自大气环境中取得新生氧气的装置及用于防止液体通过的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种自大气环境中取得新生氧气的装置，包括：阴极，与所述大气环境接触；阳极，对设于所述阴极；电解质，含浸所述阴极及所述阳极；容器，具有入口及出口，且容纳所述阴极、所述阳极及所述电解质，其中所述阴极设置于所述入口；除水分结构，设置于具有出口位置的所述出口；以及渗透组件，设置于所述出口，且较所述除水分结构接近所述出口位置。较所述除水分结构接近所述出口位置。较所述除水分结构接近所述出口位置。

【技术实现步骤摘要】
自大气环境中取得新生氧气的装置及用于防止液体通过的装置


[0001]本揭露涉及一种产生氧气的装置。更具体地，本揭露涉及一种自大气环境中取得新生氧气的装置。

技术介绍

[0002]常见的氧气制造机是连续式氧气供应的设备，其原理是利用电动马达 (或空气压缩机)，将大气环境中的空气输入机体内，经过分子筛以分离空气中的氧气与氮气，因而得到高浓度的氧气。利用分子筛分离出氧气的装置称为干式氧气制造机。由于这种氧气制造机是根据金属空气电化学电池的原理，以电极进行氧化还原反应，在阴极上消耗来自外部空气中的氧气而导致产氧效率的降低，所以电极的材料与其加工制造方法是影响产氧效率的关键因素。
[0003]为了进行更高效率的氧化还原反应，选用何种催化剂作为电极的催化层材料成为本领域人士的研究重点，因为催化剂的活性对空气电极的性能影响甚大。通常，空气电极由包含催化剂的催化层、导电集流体及气体扩散膜构成。本案专利技术人们将重点聚焦在如何改善催化层，来提升氧气制造机的产氧效率。
[0004]因此，本专利技术提供一种电极的制造方法，来改善电极催化层的结构，增加反应面积，提升制氧效率。
[0005]另外，由于大气环境中的水分(或水雾、水气、水汽、湿气、雾气、气雾、液体)随着天气状况而变化，特别是中国台湾气候长年潮湿，然而，习知的干式氧气制造机再进气入口处并未处理空气湿度。因此，分离出的氧气中可能带有一定的水分。或是，即使在干式氧气制造机内使用吸水性高的分子筛 (例如活性氧化铝)来吸附水分，但是分子筛会面临水分饱和的限制。有鉴于此，本案申请人已经公开了一种防止液体通过的装置以及自大气环境中取得新生氧气的装置，可以去除大气环境中的湿气，以输出干燥的氧气。
[0006]而且，本案申请人还提出一种适用于湿式氧气制造装置的除水分结构，将大气环境中的水分阻挡而随重力流出，或是在湿式氧气制造机分离出氧气之后，使电解质中可能挥发的水分被除水分结构阻挡，而不会随氧气输出，如此可以维持电解质的浓度，因此延长此种湿式氧气制造机的使用寿命。
[0007]因此，申请人有鉴于习知技术的缺失，专利技术一种除水分结构以及自大气环境中取得新生氧气的装置，以改善上述现有技术的问题。

技术实现思路

[0008]本案之目的之一在于提供自大气环境中取得新生氧气的装置，包括：阴极，与所述大气环境接触；阳极，对设于所述阴极；电解质，含浸所述阴极及所述阳极；容器，具有入口及出口，且容纳所述阴极、所述阳极及所述电解质，其中所述阴极设置于所述入口；除水分结构，设置于具有出口位置的所述出口；以及渗透组件，设置于所述出口，且较所述除水分
结构接近所述出口位置。
[0009]本案之另一目的在于提供一种自大气环境中产生取得新生氧气的装置，包括：氧气产生单元；容器，具有出口，且容纳所述氧气产生单元；除水分结构，设置于所述容器中；以及渗透组件，设置于所述出口，且较所述除水分结构接近所述出口。
[0010]本案之又一目的在于提供一种用于防止液体通过的装置，包括除液体结构以及渗透组件。
附图说明
[0011]本专利技术的上述目的及优点在参阅以下详细说明以及附图之后，对所属
中具有通常知识者将变得更立即地显而易见。
[0012]图1是表示关于本专利技术的一种实施形态的电极的催化层的结构的放大示意图。
[0013]图2是表示关于本专利技术的一种实施形态中的包含催化层的电极的制造流程图。
[0014]图3A是表示关于本专利技术的一种实施形态的电极结构的示意图。
[0015]图3B是表示关于本专利技术的另一种实施形态的电极结构的示意图。
[0016]图4是表示用来配置实施例1～5与比较例的电极，来进行测试的取得新生氧气的装置的结构示意图。
[0017]图5是表示关于本专利技术的实施例1～5与比较例的单位面积电流密度与时间关系的变化折线图。
[0018]图6A是根据本专利技术的一种实施例的阴极材料，于其上施加水滴而测试阴极表面的接触角特性的照片。
[0019]图6B是依据图6A的阴极表面的接触角状态所绘制的示意图。
[0020]图7是根据本专利技术的一种实施例的湿式自大气环境中取得新生氧气的装置的阴极材料的示意图。
[0021]图8是根据本专利技术的一种实施例的用于防止液体通过的装置的示意图。
[0022]图9是根据本专利技术的一种实施例的干式自大气环境中取得新生氧气的装置的示意图。
[0023]图10是根据本专利技术的另一种实施例的干式自大气环境中取得新生氧气的装置的示意图。
[0024]图11是根据本专利技术的湿式自大气环境中取得新生氧气的装置的除水分测试条件中产氧量的曲线图。
[0025]图12是根据本专利技术的湿式自大气环境中取得新生氧气的装置的除水分测试的水分损失曲线图。
具体实施方式
[0026]本案所提出的专利技术将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得所属
中具有通常知识者可以据以完成，然而本案的实施并非可由下列实施例而被限制其实施型态，所属
中具有通常知识者仍可依据除既揭露的实施例的精神推演出其他实施例，所述等实施例皆当属于本专利技术的范围。
[0027]图1是表示关于本专利技术的一种实施形态的阴极的催化层的结构的放大示意图。在
图1中，催化层100主要包含：导电剂101、黏着剂102、大粒径催化剂103以及小粒径催化剂104。导电剂101均匀分布于黏着剂102中、以及大粒径催化剂103与小粒径催化剂104的表面。黏着剂102也将大粒径催化剂103 以及小粒径催化剂104固定在一起，但即使如此，在催化层100中仍存在介于大粒径催化剂103之间、小粒径催化剂104之间、以及大粒径催化剂103与小粒径催化剂104之间流体通道105，且流体通道105也有大小之分。本专利技术的实施形态中的催化层100藉由这种具有混合大小粒径的催化剂的结构，由大粒径催化剂制造大流体通道，小粒径催化剂制造小流体通道，使得流体通道紧密分布于催化层中，例如增加催化剂的表面积，提升反应效率，进而提高产氧效率。
[0028]本专利技术的实施形态中的催化层100，其主要成分的催化剂分为大粒径催化剂103以及小粒径催化剂104，其中「粒径」是指「平均粒径」。所谓「平均粒径」，是指以例如本领域习知的雷射粒径分析仪计算出的D50值(即粒径分布中间值)或算数平均值。此「平均粒径」为本领域人士可随需求测量而决定者。例如，为求产品的质量稳定，会依需求以特定目数的筛网，来筛选适当粒径尺寸的催化剂颗粒。此外，由于催化剂颗粒的形状并不固定，故粒径是以粒子的长径来计算。本专利技术的大粒径催化剂103所选用的平均粒径范围为150～270μm，小粒径催化剂104所选用的平均粒径范围为5～50μm。大粒径催化剂103的平均粒径为小粒径催化剂104的平均粒径的3～54倍。
[0029]又，本专利技术的催化层100中的大粒径催化剂103以及小粒径催化剂104的材料是选自由二氧化钌、二氧化铱、二氧化锰、一氧化钴、四氧化三钴、氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自大气环境中取得新生氧气的装置，包括：阴极，与所述大气环境接触；阳极，对设于所述阴极；电解质，含浸所述阴极及所述阳极；容器，具有入口及出口，且容纳所述阴极、所述阳极及所述电解质，其中所述阴极设置于所述入口；除水分结构，设置于具有出口位置的所述出口；以及渗透组件，设置于所述出口，且较所述除水分结构接近所述出口位置。2.如权利要求1所述的装置，其中：所述装置还包括电源供应器，所述电源供应器连接所述阴极及所述阳极；所述阴极吸附所述大气环境中的环境氧气，且被吸附的所述环境氧气在所述阴极发生第一电化学反应，以产生氢氧离子；以及所述氢氧离子于所述阳极发生第二电化学反应，以产生所述新生氧气。3.如权利要求1所述的装置，其中：所述渗透组件的材料为第一铁氟龙材料；所述第一铁氟龙材料为PTFE材料、FEP材料或PVDF材料；以及所述除水分结构具有包括第一金属材料、塑料材料或其组合的材料；所述第一金属材料为发泡镍或不锈钢；所述塑料材料为第二铁氟龙材料或聚烯烃材料，所述第二铁氟龙材料为PTFE、FEP、PFA及PVDF其中之一，所述聚烯烃材料为PP，以及当所述除水分结构为所述第一金属材料时，所述除水分结构具有大于或等于90％的孔隙率；以及当所述除水分结构为所述塑料材料时，所述除水分结构具有大于或等于70％的孔隙率。4.如权利要求1所述的装置，其中：所述阴极具有包括催化剂、导电剂及黏着剂的阴极材料；所述催化剂包括金属或金属氧化物，所述金属选自铂(Pt)、金(Au)、钌(Ru)及铱(Ir)至少其中之一；以及所述金属氧化物选自二氧化铱(IrO2)、二氧化钌(RuO2)、一氧化钴(CoO)、四氧化三钴(Co3O4)、二氧化锰(MnO2)、氢氧化镍(Ni(OH)2)、三氧化钨(WO3)、氧化钒(V2O5)、氧化钯(PdO)、氧化镍(NiO)及氧化铁(Fe2O3)至少其中之一；所述导电剂为碳材料；所述黏着剂为第三铁氟龙材料，所述第三铁氟龙材料为PTFE、FEP、PFA及PVDF其中之一；以及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光哲，黄健曜，李家宏，蔡群贤，李庭鹃，蔡群荣，
申请(专利权)人：台湾奈米碳素股份有限公司，
类型：发明
国别省市：