全文摘要
本实用新型涉及一种基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，机箱外部设有电源开关、氢气出口、纯水容器外盖、数字流量显示屏、数字压力显示屏和电源插座；纯水容器、SPE电解槽、电源控制器、压力电磁阀、模数转换模块、半导体低温水气分离器和氢气质量流量传感器设于机箱内，SPE电解槽上设有SPE氢气出口和SPE氧气出口，半导体低温水气分离器的外侧壁设有半导体低温气体干燥器，半导体低温水气分离器上的氢气接口通过导管与氢气质量流量传感器连接后再通过氢气出口排出，半导体低温水气分离器底部通过导管与压力电磁阀的分离水模块连接；本实用新型可为使用对象提供氢气以中和代谢过程中产生的富裕自由基。
主设计要求
1.一种基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：它包括机箱、氢气质量流量传感器、氢气出口、电源开关、导管、电源控制器、压力电磁阀、电源插座、模数转换模块、电线、SPE电解槽、SPE氧气出口、SPE氢气出口、数字压力显示屏、数字流量显示屏、引水管、纯水容器、纯水容器外盖、氧气排气口、半导体低温水气分离器和氢气接口；所述机箱外部设有电源开关、氢气出口、纯水容器外盖、数字流量显示屏、数字压力显示屏和电源插座；所述纯水容器、SPE电解槽、电源控制器、压力电磁阀、模数转换模块、半导体低温水气分离器和氢气质量流量传感器设于机箱内，SPE电解槽位于纯水容器一侧，半导体低温水气分离器位于SPE电解槽上部，氢气质量流量传感器位于半导体低温水气分离器一侧，纯水容器顶部设有位于机箱外部的纯水容器外盖，所述外盖上设有氧气排气口，纯水容器上还设有引水管；所述SPE电解槽上设有SPE氢气出口和SPE氧气出口，SPE氢气出口通过导管与半导体低温水气分离器连接，SPE氧气出口通过导管与纯水容器连接，SPE电解槽底部和纯水容器底部连接一根导水管；所述半导体低温水气分离器的外侧壁设有半导体低温气体干燥器，半导体低温水气分离器上的氢气接口通过导管与氢气质量流量传感器连接后再通过氢气出口排出，半导体低温水气分离器底部通过导管与压力电磁阀的分离水模块连接；所述控制器分别通过电线连接SPE电解槽、半导体低温水气分离器、模数转换模块；所述氢气质量流量传感器通过电线连接模数转换模块，所述数字流量显示屏分别通过电线连接氢气质量流量传感器和模数转换模块，所述数字压力显示屏分别通过电线连接模数转换模块和压力电磁阀。
设计方案
1.一种基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：它包括机箱、氢气质量流量传感器、氢气出口、电源开关、导管、电源控制器、压力电磁阀、电源插座、模数转换模块、电线、SPE电解槽、SPE氧气出口、SPE氢气出口、数字压力显示屏、数字流量显示屏、引水管、纯水容器、纯水容器外盖、氧气排气口、半导体低温水气分离器和氢气接口；
所述机箱外部设有电源开关、氢气出口、纯水容器外盖、数字流量显示屏、数字压力显示屏和电源插座；
所述纯水容器、SPE电解槽、电源控制器、压力电磁阀、模数转换模块、半导体低温水气分离器和氢气质量流量传感器设于机箱内，SPE电解槽位于纯水容器一侧，半导体低温水气分离器位于SPE电解槽上部，氢气质量流量传感器位于半导体低温水气分离器一侧，纯水容器顶部设有位于机箱外部的纯水容器外盖，所述外盖上设有氧气排气口，纯水容器上还设有引水管；
所述SPE电解槽上设有SPE氢气出口和SPE氧气出口，SPE氢气出口通过导管与半导体低温水气分离器连接，SPE氧气出口通过导管与纯水容器连接，SPE电解槽底部和纯水容器底部连接一根导水管；
所述半导体低温水气分离器的外侧壁设有半导体低温气体干燥器，半导体低温水气分离器上的氢气接口通过导管与氢气质量流量传感器连接后再通过氢气出口排出，半导体低温水气分离器底部通过导管与压力电磁阀的分离水模块连接；
所述控制器分别通过电线连接SPE电解槽、半导体低温水气分离器、模数转换模块；所述氢气质量流量传感器通过电线连接模数转换模块，所述数字流量显示屏分别通过电线连接氢气质量流量传感器和模数转换模块，所述数字压力显示屏分别通过电线连接模数转换模块和压力电磁阀。
2.根据权利要求1所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述机箱为铝合金材质，厚度3mm。
3.根据权利要求1所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述纯水容器为透明有机玻璃圆形容器，厚度5mm，容积1000mL。
4.根据权利要求1所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述半导体低温水气分离器为透明有机玻璃圆形三通容器，厚度5mm，容积1000mL。
5.根据权利要求1所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述半导体低温气体干燥器采用帕尔贴构成的半导体制冷器。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种在可控微环境条件下人或动物保健或实验用高纯氢气发生器，具体的说是基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪。
背景技术
活性氧在各类心脑血管疾病如中风和心肌梗死、代谢性疾病如糖尿病动脉硬化等人类重要急性和慢性疾病的病理生理进程中发挥了重要作用，它是分子氧在还原过程中的中间产物，包括以氧自由基形式存在和非氧自由基形式存在的两大类物质，其中氧自由基又包括羟自由基、超氧阴离子、一氧化氮、亚硝酸阴离子等物质。生理情况下，活性氧在体内不断产生，也不断被清除，处于动态平衡。但在缺血、炎症等病理状态下，机体将产生大量的活性氧。其中羟自由基和过氧亚硝基阴离子毒性较强，是细胞氧化损伤的主要介质。而一氧化氮、超氧阴离子和过氧化氢等物质毒性较弱，具有重要的信号转导作用。抗氧化损伤治疗药物中，还原性过强的可能导致机体氧化-还原状态出现新的失衡。氢气能够选择性清除毒性较强的羟自由基和亚硝酸阴离子，而对其他具有重要生物学功能、毒性较低的活性氧影响不大，同时可以减少炎症因子水平，减轻炎症的病理损伤，改善预后。氢气的这种选择性抗氧化效应，在氧化损伤、炎症反应、细胞凋亡、中风、心肌梗死、代谢性疾病、糖尿病动脉硬化等各类疾病治疗过程中均可发挥重要作用。
发明内容
本实用新型旨在克服现有技术的缺陷，提供一种基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，可为使用对象提供氢气以中和代谢过程中产生的富裕自由基。
为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
一种基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：它包括机箱、氢气质量流量传感器、氢气出口、电源开关、导管、电源控制器、压力电磁阀、电源插座、模数转换模块、电线、SPE电解槽、SPE氧气出口、SPE氢气出口、数字压力显示屏、数字流量显示屏、引水管、纯水容器、纯水容器外盖、氧气排气口、半导体低温水气分离器和氢气接口；
所述机箱外部设有电源开关、氢气出口、纯水容器外盖、数字流量显示屏、数字压力显示屏和电源插座；
所述纯水容器、SPE电解槽、电源控制器、压力电磁阀、模数转换模块、半导体低温水气分离器和氢气质量流量传感器设于机箱内，SPE电解槽位于纯水容器一侧，半导体低温水气分离器位于SPE电解槽上部，氢气质量流量传感器位于半导体低温水气分离器一侧，纯水容器顶部设有位于机箱外部的纯水容器外盖，所述外盖上设有氧气排气口，纯水容器上还设有引水管；
所述SPE电解槽上设有SPE氢气出口和SPE氧气出口，SPE氢气出口通过导管与半导体低温水气分离器连接，SPE氧气出口通过导管与纯水容器连接，SPE电解槽底部和纯水容器底部连接一根导水管，
所述半导体低温水气分离器的外侧壁设有半导体低温气体干燥器，半导体低温水气分离器上的氢气接口通过导管与氢气质量流量传感器连接后再通过氢气出口排出，半导体低温水气分离器底部通过导管与压力电磁阀的分离水模块连接；
所述控制器分别通过电线连接SPE电解槽、半导体低温水气分离器、模数转换模块；所述氢气质量流量传感器通过电线连接模数转换模块，所述数字流量显示屏分别通过电线连接氢气质量流量传感器和模数转换模块，所述数字压力显示屏分别通过电线连接模数转换模块和压力电磁阀。
所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述机箱为铝合金材质，厚度3mm。
所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述纯水容器为透明有机玻璃圆形容器，厚度5mm，容积1000mL。
所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述半导体低温水气分离器为透明有机玻璃圆形三通容器，厚度5mm，容积1000mL。
所述的基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，其特征在于：所述半导体低温气体干燥器采用帕尔贴构成的半导体制冷器。
本实用新型的有益效果是：可缓解动物因麻醉造成的身体僵直、痉挛、心跳过速等症状，显著降低术后死亡率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1-机箱、2-氢气质量流量传感器、3-氢气出口、4-电源开关、5-导管、6-电源控制器、7-压力电磁阀、8-电源插座、9-模数转换模块、10-电线、11-SPE电解槽、12-SPE氧气出口、13-SPE氢气出口、14-数字压力显示屏、15-数字流量显示屏、16-引水管、17-纯水容器、18-纯水容器外盖、19-氧气排气口、20-半导体低温水气分离器、21-气接口；
具体实施方式
如图1所示：一种基于质子交换膜技术的高纯氢气发生仪，它包括机箱1、氢气质量流量传感器2、氢气出口3、电源开关4、导管5、电源控制器6、压力电磁阀7、电源插座8、模数转换模块9、电线10、SPE电解槽11、SPE氧气出口12、SPE氢气出口13、数字压力显示屏14、数字流量显示屏15、引水管16、纯水容器17、纯水容器外盖18、氧气排气口19、半导体低温水气分离器20和氢气接口21；
所述机箱外部正面设电源开关，左上侧设氢气出气口，顶部设纯水容器外盖，背面设220V电源插座、数字流量显示屏、数字压力显示屏；
所述纯水容器、SPE电解槽、电源控制器、压力电磁阀、模数转换模块、半导体低温水气分离器和氢气质量流量传感器设于机箱内，SPE电解槽位于纯水容器一侧，半导体低温水气分离器位于SPE电解槽上部，氢气质量流量传感器位于半导体低温水气分离器一侧，纯水容器顶部设有位于机箱外部的纯水容器外盖，所述外盖上设有氧气排气口，纯水容器上还设有引水管；
所述SPE水电解槽(solid polymer electrolyte，SPE，固态聚合物电解质)采用固态聚合物电解质水电解原理制备氢气，即在通电状态下，纯水(电阻率大于1MΩ\/cm)接触膜-电极组件发生电化学反应，在阳极侧反应析出氧气、氢质子和电子；电子通过外电路传递到阴极，氢质子以水合形式(H+·XH2O)通过SPE膜到阴极；氢质子和电子在阴极重新结合形成氢气，部分水也被带到阴极。SPE水电解槽是由左侧的阴极室(氧气室)和右侧的阳极室(氢气室)构成，两级的分隔物为杜邦Nafion117质子交换膜,这是一种不易产生氢气反渗透的电解质隔膜，具有抗电化学氧化性，耐腐蚀性高，耐高温，机械性能良好，质子电导率较高的性能。该膜在SPE电解槽中的直径为9cm，厚度为0.175mm，发挥传导氢质子和分隔阴极室和阳极室的作用。质子交换膜两侧的阳极和阴极电解电极为贵金属制备的分子级微孔催化电极，制备方法为：质子交换膜的阳极面在130℃的高温下喷涂纳米级二氧化铱粉，阴级面喷涂纳米级纯度为20％的铂碳粉。纳米级二氧化铱粉和纯度为20％的铂碳粉喷涂液均按3％粉末加30％浓度为5％的全氟磺酸树脂和67％的异丙醇催化剂的配比配制混匀。喷涂后形成的分子级微孔催化电极，紧贴于质子交换膜两面，成为一种零极距催化电极，反应面积大，转换效率高。喷涂膜外侧各有一套集电器，每套集电器由3片直径9cm的镀铂316L不锈钢网组成，网丝直径为0.45mm，网孔为40目。集电器外侧各有1片内径9cm外径12cm的环形聚四氟乙稀垫片，厚度为2.5mm。垫片外侧各有1片厚度为5mm的铝合金板，铝合金板和垫片边缘打孔，用螺丝将铝合金板、垫片、集电器、喷涂膜夹紧构成SPE电解槽。铝合金板两侧植入电源接线柱，通过电线与电源开关连接。铝合金板一侧上方植入两根导气管，分别将氢气、氧气导出。在铝合金板导气管侧下方植入一根导水管，导水管通过软管与纯水容器连通。所述SPE电解槽上设有SPE氢气出口和SPE氧气出口，SPE氢气出口通过导管与半导体低温水气分离器连接，SPE氧气出口通过导管与纯水容器连接，SPE电解槽底部和纯水容器底部连接一根导水管；
所述半导体低温水气分离器的外侧壁设有半导体低温气体干燥器，半导体低温水气分离器上的氢气接口通过导管与氢气质量流量传感器连接后再通过氢气出口排出，半导体低温水气分离器底部通过导管与压力电磁阀的分离水模块连接；
所述控制器分别通过电线连接SPE电解槽、半导体低温水气分离器、模数转换模块；所述氢气质量流量传感器通过电线连接模数转换模块，所述数字流量显示屏分别通过电线连接氢气质量流量传感器和模数转换模块，所述数字压力显示屏分别通过电线连接模数转换模块和压力电磁阀。
所述氢气质量流量传感器用于测量从半导体低温水气分离器顶部软管流入的氢气流速，从氢气质量流量传感器流出的氢气通过软管连接到氢气发生仪机箱左上侧的氢气出口。
所述电源控制器为双路输出直流开关电源。电源控制器用于将接入的220V交流电转换为直流电。一路DC 9V 300W直流电通过接线柱经导线与SPE电解槽铝合金板电源接线柱相连。另一路DC 12V 300W直流电通过接线柱经导线与半导体低温气体干燥器接线柱相连。
进一步的，所述机箱为铝合金材质，厚度3mm。
进一步的，所述纯水容器为透明有机玻璃圆形容器，厚度5mm，容积1000mL。
进一步的，所述半导体低温水气分离器为透明有机玻璃圆形三通容器，厚度5mm，容积1000mL，顶部、中部和底部内径为8mm的导管与卫生级硅胶软管连接。中部软管与SPE电解槽导气管连通。SPE电解槽产生的水、气在气\/水分离器中通过重力作用，水下沉到容器底部，通过软管连通回流到纯水箱；气上行，从顶部卫生级硅胶软管进入气体流量传感器。
进一步的，所述半导体低温气体干燥器采用帕尔贴构成的半导体制冷器，通电后通过温度传感器维持气\/水分离器于10℃状态，此时从半导体低温水气分离器中部进入的样气被冷却，样气中的水蒸气被冷凝液化为水，实现气\/水分离，提高气体纯度。半导体低温气体干燥器能长时间工作，有效取代了五氧化二磷干燥材料(此材料需要定期更换，有一定污染)。
使用时，打开纯水容器外盖18，将电导率为0.056μs\/cm的纯水注入纯水容器17，水面应高于SPE电解槽11，盖好纯水容器外盖18。氢气出口3接上卫生级硅胶导气软管。接通电源8，启动氢气发生仪电源开关4，在氢气发生仪完全正常运转10分钟后，氢气气流速度为250mL\/min。将经过检疫非染病雌性大鼠(250～300g)用咪达唑仑联合芬太尼行尾静脉麻醉完成卵巢摘除手术后，大鼠平躺在手术板上，将氢气导气软管放在动物鼻孔近侧，动物自由呼吸氢气约30min，可缓解动物因麻醉造成的身体僵直、痉挛、心跳过速等症状，显著降低术后死亡率。动物吸氢后，可放回笼具，待其自然苏醒。全部实验结束后，关闭氢气发生仪电源开关4。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920306183.8
申请日:2019-03-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:31(上海)
授权编号:CN209798121U
授权时间:20191217
主分类号:C25B1/10
专利分类号:C25B1/10;C25B9/10;C25B15/02
范畴分类:23D;
申请人:上海市杨浦区中心医院(同济大学附属杨浦医院)
第一申请人:上海市杨浦区中心医院(同济大学附属杨浦医院)
申请人地址:200090 上海市杨浦区腾越路450号
发明人:潘欣;曾思良
第一发明人:潘欣
当前权利人:上海市杨浦区中心医院(同济大学附属杨浦医院)
代理人:叶凤
代理机构:31290
代理机构编号:上海科律专利代理事务所(特殊普通合伙) 31290
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计