本发明专利技术公开了一种电解质膜富氢空气制备装置，包括控制电路、内腔室以及设置在内腔室上的电解质膜电极，内腔室用于填充空气或其他不与氢气反应的气氛，定义内腔室外为环境侧，所述环境侧向外界环境敞开，电化学反应产生的氧直接排至外界环境；电解质膜电极包括电解阳极板、电解质膜和电解阴极板，电解阳极板位于环境侧，电解阴极板位于内腔室，电解质膜电极和电解阴极板分别与控制电路的正极和负极连接，工作时，在电解阳极板上发生电解水反应，在电解阴极板上发生析氢反应。该装置利用电解质膜两侧的电化学反应制备富氢空气，无需水源，无纯氢产生，安全可靠；电化学反应产生的氧排至外界环境，不会导致因氧化作用而产生任何毒副作用。副作用。副作用。
【技术实现步骤摘要】
一种电解质膜富氢空气制备装置
[0001]本专利技术属于一种制备富氢空气的
，尤其涉及一种电解质膜富氢空气制备装置。
技术介绍
[0002]随着科技的发展和生活品质的不断提高，科学家和制造商们越来越多地注意到了富氢空气在食品或鲜切花保鲜、富氢食品制备及人体保健等领域的应用。氢气是一种双原子气体分子，无色透明，无臭无味，具有巨大的工业和能源价值。科学研究表明，多种果蔬或鲜花在仓储运输及货架期间存在乙烯释放量上升、内源氢气产生下降等现象，会加快果蔬的腐败；而外加低浓度氢气或使用富氢水可通过调节机体抗氧化性以延长果蔬等的储存周期。另外，医学研究证明，人体呼吸氧气与摄入各类营养物质产生所需能量的同时，还会产生过多的活性氧自由基，很可能是诱发人体疾病的根源。而低浓度氢分子进入人体后形成活性氢，与活性氧自由基发生中和反应，可减少活性氧自由基的数量从而起到医疗保健作用。因此，低浓度氢气有望成为果蔬保鲜及人体保健的新手段之一。而现有技术中以电解方式制备富氢水较多。中国授权专利CN102408147B公开了一种富氢水的制作方法，中国授权专利CN106086927 B公开了一种富氢食品制备机，其原理均为在密闭容器中以电解水方式制氢并再加入水中，但产水效率较低(典型的，得到的富氢水氢气含量最高只有1.65ppm)，且排出的多余氢气存在燃烧、爆炸隐患。由于更高的氢气含量及无需水源，富氢气也受到了越来越多的关注。中国专利申请CN107373279A公开了一种将氢气与二氧化碳、水蒸气和氧气混合用于天麻保鲜的方法，中国专利申请CN111406789A公开了一种将氢气与二氧化碳等混合用于禽蛋保鲜的方法，但这些方法成本较高、设备复杂，且氢气瓶运输过程中容易逸散、安全隐患大。
[0003]现有技术中尚未出现基于电解质膜制备富氢空气并应用于果蔬保鲜、人体保健等领域的相关研究，不能满足日常生活中人们对富氢空气的需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提出了一种基于电解质膜的富氢空气制备装置，利用电化学反应安全、便携地制备富氢空气，装置结构简单紧凑，采用2～6V低压直流电驱动，无需排出或运输纯氢，无任何安全隐患及毒副作用。
[0005]为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的一种基于电解质膜的富氢空气制备装置包括一种电解质膜富氢空气制备装置，包括控制电路、内腔室以及设置在内腔室上的电解质膜电极，内腔室用于填充空气或其他不与氢气反应的气氛，
[0006]定义内腔室外为环境侧，所述环境侧向外界环境敞开，电化学反应产生的氧直接排至外界环境；电解质膜电极包括电解阳极板、电解质膜和电解阴极板，电解阳极板位于环境侧，电解阴极板位于内腔室，电解质膜电极和电解阴极板分别与控制电路的正极和负极连接，工作时，在电解阳极板上发生电解水反应，在电解阴极板上发生析氢反应。
[0007]电解阳极板设置于环境侧，运行时控制电路连通，电解环境空气中的水蒸气产生氢质子及氧气，氢质子穿过电解质膜到达电解阴极板，氧气排出至外界环境；氢质子于电解阴极板处发生析氢反应产生富氢气体，可直接或通过气体循环装置(可选)应用于果蔬保鲜、人体保健等领域。
[0008]进一步地，还包括外壳，环境侧、电解质膜电极和内腔室均设置在外壳内。
[0009]进一步地，所述电解阳极板和电解阴极板包括筛网或孔板，材料均选自包括金属或碳纤维；所述电解质膜具质子传导功能，材料选择选自包括Nafion溶液，磷化三氟苯乙烯或碳氢聚合物；所述电解质膜两侧分别负载有析氧催化剂及析氢催化剂，材料均选自包括Ir、IrO2、Ru或Pt。
[0010]低压直流电源与控制电路连接，为装置正常运行提供2～6V的低压直流电；
[0011]进一步地，还包括与控制电路连接的氢气浓度传感器，氢气浓度传感器用于测量内腔室中氢气的浓度。还包括补气路以及设置在补气路上的补气阀，与补气阀和控制电路连接，用于控制通过补气路向内腔室补充空气或其他不与氢气反应的气氛。设置有氢气浓度传感器并与控制电路联动，运行时当氢气浓度持续超过所设定的浓度范围时切断控制电路，同时通过补气阀补充气体快速降低氢气浓度。
[0012]进一步地，所述的富氢空气氢气浓度为0.0000001％～4％。
[0013]进一步地，所述的内腔室内可选设置气体循环装置和储存空间，储存空间通过气体循环装置与内腔室相通以将富氢空气通入储存空间，储存空间可以是食材食品储存装置或人体保健装置。具体地，可以通过气体循环装置将内腔室内的富氢空气应用于储存果蔬等食材或食品的密封袋或密封盒中，或应用于气瓶、呼吸器等人体保健装置中。
[0014]进一步地，还包括第一温湿度传感器和用于调节内腔室气体温湿度的制冷装置，制冷装置位于储存空间一侧，第一温湿度传感器设置在储存空间和内腔室之间。
[0015]进一步地，还包括第二温湿度传感器和加热装置，第二温湿度传感器和加热装置均设置在内腔室上以调节内腔室内的气体温度。
[0016]进一步地，还包括呼吸阀，呼吸阀设置在内腔室上。
[0017]进一步地，该装置的工作状态包括制备模式和应用模式两种模式，且通过控制电路控制切换，两种模式分别进行或同时进行。
[0018]更进一步地，制备模式时，低压直流电源通过控制电路为电解质膜电极供电；环境侧中，环境空气中的水蒸气在电解阳极板表面发生电解水反应2H2O
→
4H
+
+O2+4e
‑
，产生的H
+
穿过电解质膜到达内腔室的电解阴极板，产生的氧直接排至外界环境；内腔室中，H
+
在电解阴极板表面发生析氢反应2H
+
+2e
‑
→
H2，内腔室所含空气的氢气含量升高；随着制备模式的进行，内腔室中的空气氢气含量不断增加，直至得到所需浓度的富氢空气。
[0019]更进一步地，应用模式时，内腔室通过设置气体循环装置将内腔室内的富氢空气应用于储存果蔬等食材或食品的密封袋或密封盒中、或应用于气瓶、气袋或呼吸器等人体保健装置中，或将内腔室直接作为储存场所或直接供人体吸入。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术装置以无处不在的环境空气为原料，利用电解质膜电极借助电化学反应制备富氢空气，无需水源，无纯氢产生，无有害物质，绿色环保，安全可靠。
[0022](2)本专利技术中电化学反应产生的氧排至外界环境，不会导致因氧化作用而产生任
何毒副作用。
[0023](3)装置结构简单紧凑，尺寸可小至几cm3，无运动部件，无固定设备，制作简单，便携性好。
[0024](4)制备过程仅需2～6V的低压直流电，有较宽的可操作温度，高温(>40℃)及低温(<0℃)情况下均可正常运行。
[0025](5)应用范围广，可广泛应用于储存果蔬等食材或食品的气调密封袋或密封盒中(可避免食材接触水或其他液体)、或应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解质膜富氢空气制备装置，其特征在于，包括控制电路、内腔室(3)以及设置在内腔室(3)上的电解质膜电极(1)，内腔室(3)用于填充空气或其他不与氢气反应的气氛，定义内腔室(3)外为环境侧(2)，电解质膜电极(1)包括电解阳极板(4)、电解质膜(5)和电解阴极板(6)，电解阳极板(4)位于环境侧(2)，电解阴极板(6)位于内腔室(3)，电解质膜电极(1)和电解阴极板(6)分别与控制电路的正极和负极连接，工作时，在电解阳极板(4)上发生电解水反应，在电解阴极板(6)上发生析氢反应。2.根据权利要求1所述的一种电解质膜富氢空气制备装置，其特征在于，还包括外壳(11)，环境侧(2)、电解质膜电极(1)和内腔室(3)均设置在外壳(11)内。3.根据权利要求1所述的一种电解质膜富氢空气制备装置，其特征在于，控制电路包括低压直流电源(7)，电解阳极板(4)与低压直流电源(7)的正极相连，电解阴极板(6)与低压直流电源(7)的负极相连。4.根据权利要求1所述的一种电解质膜富氢空气制备装置，其特征在于，还包括与控制电路连接的氢气浓度传感器(8)，氢气浓度传感器(8)用于测量内腔室(3)中氢气的浓度。5.根据权利要求4所述的一种电解质膜富氢空气制备装置，其特征在于，还包括补气路以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：綦戎辉，张立志，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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