本發(fā)明屬于氫分子醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

醫(yī)學(xué)研究證實(shí)，人類的許多疾病包括衰老是由于體內(nèi)積累了沒法及時清除的自由基造成的，而氫氣對自由基具有選擇性中和作用，可有效消除人體內(nèi)的自由基.人體內(nèi)攝入氫氣的方法主要有飲用含氫的富氫水或通過氫氣呼吸機(jī)吸入氫氣.隨著人們對氫氣分子生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究的深入以及公眾對氫氣產(chǎn)品的普及接受，與氫氣相關(guān)的醫(yī)學(xué)保健產(chǎn)品和市場將有巨大發(fā)展前景.

由于氫氣在分子生物醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的特殊性，如需氫量較低(與氫氣在能源領(lǐng)域相比)，每分鐘幾十cc即可，但要求流量可控；安全性要求更高，對供氫產(chǎn)品提出了嚴(yán)格要求.目前主要的產(chǎn)氫方式有：1)電解水制氫，如市面上的大多數(shù)富氫水杯，其缺點(diǎn)是對水質(zhì)有嚴(yán)格要求，否則會帶來飲用安全問題；2)基于SPE技術(shù)的電解水制氫技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)氫氧分離，制取的氫氣可用于制備富氫水或直接導(dǎo)出作為氫氣呼吸機(jī)的氫源，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)制現(xiàn)用，用戶使用方便，但價(jià)格昂貴，普通用戶可接受程度較低；3)利用鎂或鈣等金屬與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，鎂或鈣等活潑金屬一般與輔料混合制成膠囊，由用戶直接服用，在消化系統(tǒng)內(nèi)與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣.這類產(chǎn)品由于實(shí)效性差，易氧化變色，以及過量鎂或鈣攝入對身體的危害等原因，目前已漸漸被淘汰.針對以上現(xiàn)狀，找到一種成本低廉，安全可靠的制氫技術(shù)是十分必要的.

金屬鋁是一種價(jià)格低廉，容易獲得的兩性材料，在NaOH或KOH等堿性催化劑存在的條件下與水反應(yīng)能產(chǎn)生氫氣，如下式所示：

2Al+6H₂O＝2Al(OH)₃+3H₂

上述反應(yīng)是液固放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度即產(chǎn)氫速率與堿濃度，反應(yīng)溫度，反應(yīng)面積有關(guān).要控制該反應(yīng)并獲得穩(wěn)定流量的氫氣，一個重要措施是控制液固反應(yīng)的面積和及時移除反應(yīng)熱(控制溫度).在一個公開的專利中(專利號：ZL02104279.9)公布了鋁和氫氧化鈉水溶液反應(yīng)制取氫氣的技術(shù)和裝置，該技術(shù)采用鋁粉為反應(yīng)物，液固反應(yīng)面積很難控制，達(dá)不到獲得穩(wěn)定氫氣流量的要求；在專利200710072342.4和201010293603.7中，公布了采用基普發(fā)生器原理控制水的添加量來控制反應(yīng)速率，但由于反應(yīng)面積的變化和反應(yīng)物的產(chǎn)生，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率依然難以控制，而且系統(tǒng)很復(fù)雜，不便實(shí)現(xiàn)小型化.本發(fā)明者在前一個專利中(200910153437.8)曾設(shè)計(jì)了一個簡易的鋁水解反應(yīng)制氫裝置，該裝置采用汞齊作為催化劑，通過鋁水解制取氫氣.該裝置可以通過恒溫水浴槽精確控制反應(yīng)溫度，但該系統(tǒng)仍較復(fù)雜，而且汞齊威劇毒物質(zhì)，嚴(yán)禁用于富氫水制備或氫氣呼吸機(jī)等健康產(chǎn)品中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法。

本發(fā)明的目的之一是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、可控性好、適用范圍廣，不耗電、污染小，適用于便攜式富氫水制備和氫氣呼吸機(jī)系統(tǒng)使用的鋁堿反應(yīng)制氫裝置。

本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置所采取的技術(shù)方案是：

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機(jī)構(gòu)，鋁棒，套管，反應(yīng)器，冷凝器和氣體洗瓶；鋁棒安裝于套管內(nèi)，并與套管密封連接，鋁棒上部與升降機(jī)構(gòu)連接；反應(yīng)器上部安裝有″O″型圈，反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封，反應(yīng)器底部裝有帶孔支架；反應(yīng)器上部分別安裝加液口和氣體出口；氣體出口管路上安裝冷凝器和氣體洗瓶。

本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置還可以采用如下技術(shù)措施：

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：鋁棒為含有鋰，硅，鎂，錫，鈣等一種或多種元素的鋁合金棒。

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：套管為耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì)。

所述的所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：鋁棒與套管通過密封膠密封。

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，其特征是：反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封。

本發(fā)明的目的之二是提供一種具有操作方便、可控性好、安全可靠，尤其適用于富氫水制備和氫氣呼吸機(jī)系統(tǒng)使用的鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法。

本發(fā)明鋁水解制氫裝置的控制方法所采取的技術(shù)方案是：

一種鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特征是：調(diào)節(jié)控制鋁棒底部反應(yīng)端面與反應(yīng)溶液的接觸或脫離，控制鋁堿反應(yīng)的啟動或關(guān)閉；通過控制鋁棒端面面積來控制產(chǎn)氫量。

本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法還可以采用如下技術(shù)措施：

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特征是：通過升降機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)控制鋁棒底部反應(yīng)端面與反應(yīng)溶液的接觸或脫離。

所述的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特征是：通過控制鋁棒端面面積來控制產(chǎn)氫量。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法，由于采用了本發(fā)明全新的技術(shù)方案，因此系統(tǒng)具有了以下主要特點(diǎn)：

1.產(chǎn)氫速率可控。由于反應(yīng)溫度基本穩(wěn)定(室溫)，因此對于給定的反應(yīng)面積，可獲得穩(wěn)定的氫氣流量；

2.鋁堿反應(yīng)制取氫氣副產(chǎn)物為對環(huán)境無害的氫氧化鋁，無其它副反應(yīng)發(fā)生，制備的氫氣純度高，雜質(zhì)少。

3.結(jié)構(gòu)簡單。由于反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行，水份揮發(fā)少，給富氫水制備或氫氣呼吸機(jī)供氫時無須氫氣干燥等部件

4.鋁堿反應(yīng)制取氫氣耗能低，副產(chǎn)品均可回收再利用，對環(huán)境污染小。

綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、操作方便、可控性好、適用范圍廣，不耗電、污染小，尤其適合于便攜式富氫水制備和氫氣呼吸機(jī)系統(tǒng)使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明鋁堿反應(yīng)制氫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為鋁堿反應(yīng)制氫裝置制氫關(guān)閉狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為鋁堿反應(yīng)制氫裝置鋁棒使用后期結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-升降機(jī)構(gòu)，2-鋁棒，3-套管，4-O型圈，5-加液口，6-反應(yīng)器，7-支架，8-反應(yīng)液，9-出氣口，10-冷凝器，11-氣體洗瓶。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱附圖1、圖2和圖3。

實(shí)施例1

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機(jī)構(gòu)1，鋁棒2，套管3，反應(yīng)器6，冷凝器10和氣體洗瓶11；鋁棒2安裝于套管3內(nèi)，并與套管3密封連接，鋁棒2上部與升降機(jī)構(gòu)1連接；反應(yīng)器6上部安裝有″O″型圈4，反應(yīng)器6與套管3通過″O″型圈4密封，反應(yīng)器6底部裝有帶孔支架7；反應(yīng)器6上部分別安裝加液口5和氣體出口9；氣體出口管路上安裝冷凝器10和氣體洗瓶11。

實(shí)施例2

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機(jī)構(gòu)1，鋁棒2，套管3，反應(yīng)器6，冷凝器10和氣體洗瓶11；鋁棒與套管通過密封膠密封；套管為耐腐蝕的304不銹鋼；反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封。鋁棒為含有1％鋰和1％硅的鋁合金，堿溶液為0.5M的NaOH溶液，鋁棒直徑為35mm，反應(yīng)獲得55cc/min的氫氣流量。

實(shí)施例3

一種便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置，包括升降機(jī)構(gòu)1，鋁棒2，套管3，反應(yīng)器6，冷凝器10和氣體洗瓶11；鋁棒與套管通過密封膠密封；套管為耐腐蝕的316不銹鋼；反應(yīng)器與套管通過″O″型圈密封。鋁棒為含有1％鎂和1％鈣的鋁合金，堿溶液為0.5M的KOH溶液，鋁棒直徑為35mm，反應(yīng)獲得45cc/min的氫氣流量。

實(shí)施例4

實(shí)施例1的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，進(jìn)行鋁堿反應(yīng)制取氫氣控制，其特點(diǎn)是調(diào)節(jié)控制鋁棒底部反應(yīng)端面與反應(yīng)溶液的接觸或脫離，控制鋁堿反應(yīng)的啟動或關(guān)閉。通過升降機(jī)構(gòu)1提升鋁棒2使之脫離堿溶液8，產(chǎn)氫反應(yīng)即停止，如附圖2所示。利用升降機(jī)構(gòu)1下調(diào)套管3使之與支架7接觸，產(chǎn)氫反應(yīng)即開始。

實(shí)施例5

實(shí)施例3的便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置的控制方法，其特點(diǎn)是通過控制鋁棒端面面積來控制產(chǎn)氫量。鋁棒為含有1％鋰和1％硅的鋁合金，堿溶液為0.5M的NaOH溶液，鋁棒直徑為60mm，反應(yīng)獲得100cc/min的氫氣流量。其余同實(shí)施例4。

本實(shí)施例便攜式鋁堿反應(yīng)制氫裝置及其控制方法，能夠滿足便攜式富氫水制備和氫氣呼吸機(jī)的使用要求，具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、操作方便、可控性好、適用范圍廣，不耗電、污染小等積極效果。