[实用新型]一种简单高效固体电解质膜电解水装置

说明书

本实用新型公开了一种固体电解质膜电解水装置，包括阴阳极集流体，阴阳极催化层和离子交换膜。所述阴阳极催化层通过直接喷涂法或转印法结合到离子交换膜两侧。本实用新型的固体电解质膜电解水装置，应用于氢水及氢氧呼吸设备中，采用固体电解质膜电极取代传统镀铂钛电极，有效地简化了电解核心单元，提高了电解水制氢的效率，电解过程中不仅可以减少充电次数，而且阻断了氢氧混合，降低了电极溶出概率，提高了使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种电解装置，特别是涉及一种结构简单，制氢效果好，应用于高纯氢气和氢水生成器中的固体电解质膜电解水装置。

背景技术

人体组织中70%是水分，因此水质的好坏，某种程度上决定着人体健康与否。随着工业产业的发展，全世界范围内的水源先后经历了病原微生物污染，重金属污染和有机物污染。2017年第29周（07月10日～07月16日），环保部全国主要水系148个水质自动监测断面的监测结果显示，Ⅰ类水质断面6个，占4.1%，Ⅱ类53个，占35.8%，Ⅲ类42个，占28.4%，Ⅳ类31个，占20.9%，Ⅴ类11个，占7.4%，劣Ⅴ类5个，占3.4%。这其中无法饮用的Ⅳ类及以下水类总占比31.7%。有数据显示，国内现有超过9亿人在饮用污染物超标的水，而全球范围内，据世界卫生组织调查，人类疾病80%与水有关，每年有2500万名以上的儿童因饮用被污染的水而死亡。在水源污染日趋严重的当前形势下，如何获得清洁健康安全的饮用水是一个刻不容缓的议题。

长期以来，氢气被误认为具有生理惰性，不能与生物体内的物质发生反应。但是，自2007年日本医科大学Ohsawa教授在《自然医学》上发表论文，表明氢分子可清除人体自由基，对衰老及多种因自由基引起的慢性病具有很好的治疗作用以来，全世界多个国家的研究机构都加入到氢分子医学效应的研究中。主要采用呼吸氢气，内服或外用氢水，以及注射富氢生理盐水的方式，印证了氢气对由自由基引起的多达62种疾病都具有良好的效果，尤其是针对代谢综合症，糖尿病，动脉硬化，风湿，哮喘，肿瘤化疗副作用等的治疗。氢分子医学的推广将有助于实现国务院“十三五”卫生与健康规划中提出的，2020年因心脑血管疾病、恶性肿瘤、慢性呼吸系统疾病和糖尿病导致的过早死亡率比2015年的18.5%降低10个百分点，2025年降低20个百分点的目标。

氢水作为从医学临床到日常生活应用的最佳途径，具有使用过程方便快捷的绝对优势。近年来，国内外同行都对此进行了大量的研究，开发出了一系列产品，如氢水杯，氢水直饮机，便携氢水笔，氢水喷雾等。市场上现有氢水生成器的制氢技术主要集中在两大类。其一是矿物材料或活泼金属（如金属镁）遇水发生化学反应制氢（专利CN 100579919C）。这种方式制得的氢气容易从水中溢出，制得的氢水含氢量低，而且镁颗粒易氧化，需要定期更换制氢单元，影响使用效果。其二是使用镀铂钛或镀铂金钛电解电解水制氢。最初的电解水制氢水杯类产品都是采用这种电解，而且没有进行阴阳极隔离，造成阳极产生的氧及副产物同时溶解于水中，造成饮用水再污染。为解决上述问题，专利CN 105692806 A、CN106946322 A和专利CN 106115864 A都选择在阴阳极镀层钛电极之间加入一层透水隔离膜，分隔开阴阳极室，使电解产生的氧气及臭氧等直接排入空气中，阳极侧仅只有氢气溶入饮用水中，极大的提高了饮水安全性。但这种电极仍然采用贵金属镀层作为阴阳极电解水催化剂，镀层厚度达到0.3-300μm，催化剂利用率低，造成内阻大，槽压高，电解效率低，在偏低的电解电压下所制得氢水的氢含量也偏低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术方案之不足，提供一种结构简单而紧凑，制氢效率高，电解电压低，水体pH值恒定，适用于一切饮用水范畴之氢水制取特点的固体电解质膜电解水装置。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型所提供的固体电解质膜电解水装置，包括阴极集流体，膜电极，阳极集流体。所述膜电极由阴极催化层，质子交换膜，阳极催化层构成。