[實用新型]一種電解裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520149386.2
• 申請日: 2015-03-17
• 公開（公告）號: CN204982066U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏銳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號: C25B9/00
• 分類號: C25B9/00;G09B23/24
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 林波;楊小偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及化學(xué)實驗設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種電解裝置。

背景技術(shù)

水電解是一種化學(xué)實驗，通過水的分解和合成實驗來認識水是由氫、氧兩種元素所組成的。在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中所使用的電解裝置主要是霍夫曼水電解器，以及以霍夫曼水電解器作為模板經(jīng)過變形得到的裝置。

1.經(jīng)典的霍夫曼水電解器

霍夫曼電解器是由兩支各為50毫升的刻度玻璃管所組成，上端各具一個活塞，下端與三通管相連接。刻度管下用嵌有鉑電極的橡皮塞塞緊，三通管的中間玻璃管上連接一支球形漏斗管。

打開霍夫曼電解器兩邊刻度玻璃管上的活塞，往球形漏斗里倒入硫酸溶液。待兩個刻度管里的液體將升到活塞時，傾倒的速度減慢，使液面到達兩個活塞，關(guān)閉活塞。

通電后，兩側(cè)分別生成氫氣和氧氣，通過玻璃管上的刻度可以讀出氫氣與氧氣的體積比為2:1。打開氫氣玻璃管的活塞，點燃氫氣，觀察穩(wěn)定的火焰，用干冷的燒杯罩在火焰上，觀察到有水霧產(chǎn)生，說明生成氫氣，氫氣燃燒又重新生成水。打開氧氣玻璃管的活塞，在玻璃管尖嘴處放置一根帶火星的木條(或線香)，木條復(fù)燃，說明為氧氣。

但是，上述兩個裝置具有以下問題：

(1)裝置很高，需要用鐵架臺固定。如果漏斗用乳膠管連接，還需要單獨用一個鐵圈來放置，搭建起來很不方便。

(2)漏斗是敞口的，液體重心高。材料是易碎的玻璃，盛裝的溶液通常為硫酸，使用過程不安全。

(3)靠水壓的壓力把電解產(chǎn)生的氣體壓出，氣流速度不好控制，活塞打開后，氣體很容易跑光，控制不好液體也容易沖出來。這樣檢驗氧氣時，沖出的液體反而會把木條澆滅。檢驗氫氣時，需要打開活塞—點燃—罩上燒杯，這個連續(xù)操作對操作者的熟練程度要求很高。

(4)如果將連接漏斗的乳膠管替換為玻璃管，雖然省去了放置球形漏斗的鐵圈，但調(diào)整液面不如用乳膠管連接的漏斗方便(可以用手抬高或降低漏斗來調(diào)整液面)。

(5)電解水的效率不高，實驗耗時很長，通常需要加大硫酸濃度和增加電壓，耗時至少5-10分鐘。通常的霍夫曼水電解器采用鉑片做電極，價格高，故面積很小，同時鉑片與下端金屬絲的焊接處特別容易斷，增加了維護的成本。

(6)功能單一，只用于電解水(硫酸溶液)，不能(或不方便)用于電解其他溶液，故這個裝置通常只供初三化學(xué)教學(xué)使用。

2.霍夫曼水電解器的其他變形

現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種方案為對霍夫曼水電解器的直接縮小，即小號的霍夫曼水電解器。該裝置因為體積縮小，材質(zhì)變薄，也為縮減成本，通常出售的小型電解器都用乳膠管中間加玻璃珠來代替活塞，用手捏則出氣，控制起來更為不便。

鑒于用漏斗液面的高度差提供壓力來壓出氣體，不好控制流速。現(xiàn)有技術(shù)中，對霍夫曼水電解器還有一種改進是將兩根刻度玻璃管與一個可封閉的底座容器連接，用注射器或氣唧向底座容器內(nèi)施加壓力以壓出空氣或電解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。這種裝置的不便之處是：

(1)趕出空氣的環(huán)節(jié)，需要塞上底座容器的塞子、打開刻度玻璃管上部的活塞，向底座鼓入空氣，液體被壓入玻璃管中，從而空氣被排出。用注射器鼓氣的裝置，由于注射器體積有限，需要換氣才能把空氣完全趕出來；用氣唧鼓氣的裝置，盡管可以連續(xù)鼓氣，但控制不如注射器方便。此外，對于使用乳膠管加玻璃珠代替活塞的裝置，在放氣時同時需要用手捏住玻璃珠。這些都給操作帶來不便。

(2)在電解的過程中，需要把底座容器上的塞子打開，電解產(chǎn)生氣體使玻璃管內(nèi)的液體回落至底座容器中；在檢驗氣體的環(huán)節(jié)中，還需要塞上底座容器的塞子，向底座內(nèi)鼓氣，產(chǎn)物氣體才能被壓出。這又增加了打開與關(guān)閉塞子的操作。

(3)盡管該裝置控制流速更為容易，但需要一只手推注射器，一只手去點燃或檢驗氣體，操作仍然不便。對于用乳膠管加玻璃珠的裝置，還需要一只手捏乳膠管中的玻璃珠，一個人無法獨立完成。

現(xiàn)有技術(shù)中，對霍夫曼水電解器的另一種改進是把霍夫曼水電解器的圓形玻璃管以及球形漏斗均改成方形，采用塑料一次成型，優(yōu)點是小而輕巧，重心降低，更加穩(wěn)定。但前述裝置的使用不便性都同樣存在。另外，相對于霍夫曼水電解器的加液容器(球形漏斗及其連接的乳膠管)而言，這種裝置的加液容器為上下等徑的方形容器，邊長較大，使用酸的量增多，也是一個不足。

綜上所述，現(xiàn)有的電解器存在主要問題有：(1)使用操作不便，(2)溶液用量大，(3)電解耗時長，(4)功能單一。

基于以上描述，亟需要一種新的電解裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的使用操作不便，溶液用量大，電解耗時長，功能單一的問題。

實用新型內(nèi)容