极(3)，中间为阳极(2)，阳极为多孔板状镍电极或网状镍电极，使用注塑成型的方法将电解槽制作成一个整体，上端有气液导管(4)，下端有电解液回流管(1)，均通往催化反应槽(19)，并将各个电解槽连接起来，催化反应槽(19)装有催化分解网(18)，上部连接气液分离器(7)，气液分离器(7)底部为多孔气液分离板(13)，下层放置吸附了催化剂粉末的活性碳(12)，上层放置多孔泡沫层(11)，顶部连接导气管(10)，经第1洗气室(5)和第2洗气室(16)两次洗气后从氧气出口(14)排出，空气交换系统，是在电解槽和催化反应槽(19)外设置密封仓(20)，在密封仓壁上设置有空气进气管接口(24)，空气排气管接口(21)，有空气进气管(23)和空气排气管(22)与之配套相连，空气进口处有空气净化网(25)。
本实用新型所述的空气阴极(3)与阳极(2)的极间距为1-15mm，使用圆柱型或条状聚四氟塑料隔离件(27)竖向排列加以隔离。
本实用新型所述的催化分解网(18)的基体为不锈钢网或者镍网，催化剂为二氧化锰，氧化钴等金属氧化物，使用热浸法或电镀法使催化剂附着在基体上。
本实用新型所述的在密闭的空间中用于增加氧气含量时，空气进气管(23)的进口和空气排气管(22)的出口与密闭空间的外界相通，或者将多用途电化学制氧发生器置于外界，而将产生的氧气用导管从氧气出口(14)处引入密闭空间内。
本实用新型所述的催化反应槽(19)上设置了自动补水系统，应用红外传感器(15)探测液位信号，通过控制电路(17)实现系统自动补水和缺水报警的功能。
以下结合附图和具体实施方案对本实用新型做进一步详细的说明
图1为本实用新型多用途电化学制氧发生器的结构示意图。
图2为电解槽的结构示意图。
图3为本实用新型空气进出管与外界相通的示意图。
图4为自动补水系统的示意图。
为了提高制氧的效率，本实用新型对电解槽进行了结构上的创新，1)增加了催化反应槽；2)缩小了电极间距，使用圆柱型或条状聚四氟塑料隔离件，保证了极间距的一致，3)将电解槽制成一个整体，在槽体上部设有气液导管，下部设有电解液回流管，使电解槽结构更加紧凑，可以将电化学制氧发生器小型化。
在以空气阴极制氧的电化学反应中，氧在空气阴极上首先还原成HO2-，然后在阴极继续反应生成OH-。增加催化反应槽，是为了在阴极上生成的HO2-迅速移出电解槽，利用催化分解网将HO2-分解成O2，减少了反应生成OH-的过程，提高了效率。
缩小电极间距一是减少了浓差极化，降低槽电压，二是电极间距的缩小加快了电解液流动的速度，在阳极产生的氧气气泡的带动下，电解液上升的速度明显增加，对阴极也产生了强烈的搅拌作用，改善了空气中的氧在阴极的还原速度。气液导管将电解液夹带着阳极析出的氧一同流到催化反应槽，电解液回流管将分离出氧气的电解液回流到各个电解槽，完成一个循环。
在电化学空气阴极制氧装置制备的氧气中，都存在着HO2-，对人的呼吸道有较强的刺激。本实用新型设置了气液分离器，在气液分离器的底部为多孔气液分离板，下层放置吸附了催化剂粉末的活性碳，上层放置多孔泡沫层，当生成的氧气中夹带着HO2-，在经过活性碳层时，被活性碳中的催化剂催化分解成O2和H2O，再经过多孔泡沫层，滤去其它杂质，经过两级洗气后，得到纯净的氧气，可以直接用于吸氧，也可以用于增加密闭空间氧气含量。本实用新型的独到之处就是改变了以往的电化学空气阴极制氧装置只能用于吸氧，不能增加密闭空间氧气含量的现状，本实用新型在密封仓壁上设置空气进气管接口，空气排气管接口，有空气进气管和空气排气管与之配套相连，当空气进气管和空气排气管与密闭空间外界空气相通时，在引风机(26)的作用下，外界空气经空气净化网净化后进入密封仓，在和空气阴极进行电极反应之后，剩余空气经空气排气管排到外界，阳极产出的纯氧增加了密闭空间的氧含量，也可以将本实用新型多用途电化学制氧发生器放置在密闭空间之外，直接和外界空气交换，将多用途电化学制氧发生器阳极产出的纯氧引入密闭空间同样达到使密闭空间的氧含量增加的目的。
本实用新型设置了自动补水和缺水报警的功能，应用红外传感器检测浮标(151)，显示的液位低于正常值时，控制电路开启电磁阀(6)，由第一洗气室(5)向催化反应槽(19)供水，若第一洗气室的水位也不足时，控制电路开启报警器报警，提醒用户从补水口(8)补充水，补足水之后，旋紧补水口盖(9)；当红外传感器检测浮标(151)显示的液位达到正常值时，控制电路关闭电磁阀(6)。
实施例1使用
图1所示的装置该装置放于室内，将空气进气管和空气排气管与室外连通，电源使用220V交流电源，交流电流0.9安培，变压和整流后为直流24V，电解液为氢氧化钾溶液，电解槽电极间距为2mm，每小时产氧33升，改善了室内的缺氧状况。
实施例2使用
图1所示的装置该装置放于小客车前机箱内，去掉空气进气管和空气排气管，从氧气出口用导管连接驾驶室内的进风口，使用车内12V直流电源，由车内空调控制开关控制装置的电源，当空调使用时装置电源开通开始制氧，氧气通过进风口随冷气一同进入驾驶室，能够缓解驾驶员的疲劳。
权利要求1.一种多用途电化学制氧发生器，由电解槽，催化反应槽，气液分离器，空气交换系统等组成，其特征在于a)所述的电解槽，槽体两侧为空气阴极(3)，中间为阳极(2)，阳极为多孔板状镍电极或网状镍电极，使用注塑成型的方法将电解槽制作成一个整体，上端有气液导管(4)，下端有电解液回流管(1)，均通往催化反应槽(19)，并将各个电解槽连接起来；b)所述的催化反应槽(19)装有催化分解网(18)，上部连接气液分离器(7)，气液分离器(7)底部为多孔气液分离板(13)，下层放置吸附了催化剂粉末的活性碳(12)，上层放置多孔泡沫层(11)，顶部连接导气管(10)，经第1洗气室(5)和第2洗气室(16)两次洗气后从氧气出口(14)排出；c)所述的空气交换系统，是在电解槽和催化反应槽(19)外设置密封仓(20)，在密封仓壁上设置有空气进气管接口(24)，空气排气管接口(21)，有空气进气管(23)和空气排气管(22)与之配套相连，空气进口处有空气净化网(25)。
2.根据权利要求1所述的多用途电化学制氧发生器，其特征在于空气阴极(3)与阳极(2)的极间距为1-15mm，使用圆柱型或条状聚四氟塑料隔离件(27)竖向排列加以隔离。
3.根据权利要求1所述的多用途电化学制氧发生器，其特征在于催化分解网(18)的基体为不锈钢网或者镍网，催化剂为二氧化锰，氧化钴等金属氧化物，使用热浸法或电镀法使催化剂附着在基体上。
4.根据权利要求1所述的多用途电化学制氧发生器，其特征在于在密闭的空间中用于增加氧气含量时，空气进气管(23)的进口和空气排气管(22)的出口与密闭空间的外界相通，或者将多用途电化学制氧发生器置于外界，而将氧气用导管从氧气出口(14)引入密闭空间内。
5.根据权利要求1所述的多用途电化学制氧发生器，其特征在于所述的催化反应槽(19)上设置了自动补水系统，应用红外传感器(15)探测液位信号，通过控制电路(17)实现系统自动补水和缺水报警的功能。
专利摘要一种多用途电化学制氧发生器,由电解槽,催化反应槽,气液分离器,空气交换系统等组成,电解槽采用整体化设计,使用气液导管和缩小阴,阳的极间距,使得电解液循环速度加快,提高了产氧的效率,并设置了空气进气管和排气管,并连接到室外,便可以增加在室内连续供氧的功能,可应用在空调房间,小型客车等缺氧环境,也适用于氧疗,具有多种功能。因此,本实用新型结构新颖,适用范围广,具有很高的实用价值和社会经济效益。
文档编号C25B1/00GK2474546SQ0026576
公开日2002年1月30日 申请日期2000年12月25日 优先权日2000年12月25日
发明者陈尉 申请人:陈尉