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電極：熱式行業(yè)的未來的改變
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無錫東原儀表科技有限公司
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市場上有大量的祼露元件熱水器，并且都是產(chǎn)品。中國裸露元件熱水器品牌有：法恩貝、諾克司、飛羽、奇帝、富紳等品牌；而德國的即熱熱水器基本都是這種技術(shù)，也是這種技術(shù)的發(fā)明國，品牌有：伯爾樂、斯帝博、斯寶亞創(chuàng)等。
使用裸絲加熱在即熱熱水器中有先天優(yōu)勢，即熱產(chǎn)品功率大、體積小，傳統(tǒng)金屬電熱管熱阻高、熱慣性大等問題，導致易燒機并且恒溫不好控制，而祼露電熱絲加熱由于發(fā)熱絲直接與水接觸，所以不存在金屬電熱管的上述問題。德國的即熱熱水器產(chǎn)品都由金屬電熱管改為裸絲加熱。裸絲對技術(shù)要求更高，由于電解反應對材料要求也高，所以注定是做產(chǎn)品。
電極加熱與祼露電熱絲加熱的異同
相同點：都是把電熱元件直接浸在水中加熱，其絕緣等級和防電方法都是一樣的。
不同點：裸絲加熱主要利用電熱絲的電阻來加熱，水中離子加熱只占極小部分；而電極式是*依賴水中離子加熱。所以祼絲加熱有可能干燒而損壞機器，而電極式加熱溫度不超過水的沸點，也不可能干燒。
電極加熱由于加熱方法不同導致的問題：1、電極加熱必須要考慮水電解產(chǎn)生氫氧混合氣體爆炸問題。2、電極式熱水器的功率也依賴水質(zhì)，必須通過結(jié)構(gòu)特別設(shè)計滿足安規(guī)對功率偏差的要求。3、電極式熱水器必須考慮電極材料電解對人和環(huán)境的影響。
除上述三個問題外，在安全方面，電極加熱是*等同或高于祼露絲加熱的，而且電極加熱也應該屬于祼露元件加熱范圍。
電極式即熱熱水器的試驗及理論計算
1、關(guān)于水電解問題：
概念：當空氣中氫氣含量在4%～72%（體積份數(shù)）時遇火會爆炸；空氣中本身氫氣含量為0.9%；1C（庫侖）=1A.S；（一個電子電量）e=1.6*10-19C；（水電解化學表達式）2H2O=2H2+O2;1mol（摩爾）=6.02*1023個；1mol氫氣體積=22.4L；1m3=1000L。
下面我們計算一下在一個只有2平方米*密封的房間使用6000W熱水器多久會引起氫爆炸：
假設(shè)：我們假設(shè)每一個電子都被水中氫離子得到而生成氫氣；假設(shè)在只能容納一個人的2平米的*不透氣的玻璃容器中洗澡，則計算得：
玻璃容器體積：S*H=2m2*2.8米=5.6m3=5600L
產(chǎn)生多少體積的氫達到zui低爆炸極限：5600L*（0.04-0.009）=173.6L
一小時電子流通量：Q=I*t=（6000W/220V）*3600秒=9.8*104C
因為e=1.6*10-19C則1C=6.25*1018e,
則電子個數(shù)為：9.8*104C*6.25*1018e=6.125*1023個
產(chǎn)生的氫分子個數(shù)：2H++2e=H2則6.125*1023個/2=3.07*1023個
一小時產(chǎn)氫氣體積：（3.07*1023個/6.02*1023個/mol）*22.4L/mol=11.4L
達到zui低燃燒或爆炸極限濃度的時間：173.6L/11.4L/小時=15小時
結(jié)論：經(jīng)如上理論計算和實際上進行的一些條件測試，都證明這種即熱式的熱水器是不會因水解而產(chǎn)生危險，因為沒有誰會在*不透氣的玻璃容器里連續(xù)洗15個小時的澡。而且實際上絕大多數(shù)的電子與水中的雜質(zhì)正離子結(jié)合，只有少量與氫離子結(jié)合產(chǎn)生氫氣，并且交流電場下會發(fā)生逆反反應，實際情況可能要數(shù)百小時才能積聚這么多氫氣。
關(guān)于電極式熱水器的功率問題：
經(jīng)過樣機的測試結(jié)果，以及用全國各大省區(qū)自來水的測試結(jié)果，此種熱水器在調(diào)整到預設(shè)功率后，一分鐘內(nèi)可達到穩(wěn)定功率（水有NTC性質(zhì)），穩(wěn)定后保持波動在1A左右，由于水的NTC性質(zhì)，使剛開始的沖擊電流小，這種性質(zhì)更有利于器具的壽命，比PTC陶瓷加熱器好得多。熱水器通過調(diào)整電極片間距和作用面積的方式調(diào)整功率，配合電子顯示功能使用戶很方便的調(diào)到想要的檔位，能滿足全國水質(zhì)要求。電流過高或水質(zhì)太差時，電路在0.1秒內(nèi)就會跳閘，保證安全。
結(jié)論：利用NTC性質(zhì)的自來水加熱性能還高于傳統(tǒng)加熱方式，功率偏差也能滿足標準的要求。
電解條件下電極材料的環(huán)保問題：
本電極式熱水器使用石墨電極，石墨就是碳的同素異構(gòu)體，這種材料化學性質(zhì)穩(wěn)定，一般不發(fā)生氧化反應，也沒有毒性，是自然界中zui普遍的元素。由于其化學惰性，用作電極材料時損耗非常小，經(jīng)測試zui大額定功率下其損耗率僅為0.005克/升，在自來水標準中，規(guī)定溶解性總固體含量為1克/升，所以可忽略其對水質(zhì)的影響。
結(jié)論：電極材料不會對人和環(huán)境構(gòu)成任何影響，由于其是自然界中zui普遍的元素，所以比其它電熱材料都要環(huán)保，節(jié)約資源。
使用裸絲加熱在即熱熱水器中有先天優(yōu)勢，即熱產(chǎn)品功率大、體積小，傳統(tǒng)金屬電熱管熱阻高、熱慣性大等問題，導致易燒機并且恒溫不好控制，而祼露電熱絲加熱由于發(fā)熱絲直接與水接觸，所以不存在金屬電熱管的上述問題。德國的即熱熱水器產(chǎn)品都由金屬電熱管改為裸絲加熱。裸絲對技術(shù)要求更高，由于電解反應對材料要求也高，所以注定是做產(chǎn)品。
電極加熱與祼露電熱絲加熱的異同
相同點：都是把電熱元件直接浸在水中加熱，其絕緣等級和防電方法都是一樣的。
不同點：裸絲加熱主要利用電熱絲的電阻來加熱，水中離子加熱只占極小部分；而電極式是*依賴水中離子加熱。所以祼絲加熱有可能干燒而損壞機器，而電極式加熱溫度不超過水的沸點，也不可能干燒。
電極加熱由于加熱方法不同導致的問題：1、電極加熱必須要考慮水電解產(chǎn)生氫氧混合氣體爆炸問題。2、電極式熱水器的功率也依賴水質(zhì)，必須通過結(jié)構(gòu)特別設(shè)計滿足安規(guī)對功率偏差的要求。3、電極式熱水器必須考慮電極材料電解對人和環(huán)境的影響。
除上述三個問題外，在安全方面，電極加熱是*等同或高于祼露絲加熱的，而且電極加熱也應該屬于祼露元件加熱范圍。
電極式即熱熱水器的試驗及理論計算
1、關(guān)于水電解問題：
概念：當空氣中氫氣含量在4%～72%（體積份數(shù)）時遇火會爆炸；空氣中本身氫氣含量為0.9%；1C（庫侖）=1A.S；（一個電子電量）e=1.6*10-19C；（水電解化學表達式）2H2O=2H2+O2;1mol（摩爾）=6.02*1023個；1mol氫氣體積=22.4L；1m3=1000L。
下面我們計算一下在一個只有2平方米*密封的房間使用6000W熱水器多久會引起氫爆炸：
假設(shè)：我們假設(shè)每一個電子都被水中氫離子得到而生成氫氣；假設(shè)在只能容納一個人的2平米的*不透氣的玻璃容器中洗澡，則計算得：
玻璃容器體積：S*H=2m2*2.8米=5.6m3=5600L
產(chǎn)生多少體積的氫達到zui低爆炸極限：5600L*（0.04-0.009）=173.6L
一小時電子流通量：Q=I*t=（6000W/220V）*3600秒=9.8*104C
因為e=1.6*10-19C則1C=6.25*1018e,
則電子個數(shù)為：9.8*104C*6.25*1018e=6.125*1023個
產(chǎn)生的氫分子個數(shù)：2H++2e=H2則6.125*1023個/2=3.07*1023個
一小時產(chǎn)氫氣體積：（3.07*1023個/6.02*1023個/mol）*22.4L/mol=11.4L
達到zui低燃燒或爆炸極限濃度的時間：173.6L/11.4L/小時=15小時
結(jié)論：經(jīng)如上理論計算和實際上進行的一些條件測試，都證明這種即熱式的熱水器是不會因水解而產(chǎn)生危險，因為沒有誰會在*不透氣的玻璃容器里連續(xù)洗15個小時的澡。而且實際上絕大多數(shù)的電子與水中的雜質(zhì)正離子結(jié)合，只有少量與氫離子結(jié)合產(chǎn)生氫氣，并且交流電場下會發(fā)生逆反反應，實際情況可能要數(shù)百小時才能積聚這么多氫氣。
關(guān)于電極式熱水器的功率問題：
經(jīng)過樣機的測試結(jié)果，以及用全國各大省區(qū)自來水的測試結(jié)果，此種熱水器在調(diào)整到預設(shè)功率后，一分鐘內(nèi)可達到穩(wěn)定功率（水有NTC性質(zhì)），穩(wěn)定后保持波動在1A左右，由于水的NTC性質(zhì)，使剛開始的沖擊電流小，這種性質(zhì)更有利于器具的壽命，比PTC陶瓷加熱器好得多。熱水器通過調(diào)整電極片間距和作用面積的方式調(diào)整功率，配合電子顯示功能使用戶很方便的調(diào)到想要的檔位，能滿足全國水質(zhì)要求。電流過高或水質(zhì)太差時，電路在0.1秒內(nèi)就會跳閘，保證安全。
結(jié)論：利用NTC性質(zhì)的自來水加熱性能還高于傳統(tǒng)加熱方式，功率偏差也能滿足標準的要求。
電解條件下電極材料的環(huán)保問題：
本電極式熱水器使用石墨電極，石墨就是碳的同素異構(gòu)體，這種材料化學性質(zhì)穩(wěn)定，一般不發(fā)生氧化反應，也沒有毒性，是自然界中zui普遍的元素。由于其化學惰性，用作電極材料時損耗非常小，經(jīng)測試zui大額定功率下其損耗率僅為0.005克/升，在自來水標準中，規(guī)定溶解性總固體含量為1克/升，所以可忽略其對水質(zhì)的影響。
結(jié)論：電極材料不會對人和環(huán)境構(gòu)成任何影響，由于其是自然界中zui普遍的元素，所以比其它電熱材料都要環(huán)保，節(jié)約資源。