一种电化学陶瓷膜产氧机及其制氧设备制造技术

本申请公开了一种电化学陶瓷膜产氧机及其制氧设备，涉及制氧技术领域。本申请公开的电化学陶瓷膜产氧机包括陶瓷膜垛、气流分布器、加热器、双螺旋交换器和热隔离套；其中，陶瓷膜垛包括竖直平行层叠且一侧封闭形成竖直腔的电化学陶瓷膜片，另一侧通过陶瓷管连接氧气输出管，陶瓷膜垛底部与气流分布器的上表面紧压，气流分布器下端设置加热器；在陶瓷膜垛、气流分布器和加热器外侧包裹双螺旋式热交换器，在双螺旋式热交换器两端套接热隔离套，并在双螺旋式交互器。采用本申请提供的电化学陶瓷膜产氧机及其制氧设备，能够现场制取纯氧、高纯氧及超纯氧，而且体积小重量轻成本低，适合快速部署。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学陶瓷膜产氧机及其制氧设备
本申请涉及制氧
，尤其涉及一种电化学陶瓷膜产氧机及其制氧设备。
技术介绍
目前氧气主要通过分离获取，空气分离三种技术方法：深冷法、吸附法、有机膜分离法。深冷法：利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏来达到不同组分分离的方法。这种方法可实现空气组分的全分离，产品精纯化、装置大型化、状态双元化(液态及气态)，故该生产装置工业化方面占据主导地位。目前工业应用最为广泛的就是深冷空气分离技术。深冷法生产的氧气，浓度可以达到99.5％以上，但不能够直接生产纯氧、高纯氧及超纯氧。吸附法：利用分子筛对氮分子的选择吸附来达到最终分离氧气的目的，该技术流程简单，操作方便，运行成本低。产氧浓度最高达到96％，运动部件多，需定期维护，故障率高。有机膜分离法：有机膜分离法是利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在压力差驱动下，使空气中氧气优先通过膜而得到富氧空气。有机膜分离技术是一项新技术，具有能耗低，操作灵活等优点。有机膜的研究在医疗、发酵工业、化学工业、富氧燃烧等方面得到重要应用。由于有机膜的氧氮分离系数偏低、热稳定性差、使用寿命短、且宜堵塞，氧气产品的纯度一般≤45％，而且制氧能力小，无法满足冶金业和三大化工行业对耗氧量以及氧气品质的需求。现有的制氧技术不能现场同时制取纯氧、高纯氧及超纯氧，不能同时满足各行业的用氧需求：深冷法气体分离需要在100K以下的低温环境下才能实现，投资大，仅适用于大规模气体分离过程，对于医用等中小规模分散应用场合，使用深冷法制取的氧气需要进行分装、配送及储存，消防要求较高，不能做到现产现用；膜分离法产品的氧气浓度较低(低于45％)，且规模只宜中小型化，现阶段只适用于富养燃烧及医疗保健等氧气浓度要求不高的领域；吸附法制氧的产品浓度低于96％，运动部件多，噪声大，需定期维护，随使用年限增加，浓度压力出现衰减，故障率提高，使用成本高。
技术实现思路
本申请提供一种电化学陶瓷膜产氧机，包括陶瓷膜垛、气流分布器、加热器、双螺旋交换器和热隔离套；其中，陶瓷膜垛包括竖直平行层叠且一侧封闭形成竖直腔的电化学陶瓷膜片，另一侧通过陶瓷管连接氧气输出管，陶瓷膜垛底部与气流分布器的上表面紧压，气流分布器下端设置加热器；在陶瓷膜垛、气流分布器和加热器外侧包裹双螺旋式热交换器，在双螺旋式热交换器两端套接热隔离套，并在双螺旋式交互器。如上的，其中，电化学陶瓷膜片为六层结构的复合陶瓷材料构成的片状构件，六层结构由上至下依次为可穿透LCM层、复合电极层、致密的固体氧化物电解质层、复合电极层、可穿透LCM层以及致密LCM层。如上的，其中，电化学陶瓷膜片各层与相邻层通过烧结紧密结合，在致密LCM层与可穿透LCM层之间有用于收集氧气的微管。如上的，其中，在陶瓷管与陶瓷膜垛的连接处涂覆电极层，连接电化学陶瓷膜片的复合电极层，且连接每片电化学陶瓷膜片的致密LCM层与可穿透LCM层之间的微管。如上的，其中，电化学陶瓷膜产氧机还包括一部分嵌套在双螺旋式热交换器两端内部、另一部分裸露在双螺旋式热交换器两端外部的套管。本申请还提供一种制氧设备，包括设备本体，在设备本体内固定连接上述电化学陶瓷膜产氧机，在设备本体内还设置控制箱；控制箱与电化学陶瓷膜产氧机电连接，控制电化学陶瓷膜产氧机制氧并输出氧气。如上的，其中，设备本体包括前置面板、后置面板、两块平行侧面板、底板以及与底板平行的盖板；在前置面板上设置运行开关、控制面板、LED指示灯和显示屏，电源连接线和氧气输出管从制氧设备内部延伸至后置面板外；在侧面板上开设通气口。如上的，其中，控制箱内设置控制芯片、显示模块、检测模块和供电模块；控制芯片与显示模块、检测模块、供电模块以及电化学陶瓷膜产氧机电连接；其中，显示模块控制显示屏显示当前操作状态；检测模块制氧设备内的氧气浓度及气压，供电模块用于为整个制氧设备供电。如上的，其中，在电化学陶瓷膜产氧机裸露在双螺旋式热交换器两端外部的套管固定连接支架，电化学陶瓷膜产氧机通过支架固定在制氧设备的底板上。如上的，其中，制氧设备还包括进气风扇，进气风扇固定在设备本体内，并设置进气风扇将风吹向电化学陶瓷膜产氧机。本申请实现的有益效果如下：(1)本专利技术采用电化学陶瓷膜技术，主要部件无运动部件，无噪声，无污染，只消耗电能，不需要额外压缩就可以提供1MPa氧流，能够现场制取纯氧、高纯氧及超纯氧；(2)通过扩展电化学陶瓷膜产氧模块可方便地扩展系统的产氧能力，组成更复杂的制氧装置，技术最优，结构简单可靠。(3)与传统空分方式相比更经济，每立方高纯氧成本大约2度电，但是体积小重量轻，适合快速部署且节省了维护和购买气瓶等的使用成本。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的制氧设备的外部结构图；图2为本申请实施例提供的制氧设备内部结构图；图3为本申请实施例提供的制氧设备内的控制箱部件连接图；图4为电化学陶瓷膜产氧机的横切图；图5为电化学陶瓷膜产氧机的纵切图；图6为电化学陶瓷膜产氧机中组成陶瓷膜垛中电化学陶瓷膜片的结构图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本申请实施例提供一种制氧设备，所述制氧设备包括设备本体1，设备本体1由前置面板11、后置面板12、两块平行侧面板(未示出)、底板13以及与底板13平行的盖板14围成长方体。在前置面板11上设置运行开关111、控制面板112、指示灯113和显示屏114，其中运行开关111用于控制制氧设备的开启或关闭，控制面板112用于方便使用者对氧气纯度需求的选择，指示灯113用于对制氧设备当前状态的指示，例如显示绿灯则为正常运行，显示红灯则为制氧异常警示提醒，显示屏114用于显示提示信息；电源连接线和氧气输出管从制氧设备内部延伸至后置面板外；优选地在侧面板的上端和下端分别开设通气口15，可以设置为百叶窗或蜂窝状通气孔等。请继续参阅图2，图2为制氧设备内部结构图。在本申请实施例中，在设备本体1内通过挡板分割为控制箱2和产氧箱3，靠近前置面板的区域为控制箱2，如图3所示，在控制箱2内设置控制芯片21、显示模块22、检测模块23和供电模块24，其中，控制芯片21与显示模块22、检测模块23和供电模块24通过导线连接，且由控制芯片21统一控制各个部分按设定的参数正确运行，对整机的运行状态进行监控；显示模块22控制前置面板11上的显示屏114显示当前操作状态，包括如制氧开启、当前输出氧纯度、请放心使用等提示信息；检测模块23用于检测产氧箱中的氧气浓度及气压，供电模块24用于为整个制氧设备供电。在设备本体1内挡板与后置面板组成的区域为产氧箱3，在产氧箱3中设置电化学陶瓷膜产氧机31，电化学陶瓷膜产氧机31固定在制氧设备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学陶瓷膜产氧机，其特征在于，包括陶瓷膜垛、气流分布器、加热器、双螺旋交换器和热隔离套；其中，陶瓷膜垛包括竖直平行层叠且一侧封闭形成竖直腔的电化学陶瓷膜片，另一侧通过陶瓷管连接氧气输出管，陶瓷膜垛底部与气流分布器的上表面紧压，气流分布器下端设置加热器；在陶瓷膜垛、气流分布器和加热器外侧包裹双螺旋式热交换器，在双螺旋式热交换器两端套接热隔离套，并在双螺旋式交互器。

【技术特征摘要】
1.一种电化学陶瓷膜产氧机，其特征在于，包括陶瓷膜垛、气流分布器、加热器、双螺旋交换器和热隔离套；其中，陶瓷膜垛包括竖直平行层叠且一侧封闭形成竖直腔的电化学陶瓷膜片，另一侧通过陶瓷管连接氧气输出管，陶瓷膜垛底部与气流分布器的上表面紧压，气流分布器下端设置加热器；在陶瓷膜垛、气流分布器和加热器外侧包裹双螺旋式热交换器，在双螺旋式热交换器两端套接热隔离套，并在双螺旋式交互器。2.如权利要求1所述的电化学陶瓷膜产氧机，其特征在于，电化学陶瓷膜片为六层结构的复合陶瓷材料构成的片状构件，六层结构由上至下依次为可穿透LCM层、复合电极层、致密的固体氧化物电解质层、复合电极层、可穿透LCM层以及致密LCM层。3.如权利要求2所述的电化学陶瓷膜产氧机，其特征在于，电化学陶瓷膜片各层与相邻层通过烧结紧密结合，在致密LCM层与可穿透LCM层之间有用于收集氧气的微管。4.如权利要求3所述的电化学陶瓷膜产氧机，其特征在于，在陶瓷管与陶瓷膜垛的连接处涂覆电极层，连接电化学陶瓷膜片的复合电极层，且连接每片电化学陶瓷膜片的致密LCM层与可穿透LCM层之间的微管。5.如权利要求1所述的电化学陶瓷膜产氧机，其特征在于，还包括一部分嵌套在双螺旋式热交换器两端内部、另一部分裸露...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国旗，张立，李晓，王季柠，
申请(专利权)人：北京汉华元生科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11