[发明专利]一种利用石墨烯高效制氧及富氢离子水的设备

说明书

本发明公开一种利用石墨烯高效制氧及富氢离子水的设备，包括至少一个氢氧发生器单元串联组成，每一氢氧发生器单元包括固定设置在箱体内的正极板和负极板、设于所述正极板和负极板之间的质子交换膜，从而将箱体分隔为储水腔、氢气生成腔及氧气生成腔；正极板、负极板对应连接电源的正负极，正极板、负极板上均设置有催化剂层，催化剂层为表面喷涂石墨烯的碳纤维层；储水腔设有进水口和出水口；经由进水口进入储水腔的水在正极板的催化剂层作用下发生电化学反应，生成的氧气进入所述氧气生成腔；生成的氢离子在电场的作用下穿过质子交换膜，与游离的电子发生结合生成氢原子，并在负极板上的催化剂层作用下形成氢气进入氢气生成腔；经反应后形成的富氢水从出水口排出。

技术领域

本发明涉及电解水制氢氧技术领域，尤其涉及一种利用石墨烯高效制氧及富氢离子水的设备。

背景技术

氧气是生命中不可缺少的气体元素，在生命过程中需要氧来参与各种各样的代谢活动，适当提高环境中氧气的浓度对身体是大有好处的。通常我们把环境中氧气的浓度由21％提高到23％～25％之间，但不能高于25％，这样的话可以提高氧分压，增加组织细胞利用氧的能力，提高人体新陈代谢。

传统的制氧机大多体积比较庞大，使用比较麻烦，使用寿命也受到电子元器件的影响。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种利用石墨烯高效制氧及富氢离子水的设备，结构简单，能有效提高电解水制氢氧效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了利用石墨烯高效制氧及富氢离子水的设备，包括至少一个氢氧发生器单元串联组成，每一所述氢氧发生器单元包括固定设置在箱体内的正极板和负极板、设于所述正极板和负极板之间的质子交换膜，从而将箱体分隔为储水腔、氢气生成腔及氧气生成腔；所述正极板、负极板对应连接电源的正负极，所述正极板、负极板上均设置有催化剂层，所述催化剂层为表面喷涂石墨烯的碳纤维层；所述储水腔设有进水口和出水口；

经由所述进水口进入所述储水腔的水在所述正极板的催化剂层作用下发生电化学反应，被电解分为氧气、氢离子和游离的电子，生成的氧气进入所述氧气生成腔；生成的氢离子在电场的作用下穿过所述质子交换膜，与游离的电子发生结合生成氢原子，并在所述负极板上的催化剂层作用下形成氢气进入所述氢气生成腔；经反应后形成的富氢水从所述出水口排出。

作为上述方案的改进，所述催化剂层由每根直径为100nm的石墨烯碳纤维丝构成。

作为上述方案的改进，在每一所述氢氧发生器单元容量为200～300ml的情况下，每一所述催化剂层由3～5万根所述石墨烯碳纤维丝排列构成。

作为上述方案的改进，所述氢气生成腔的宽度小于2毫米，在顶端设有氢气出口。

作为上述方案的改进，所述氧气生成腔的顶端设有氧气输出口。

作为上述方案的改进，所述正极板上设置第一接线端子以与外界的电源正极连接；所述负极板上设置第二接线端子以与外界的电源负极连接。

作为上述方案的改进，所述储水腔的顶端设置的所述进水口与进水管路相连，底端设置的所述出水口与出水管路相连。

作为上述方案的改进，所述电源采用脉冲式的直流电源供应器，利用频率调变激发电极板的水分子，使水分子在电解过程形成共振电解。

与现有技术相比，本发明公开的利用石墨烯高效制氧及富氢离子水的设备通过采用表面喷涂石墨烯的碳纤维层作为电解水制氢氧的高效催化电极材料，能有效提高电催化剂的导电性，加快电化学过程中电荷传递速率，大大降低该催化剂在电解水制氢反应中的过电位，可显著催化电解水析氧反应和析氢反应，有利于生成的氢氧气和电解质的扩散，降低电催化过程中的传质阻力，极大地提高了电催化制氢氧活性及稳定性，从而提高电解水制氢氧效率。而且本发明提供的利用石墨烯高效制氧及富氢离子水的设备结构简单，能够最低的能耗制造氢气、氧气的同时产生有用的富氢水供使用。