電化學空氣分離裝置的製作方法

2023-11-10 18:10:37

專利名稱：電化學空氣分離裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種以空氣為原料，用電化學方法分離空氣，製取純氧、純氮的空氣分離裝置。按其用途不同，又可稱空分機、制氮機、制氧機、除氧機、調氣機、氧氣泵等。
國內現有公知公用的空氣分離裝置是採用人工製冷的方法使空氣液化，然後根據各組分沸點的不同，在精餾塔內進行精餾獲得氧和氮。習慣上稱之為制氧機。其生產設備龐大，結構複雜，使用、管理困難。
在電化學空氣分離裝置方面，60年代末，美國的Ruka和Weissbart等人發明了氧化鋯電化學氧氣泵(R.J.Ruka.and J.Weissbart，us3400054〔1968〕和R.A.Rapp，us 3699032〔1973〕)。
氧化鋯電化學氧氣泵由氧化鋯元件，包括氧化鋯管和內、外電極；直流電源；加溫系統，包括加熱爐、熱電偶、溫控系統和載氣供應系統四部分組成。當在氧化鋯電池的兩電極通以直流電時，氧化鋯中的氧離子在電場作用下從負極移向正極，使迴路中有電流通過，其結果是不斷地把氧從負極輸送到正極，釋放出來，從而將空氣中的氧和氮分離出來。
氧化鋯電化學氧氣泵結構雖屬簡單，操作方便，但由於它是以固體氧化鋯作為電解質，貴金屬鉑作為電極，而且必須在高溫工況下工作，因此，氧化鋯電化學氧氣泵價格昂貴，安裝工藝技術要求極高，難以廣泛實施。
本發明的目的是提供一種結構簡單，製造方便，價格低廉，且能在常溫、常壓下工作的電化學空氣分離裝置。
本發明是針對氧化鋯電化學氧氣泵進行改進設計的。本發明的電化學空氣分離裝置採用含猛化合物溶液為電解質，普通金屬如鐵、銅等，炭棒、石墨作電極，外加絕緣外殼，兩極間加直流電源構成的。當兩極間通以直流電時，空氣中的氧氣在陰極被電解質吸收，以氫氧根離子存在於電解液中，在電場的作用下，由陰極移向陽極，在陽極釋放出氧來。其結果是在直流電的作用下，氧不斷地從陰極輸送到陽極，被釋放出來，從而分離出空氣中的氧氣。而氮則在陰極被分離。
採用本發明的電化學空氣分離裝置，可以在常溫、常壓下分離空氣，分離出的氧氣、氮氣的純度可分別達到99.5％和98％以上。本裝置具有結構簡單，使用方便，價格低廉等優點。
附圖
為電化學空氣分離裝置的剖視圖。
本發明的具體結構和最佳實施例如附圖所示。
該電化學空氣分離裝置由絕緣外殼(2)，電極(3、4、6)、電解質二氧化猛溶液(12)和直流電源構成。以鐵片作負極，鍍鎳鐵片作正極，中間電極(4)的鐵片其中一面鍍有一層鎳，作為正極。而另一面則作為負極，從而構成一個雙極性電極。正、負極間用石棉布作隔膜(5)，構成陰極室和陽極室。陽極室出氣孔(10)與氧氣出氣管(8)相連通，陰極室的進氣孔(9)和出氣孔(11)分別與空氣進氣管(7)和氮氣出氣管(1)相連通。當電極(3)和電極(6)通以直流電時，電流從陽極(6)進入到電解液，依次通過中間電極(4)，順利到達陰極(3)，使迴路中有電流通過。空氣從陰極的空氣進氣管(7)中進入電解槽，電解質二氧化錳在電流的作用下，迅速吸收空氣中氧氣，使氧成為(OH－)離子，被輸送到陽極，又氧化為氧，被釋放出來，而氮則在陰極室被分離出來。
權利要求1.一種電化學空氣分離裝置，由絕緣外殼、電極、電解液、直流電源構成，其特徵在於該裝置的絕緣外殼(2)用石棉布作隔膜(5)構成陰極室和陽極室。
2.根據權利要求1所述的電化學空氣分離裝置，其特徵在於陽極室出氣孔(10)與氧氣出氣管(8)相連通，陰極室的進氣孔(9)和出氣孔(11)分別與空氣進氣管(7)和氮氣出氣管(1)相連通。
3.根據權利要求1所述的電化學空氣分離裝置，其特徵在於以鐵片作陰極(3)，鍍鎳鐵片作陽極(6)，中間電極(4)的鐵片其中一面鍍鎳作陽極，另一面為陰極，構成雙板性電極。
專利摘要電化學空氣分離裝置是生產化合物或非金屬的電解方法及其設備(C25B)。按其用途不同，又可稱空分機、制氮機、制氧機、除氧機、氣調機、氧氣泵等。本實用新型由電解裝置和含錳化合物電解液構成。在(電流密度600-1000安培/平方米)的直流電流作用下，對密閉容器裡的空氣進行定量除氧或定量供氧，直至完全分離空氣中的氧氣和氮氣，製取純氧和純氮。本實用新型用於冶金，化工和醫療衛生部在常溫常壓下製取純氧；用於農、牧、漁及食品工業，氣調產生一個有利於食品保鮮貯存(或物品保存)的特殊氛圍，抑制細菌繁殖和酶的活動，延長食品(或物品)的貨架壽命。
文檔編號B01D53/32GK2039995SQ8720644
公開日1989年6月28日 申請日期1987年4月14日 優先權日1987年4月14日
發明者姜萬興 申請人:姜萬興