專利名稱：電化學(xué)氧氣發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氧氣發(fā)生裝置，具體地說就是一種通過電化學(xué)方法從空氣中提純氧氣的裝置，屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的制氧方法中，物理法是利用氧氣與氮?dú)夥悬c(diǎn)的不同，進(jìn)行液態(tài)空氣分餾而得到純凈氧氣，此法適用于大規(guī)模工業(yè)制氧；化學(xué)法是利用某些含氧化合物在一定的條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生氧氣，此法適用于特殊情況下小規(guī)模的即時(shí)制氧。傳統(tǒng)的電化學(xué)方法制氧是電解水，由于其能耗高和產(chǎn)生付產(chǎn)物氫氣，而不易普及。S.H.Langer等提出用空氣陰極代替電解水中的析氫陰極，陰極上電產(chǎn)生OH-，陽極上電氧化OH-，從而降低電解槽壓(J.Phys.Chem.1964 68 962)。A.C.C.Tseung等提出用能夠產(chǎn)生HO2-的空氣陰極代替析氫陰極，同時(shí)電解槽中增加一個(gè)分解HO2-的中間層(J.Appl.Electrochem.1981 11 209)，在二室電解槽中，陰極電產(chǎn)生HO2-，中間層分解HO2-，陽極電氧化OH-，從而降低了電耗，但裝置復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的是提供一種通過電化學(xué)方法從空氣中提純氧氣的裝置，這種結(jié)構(gòu)簡單、能耗低的即時(shí)制氧裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種通過電化學(xué)方法從空氣中提純氧氣的裝置，它是由空氣室和密封電解槽兩部分組成；其空氣室有一個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)出氣口，密封電解槽置于空氣室內(nèi)，其上部有一個(gè)氧氣出口并伸到空氣室外，電解槽由空氣陰極、金屬鎳陽極和堿性電解液組成。電解槽可以只有一個(gè)，也可使用多個(gè)電解槽進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)。
本實(shí)用新型提純氧氣裝置的工作原理是空氣陰極電解產(chǎn)生HO2-，金屬鎳陽極電氧化HO2-產(chǎn)生氧氣。
按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案，所述的空氣陰極為一種多孔氣體擴(kuò)散陰極，它是由防水透氣導(dǎo)電膜(乙炔黑與PTFE經(jīng)滾壓而成)、集流網(wǎng)、防水透氣導(dǎo)電膜、催化膜(活性石墨或碳與PTFE滾壓而成)按順序疊放，在50MPa/cm2壓力下壓制而成。陽極為金屬鎳網(wǎng)，電解質(zhì)為氫氧化鉀或氫氧化鉀與過氧化氫混合溶液。
電解槽可為方盒形，也可為圓桶形，金屬陽極插入電解槽的中間，當(dāng)電解槽為方盒形時(shí)，空氣陰極為片材，并作電解槽的相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁，當(dāng)電解槽為圓桶形時(shí)，空氣陰極為圓筒形。
與已報(bào)導(dǎo)的電化學(xué)制氧裝置相比較，本實(shí)用新型的電化學(xué)氧氣發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)及制造工藝過程簡單，節(jié)能效果明顯，不產(chǎn)生付產(chǎn)物氫氣。并可根據(jù)需要氧量的多少，實(shí)行多槽串聯(lián)或并聯(lián)，規(guī)模可大可小。因此，該裝置可應(yīng)用于高原缺氧地區(qū)，醫(yī)院以及居家，改善居室空氣質(zhì)量，化學(xué)化工過程中需要氧氣的場(chǎng)合等。


圖1為本實(shí)用新型的電化學(xué)氧氣發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為空氣室，2為空氣陰極，3為電解液，4為陽極，5為空氣進(jìn)口，6為空氣出口，7為氧氣出口。
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1如圖1所示，電解槽為方盒形，有兩片陰極2、一片陽極4，陽極為沖孔鎳片，電解液3為2M KOH加0.5M H2O2混合溶液，電解槽密封后置于空氣室1中，即構(gòu)成本實(shí)用新型的電化學(xué)氧氣發(fā)生器。電流密度100mA/cm2，室溫25℃，槽電壓0.68V，能耗1.52×10-3KWh/dm3O2。按每消耗2摩爾電子電量產(chǎn)生1摩爾氧氣計(jì)算實(shí)際電流效率為98％。下表為本實(shí)用新型與已報(bào)導(dǎo)的電化學(xué)制氧方法在槽電壓、電流效率、能耗及其他方面的比較。
本實(shí)用新型與其他電化學(xué)制氧方法比較表<

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權(quán)利要求1.一種電化學(xué)氧氣發(fā)生器，其特征在于它是由空氣室和密封電解槽兩部分組成；空氣室有一個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)出氣口，密封電解槽置于空氣室內(nèi)，其上部有一個(gè)氧氣出口并伸到空氣室外，電解槽由空氣陰極、金屬鎳陽極和堿性電解液組成。
2.按權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氧氣發(fā)生器，其特征在于所述的空氣陰極由防水透氣導(dǎo)電膜、集流體、防水透氣導(dǎo)電膜、催化膜壓制而成。
3.按權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氧氣發(fā)生器，其特征在于所述的防水透氣導(dǎo)電膜是由乙炔黑與PTFE經(jīng)滾壓而成導(dǎo)電膜。
4.按權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氧氣發(fā)生器，其特征在于所述的集流體是由泡膜鎳、網(wǎng)、氈或銅、銀網(wǎng)。
5.按權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氧氣發(fā)生器，其特征在于所述的催化膜是由活性石墨或碳與PTFE滾壓而成。
6.按權(quán)利要求1所述的電化學(xué)氧氣發(fā)生器，其特征在于電解槽有一個(gè)或多個(gè)電解槽進(jìn)行的并聯(lián)或串聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。它提供一個(gè)通過電化學(xué)方法從空氣中提純氧氣的裝置。該裝置由氣體擴(kuò)散陰極、金屬鎳陽極和堿性電解液組成。當(dāng)通入空氣、接通直流電,該裝置就會(huì)放出純氧氣。與現(xiàn)有的電化學(xué)制氧方法相比,工藝過程簡單,節(jié)能效果明顯,規(guī)?？纱罂尚?特別適用于高原地區(qū)、醫(yī)院、家庭居室及化學(xué)化工領(lǐng)域等。
文檔編號(hào)C25B1/04GK2384951SQ9923820
公開日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者吳智遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)