CN101967651A - 自呼吸式电化学制氧机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了自呼吸式电化学制氧机，其结构简单、制造氧气过程简单，制造氧气的过程中无污染，且制造出的氧气纯净度高。其特征在于：其包括外壳体，外壳体包括上壳、下壳，下壳包括电池安装腔、控制器安装腔、纯氧发生组件安装凸台，下壳的侧壁开有透气孔，纯氧发生组件凸台开有氧气出气孔，氧气出气孔连通外部接头，电池安装腔内装有电池，控制器安装腔内装有控制器，纯氧发生组件紧固于纯氧发生组件凸台，电池的正极、负极分别通过引线连接控制器接入端的正级、负极，纯氧发生组件的阳极导线、阴极导线分别连接控制器输出端的正极、负极，控制器安装有电源开关，上壳盖装于下壳的上端。
Description
技术领域
本发明涉及电化学制氧的技术领域，其具体为自呼吸式电化学制氧机。
背景技术
现有的电化学纯氧的制造设备，均需要在电解槽或/和电解液的环境中制造，其结构复杂、制造氧气过程繁琐，且制造氧气过程中易造成污染、氧气的纯净度不达标。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了自呼吸式电化学制氧机，其结构简单、制造氧气过程简单，制造氧气的过程中无污染，且制造出的氧气纯净度高。
自呼吸式电化学制氧机，其技术方案是这样的：
其特征在于：其包括外壳体，所述外壳体包括上壳、下壳，所述下壳包括电池安装腔、控制器安装腔、纯氧发生组件安装凸台，所述下壳的侧壁开有透气孔，所述纯氧发生组件凸台开有氧气出气孔，所述氧气出气孔连通外部接头，所述电池安装腔内装有电池，所述控制器安装腔内装有控制器，纯氧发生组件紧固于所述纯氧发生组件凸台，所述电池的正极、负极分别通过引线连接所述控制器接入端的正级、负极，所述纯氧发生组件的阳极导线、阴极导线分别连接所述控制器输出端的正极、负极，所述控制器安装有电源开关，所述上壳盖装于所述下壳的上端。
其进一步特征在于：所述纯氧发生组件包括膜电极组件，所述膜电极组件包括阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，所述质子交换膜包括中心部分以及四周外露部分，多孔气体端板、阴极密封框片、所述质子交换膜的四周外露部分、阳极密封框片、氧气端板依次紧固连接，所述氧气端板即为所述纯氧发生组件安装凸台，所述多孔气体端板的正中均布有小孔，所述小孔正对着所述阴极气体扩散层，所述阴极气体扩散层连通外部所述控制器输出端的负极，所述纯氧发生组件安装凸台的中部、侧部开有引线出口，所述阳极气体扩散层通过所述引线出口连接外部的所述控制器输出端的正极；
所述阴极气体扩散层、阴极密封框片、多孔气体端板三者围成的中间阴极空腔内装有阴极集电层，所述阴极气体扩散层连接阴极集电层，所述阴极集电层为导电金属丝绕形成螺旋状或网状，其外端穿过所述多孔气体端板，连接外部所述控制器输出端的负极，所述导电金属丝即为所述阴极导线；所述阳极气体扩散层、阳极密封框片、纯氧发生组件安装凸台三者围成的中间阳极空腔内装有阳极集电层，所述阳极气体扩散层连接所述阳极集电层，所述阳极集电层为导电金属丝绕形成螺旋状或网状，其外端穿过所述引线出口后连接外部所述控制器输出端的的正极，所述导电金属丝即为所述阳极导线，所述阳极集电层和引线出口间的间隙填装有密封胶；
螺丝依次穿过多孔气体端板、阴极密封框片、质子交换膜的四周外露部分、阳极密封框片后紧固于所述纯氧发生组件安装凸台；
所述质子交换膜具体为氢离子交换膜；
所述控制器外接有指示灯。
采用本发明的结构后，开关闭合，控制器将预设的电流输送至纯氧发生组件，纯氧发生组件产生氧气，氧气输送至氧气出气孔，氧气出气孔连通外部接头将氧气输出，其结构简单、制造氧气的过程简单；由于制造氧气的纯氧发生组件被封装于内部，产生的纯氧只能从氧气出气孔输出，制造出的氧气纯净度高；且在制造氧气过程中，只需通入空气和外接电池，其制造氧气的过程中无污染。
附图说明
图1为本发明的立体图的装配示意图；
图2为本发明下壳的立体图结构示意图；
图3为本发明的纯氧发生组件具体装配示意图；
图4为本发明中纯氧发生组件中膜电极组件的结构示意放大图。
具体实施方式
其结构见图1、图2、图3、图4，其包括外壳体，外壳体包括上壳22、下壳23，上壳22和下壳23均采用非导电材料，下壳23包括电池安装腔24、控制器安装腔25、纯氧发生组件安装凸台6，下壳23的侧壁开有透气孔27，纯氧发生组件安装凸台6开有氧气出气孔28，氧气出气孔28连通外部接头29，电池安装腔24内通过电池弹簧30安装有电池26，控制器安装腔25内装有控制器21，纯氧发生组件20紧固于纯氧发生组件安装凸台6，电池26的正极、负极分别通过引线连接控制器21接入端的正级、负极，纯氧发生组件20的阳极导线、阴极导线分别连接控制器21输出端的正极、负极，控制器21安装有电源开关19，上壳22盖装于下壳23的上端，控制器21外接有指示灯16，接头29外接软管8；
纯氧发生组件20包括膜电极组件1，膜电极组件1包括阳极气体扩散层9、阳极催化层10、质子交换膜11、阴极催化层12、阴极气体扩散层13，质子交换膜11包括中心部分以及四周外露部分14，螺丝7依次穿过多孔气体端板5、阴极密封框片4、质子交换膜的四周外露部分14、阳极密封框片15后、紧固于氧气端板6，多孔气体端板5为非导电材料，阴极气体扩散层13、阴极密封框片4、多孔气体端板5三者之间围成有中间阴极空腔，中间阴极空腔内装有阴极集电层3，阴极气体扩散层13连接阴极集电层3，阴极集电层3为导电金属丝绕形成螺旋状或网状，其金属丝可以为铂丝、金丝、银丝、镀铂丝、镀金丝、镀银丝，阴极集电层3外端穿过多孔气体端板5，连接控制器21输出端的负极，其中连接阴极集电层3和控制器21输出端的负极的这段金属丝即为纯氧发生组件20的阴极导线，多孔气体端板5的正中均布有小孔17，小孔17正对着阴极气体扩散层13，阳极气体扩散层9、阳极密封框片15、纯氧发生组件安装凸台6三者围成有中间阳极空腔，中间阳极空腔内装有阳极集电层2，阳极气体扩散层9连接阳极集电层2，阳极集电层2为导电金属丝绕形成螺旋状或网状，其金属丝可以为铂丝、金丝、银丝、镀铂丝、镀金丝、镀银丝，纯氧发生组件安装凸台6的中部、侧部开有引线出口18，阳极集电层2外端穿过氧气端板6的引线出口18连接控制器21输出端的正极，其中连接阳极集电层2和控制器21输出端的正极的金属丝即为纯氧发生组件20的阳极导线，阳极集电层2和引线出口18间的间隙填装有密封胶（属于现有成熟技术、图中未画出）；质子交换膜11具体为氢离子交换膜。
其工作原理如下：
首先打开电源开关19，电池26与控制器21接通后为控制器21供电，指示灯16亮。控制器21输出某一恒定的电流值并加载到自呼吸式电化学纯氧发生组件上，从而产生了氧气，即：
空气经由透气孔27进入下壳23，再进入多孔气体端板5的气体孔、膜电极组件1的阴极气体扩散层13通过扩散传递的方式被自呼吸到阴极催化层12内，电子进入阴极催化层12，在阴极催化层12内空气中的氧气与电子以及经由质子交换膜11传递来的氢离子发生如下电化学反应，并生成水，即，阴极反应：O2+4H++4e- à2H2O。
生成的水依靠浓差扩散方式通过质子交换膜11被传递到膜电极组件1的阳极催化层10中并被分解成氧气、电子和氢离子，即发生如下电化学反应：2H2O à O2+4H++4e-，纯氧由此被浓缩而成；在阳极催化层10里生成的氢离子在电场力的作用下通过质子交换膜11传递到阴极催化层12；在阳极催化层10里生成的电子经由阳极气体扩散层9，并最终返回到阴极催化层12中；浓缩而成的纯氧通过阳极气体扩散层9，经氧气出气孔28传递到接头29处，最后通过安装在接头29上的连接软管8向外释放。
Claims (6)
1.自呼吸式电化学制氧机，其特征在于：其包括外壳体，所述外壳体包括上壳、下壳，所述下壳包括电池安装腔、控制器安装腔、纯氧发生组件安装凸台，所述下壳的侧壁开有透气孔，所述纯氧发生组件凸台开有氧气出气孔，所述氧气出气孔连通外部接头，所述电池安装腔内装有电池，所述控制器安装腔内装有控制器，纯氧发生组件紧固于所述纯氧发生组件凸台，所述电池的正极、负极分别通过引线连接所述控制器接入端的正级、负极，所述纯氧发生组件的阳极导线、阴极导线分别连接所述控制器输出端的正极、负极，所述控制器安装有电源开关，所述上壳盖装于所述下壳的上端。
2.根据权利要求1所述的自呼吸式电化学制氧机，其特征在于：所述纯氧发生组件包括膜电极组件，所述膜电极组件包括阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，所述质子交换膜包括中心部分以及四周外露部分，多孔气体端板、阴极密封框片、所述质子交换膜的四周外露部分、阳极密封框片、氧气端板依次紧固连接，所述氧气端板即为所述纯氧发生组件安装凸台，所述多孔气体端板的正中均布有小孔，所述小孔正对着所述阴极气体扩散层，所述阴极气体扩散层连通外部所述控制器输出端的负极，所述纯氧发生组件安装凸台的中部、侧部开有引线出口，所述阳极气体扩散层通过所述引线出口连接外部的所述控制器输出端的正极。
3.根据权利要求1或2所述的自呼吸式电化学制氧机，其特征在于：所述阴极气体扩散层、阴极密封框片、多孔气体端板三者围成的中间阴极空腔内装有阴极集电层，所述阴极气体扩散层连接阴极集电层，所述阴极集电层为导电金属丝绕形成螺旋状或网状，其外端穿过所述多孔气体端板，连接外部所述控制器输出端的负极，所述导电金属丝即为所述阴极导线；所述阳极气体扩散层、阳极密封框片、纯氧发生组件安装凸台三者围成的中间阳极空腔内装有阳极集电层，所述阳极气体扩散层连接所述阳极集电层，所述阳极集电层为导电金属丝绕形成螺旋状或网状，其外端穿过所述引线出口后连接外部所述控制器输出端的的正极，所述导电金属丝即为所述阳极导线，所述阳极集电层和引线出口间的间隙填装有密封胶。
4.根据权利要求3所述的自呼吸式电化学制氧机，其特征在于：螺丝依次穿过多孔气体端板、阴极密封框片、质子交换膜的四周外露部分、阳极密封框片后紧固于所述纯氧发生组件安装凸台。
5.根据权利要求4所述的自呼吸式电化学制氧机，其特征在于：所述质子交换膜具体为氢离子交换膜。
6.根据权利要求1所述的自呼吸式电化学制氧机，其特征在于：所述控制器外接有指示灯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| TR01 | Transfer of patent right |