[發明專利]重水生產設備及其重水生產方法

在審

• 申請號: 201610077733.4
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105776437A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 羅烈明
• 申請（專利權）人: 福建方明環保科技股份有限公司
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C01B5/02
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 楊依展

技術領域

本發明涉及一種重水生產設備及其重水生產方法。

背景技術

氘是氫的同位素，是熱聚變反應的核心原料。因氘原子核內比氕多一個中子 故氘原子量比氕大，為2.014。氘水廣泛存在于天然水中，冰川雪山水中含氘量 為130-135ppm(質量含量為0.013-0.0135％)，平原地區天然水中含氘量為150ppm， 沿海地區含氘量略高，靠近赤道和赤道地區為155ppm。現有重水(氘水)的生產 方法主要有：冰凍法、精餾法、電解法和交換法等幾種。

冰凍法：利用氘水與氕水冰點不同的原理，通過控制天然水的冰點來從天然 水中分離出氘水，但受溫度、氣壓等眾多因素影響導致冰點控制極其困難，耗水 量大，成本高，故難以實際應用。

精餾法：利用氘水與氕水沸點不同的原理，通過控制蒸發溫度將天然水中的 氕水蒸發掉，剩下為氘水，該法是目前市場上的通用方法，但設備要求精度高， 設備復雜，耗能大，成本高，控制難度大，耗水量大。

電解法：利用氕離子較易在電極上富集并被電解成氕氣的原理，在電價較低 的地區它被廣泛采用于生產氘水。該方法是電解自然水以產出氕氣和氧氣，剩下 為氘水。該設備要求精度也高，設備復雜，耗能大，控制難度大，耗水量大，成 本高，低氘水中未含礦物質和微量元素。

發明內容

本發明提供了一種利用自然水生產重水的設備及生產方法，其克服了背景技 術中重水生產方法所存在的不足。

本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之一是：

一種重水生產設備，包括電化學反應裝置，該電化學反應裝置包括電極單元 和電接電極單元的電源單元，該電極單元包括陽極和陰極，該電極單元能使水發 生電化學反應，以在陽極能產生·OH自由基，在陰極能產生H離子和D離子，H 離子比D離子更易與·OH自由基重組成水，使得有D離子自行組合反應生成氘氣 并析出，收集脫離水體的包含有氘氣的氣體，該氘氣和氧氣反應生成重水。

一實施例之中：該陽極采用催化性低析氧性的材料，以能在陽極產生·OH自 由基且不易析出氧氣；該陰極采用催化性低析氫性的材料，以能在陰極產生H離 子和D離子且不易析出氫氣。

一實施例之中：該陽極選用DSA電極、外涂貴金屬氧化物涂層電極、貴金屬 電極、合金電極或非金屬電極；

該陰極選用鈦、鉭、鈮、鋯、釩、鉬或鎢的電極或者鈦、鉭、鈮、鋯、釩、 鉬或鎢中至少兩種混合的合金電極。

一實施例之中：還包括器體，該器體設有用于供水流流過的流道，該電極單 元插入器體的流道中。

一實施例之中：還包括提氣裝置，該提氣裝置接通流道的出水口，通過提氣 裝置從水體中收集包含有氘氣的氣體。

一實施例之中：還包括提氘裝置，該提氘裝置用于從包含有氘氣的氣體中提 取氘氣。

一實施例之中：還包括反應器，該反應器，該氘氣和氧氣在反應器中反應生 成重水。

一實施例之中：該陽極和陰極都采用板狀結構且平行間隔，該間隔間距為 0.5mm-5mm。

一實施例之中：還包括定時單元，該定時單元用于控制收集自電化學反應開 始起的1-60秒內的氣體。

一實施例之中：還包括水流控制機構，水流控制機構用于控制水流流經電極 單元的時間為1-60秒。

本發明解決其技術問題的所采用的技術方案之二是：

上述設備的重水生產方法，包括：

步驟1，電極單元使水發生電化學反應，以在陽極能產生·OH自由基，在陰 極能產生H離子和D離子；

步驟2，H離子比D離子更易與·OH自由基重組成水，使得有D離子自行組 合反應生成氘氣并析出；

步驟3，收集脫離水體的包含有氘氣的氣體；

步驟4，使氘氣和氧氣反應生成重水。

本技術方案與背景技術相比，它具有如下優點：

極單元能使水發生電化學反應，以在陽極能產生·OH自由基，在陰極能產生 H離子和D離子，H離子比D離子更易與·OH自由基重組成水，使得有D離子自 行組合反應生成氘氣并析出，氘氣和氧氣反應生成重水，設備簡單，易控，能耗 低，耗水量低，提取成本低。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是生產氘水設備的結構示意圖。

具體實施方式