一种制氢制氧装置的制作方法

本发明涉及电解装置领域，具体而言，涉及一种制氢制氧装置。

背景技术：

人体进行新陈代谢时，例如每一次呼吸，都需要氧气，过程中会产生自由基，并分解成水与二氧化碳，排出体外。但随着年龄增加，自由基无法自动分解，转而攻击细胞，造成细胞损伤与老化，组织器官功能衰退，机体进入衰老状态，出现长痘、皱纹、色斑等一系列肌肤问题，这就是人体氧化反应——氧化是肌肤衰老的最大威胁。

富氢水，顾名思义就是富含氢气的水。英文是hydrogenrichwater，日文是“水素水”。作为一种选择性抗氧化物质，氢气对很多疾病具有治疗作用，具有十分广泛的应用前景。

近年来，国内市场上富氢水、水素水产品渐多，富氢水、水素水的杯具也有所见，其中采用电解制氢的技术占有相当比例，包括相关的专利技术的涌现。在这些电解制氢杯具及其专利技术中，常见有水平布置的电极结构，如中国专利:申请号201510366113.8、申请号201510126957.5、201520051049.x等；也有上下布置的电极结构，如中国专利:申请号201520786526.7等。这两种布置的电极结构其产品经实验或实用，仍发现其不足现象。

现有技术中的富氢水保健产品通常都是供使用者饮用的设备，使用者需要将富氢水喝入体内，经过人体新陈代谢才能起到美容、保健作用，因而效果较为缓慢，尤其是对皮肤的抗衰老效果不明显。而且，现有的富氢水保健产品通常所制成的氢气和氧气均分散在水中，然而，含有氧气的水被饮用后对加速人体机体的老化，对人体产生一定的潜在危害。

而且，现有的制氢制氧装置中的电极结构通常直接安装在材质较硬的壳体中，密封效果不好。为了防止漏水，只能添加密封圈，但密封圈在制氢制氧装置内难以安装，而且密封圈在电化学环境中容易腐蚀，不但会过早失去密封效果，而且容易污染水体。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种制氢制氧装置。具体地，其技术方案如下：

一种制氢制氧装置，包括电解室和设置在所述电解室内的氢氧分离组件，所述氢氧分离组件包括阴极片、阳极片和设置于所述阴极片和所述阳极片之间的透水隔气膜，所述阴极片、所述阳极片围成一电解区，所述透水隔气膜用于将所述电解区分隔成氢产生区和氧产生区；

所述电解室内还设置有硅胶电解套，所述硅胶电解套的内壁沿圆周方向设置有环形槽，所述阴极片、所述阳极片和所述透水隔气膜嵌入所述环形槽内。

作为对技术方案的改进，所述电解室由电解槽和电解槽上盖围绕而成，所述硅胶电解套设置在所述电解槽和所述电解槽上盖形成的容纳腔内。

作为对技术方案的改进，所述电解槽和/或所述电解槽上盖的材质为硅胶。

作为对技术方案的改进，所述阴极片靠近所述电解槽上盖设置，所述阳极片靠近所述电解槽设置。

作为对技术方案的改进，所述电解槽的槽底沿圆周方向设置有环形安装座，所述硅胶电解套的底部与所述环形安装座的顶部抵接，用于使所述环形安装座内侧的区域形成电解区。

作为对技术方案的改进，所述硅胶电解套的顶部设置有连接盘，所述连接盘与所述电解槽上盖固定连接。

作为对技术方案的改进，所述环形安装座外侧的槽底设置有用于连通废水箱的出液口，所述环形安装座上设置有若干连通所述环形安装座内外两侧槽底的通道。

作为对技术方案的改进，所述透水隔气膜为离子膜、自增湿膜或微滤膜。

作为对技术方案的改进，所述阴极片和/或所述阳极片为钛片。

作为对技术方案的改进，所述阴极片和/或所述阳极片的表面设置有按照预设的规则分布的通孔。

本发明至少具有以下有益效果：

(1)在制氢时，阴极片产生的氢气富集在氢产生区，阳极片产生的氧气富集在氧产生区，透水隔气膜阻隔了氢气向氧产生区的扩散以及阻隔了氧气向氢产生区的扩散，由此达到了氢气和氧气的分离；

(2)通过将阴极片、阳极片和透水隔气膜嵌入环形槽内，即阴极片、阳极片和透水隔气膜包裹在硅胶电解套内，能够利用硅胶实现密封，防止制氢制氧装置中各个区域之间漏水，而且硅胶化学性质稳定，在电化学环境中不易被腐蚀。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中制氢制氧装置的第一斜视图；

图2是本发明实施例中制氢制氧装置的第二斜视图；

图3是本发明实施例中氢氧分离组件的爆炸图；

图4是本发明实施例中硅胶电解套的剖视图；

图5是本发明实施例中电解槽的斜视图。

主要元件符号说明：

1000-制氢制氧装置，0110-电解槽，0111-环形安装座，0112-通道，0113-出液口，0120-电解槽上盖，0210-阴极片，0220-阳极片，0230-透水隔气膜，0300-硅胶电解套，0310-环形槽。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种制氢制氧装置1000，该制氢制氧装置1000用于制作富氢水。

具体地，如图3所示，制氢制氧装置1000包括电解室和设置在电解室内的氢氧分离组件。氢氧分离组件包括阴极片0210、阳极片0220和设置于阴极片0210和阳极片0220之间的透水隔气膜0230。阴极片0210、阳极片0220围成一电解区，透水隔气膜0230用于将电解区分隔成氢产生区和氧产生区。

在本实施例中，在制氢时，阴极片0210产生的氢气富集在氢产生区，阳极片0220产生的氧气富集在氧产生区，透水隔气膜0230阻隔了氢气向氧产生区的扩散以及阻隔了氧气向氢产生区的扩散，由此达到了氢气和氧气的分离。

在氢产生区内，氢气溶解在水中，或者形成雾化的富氢水。富氢水中由于含有氢分子，能够用于抵抗皮肤或器官发生氧化，具有一定的抗衰老功效。

如图4所示，电解室内还设置有硅胶电解套0300，硅胶电解套0300的内壁沿圆周方向设置有环形槽0310，阴极片0210、阳极片0220和透水隔气膜0230嵌入环形槽0310内。

硅胶别名硅酸凝胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，其化学分子式为msio2·nh2o。除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定。通过将阴极片0210、阳极片0220和透水隔气膜0230嵌入硅胶电解套0300的环形槽0310内，即阴极片0210、阳极片0220和透水隔气膜0230包裹在硅胶电解套0300内，能够利用硅胶实现密封，防止制氢制氧装置1000中各个区域之间漏水，而且硅胶化学性质稳定，在电化学环境中不易被腐蚀。由此避免在制氢制氧装置中使用大量密封圈，不但提高了密封效果，简化了结构，而且更卫生。

具体地，电解室由电解槽0110和电解槽上盖0120围绕而成。硅胶电解套0300设置在电解槽0110和电解槽上盖0120形成的容纳腔内。

优选地，电解槽0110和/或电解槽上盖0120的材质为硅胶。

优选地，阴极片0210靠近电解槽上盖0120设置，阳极片0220靠近电解槽0110设置。

优选地，如图5所示，电解槽0110的槽底沿圆周方向设置有环形安装座0111，硅胶电解套0300的底部与环形安装座0111的顶部抵接，用于使环形安装座0111的内侧的区域形成电解区。

优选地，硅胶电解套0300的顶部设置有连接盘，连接盘与电解槽上盖0120固定连接。

优选地，环形安装座0111外侧的槽底设置有用于连通废水箱的出液口0113，环形安装座0111上设置有若干连通环形安装座0111内外两侧槽底的通道0112。

上述透水隔气膜0230是指具有透水隔气功能的膜。需要注意的是，此处隔气是指隔离以气泡形式存在的气体，而非以分子状态存在。电解水所产生的氢气的机理是，水中的氢分子在阴极片0210上得到电子而发生还原反应产生气相，由于气相与水相之间的界面差，所以生产的氢气以氢气泡分散在水中。以阴极的电流密度为2～6ma/cm²、电解在常压下和电解水为中性为例，所产生的氢气泡的尺寸呈高斯随机分布在20～80微米范围内。阳极片0220产生的氧气也以气泡的形式存在，以阳极电流密度为2～6ma/cm2并且电解在常压下为例，所产生的气泡分布在40～100微米范围内。因此，透水隔气膜0230的实现形式可以是具有截留尺寸小于氢气泡和氧气泡大小的任何形式的膜，即具有截留尺寸(或称为滤孔)在10微米以下。

具体而言，作为其中一种实施方式，透水隔气膜0230为离子膜。离子膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。本实施例中的离子膜为对氢分子具有选择透过性的离子膜。

作为另外的实施方式，透水隔气膜0230可以为截留尺寸(或称为滤孔)在10微米以下的滤膜。例如，微滤膜。微滤膜是指滤孔径在0.1～1微米之间的过滤膜。微滤膜可以使用无机膜和有机高分子膜。无机膜可以为陶瓷膜和金属膜。有机高分子膜可以为天然高分子膜和合成高分子膜，例如聚偏氟乙烯(pvdf)、聚砜(psf)、聚丙烯腈(pan)、聚氯乙烯(pvc)、聚丙烯(pp)等。根据膜的形式又分为平板膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜；根据制膜原理，高分子膜的制备方法分为溶出法(干-湿法)、拉伸成孔法、相转化法、热致相法，浸涂法、辐照法、表面化学改性法、核径迹法、动力形成法等，无机膜的制备方法主要有溶胶—凝胶法、烧结法、化学沉淀法等。溶剂理解的是，此处采用的是具有绝缘性的微滤膜，较佳是有机高分子微滤膜。当然，滤膜还可以使用超滤膜等。

作为另外的实施方式，透水隔气膜0230为自增湿膜。自增湿膜是能允许液体水透过而其它介质无法通过的膜。自增湿膜可使用亲水物质(例如二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝粒子掺杂修饰的nafion膜)。

优选地，阴极片0210和/或阳极片0220的表面设置有按照预设的规则分布的通孔，以保证与水接触的充分性。具体地，在本实施例中，预设的规则是指预先设定的通孔的形状和排列方式，例如通孔为蜂窝状的通孔，或其它形式。

在本实施例中，术语“电解区”是指具有电流通过的区域。

在本实施例中，阴极片0210、透水隔气膜0230和阳极片0220三者可以不抵接，也可以是三者抵接的方式，例如阴极片0210、透水隔气膜0230和阳极片0220依次叠加设置。

这里，“叠加设置”可以理解的是指多个具有层结构的物件(例如薄膜等)采用一者贴合于另一者表面的堆叠方式。以a、b、c、d依次叠加设置为例，是指a的一个表面设置b、b的表面设置c、c的表面设置d，即按照某一方向(例如从上至下)，a、b、c、d依次排列。

阴极片0210和阳极片0220可以是钛片。为了增强阴极片0210和阳极片0220的活性，可以在表面涂覆一些氧化物，如中国专利cn104562078a，具体为：涂层至少包含底层涂层和表层涂层，底层涂层包含钛氧化物、铱氧化物和钌氧化物，表层涂层包含铱氧化物、钌氧化物、钛氧化物、以及钯、铂中的一种或两种元素的金属或氧化物。底层涂层中钌、铱和钛的摩尔百分比为：钌：铱：钛＝30～50％：10～25％：30～45％；表层涂层中钌、铱、钛和钯的摩尔百分比为：钌：铱：钛：钯＝30～50％：10～25％：30～45％：2.5～20％。底层涂层中钌、铱和钛的摩尔百分比为：钌：铱：钛＝30～50％：10～25％：30～45％；表层涂层中钌、铱、钛和铂的摩尔百分比为：钌：铱：钛：铂＝30～50％：10～25％：30～45％：2.5～20％。底层涂层中钌、铱和钛的摩尔百分比为：钌：铱：钛＝30～50％：10～25％：30～45％；表层涂层中钌、铱、钛、钯和铂的摩尔百分比为：钌：铱：钛：钯：铂＝30～50％：10～25％：30～45％：2.5～20％：2.5～20％。底层涂层中还包括锆氧化物，底层涂层中钌、铱、钛和锆的摩尔百分比为：钌：铱：钛：锆＝30～50％：10～25％：30～45％：2～10％；表层涂层中钌、铱、钛和钯的摩尔百分比为：钌：铱：钛：钯＝30～50％：10～25％：30～45％：2.5～20％。底层涂层中还包括锆氧化物，底层涂层中钌：铱：钛和锆的摩尔比百分为：钌：铱：钛：锆＝30～50％：10～25％：30～45％：2～10％；表层涂层中钌、铱、钛和铂的摩尔百分比为，钌：铱：钛：铂＝30～50％：10～25％：30～45％：2.5～20％。底层涂层中还包括锆氧化物，底层涂层中钌：铱：钛和锆的摩尔百分比为钌：铱：钛：锆＝30～50％：10～25％：30～45％：2～10％；表层涂层中钌、铱、钛、钯和铂的摩尔百分比为，钌：铱：钛：钯：铂＝30～50％：10～25％：30～45％：2.5～20％：2.5～20％。底层涂层的厚度为5～15微米，表层涂层的厚度为1～5微米。

在本实施例中，电解槽0110和电解槽上盖0120之间，以及硅胶电解套0300的安装，可以采用可拆卸方式，以方便对硅胶电解套0300、阴极片0210、阳极片0220和透水隔气膜0230等部件的更换。可拆卸的方式，可以是紧固件、滑接件、卡接件。此处，紧固件可列举出法兰件、螺接件等。

可举出上述卡接件的一种实施结构，具体为：卡接件包括设置于第一安装件的卡扣和设置于第二安装件的卡孔，该卡扣与卡孔相配合。卡扣包括设置于第一安装件的连接部以及位于连接部一端的弹性的卡扣部，卡孔周围环绕有弹性的卡持部。卡扣部为一球体，卡扣为中空结构，形成有自连接部延伸至卡扣部的育孔，从而允许该第一卡扣件受到挤压时发生弹性形变。卡扣可与第一安装件一体成型。卡持部形成有多个缺口，缺口将卡持部分隔成相互独立的卡持，从而使卡持部在受到外力作用时产生弹性形变。卡扣孔的直径小于卡扣部的球径。卡扣部插入卡孔时，卡持块受到卡扣部的推力发生弹性变形向外扩张，使卡扣部穿过卡扣孔。卡扣部穿过卡孔，卡持块及卡扣部均恢复原状，卡扣部被卡持块阻挡于卡孔外以将第一安装件与第二安装件固定。卡持部端部形成有倒角，以便拆卸第一壳体与第二安装件时使卡扣部在外力作用下易于回至卡孔内。

上述卡接件还可列举第二种实施结构(图中未示出)。具体为：卡接件可包括卡舌和卡扣。卡舌包括第一卡槽、第二卡槽和位于第一卡槽和第二卡槽之间的钩形的钩体，该第一卡槽、第二卡槽、钩槽均为弹性的结构的槽。卡扣包括第一插条、第二插条和位于第一插条、第二插条之间的钩槽。该第一卡槽、第二卡槽、钩槽均为弹性的槽。该第一卡槽、第二卡槽、钩槽均为弹性的槽。当要实现卡舌同卡扣的卡紧时，该第一插条插入第一卡槽内，第二插条插入第二卡槽内，钩体插入钩槽，第一卡槽、第二卡槽、钩槽的弹性保证第一插条、第二插条和钩体的紧密接触而达到了卡紧效果。

上述卡接件还可列举第三种实施结构(图中未示出)。具体为：卡接件可包括卡座和卡舌，该卡座和卡舌相配合。于此，卡座和卡舌的形状不做特别的限定，其结构的实施方式有很多。其中第一种实施方式为应用于背包带的卡扣。具体为，卡座包括一卡槽。卡舌可为e字型，也就是说，该结构的卡舌包括第一插条、第三插条，和位于第一插条、第三插条之间的第二插条，第一插条和第三插条为弹性结构，在外力作用下二者可向第二插条靠拢，撤销外力后，二者回复到原来的位置。第二插条可为弹性结构，也可为非弹性。与插舌结构对应地，卡槽的前部要宽于后部。此处，“前”指沿插舌进入方向。卡槽前部的宽度要略小于插舌的宽度，卡槽的后部宽度要明显地小于插舌的宽度，如此可使得卡舌插入卡槽的过程中，当进入至卡槽的前部时，第一插条和第三插条被压缩向第二插条靠拢，当进入至卡槽的后部时，由于卡槽的厚度为开放体，第一插条和第三插条自动向外弹开以从卡座内外露出。卡槽的当要实现卡舌和卡座的卡扣时，将卡舌插入卡槽中，这时，第一插条和第三插条外露于卡座；当要实现卡舌和卡座的拆卸时，只需捏合第一插条和第三插条以使得卡舌拔出于卡槽。

滑接件可包括设置在滑舌和与该滑舌配合以供滑舌滑动的滑轨。滑轨的形式可列举出二种，第一种是两条平行的凸条，凸条之间形成供滑舌卡入的滑动腔。为了使得滑舌更好地卡入滑动腔内，滑动腔为“凸”字形，于此对应地，滑舌也为该“凸”字形。滑轨的第二种形式为开设在底座内部的滑孔。同理地，为了使得滑舌更好地卡入滑孔内，滑孔为“凸”字形，于此对应地，滑舌也为该“凸”字形。滑舌和滑轨中至少一者可为弹性结构。即，滑舌为可发生弹性形变的材质制成，诸如以丁腈橡胶、三元乙丙橡胶等为代表的高弹性模量的橡胶材质，滑轨为刚性的金属材质。或者地，滑轨为可发生弹性形变的材质制成，滑舌为刚性的金属材质。或者地，二者均为可发生弹性形变的材质制成。

除此，本实施例中的富氢美肤仪还可包括如本领域其它的结构部件，例如用于提供电解所需源相关控制电路(基于恒流或恒压的目的)、支架等。于此不再详述。

上述未述及之处，适用于现有技术。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“透水隔气膜”、“氢产生区”、“氧产生区”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。