电解水制氧系统、密闭空间空气质量控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电解水制氧系统、密闭空间空气质量控制系统，阴极槽内采用比氢的氧化性强且比氧的氧化性弱的可变价离子的高价态离子溶液作为电解液，在阴极通电情况下，阴极将高价态离子还原为低价态元素，比如单质或离子，而聚集在阴极表面的H

Electrolytic water oxygen system and air quality control system in confined space

【技术实现步骤摘要】
电解水制氧系统、密闭空间空气质量控制系统
本专利技术涉及电解水制氧
，具体涉及一种电解水制氧系统、密闭空间空气质量控制系统。
技术介绍
现有的电解水装置因两个电极之间的距离较大，使得电解水效率较低，并且结构复杂装配拆卸困难，导致使用范围受限。再者，通常采用石棉纸作为隔膜会降低氢气与氧气纯度；有些电解装置的气路与电解槽分离的一体化程度低，没有电解液循环体系等。此外，电解水制氧技术是指利用水电解法制取氧气和氢气的技术。电解水产生的氧气用于生产生活应用，而电解水产生的氢气进行回收。由于氢气是易燃易爆危险气体，所以不能直接将氢气排放到周围环境中。而采用存储瓶对氢气进行回收，由于存储瓶体积较大，导致整个制氧设备的占有体积较大，使用不方便。因此，继续研究一种电解制氧系统，不仅具有电解效率高、使用范围广、拆卸简单、使用灵活等优点，还可以抑制电解水只产生氧气而不产生氢气，从而避免采用氢气回收装置等额外设备或工艺。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种电解水制氧系统，只产生氧气而不产生氢气，从而省去氢气回收设备或工艺。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电解水制氧系统，包括：电解槽，包括阳极槽和阴极槽、以及位于阳极槽和阴极槽之间将二者隔离的离子交换膜；阴极，位于阴极槽，阴极用于聚集氢离子；阴极槽内采用比氢的氧化性强且比氧的氧化性弱的可变价离子的高价态离子溶液的作为电解液；阳极，位于阳极槽，阳极用于聚集氧离子；气体输入管道，伸入到所述阴极槽内，用于向阴极槽中通入氧气；其中，当向阴极和阳极施加电流时，所述电解槽内的水分子被电离形成H+和OH-离子，OH-向阳极聚集，释放电子，被氧化形成O2气体，所述H+向阴极移动聚集，同时所述阴极槽内，所述高价态离子向所述阴极聚集，吸收阴极的电子，被还原为低价态元素，H+不能被还原而不能形成H2气体；同时，氧气和溶液中的H2O将低价态元素再次氧化到高价态离子。在一些实施例中，所述可变价离子为III主族离子、IV主族离子、VII主族离子、过渡族金属离子、镧系离子的一种或多种。在一些实施例中，所述过渡族金属离子为I、II、IV、V、VI、VII、VIII副族中的一种或多种。在一些实施例中，所述可变价离子的高价态为Pd2+,Br0,Tl3+，Ti4+,V4+,Cr6+,Mn7+,Fe3+,Mo6+,Bi3+,Cu2+,Zn2+,Ce4+,Ge4+,Au3+,Pt2+,Ag+的一种或多种。在一些实施例中，所述低价态元素为Pd0,Br-,Tl0，Ti3+,V3+,Cr3+,Mn3+,Fe2+,Mo0,Bi0,Cu0,Zn0,Ce3+,Ge0,Au0,Pt0,Ag0的一种或多种。在一些实施例中，所述可变价离子的高价态离子溶液为硫酸根、磷酸根、次氯酸根、可变价金属酸根、或硝酸根的一种或多种。在一些实施例中，所述气体输入管道的一端连接机械泵，另一端位于所述阴极槽内的底部。在一些实施例中，所述气体输入管道的另一端连接有微孔部件，所述微孔部件具有多个孔隙；所述气体输入管道的另一端插入所述微孔部件内，使得所述气体输入管道与所述微孔部件内的孔隙连通。在一些实施例中，所述阴极槽的侧壁设置有防水加热部件。在一些实施例中，所述防水加热部件包括防水外壳和置于防水外壳内的电热丝。在一些实施例中，所述阳极和所述阴极之间施加直流电源。在一些实施例中，所述离子交换膜为质子交换膜。在一些实施例中，所述气体输入管道内通入空气。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种密闭空间空气质量控制系统，包括上述的电解水制氧系统。本专利技术的电解水制氧系统，阴极槽内采用比氢的氧化性强且比氧的氧化性弱的可变价离子的高价态离子溶液作为电解液，在阴极通电情况下，阴极将高价态离子还原为低价态元素，比如单质或离子，而聚集在阴极表面的H+不能得到还原而无法形成氢气；阴极槽中通入氧气，氧气和水可以将低价态元素再次氧化高价态离子，从而实现可变价离子的循环利用，无需额外不断补充可变价离子，大大节约了成本，提高了使用灵活性，扩宽了应用范围。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的电解水制氧系统的结构示意图图2为本专利技术的一个实施例的微孔部件的结构示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合具体实施例，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。以下结合具体实施例和附图1～2对本专利技术作进一步详细说明。请参阅图1，本实施例的电解水制氧系统，包括：电解槽00，包括阳极槽01和阴极槽02、以及位于阳极槽01和阴极槽02之间将二者隔离的离子交换膜03；这里的离子交换膜03可以为质子交换膜。阴极A，位于阴极槽01，阴极A用于聚集氢离子；阴极槽01内采用比氢的氧化性强且比氧的氧化性弱的可变价离子的高价态离子溶液的作为电解液；阳极B，位于阳极槽02，阳极B用于聚集氧离子；气体输入管道04，伸入到阴极槽02内，用于向阴极槽02中通入氧气；其中，当向阳极A和阴极B施加电流时，电解槽内的水分子被电离形成H+和OH-离子，OH-向阳极A聚集，释放电子，被氧化形成O2气体，H+向阴极B移动聚集，同时阴极槽02内，高价态离子向阴极B聚集，吸收阴极B的电子，被还原为低价态元素，H+不能被还原而不能形成H2气体；同时，氧气和溶液中的H2O将低价态元素再次氧化到高价态离子。请结合图1和图2，气体输入管道04的一端连接机械泵07，另一端位于阴极槽02内的底部，从而使得通入到阴极槽02内的气体从底部向上浮动，增加气体与电解液接触面积和接触均匀性，使得反应更加充分。进一步的，气体输入管道04的另一端连接有微孔部件05，微孔部件05具有多个连通孔隙；气体输入管道04的另一端插入微孔部件05的内部，使得气体输入管道04与微孔部件05内的孔隙连通。具体的，微孔部件05包括微孔结构501、接头502，在接头502内部设置有气道503，气体输入管道04的另一端插入到气道503中；微孔结构501的微孔与气道503连通。气体进入到微孔部件05中被均匀细化后进入阴极槽02内，可以与电解液更加充分的结合，提高反应速率和反应效果。较佳的，这里的微孔部件05可以采用气石等微孔陶瓷。这里，可变价离子为III主族离子、IV主族离子、VII主族离子、过渡族金属离子、镧系离子的一种或多种，较佳的，过渡族金属离子为I、II、IV、V、VI、VII、VIII副族中的一种或多种；例如，可变价离子的高价态为Pd2+,Br0,Tl3+，Ti4+,V4+,Cr6+,Mn7+,Fe3+,Mo6+,Bi3+,Cu2+,Zn2+,Ce4+,Ge4+,Au3+,Pt2+,Ag+的一种或多种，相应的，低价态元素为Pd0,Br-,Tl0，Ti3+,V3+,Cr3+,Mn3+,Fe2+,Mo0,Bi0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解水制氧系统，其特征在于，包括：/n电解槽，包括阳极槽和阴极槽、以及位于阳极槽和阴极槽之间将二者隔离的离子交换膜；/n阴极，位于阴极槽，阴极用于聚集氢离子；阴极槽内采用比氢的氧化性强且比氧的氧化性弱的可变价离子的高价态离子溶液的作为电解液；/n阳极，位于阳极槽，阳极用于聚集氧离子；/n气体输入管道，伸入到所述阴极槽内，用于向阴极槽中通入氧气；其中，/n当向阴极和阳极施加电流时，所述电解槽内的水分子被电离形成H

【技术特征摘要】
1.一种电解水制氧系统，其特征在于，包括：
电解槽，包括阳极槽和阴极槽、以及位于阳极槽和阴极槽之间将二者隔离的离子交换膜；
阴极，位于阴极槽，阴极用于聚集氢离子；阴极槽内采用比氢的氧化性强且比氧的氧化性弱的可变价离子的高价态离子溶液的作为电解液；
阳极，位于阳极槽，阳极用于聚集氧离子；
气体输入管道，伸入到所述阴极槽内，用于向阴极槽中通入氧气；其中，
当向阴极和阳极施加电流时，所述电解槽内的水分子被电离形成H+和OH-离子，OH-向阳极聚集，释放电子，被氧化形成O2气体，所述H+向阴极移动聚集，同时所述阴极槽内，所述高价态离子向所述阴极聚集，吸收阴极的电子，被还原为低价态元素，H+不能被还原而不能形成H2气体；同时，氧气和溶液中的H2O将低价态元素再次氧化到高价态离子。


2.根据权利要求1所述的电解水制氧系统，其特征在于，所述可变价离子为III主族离子、IV主族离子、VII主族离子、过渡族金属离子、镧系离子的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的电解水制氧系统，其特征在于，所述过渡族金属离子为I、II、IV、V、VI、VII、VIII副族中的一种或多种。


4.根据权利要求3所述的电解水制氧系统，其特征在于，所述可变价离子的高价态为Pd2+,Br0,Tl3+，Ti4+,V4+,Cr6+,Mn7+,Fe3+,Mo6+,Bi3+,Cu2+,Zn2+,Ce4+,Ge4+,Au3+,Pt2+,Ag+的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的电解水制氧系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海莒纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31