一种从水中提取包含有氘气的气体的设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种从水中提取包含有氘气的气体的设备，包括电化学反应装置，该电化学反应装置包括电极单元和电接电极单元的电源单元，该电极单元包括阳极和阴极，该电极单元能使水发生电化学反应，以在阳极能产生·OH自由基，在阴极能产生H离子和D离子，H离子比D离子更易与·OH自由基重组成水，使得有D离子自行组合反应生成氘气并析出，收集脱离水体的包含有氘气的气体。它具有如下优点：能直接从自然水中提取出氘气，设备简单，易控，能耗低，耗水量低，提取成本低。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种从水中提取包含有氘气的气体的设备。
技术介绍
氘是氢的同位素，是热聚变反应的核心原料。因氘原子核内比氕多一个中子故氘原子量比氕大，为2.014。氘水广泛存在于天然水中，冰川雪山水中含氘量为130-135ppm(质量含量为0.013-0.0135％)，平原地区天然水中含氘量为150ppm，沿海地区含氘量略高，靠近赤道和赤道地区为155ppm。现有提取包含有氘气的气体的方法，如CN101569799A、CN101575086A等所记载的，通过电解方法从重水(氘水)中提取氘气，而现有重水的提取方法主要有：冰冻法、精馏法、电解法等几种。冰冻法：利用氘水与氕水冰点不同的原理，通过控制天然水的冰点来从天然水中分离出氘水，但受温度、气压等众多因素影响导致冰点控制极其困难，耗水量大，故难以实际应用。精馏法：利用氘水与氕水沸点不同的原理，通过控制蒸发温度将天然水中的氕水蒸发掉以留下氘水，该法是目前市场上的通用方法，但设备要求精度高，设备复杂，耗能大，控制难度大，耗水量大。电解法：利用氕离子较易在电极上富集并被电解成氕气的原理，在电价较低的地区它被广泛采用于生产氘水，该方法是电解自然水以产出氕气和氧气，剩余在电解槽内的就是氘水，但设备要求精度也高，设备复杂，耗能大，控制难度大，耗水量大。
技术实现思路
本技术提供了从水中提取氘气的设备，其克服了
技术介绍
中提取氘气的方法所存在的不足。本技术解决其技术问题的所采用的技术方案是：一种从水中提取包含有氘气的气体的设备，包括电化学反应装置和提气装置，该电化学反应装置包括一能使水发生电化学反应的电极单元和一电接电极单元的电源单元，该电极单元包括通过电化学反应使阳极能产生·OH自由基的阳极和能产生H离子和D离子且该D离子能自行组合反应生成氘气并析出的阴极，该提气装置连接电化学反应装置以收集脱离水体的包含有氘气的气体。一实施例之中：该阳极采用催化性低析氧性的材料，该阴极采用催化性低析氢性的材料。一实施例之中：该阳极选用DSA电极、外涂贵金属氧化物涂层电极、贵金属电极、合金电极或非金属电极；该阴极选用钛、钽、铌、锆、钒、钼或钨的电极或者钛、钽、铌、锆、钒、钼或钨中至少两种混合的合金电极。一实施例之中：还包括储气器，该储气器连接提气装置。一实施例之中：还包括器体，该器体设有用于供水流流过的流道，该电极单元插入器体的流道中。一实施例之中：该阳极和阴极都采用板状结构且平行间隔，该间隔间距为0.5mm-5mm。一实施例之中：还包括定时单元和开关阀，该提气装置设排气口，该定时单元电接开关阀和电源单元，该开关阀设在提气装置的排气口。一实施例之中：还包括水流控制机构，水流控制机构连接器体的流道。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：电极单元能使水发生电化学反应，以在阳极能产生·OH自由基，在阴极能产生H离子和D离子，H离子比D离子更易与·OH自由基重组成水，使得有D离子自行组合反应生成氘气并析出，收集脱离水体的包含有氘气的气体，能直接从自然水中提取出包含有氘气的气体，设备简单，易控，能耗低，耗水量低，提取成本低。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1是从水中提取氘气的设备的结构示意图。具体实施方式请查阅图1，一种从水中提取包含有氘气的气体的设备，包括电化学反应装置10、器体20、提气装置30、储气器40。该器体20用于供水流流过，设有用于供水流流过的流道，如为电解槽。本实施例以电解槽为例但不限于电解槽，其它的结构只要能供水流流经或存水，且能供电极单元插入，能使电极单元接触水即可。该器体如采用绝缘材料制成。该电化学反应装置10包括电极单元和电接电极单元的电源单元11，该电极单元包括阳极12和阴极13。该阳极12采用高催化性低析氧性(具有析氧过电位高的特性)的材料，该高催化性低析氧性是指具有生成电催化剂的能力以能从OH-夺取1个电子使其生成难以还原成氧气外逸的·OH自由基，因此电解自然水能使阳极12周围富集·OH自由基。该阴极13采用高催化性低析氢性的材料，该高催化性低析氢性是指电解过程中能吸附或富集H+使其难以还原成氢气外逸，因此电解自然水能使阴极13周围吸附或富集H离子和D离子。该阳极12如选用DSA电极、外涂贵金属氧化物涂层电极、贵金属电极、合金电极或非金属电极；该外涂贵金属氧化物涂层电极如Ti、Ru、Ir、Sn、Pt、Pd氧化物涂层电极，具体如钛基Pt氧化物涂层电极、钛基Pd氧化物涂层电极等；该贵金属电极如Pt、Pd、Ir、Ra等贵金属电极；该非金属电极如碳、石墨电极。上述的列举并非用于限制阳极12所采用的电极，根据需要只要具有电催化性能(可产生·OH-羟基自由基)的电极都可设为阳极。该阴极13如选用钛电极、钽电极、铌电极、锆电极、钒电极、钼电极或钨电极，该列举并非用于限制阴极13所采用的电极，根据需要只要是高催化性低析氢材料制成即可。该电源单元11采用直流开关电源，但不限于直流开关电源，其它如脉冲直流电源、全波硅整流电源等直流电源也可应用在本技术中。该阳极12和阴极13的电极都采用面板结构且电极与电极间平行排列，以提高析出氘气效率。该面板结构如为平面板、弧面板、曲面板等。该阳极和阴极交替排列布置，使阳极和阴极都是相对布置，该阳极12和阴极14间隔间距为0.5mm-5mm，最好采用0.5mm-3mm，但不限于该距离，当然电极也不限于平面状，电极排列也不限于平行排列，只要天然水水流自阳极和阴极间流过并发生电化学反应即可。该电极单元的阳极12和阴极13插入器体20的流道的水流中，如阳极12和阴极13的相背向面分别靠接在器体20内壁，使得水流能经阳极和阴极间流过并发生电化学反应，以能在阳极12产生·OH自由基并在阳极12周围富集，能在阴极13产生H离子和D离子并在阴极13周围富集。因H离子(氕离子)在阴极13富集吸附并不易被还原逸出，·OH自由基在阳极12富集吸附并不易被析出氧气，因此这为二者重组反应提供了充分条件，使得H离子和·OH自由基会迅速组成轻水。因D离子(氘离子)质量是氕离子质量的两倍，使氘离子析出速度慢于氕离子析出速度，使氘离子争夺的·OH离子的能力低于氕离子，使H离子比D离子更易与·OH自由基重组成水，而因D离子(氘离子)也在阴极13富集吸附，故富集的氘离子会自行组合反应生成D2(氘气)并从阴极析出，析出气体脱离水体即构成含有氘气的气体，该气体中还会混合有析出的氢气、氧气，而且排出气体后的水体中含氘量减少，减少量达一定程度后，能构成低氘水，该低氘水中还含有人体需要的微量元素和矿物质。该提气装置30连接器体20用于从水中收集析出的气体，其结构如包括外壳31和一固装在外壳31内的滤膜阻气器32，该外壳31通过管道连接在器体20的出水口，该外壳31上部设有排气口，该外壳31下部设有排水口。该从器体20的出水口排出的水流经滤膜阻气器32，通过滤膜阻气器32使水中的气体脱离水且气体从排气口出排出，已排出气体的水经排水口排出。本实施例之中该提气装置30采用滤膜阻气器32结构，根据需要也可采用其它结构只要能实现水气分离即可。该储气器40接通提气装置30的排气口用于存储获取的气体。根据需要，还可包括定时单元，该定时单元用于控制收集自电化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从水中提取包含有氘气的气体的设备，其特征在于：包括电化学反应装置和提气装置，该电化学反应装置包括一能使水发生电化学反应的电极单元和一电接电极单元的电源单元，该电极单元包括通过电化学反应能产生·OH自由基的阳极和能产生H离子和D离子且该D离子能自行组合反应生成氘气并析出的阴极，该提气装置连接电化学反应装置以收集脱离水体的包含有氘气的气体。

【技术特征摘要】
1.一种从水中提取包含有氘气的气体的设备，其特征在于：包括电化学反应装置和提气装置，该电化学反应装置包括一能使水发生电化学反应的电极单元和一电接电极单元的电源单元，该电极单元包括通过电化学反应能产生·OH自由基的阳极和能产生H离子和D离子且该D离子能自行组合反应生成氘气并析出的阴极，该提气装置连接电化学反应装置以收集脱离水体的包含有氘气的气体。2.根据权利要求1所述的一种从水中提取包含有氘气的气体的设备，其特征在于：该阳极采用催化性低析氧性的材料，该阴极采用催化性低析氢性的材料。3.根据权利要求1所述的一种从水中提取包含有氘气的气体的设备，其特征在于：还包括储气器，该储气器连接提气装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗烈明，
申请(专利权)人：福建方明环保科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35