[发明专利]带净化功能的电解水装置及其水质控制方法

说明书

本发明提供一种带净化功能的电解水装置及其水质控制方法，带净化功能的电解水装置包括电解水制氢制氧系统及净化装置，其中，净化装置为一套单独子系统，用于过滤水箱中的水；净化装置选自第一净化装置和第二净化装置中的一种，第一净化装置位于电解水制氢制氧系统外部，并与水箱连通形成水循环；第二净水装置位于水箱内部，其部分浸入水中而形成水循环。另外，带净化功能的电解水装置还包括水质控制系统，水质控制系统能够按照不同方式控制净化装置启停。本发明的带净化功能的电解水装置成本低，使用寿命长，具有良好的稳定性，缩小了制氢制氧系统的占用空间，还有效控制了噪声对用户的影响。

技术领域

本发明涉及电解水技术领域，特别是涉及一种带净化功能的电解水装置及其水质控制方法。

背景技术

如今氢在各种行业领域具有很大的发展潜力，特别是由于氢在疾病治疗方面的辅助作用逐渐被人们发现，家用或医用等吸氢机得到了大力的发展。现有的制氢技术一般采用电解水制氢法，其中质子交换膜(proton exchange membrane，PEM)水电解制氢技术被认为是最有发展前景的水电解技术，电解槽能在高电流密度下工作，体积小，效率高，生成的氢气纯度可高达99.999％。

由于PEM水电解制氢法对水的纯度要求很高，通常要求其溶解性固体总量(Totaldissolved solids，TDS)不能大于5ppm，目前市面上销售的纯净水能够满足这一要求。考虑到静音及成本方面的要求，早期的电解水装置是通过将水箱14和电解槽11直接连通来给电解槽11供水(如图1所示)，但是随着电解水装置的带电运行时间逐渐增加，系统中微量杂质会逐渐混入水中，使得水中的TDS超标。TDS超标的水会很快污染质子交换膜，且质子交换膜不可回复，使得系统在短时间内(通常不会超过500小时)就会失效。

目前一种解决方法是在水箱中加入一根装有净化柱(净化树脂)21的棒状开放容器18(如图2所示)，水箱14中的水在电解时产生的气体扰动下会循环和净化树脂接触，从而达到过滤的目的。但此种方式由于水仅和树脂棒的表面接触，棒内部的树脂几乎不和水交换接触，因此净化效果很不理想。有数据表明TDS为40ppm的水质净化到5ppm以下通常需要一至两天的时间，净化效率较低。另一种解决方法是在水路中加入净化柱(净化树脂)21进行过滤纯化(如图3所示)。由于树脂的孔隙较密，因此通常需要用泵22带压将水送入电解槽中。但是由于家用或医用吸氢机在体积和噪音等方面的限制性要求，导致泵的可选择范围受限，更重要的是能够连续稳定运行5000个小时的泵成本偏高，而且后期故障率也高。另外，装置连续运行5000小时也会对树脂造成过度冲刷，造成过滤效果不及预期。因此，目前市场上的析氢机无故障寿命较低，一般不超过2000小时，因此需要设计一种新的带净化功能的电解水装置及其水质控制方法来解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带净化功能的电解水装置及其水质控制方法，用于解决现有技术中的电解水装置使用寿命低，并且在体积与噪音等方面难以满足医用要求的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种带净化功能的电解水装置，所述带净化功能的电解水装置包括电解水制氢制氧系统及净化装置；

所述电解水制氢制氧系统包括：电解槽，包括阴极、阳极和质子交换膜，所述阴极与所述阳极分置于所述质子交换膜两侧，所述阴极一侧用于产生氢气，所述阳极一侧用于产生氧气；气水分离器，通过第一输送管道与所述电解槽的阴极侧连通，所述第一输送管道用于将所述电解槽产生的氢气和水输送至所述气水分离器中，所述气水分离器用于将接收的氢气与水进行分离；水箱，通过第二输送管道及第三输送管道与所述电解槽的阳极侧连通，所述第二输送管道用于将所述电解槽产生的氧气和水输送至所述水箱中，所述第三输送管道用于将所述水箱中的水输送至所述电解槽中，所述水箱用于将氧气与水进行分离；水位连通管，将所述气水分离器的底部与所述水箱的底部连通；