Бездиафрагменный электролизер

Изобретение относится к прикладной электрохимии и может быть использовано в качестве бытового автономного электролизера для получения из воды жидкости-антиоксиданта. Бездиафрагменный электролизер выполнен в виде металлической трубки-катода с перфорированной нижней частью. Внутри трубки-катода выше ее перфорированной части размещена цилиндрическая диэлектрическая втулка с резьбовым отверстием, плотно прилегающая к внутренней поверхности металлической трубки-катода, с вкрученным в диэлектрическую втулку металлическим цилиндрическим стержнем-анодом, резьбовой конец которого частично выходит за пределы диэлектрической втулки, рабочая часть стержня-анода, расположенная в перфорированной части трубки-катода, покрыта слоем платины, на внутреннюю поверхность нижнего конца трубки-катода от ее торца до диэлектрической втулки и на поверхности отверстий перфорации нанесены слои инертного диэлектрика, внутри трубки-катода поверх диэлектрической втулки размещены батарея гальванических элементов, положительный вывод которой соприкасается с торцевой резьбовой частью стержня-анода, и металлическая пружина сжатия, соприкасающаяся нижним концом с отрицательным выводом батареи гальванических элементов, сверху трубка-катод закрыта металлической крышкой, в дно которой упирается верхний конец пружины сжатия. Технический эффект - уменьшение габаритов электролизера до размеров карманного прибора, питающегося от автономного источника напряжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к прикладной электрохимии и может быть использовано в качестве бытового автономного электролизера для получения из воды жидкости-антиоксиданта, стимулирующей и нормализующей процессы в различных биологических объектах.

Известен бытовой диафрагменный электролизер для получения католита («живой» воды) и анолита («мертвой» воды), содержащий водонепроницаемый корпус-сосуд (стеклянную банку), прямоугольные анодный и катодный электроды, выполненные из нержавеющей стали (относящейся к неблагоприятному проводящему материалу) и закрепленные на диэлектрической крышке корпуса-сосуда, выпрямительный полупроводниковый диод, закрепленный на диэлектрической крышке и подключенный катодом к анодному электроду, водонепроницаемый брезентовый мешочек, помещенный в корпус-сосуд, в который, в свою очередь, помещается анодный электрод, и двухпроводной шнур питания, первый конец первого провода которого соединен с анодом диода, первый конец второго провода подключен к катодному электроду, а вторые концы которого оканчиваются вилкой, включаемой в сеть переменного напряжения 220 В [1].

Недостатком такого электролизера является то, что отрываемые электрическим полем с поверхности анодного электрода катионы (положительные ионы) за счет создаваемых электрохимическими процессами на поверхности анодного электрода конвекционных потоков жидкости быстро, менее чем за минуту, достигают внутренней поверхности мешочка, проходят через его поры и попадают в катодную камеру, окружающую мешочек. Католит оказывается загрязненным ионами металлов, входящих в состав нержавеющей стали, в частности ионами никеля. Употреблять такой католит внутрь организма небезопасно для здоровья человека.

Наиболее близким к заявляемому устройству является бездиафрагменный электролизер для получения католита и анолита из воды, содержащий стеклянный сосуд, диэлектрическую крышку сосуда, в которую вмонтированы плоские электроды, поверхность которых покрыта платиной, и источник питания, выводы которого при помощи электрического шнура соединены с электродами [2]. Электролизер-прототип выпускается серийно российской фирмой «Регнатис» и получил название «Аппарат электрохимической детоксикации организма ЭДО-4». Аппарат предназначен для производства лекарственных растворов гипохлорита натрия - препаратов детоксицирующего, бактерицидного, антивирусного и антигрибкового действия, применяемых внутривенно, внутрь полостей организма и наружно. Растворы гипохлорита натрия получаются из физиологического раствора NaCl. Прибор питается от сети переменного напряжения 220 В. Аппарат ЭДО-4 может использоваться и для получения жидкости-антиоксиданта из воды. Электроды, покрытые платиной, обеспечивают длительный срок службы прибора из-за малой коррозии электродов (аноды, поверхность которых покрыта платиной, относятся к малоизнашиваемым). Небольшое количество катионов платины в готовом продукте вреда не приносит. Прибор-прототип предназначен для работы в стационарных медицинских учреждениях. Его недостатками являются большие габариты, высокая стоимость (больше 100 тысяч рублей) и привязка к сети напряжения 220 В.

Задача, на достижение которой направлено предлагаемое решение, - создание дешевого, малогабаритного, автономного, бездиафрагменного электролизера для получения из воды стимулирующей и нормализующей процессы в биологических объектах жидкости-антиоксиданта.

Это достигается тем, что в бездиафрагменный электролизер, содержащий сосуд, анод, рабочая поверхность которого выполнена из платины, катод и источник постоянного напряжения, выводы которого соединены с анодом и катодом, дополнительно введены цилиндрическая диэлектрическая втулка с внутренним резьбовым отверстием, металлическая крышка с внутренним цилиндрическим углублением и наружной или внутренней резьбой, выполненной на ее нижней части, и металлическая пружина сжатия, катод изготовлен в виде металлической трубки, первый, нижний, конец которой выполнен перфорированным, а внутри или снаружи второго, верхнего, конца выполнена резьба, соответствующая резьбе металлической крышки, внешний диаметр втулки равен внутреннему диаметру металлической трубки, анод выполнен в виде цилиндрического стержня, диаметр которого составляет от 0,2 до 0,4 от внутреннего диаметра металлической трубки, а на его первом, верхнем, конце, длина которого превышает толщину втулки, выполнена резьба, соответствующая резьбе в отверстии втулки, цилиндрический стержень вкручен во втулку первым концом до конца его резьбовой части, втулка с вкрученным в нее цилиндрическим стержнем впрессована в металлическую трубку таким образом, что рабочая часть цилиндрического стержня, оканчивающаяся вторым, нижним концом, оказывается размещенной в перфорированной части металлической трубки, а втулка - выше перфорированной части, на внутреннюю поверхность первого конца трубки от ее торца до диэлектрической втулки и на поверхности отверстий перфорации нанесены слои инертного диэлектрика, в качестве источника постоянного напряжения используется размещенная в верхней части металлической трубки батарея круглых гальванических элементов, соединенных согласно-последовательно, нижний гальванический элемент соединен положительным выводом с выступающей над втулкой торцевой поверхностью резьбового конца цилиндрического стержня, а верхний гальванический элемент отрицательным выводом соединен с торцевой частью первого конца пружины сжатия, введенной в металлическую трубку после введения в нее гальванических элементов, при этом второй конец пружины опирается в дно цилиндрического углубления металлической крышки, закрепленной при помощи резьбового соединения на втором конце металлической трубки.

Конструкция предлагаемого бездиафрагменного электролизера (без сосуда) приведена на чертеже. В качестве сосуда могут использоваться стеклянные стаканы, банки и кружки, фарфоровые стаканы и кружки и другие сосуды, изготовленные из нейтрального вещества, объемом 150-500 мл.

На чертеже обозначено: 1 - металлическая катодная трубка (катод); 2 - металлический цилиндрический анодный стержень (анод), рабочая поверхность которого покрыта слоем платины; 3 - цилиндрическая диэлектрическая втулка; 4 - отверстия (одно из нескольких) катодной трубки 1; 5 - слой инертного диэлектрика, нанесенный на внутреннюю поверхность катодной трубки; 6 - слой инертного диэлектрика, нанесенный на поверхность отверстия; 7 - гальванические элементы; 8 - металлическая пружина сжатия; 9 - металлическая крышка.

В электролизере может использоваться 2-4 гальванических элемента, каждый с ЭДС 1,5 В.

Получение жидкости-антиоксиданта осуществляется следующим образом. В сосуд, например в стеклянный стакан, наливают сырую или остуженную кипяченую воду в объеме, составляющем 70-85% от объема сосуда. Электролизер берут за верхнюю часть, опускают в сосуд с водой нижней перфорированной частью и оставляют в сосуде с водой на время 5-15 мин (при числе гальванических элементов от четырех до двух). Затем электролизер вынимают из сосуда. Его нижнюю часть ополаскивают чистой водой, отряхивают с электролизера остатки воды и сушат его на воздухе.

Полученная в процессе электролиза воды жидкость является жидкостью-антиоксидантом, у которой значение окислительно-восстановительного потенциала Eh сдвинуто в отрицательную область относительно исходного значения Eh воды на 400-500 мВ. При этом значение водородного показателя рН в процессе обработки воды изменяется незначительно. Кроме того, такая жидкость-антиоксидант в процессе релаксации (после ее приготовления) генерирует в течение нескольких часов сверхнизкочастотные электрические и акустические фликер-шумовые колебания, аналогичные колебаниям, имеющим место в мембранах биологических объектов.

Особенностью предлагаемого электролизера является то, что в нем внутренняя поверхность катодной трубки не участвует в процессе электролиза. Это, по существу, приводит к образованию анодной и катодной камер, первая из которых располагается внутри перфорированной части трубки, а вторая - с наружной ее части (ограничивается внутренней поверхностью сосуда). Если бы на внутреннюю поверхность трубки не была нанесена диэлектрическая пленка, то электрохимические процессы проходили бы главным образом внутри трубки, и готовый продукт имел бы худшие параметры. Значения Eh было бы сдвинуто в область отрицательных значений относительно исходного значения Eh воды на меньшую величину (всего на 200-300 мВ). Параметры жидкости-антиоксиданта, получаемой в заявляемом устройстве, близки к параметрам смеси католита и анолита, получаемых в диафрагменных электролизерах [3].

В процессе работы известных электролизеров на поверхности катодов образуются твердые отложения солей, которые периодически удаляются. В предлагаемой конструкции электролизера удаление катодных солей затруднений не вызывает, поскольку рабочая поверхность катода расположена на внешней поверхности трубки.

В последние годы на основе нанотехнологий разработаны гальванические элементы с емкостями, в 1000 и более раз превышающими емкости традиционных гальванических элементов (емкости гальванических элементов измеряются в А·час). При использовании таких элементов предлагаемый электролизер будет работать без смены источника питания в течение нескольких лет.

Был изготовлен макет предлагаемого устройства на основе металлической трубки, имеющей внутренний диаметр 20 мм. Длина устройства составляла 200 мм. В устройстве использовались три гальванических элемента R10P-SP2K длиной 37 мм и диаметром 19 мм. Проводился электролиз водопроводной воды, имевшей рН 7,2 и Eh=+245 мВ (значения Eh измерялись при помощи хлорсеребряного и платинового электродов). Вода была налита в граненый стакан до цилиндрической кромки. Затем в нее был опущен электролизер перфорированным концом. Через 10 мин параметры готового продукта составляли рН 7,4, Eh=-250 мВ.

Источники информации

1. Лечение «живой» и "мертвой" водой. - СПб.: Лениздат, «Ленинград», 2005. - 320 с. [с.91-92].

2. Аппарат электрохимической детоксикации организма ЭДО-4. Страна-производитель: Россия, Фирма-производитель: «Регнатис» // http:medprom.ru/medprom/mpp 0002422 - прототип.

3. А.с. СССР № 1574196, Кл. А01N 59/00. Заявл. 01.04.86. Опубл. 30.06.90. Бюл. № 24.

Бездиафрагменный электролизер, содержащий анод, рабочая поверхность которого выполнена из платины, катод и источник постоянного напряжения, выводы которого соединены с анодом и катодом, отличающийся тем, что в его состав дополнительно введены цилиндрическая диэлектрическая втулка с внутренним резьбовым отверстием, металлическая крышка с внутренним цилиндрическим углублением и наружной или внутренней резьбой, выполненной на ее нижней части, и металлическая пружина сжатия, катод изготовлен в виде металлической трубки, первый - нижний - конец которой выполнен перфорированным, а внутри или снаружи второго - верхнего конца - выполнена резьба, соответствующая резьбе металлической крышки, внешний диаметр втулки равен внутреннему диаметру металлической трубки, анод выполнен в виде цилиндрического стержня, диаметр которого составляет от 0,2 до 0,4 от внутреннего диаметра металлической трубки, а на его первом - верхнем - конце, длина которого превышает толщину втулки, выполнена резьба, соответствующая резьбе в отверстии втулки, цилиндрический стержень вкручен во втулку первым концом до конца его резьбовой части, втулка с вкрученным в нее цилиндрическим стержнем впрессована в металлическую трубку таким образом, что рабочая часть цилиндрического стержня, оканчивающаяся вторым - нижним концом - оказывается размещенной в перфорированной части металлической трубки, а втулка - выше перфорированной части, на внутреннюю поверхность первого конца трубки от ее торца до диэлектрической втулки и на поверхности отверстий перфорации нанесены слои инертного диэлектрика, в качестве источника постоянного напряжения используется размещенная в верхней части неметаллической трубки батарея круглых гальванических элементов, соединенных согласно-последовательно, нижний гальванический элемент соединен положительным выводом с выступающей над втулкой торцевой поверхностью резьбового конца цилиндрического стержня, а верхний гальванический элемент отрицательным выводом соединен с торцевой частью первого конца пружины сжатия, введенной в металлическую трубу после введения в нее гальванических элементов, при этом второй конец пружины опирается в дно цилиндрического углубления металлической крышки, закрепленной при помощи резьбового соединения на втором конце металлической трубки.