超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，包括壳体，以及安装在壳体内腔中的氧气过滤水箱，氢气过滤水箱，过滤装置，电源模组，与电源模组连接的集成电路模组，分别与集成电路模组连接的氢燃料电池、水泵、指示灯、控制面板、音箱和风扇。本系统采用反渗透超纯水过滤的滤芯对进入氢燃料电池的水体进行持续过滤，能够保障参与电化学反应的水的纯度，复合式水箱增加了气、水汽与箱体的接触面积，提升了气、水汽的降温效率，降低了输出气体的湿度以及输出气体的波动幅度，且输出的氢气和氧气为超纯气体。

【技术实现步骤摘要】
超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备
本技术涉及一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，用于通过电化学反应的方式制造超纯度氢气，属于电化学氢气制造行业。
技术介绍
氢气是一种天然抗氧化剂，由于富氢水中的氢分子很细微，能快速的渗透细胞，中和人体的“健康杀手”氧自由基，最后生成水排除体外，并且氢气有具有超过维生素C、胡萝卜、卵磷脂等所有人类已知抗氧化物，对过敏性皮炎、便秘、高血压、癌症等自由基引起的各类症状都有强大的防治作用，经常吸氢能促进新陈代谢，使每个细胞都能自动保持健康的状态，去除体锈，延缓衰老，故而家用吸氢机越来越受到消费者的青睐。目前，家用吸氢机普遍采用电化学方法制造氢气，将金属正极与负极同至于水中，通过给金属电极上电来对水进行电解，从而实现氢气的制取。但是，上述设备存在以下技术问题：1、电解炼制的氢气和氧气无法完全分离，造成氢气与氧气存在一定比例的混合现象；2、正、负两个电极在电解水的过程中存在电极崩解的现象，所崩解的金属物质混合于输出的含一定湿度的氢气或氧气以及水体中；3、电解炼制的氢气、氧气以及被电解的水体内存在持续增加浓度的重金属物质；4、氢气和氧气输出的过程中夹带大量的水汽，长时间使用易出现管线积水的情况，继而出现积水通过气体输送管线进入消费者鼻腔的情况，易对消费者造成不适和甚至造成安全事故。故而亟待研发出一种水电解制取氢气的设备，以制取超纯氢气供消费者使用。
技术实现思路
针对上述现存的技术问题，本技术提供一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，以通过电化学反应的方式制取纯度更高的氢气和氧气。为实现上述目的，本技术提供一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，包括壳体，以及安装在壳体内腔中的氧气过滤水箱，氢气过滤水箱，过滤装置，电源模组，与电源模组连接的集成电路模组，分别与集成电路模组连接的氢燃料电池、水泵、控制面板和风扇；所述的氢燃料电池的电解槽内腔由质子分离膜分隔为阳极室和阴极室，且质子分离膜两侧分别依次设有催化层和扩散层；阳极室内设有能够通电的正极，且槽壁上开设有氧气与水汽出口；阴极室内设有能够通电的负极，且槽壁上开设有进水口、氢气与水汽出口；所述的氧气过滤水箱的水箱上盖设有进水孔和出氧气孔，水箱体底面设有进氧气与水汽孔和出水孔；所述的氢气过滤水箱的水箱体底面设有进氢气与水汽孔，水箱上盖设有出氢气孔；注水管连接氧气过滤水箱的进水孔，氧气过滤水箱的出水孔通过输送管经水泵、过滤装置连接阴极室的进水口，阴极室的氢气与水汽出口通过输送管连接氢气过滤水箱的进氢气与水汽孔，氢气过滤水箱的出氢气孔通过输气管连接氢气输出口，阳极室的氧气与水汽出口通过输送管连接氧气过滤水箱的进氧气与水汽孔，氧气过滤水箱的出氧气孔通过输气管连接氧气输出口。上述技术方案中，首先，采用滤芯对进入氢燃料电池的水体进行持续过滤，能够保障参与电化学反应的水的纯度，降低了电化学反应过程中的杂质堆积量，最终为本系统的累计工作寿命长和稳定工作提供了技术保障。其次，氢燃料电池制得的氢气和氧气先分别回流至氢气过滤水箱和氧气过滤水箱，再向外输出，一方面，利用两个过滤水箱和系统供水回路管线的物理降温能力，在不增加材料成本的情况下，快速降低了氢气和氧气的温度；另一方面，以两个过滤水箱内的水为介质，将电化学反应过程中“氢燃料电池”所释放的极微量的非气体物质滞留于水体中，使得无对人体有害的物质进入反应生成的气体中，同时提高了氢气和氧气的纯度，制得的氢气和氧气均为超纯度气体(纯度≥99.999％)。再者，将所有部件放置在系统壳体内，实现了制取超纯氢气和氧气设备的小型化，方便了用户的操作和携带。此外，采用电压采样、电流采样、TDS水质监测、温度监测的集成电路与控制系统设计，能够实时掌握系统重要部件的性能状态，提升了产品的维护效率，降低了售后维护成本。进一步，所述的氧气、氢气过滤水箱的水箱体和水箱上盖分别连接为复合水箱体和复合水箱上盖，组成复合式水箱；该复合水箱体的内箱壁上设有向壁外凸出的防波柱，该复合水箱体的内底面设有连通氧气过滤水箱体、氢气过滤水箱体的水密仓，且水密仓设有排水孔；该复合水箱上盖底面设有凝水防波鳍片，出氧气孔和出氢气孔处各设有一个凸出于顶面的顶部凝水防波仓。上述技术方案中，复合式水箱内部采用大面积褶皱和凸出部设计，提升了复合式水箱对气体内所含水分的收集，降低了输出气体的水分含量及气体送出过程中的波动性，提高了用户使用的舒适度。复合式水箱仓体底部采用连通的“水密舱”设计，实现了氢气过滤水箱和氧气过滤水箱两个箱体内水体的最大利用率，以及通过上述两个箱体内的气体的绝对阻隔。进一步，本技术还包括集水盒，该集水盒包括集水盒体，集水盒上盖，安装在集水盒上盖顶面的集水盒胶盖，以及分别连通集水盒上盖两个侧面的集水盒进气管和集水盒出气管；所述的集水盒上盖内底面设有集水盒凝水栅，所述的集水盒上盖、集水盒体的内腔中分别设有能够对接的上、下增压导气仓，且集水盒进气管连通上增压导气仓，下增压导气仓侧壁开设有与集水盒体内腔连通的集水盒出气孔；所述的氢气过滤水箱的出氢气孔连接集水盒进气管，集水盒出气管连接氢气输出口。上述技术方案中，在氢气过滤水箱的出氢气孔后端设置“集水盒”，提升对气体内所含水分的收集，降低了输出气体的水分含量，提高了用户使用的舒适度。而氧气不需要进行集水盒过滤，因为单位体积的水经过电化学反应后产生的氢气和氧气的体积比约为2:1，且氧气过滤水箱的容积远大于氢气过滤水箱，所输出氧气的含水量已经符合使用需要。进一步，所述的过滤装置采用净水滤芯，如RO反渗透纯水机滤芯。上述技术方案中，在供水回路中采用纳米级过滤能力的滤芯，将系统内的物质进行持续过滤，以持续保证进入氢燃料电池内的水的高纯度，从而降低水中矿物质对电化学反应装置长期附着所带来的工作效率及寿命方面的不良影响，且使得电化学反应装置易于维护与零部件更换。进一步，本技术还包括倾斜传感器，分别与集成电路模组和电源模组连接，用于检测机体在使用过程中是否水平摆放，如机体出现较大角度的倾斜时就会触发倾斜传感器，系统自动进行强制下电的应急处理。上述技术方案中，采用设备倾斜断电保护的集成控制设计，保障设备在大倾斜角度偏倒的状态下系统自动进行强制下电的应急处理，提高了对设备和用户的安全保护。进一步，本技术还包括燃料电池前段液位传感器，与集成电路模组连接，安装在氢燃料电池电解槽的外槽面上。上述技术方案中，采用三端式非接触式水位传感器，对氢燃料电池的进水点前端进行实时的水位监测和提示，杜绝了氢燃料电池在没有得到水输入的情况下上电工作，避免了干烧现象的发生。进一步，本技术还包括高点非接触式水位传感器、低点非接触式水位传感器，与集成电路模组连接，安装在复合式水箱外箱壁上。上述技术方案中，采用三端式非接触式水位传感器，分别对复合式水箱水位的高点、低点进行实时的水位监测和提示，以对箱体内水位的高点和低点临界水位做示警。进一步，本技术还包括温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，其特征在于，包括壳体，以及安装在壳体内腔中的氧气过滤水箱，氢气过滤水箱，过滤装置，电源模组，与电源模组连接的集成电路模组，分别与集成电路模组连接的氢燃料电池、水泵、控制面板和风扇；/n所述的氢燃料电池的电解槽内腔由质子分离膜分隔为阳极室和阴极室，且质子分离膜两侧分别依次设有催化层和扩散层；阳极室内设有能够通电的正极，且槽壁上开设有氧气与水汽出口；阴极室内设有能够通电的负极，且槽壁上开设有进水口、氢气与水汽出口；/n所述的氧气过滤水箱的水箱上盖设有进水孔和出氧气孔，水箱体底面设有进氧气与水汽孔和出水孔；所述的氢气过滤水箱的水箱体底面设有进氢气与水汽孔，水箱上盖设有出氢气孔；/n注水管连接氧气过滤水箱的进水孔，氧气过滤水箱的出水孔通过输送管经水泵、过滤装置连接阴极室的进水口，阴极室的氢气与水汽出口通过输送管连接氢气过滤水箱的进氢气与水汽孔，氢气过滤水箱的出氢气孔通过输气管连接氢气输出口，阳极室的氧气与水汽出口通过输送管连接氧气过滤水箱的进氧气与水汽孔，氧气过滤水箱的出氧气孔通过输气管连接氧气输出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，其特征在于，包括壳体，以及安装在壳体内腔中的氧气过滤水箱，氢气过滤水箱，过滤装置，电源模组，与电源模组连接的集成电路模组，分别与集成电路模组连接的氢燃料电池、水泵、控制面板和风扇；
所述的氢燃料电池的电解槽内腔由质子分离膜分隔为阳极室和阴极室，且质子分离膜两侧分别依次设有催化层和扩散层；阳极室内设有能够通电的正极，且槽壁上开设有氧气与水汽出口；阴极室内设有能够通电的负极，且槽壁上开设有进水口、氢气与水汽出口；
所述的氧气过滤水箱的水箱上盖设有进水孔和出氧气孔，水箱体底面设有进氧气与水汽孔和出水孔；所述的氢气过滤水箱的水箱体底面设有进氢气与水汽孔，水箱上盖设有出氢气孔；
注水管连接氧气过滤水箱的进水孔，氧气过滤水箱的出水孔通过输送管经水泵、过滤装置连接阴极室的进水口，阴极室的氢气与水汽出口通过输送管连接氢气过滤水箱的进氢气与水汽孔，氢气过滤水箱的出氢气孔通过输气管连接氢气输出口，阳极室的氧气与水汽出口通过输送管连接氧气过滤水箱的进氧气与水汽孔，氧气过滤水箱的出氧气孔通过输气管连接氧气输出口。


2.根据权利要求1所述的一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，其特征在于，所述的氧气、氢气过滤水箱的水箱体和水箱上盖分别连接为复合水箱体和复合水箱上盖，组成复合式水箱；该复合水箱体的内箱壁上设有向壁外凸出的防波柱，该复合水箱体的内底面设有连通氧气过滤水箱体、氢气过滤水箱体的水密仓，且水密仓设有排水孔；该复合水箱上盖底面设有凝水防波鳍片，出氧气孔和出氢气孔处各设有一个凸出于顶面的顶部凝水防波仓。


3.根据权利要求1所述的一种超纯氢气和超纯氧气的电化学制取设备，其特征在于，还包括集水盒，该集水盒包括集水盒体，集水盒上盖，安装在集水盒上盖顶面的集水盒胶盖，以及分别连通集水...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪钰，
申请(专利权)人：深圳市贺正科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44