电极：热式行业的未来的改变
时间：2013-07-19 阅读：1334
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无锡东原仪表科技有限公司 -
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使用裸丝加热在即热热水器中有先天优势，即热产品功率大、体积小，传统金属电热管热阻高、热惯性大等问题，导致易烧机并且恒温不好控制，而祼露电热丝加热由于发热丝直接与水接触，所以不存在金属电热管的上述问题。德国的即热热水器产品都由金属电热管改为裸丝加热。裸丝对技术要求更高，由于电解反应对材料要求也高，所以注定是做产品。
电极加热与祼露电热丝加热的异同
相同点：都是把电热元件直接浸在水中加热，其绝缘等级和防电方法都是一样的。
不同点：裸丝加热主要利用电热丝的电阻来加热，水中离子加热只占极小部分；而电极式是*依赖水中离子加热。所以祼丝加热有可能干烧而损坏机器，而电极式加热温度不超过水的沸点，也不可能干烧。
电极加热由于加热方法不同导致的问题：1、电极加热必须要考虑水电解产生氢氧混合气体爆炸问题。2、电极式热水器的功率也依赖水质，必须通过结构特别设计满足安规对功率偏差的要求。3、电极式热水器必须考虑电极材料电解对人和环境的影响。
除上述三个问题外，在安全方面，电极加热是*等同或高于祼露丝加热的，而且电极加热也应该属于祼露元件加热范围。
电极式即热热水器的试验及理论计算
1、关于水电解问题：
概念：当空气中氢气含量在4%～72%（体积份数）时遇火会爆炸；空气中本身氢气含量为0.9%；1C（库仑）=1A.S；（一个电子电量）e=1.6*10-19C；（水电解化学表达式）2H2O=2H2+O2;1mol（摩尔）=6.02*1023个；1mol氢气体积=22.4L；1m3=1000L。
下面我们计算一下在一个只有2平方米*密封的房间使用6000W热水器多久会引起氢爆炸：
假设：我们假设每一个电子都被水中氢离子得到而生成氢气；假设在只能容纳一个人的2平米的*不透气的玻璃容器中洗澡，则计算得：
玻璃容器体积：S*H=2m2*2.8米=5.6m3=5600L
产生多少体积的氢达到zui低爆炸极限：5600L*（0.04-0.009）=173.6L
一小时电子流通量：Q=I*t=（6000W/220V）*3600秒=9.8*104C
因为e=1.6*10-19C则1C=6.25*1018e,
则电子个数为：9.8*104C*6.25*1018e=6.125*1023个
产生的氢分子个数：2H++2e=H2则6.125*1023个/2=3.07*1023个
一小时产氢气体积：（3.07*1023个/6.02*1023个/mol）*22.4L/mol=11.4L
达到zui低燃烧或爆炸极限浓度的时间：173.6L/11.4L/小时=15小时
结论：经如上理论计算和实际上进行的一些条件测试，都证明这种即热式的热水器是不会因水解而产生危险，因为没有谁会在*不透气的玻璃容器里连续洗15个小时的澡。而且实际上绝大多数的电子与水中的杂质正离子结合，只有少量与氢离子结合产生氢气，并且交流电场下会发生逆反反应，实际情况可能要数百小时才能积聚这么多氢气。
关于电极式热水器的功率问题：
经过样机的测试结果，以及用全国各大省区自来水的测试结果，此种热水器在调整到预设功率后，一分钟内可达到稳定功率（水有NTC性质），稳定后保持波动在1A左右，由于水的NTC性质，使刚开始的冲击电流小，这种性质更有利于器具的寿命，比PTC陶瓷加热器好得多。热水器通过调整电极片间距和作用面积的方式调整功率，配合电子显示功能使用户很方便的调到想要的档位，能满足全国水质要求。电流过高或水质太差时，电路在0.1秒内就会跳闸，保证安全。
结论：利用NTC性质的自来水加热性能还高于传统加热方式，功率偏差也能满足标准的要求。
电解条件下电极材料的环保问题：
本电极式热水器使用石墨电极，石墨就是碳的同素异构体，这种材料化学性质稳定，一般不发生氧化反应，也没有毒性，是自然界中zui普遍的元素。由于其化学惰性，用作电极材料时损耗非常小，经测试zui大额定功率下其损耗率仅为0.005克/升，在自来水标准中，规定溶解性总固体含量为1克/升，所以可忽略其对水质的影响。
结论：电极材料不会对人和环境构成任何影响，由于其是自然界中zui普遍的元素，所以比其它电热材料都要环保，节约资源。