[发明专利]生产富氢材料的方法及装置

说明书

本发明根据35U.S.C.§119规定要求2013年3月1日提交的、名称为“生产富氢材料的方法和装置”的美国临时专利申请号61/771,617的优先权，所述申请在此通过引用并入本文。 

技术领域

氢分子(H₂)已经被认为是新型抗氧化剂，特别是针对OH自由基。本发明公开了可以通过密封的氢气生成室来提高水，饮料，以及其他吸氢材料中的氢浓度的方法和装置，所述氢气生成室由具有良好的氢渗透性并且能够承受气体压力的材料制成。所公开的方法和装置能够快速提高氢浓度，同时避免气体生成系统中的其他化学副产物渗漏到被处理的材料中。 

背景技术

氢分子(H₂)已经被认为是新型的抗氧化剂，特别是针对OH自由基。其在预防和治疗应用中表现出优于其他抗氧化剂的许多独特的优点。因其针对OH自由基的特异性，认为氢作为抗氧化剂的副作用非常小。同其他抗氧化剂比较，氢可以在人体中快速地扩散。它可以有效到达线粒体和细胞核，以保护细胞器，并且它还可以穿透血脑屏障，而许多其它抗氧化剂则不行。每日消耗富氢的水预防动脉粥样化，减轻肾毒性，改善脑损伤和预防慢性肾病。据报道，消耗富氢的水改善2型糖尿病人的糖类及脂类代谢。由于氢可以穿透血脑屏障，因此它可以减少大 脑的氧化应激以及预防应激诱引的认知力下降。氢对帕金森疾病也有预防和治疗作用。先前的动物研究已经证明了氢气对于脑、脊髓、心脏、肝的缺血再灌注损伤模型中的缺血再灌注损伤有保护和治疗作用，并且其显示了对器官移植的保护作用。氢可以预防抗肿瘤药物如顺铂(Cisplatin)的副作用，并且其还具有抗过敏作用。氢分子在治疗和预防领域的应用正在扩大。 

口服摄入含氢液体代表了向人体输送氢分子的简单方法。富氢的水可以通过向水中添加氢气来生产。氢气可以通过很多方法来生产，包括： 

水电解：2H₂O＝2H₂+O₂

金属颗粒+酸(例如：镁和盐酸)：Mg+2HCl＝MgCl₂+H₂

金属颗粒(例如：镁)+水：2Mg+2H₂O＝2Mg(OH)₂+H₂

将氢气加入到水中的水电解方法在市场上被称为“水电离机(water ionizer)”。通过电解，氢在阳极产生，而金属离子(钠，镁，钙离子等)在阳极侧液体处富集，并且从阳极侧释放的水被称为“碱性水”。氧气在阴极侧产生，并且液体在阴极侧逐渐变酸。 

使用镁和水反应来产生氢的一个例子也通常称为“镁棒”方法。为了制得富氢的水，镁颗粒被存放在由多孔陶瓷(1)或多孔塑料(2)或多孔金属制成的容器中。这些容器通过所述容器上的孔是水可渗透的。所述棒浸没在装有水的容器内部。氢气通过镁和水之间的反应产生。在另一个专利申请中，除了镁以外还添加了其他组份，例如石膏(硫酸钙)和硫酸镁(3)。 

这些现有方法存在一些共同的问题： 

化学副产物及其副作用的问题：存在很多来自上述化学反应(水电解法和镁棒法)的副产物。例如在水电解中，钙和镁离子在所释放的碱性水中富集。在镁棒反应中，产生氯化镁或氢氧化镁。氯化镁和氢氧化镁是熟知的缓泻剂。稀便以及腹泻的副作用详细记载在使用镁棒的富氢水的临床应用中(4)。长期使用缓泻剂可以导致慢性腹泻。通过使用上述方法提高了水的硬度(源自富集的钙或镁离子)和总溶解盐(TDS)。虽然与硬水相关的副作用并非结论性的，但是如果可以的话一般建议饮用软水。需要只释放氢而不引入化学反应或水电解的所有副产物的更为稳健的方法。 

添加氢气速度缓慢的问题：在“镁棒”方法中，镁和水之间产生氢气的速度是非常缓慢的，其比许多基于酸-金属的氢气生成反应慢几个数量级。通常，使用“镁棒”方法，使用者需要等待24小时以使得一些氢进入饮用水中(4)。此外，镁和水之间的反应将生成氢氧化镁，其在水中是不可溶的。氢氧化镁将最终覆盖所述镁的表面，并且当所述镁表面被完全覆盖时，反应将停止。市场上还需要快速且便携的方法来将氢快速且便捷地加入到饮用水中。