[发明专利]一种储水式热水器

说明书

本发明提出了一种储水式热水器。该储水式热水器包括外壳、内胆、辅助阳极和金属空气电池；辅助阳极设置于内胆的内部并浸没于内胆的水中；金属空气电池设置于外壳的内部，输出电压不大于3V，正极与辅助阳极电连接，负极与内胆的外表面电连接，金属空气电池的阴极含有多孔碳、聚乳酸羟基乙酸共聚物和碳酸二甲酯制备而成的防水透气膜。本发明利用金属空气电池实现了通过外加电流对储水式热水器内胆的阴极保护，这种金属空气电池的输出电压和输出功率较低，输出稳定，输出功率满足了储水式热水器外加电流阴极保护所需的毫瓦级微小功率，保证了对热水器内胆阴极保护的有效性、安全性和长效性；不需要定期更换，不影响水质，不存在触电等安全隐患。

技术领域

本发明涉及热水器的技术领域，特别是指一种储水式热水器。

背景技术

储水式热水器是指将水加热的固定式器具，它可长期或临时储存热水，并装有控制或限制水温的装置。这种贮水式热水器的钢质贮水内胆长期处于热水环境中，内壁会受到腐蚀，腐蚀产物影响到水质，腐蚀严重会导致穿孔泄漏而造成热水器报废。针对这一情况，国内外通常对热水器采取阴极保护与内壁涂层相结合的保护措施。现有储水式热水器产品的阴极保护技术主要有两种实现方式，一种是利用镁棒作为牺牲阳极向金属内胆持续输入电子，保护金属内胆不被腐蚀，其优点是简单、有效、成本低，缺点是镁棒的有效寿命短(数月至2年)，需定期更换，且大量生成水垢易导致微生物滋生和水质恶化等问题；另一种是在安装镁棒的基础上，利用市电对金属内胆强制输入电子，保护金属内胆免受腐蚀，其优点是大幅度延长了镁棒的使用寿命，可实现连续的阴极保护，无需更换镁棒，缺点是镁棒的存在导致水质较差；阴极保护系统由于直接与市电电网连接存在触电等安全风险，且断电时失效。

基于储水式热水器阴极保护技术的缺点，可以利用高能量密度的金属空气电池对储水式热水器进行阴极保护，可解决镁棒污染水质和外接市电不安全等弊端。现有的金属空气电池产品主要用于驱动新能源汽车、作为电塔供能单元或应急设备等用途，千瓦级的大功率输出和较短的使用寿命使其无法应用于上述需要毫瓦级微小功率输出的家电产品中。金属空气电池的输出功率主要取决于其空气阴极的材料结构和组成，空气阴极主要由起支撑作用并收集电流的多孔金属集流层、疏水和控制氧气扩散速率的扩散层、催化电化学反应的催化剂层组成。现有的金属空气电池阴极存在下述缺点，使其不适用于热水器等家电产品的场景：(a)扩散层氧渗透参数过大，导致金属阳极电化学反应速率较高，内耗比率高，输出功率过大，寿命较短；(b)空气阴极制备过程复杂，通常需要200-800℃条件下多次和长时间的焙烧处理，耗能高，并易造成空气阴极各层性能的较大损失，输出效率较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种储水式热水器，旨在解决现有技术中储水式热水器的阴极保护方法需要定期更换镁棒、水质变差和存在触电安全隐患以及现有的金属空气电池能耗高、输出功率过大和寿命短的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种储水式热水器，包括外壳、内胆、辅助阳极和金属空气电池，所述外壳起保护、安全和美观作用；所述内胆设置于所述外壳的内部，用于储存水；所述辅助阳极设置于所述内胆的内部，并浸没于所述内胆的水中；所述金属空气电池设置于所述外壳的内部，用于对所述内胆进行阴极保护，其输出电压不大于3V，负极与所述内胆的外表面电连接，正极与所述辅助阳极电连接，空气电池的阴极包括集流层、防水透气膜和催化剂层，所述集流层起支撑作用并收集电流；所述防水透气膜具有疏水和控制氧气扩散速率的作用，所述防水透气膜包括以下原料：多孔碳、聚乳酸羟基乙酸共聚物和碳酸二甲酯，多孔碳和聚乳酸羟基乙酸共聚物的质量比为0.1-0.3:1，聚乳酸羟基乙酸共聚物与碳酸二甲酯的质量比为1-3:10；所述催化剂层起催化电化学反应的作用。