CN101928955A - 电解设备和包括该电解设备的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解液设备和一种包括所述电解设备的装置，其中基于施加到电极的电压与电极之间产生的电场密切相关的事实，虽然将低压施加到电极，但是能够在电极之间形成均匀电场的电场感应材料布置在所述电极之间，以获得充分的电解。电场感应材料包括与非导电材料结合的导电材料，其中，导电材料随机分布在容纳区内。

Description

电解设备和包括该电解设备的装置
技术领域
示例性实施例涉及一种电解设备，用于通过将低压施加到电极来电解流体，以及包括所述电解设备的装置。
背景技术
电解设备应用于诸如空气调节器、制冷机和洗衣机的装置，以给予所述装置用于使空气或水净化或对空气或水进行杀菌的附加功能。
这种电解设备对通过电极之间产生的电场的诸如水或空气的流体进行电解。近年来，电解设备使用通过高压放电产生的等离子体除去水或空气中所含有的诸如灰尘或颗粒的污染物，或对所述污染物除臭，所述高压放电通过将高压施加到电极而产生。
在电极之间施加低压的情况下，当水不含有电解质，或者如果存在电解质但含有极其少量的电解质时，不会发生电解。为此，电解设备需要供应几千伏高压电的电源，需要花很长时间进行充分电解，并因此表现出电力消耗增加。
此外，当将高压施加到电极以电解诸如空气的高度绝缘流体时，发生介电击穿，因此产生诸如臭氧或氧化氮(NOx)的有害副产品，并负面地影响人体和环境。
在试图解决这些问题期间，已经对用于将介电阻挡放电(DBD)膜粘到电极以在大气压力下或使用等离子体-催化剂混合过程生成等离子体的技术进行了许多研究。然而，虽然DBD可防止在大气压下在低温下生成火焰或激活各种化学反应，但是需要将高压施加到电极。此外，虽然等离子体催化剂混合过程由于使用诸如钛或铂的金属催化剂可提高吸附力，但是需要将相当高的电压施加到电极。
发明内容
根据示例性实施例的一方面，提供了一种虽然将低压施加到电极但是通过在所述电极之间形成均匀电场而电解流体的电解设备、和一种包括所述电解设备的装置。
根据示例性实施例的一方面，提供了一种用于使用低压对流体进行电解以防止生成有害副产品的电解设备、和一种包括所述电解设备的装置。
根据示例性实施例的一方面，提供了一种电解装置，包括：相互间隔开的多个电极，所述多个电极用于提供流体通过的容纳区；电源供应器，所述电源供应器用于将电力施加到电极；和电场感应材料，所述电场感应材料用于传递(mediate)电子在容纳区内的迁移，并且导致均匀电场的形成。
电场感应材料可以是纤维、泡沫状、颗粒、珠子或小球的形式。
电场感应材料可以包括结合到非导电材料的导电材料，其中，导电材料随机分布在容纳区内。
导电材料可以通过涂覆结合到非导电材料。
涂覆可以通过将金属粉末浸渍在非导电丝状体中，接着通过烘干或使用化学蒸汽淀积(CVD)来进行。
导电材料可以通过联结(coupling)结合到非导电材料。
导电材料可以通过混合-旋转(mix-spinning)结合到非导电材料。
导电材料可以是导体或半导体。
导体可以是Ag、Cu、Au、Al、Ca或Mg。
非导电材料可以是尼龙、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
电场感应材料可以包括具有导电性的电解质，所述电解质吸附在纸上以传递电子的迁移，并且电解装置还可以包括含有电解质溶液的水槽，纸浸渍在电解质溶液中。
根据示例性实施例的一方面，提供了一种电解装置，包括：带正电的第一电极；带负电的第二电极，所述第二电极面对第一电极；非导电材料，所述非导电材料填充在第一电极与第二电极之间；和导电材料，所述导电材料结合到非导电材料，以传递电子从第二电极到第一电极的迁移。
电解装置还可以包括：导电材料，所述导电材料随机分布在容纳区内，以在第一电极与第二电极之间形成均匀电场。
导电材料可以粘到非导电材料的表面或内部。
根据示例性实施例的一方面，提供了一种用于使用电解装置电解流体的装置，其中，电解装置包括：与阴极和阳极相对应的多个电极；和电场感应材料，所述电场感应材料传递电子在电极之间的迁移并且导致电极之间的均匀电场的形成，其中，电解装置安装在通道内，允许流体供应到电解装置内，以便对流体进行电解。
电解装置可以设置在制冷机内，以电解从外部源供应的自来水并提供饮用水。
附图说明
以下结合附图，这些和/或其它方面将从示例性实施例的以下描述清楚呈现并更加易于被认识，其中：
图1是显示根据示例性实施例的电解设备的示意性视图；
图2是显示根据示例性实施例的电解设备的结构的视图；
图3是图2中A部分的放大剖视图；
图4是显示其中在图2中所示的电解设备中导致电场形成的机构的视图；
图5是显示根据示例性实施例的电解设备的结构的视图；
图6是图5中B部分的放大剖视图；
图7是显示根据另一个示例性实施例的电解设备的结构的视图；
图8是显示其中在图7中所示的电解设备中导致电场形成的机构的视图；和
图9是显示将根据示例性实施例的电解设备应用到制冷机的视图。
具体实施方式
以下详细说明示例性实施例，所述实施例的示例在附图中被示出，其中相同的附图标记在整个附图中表示相同的元件。
根据示例性实施例的电解设备，基于施加到电极的电压与电极之间的电场密切相关的事实，在所述电极之间布置能够在电极之间形成均匀电场的电场感应材料，从而虽然将低压施加到电极，也能获得充分的电解。这里使用的电场感应材料包括传递电子的移动的导电材料。
图1是显示根据示例性实施例的电解设备的示意性视图。
第一电极10和第二电极20被布置成使得所述第一电极和第二电极彼此相对并以预定距离相互间隔开。电场感应材料填充在容纳区内，诸如水或空气的流体通过所述容纳区，所述容纳区设置在第一电极10与第二电极20之间。
第一电极10和第二电极20可以以板或网格的形式实现。这些电极中的一个被指定为阴极，而另一个被指定为阳极。为了方便起见，第一电极10和第二电极20被分别称作为阴极和阳极。虽然在此具体示例性实施例中未说明，但是当在两个电极之间产生电场时，电极中的一个可以接收直流电源并且可以使另一个接地。
直流电源供应器50电连接到这些电极10和20，以将直流电源供应给所述电极。直流电源供应器50将不高于100V的低压直流电源施加到所述电极。在示例性实施例中，直流电源施加到两个电极用于进行电解，但是不限于此。可选地，可以将交流电源施加到两个电极以执行电解。
当将低压直流电源施加到电极10和20时，电子从带负电(-)的电极20排出，然后移动到带正电(+)的电极10，以形成电场40。在形成电场时，填充在电极之间的电场感应材料30用于传递(mediate)电子的迁移。在电场非常不平衡的情况下，即，当在彼此面对的两个电极的一部分中形成强电场，而在其余区域内形成弱电场时，应该施加较高的电压以补偿所述强电场与所述弱电场之间的差异。
因此，在彼此面对的电极之间的电场应该均匀化以减少施加的电压。因此，在以下所述的各种示例性实施例中，详细说明使布置在电场之间的电场感应材料产生均匀形成的电场的结构和操作。
图2是显示根据示例性实施例的电解设备的结构的视图，而图3是图2中A部分的放大剖视图。在上文中提到的相同的元件由相同的附图标记表示。可以应用直流电源供应器50以将直流电源供应给两个电极10和20。
电场感应材料30包括用于传递电子的迁移的导电材料32，并且安装到支撑件31的导电材料32分散在容纳区中。
如图2中所示，支撑件31可以是缠结纤维的形式，但是不限于此。当安装到导电材料32时，支撑件31可以是泡沫状或颗粒的形式。此外，在图5中所示的示例性实施例中，支撑件31可以具有环形形状。
支撑件31是表现出低导电率的非导电材料，并且所述非导电材料的示例包括诸如尼龙、聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的绝缘材料。当支撑件31表现出高电导率时，两个电极接收电流，因此阻止放电。
导电材料32可以是导体或半导体，并且所述导体或半导体的示例包括诸如Ag、Cu、Au、Al、Ca和Mg的高度导电金属。
如图3中所示，导电材料32应该结合到支撑件31，以允许导电材料32不是唯一存在，而是存在于支撑件31的表面或内部上。使用通过使金属元素配合到有机材料来实现的联结、涂覆和通过将非导电材料与导电材料混合并使混合物在电场中旋转来实现的混合-旋转可实施导电材料32与支撑件31的结合。可以通过将由具有高电导率的各种金属的混合物制成的金属粉末与非导电丝状体一起浸渍在给定溶液中持续预定时间，接着烘干来实施涂覆。另一种涂覆方法是通过蒸发具有高电导率的各种金属并且将所述金属喷射到非导电材料的化学蒸汽淀积(CVD)。
如图4中所示，与支撑件31结合的导电材料32用作用于传递从带负电的电极20排放的电子的迁移的介质。导电材料32随机分散在两个电极10与20之间，因此能够使在将直流电源施加到所述电极期间产生的电场均匀分散。虽然导电材料32不能允许在彼此相对的电极的所有位置中形成相同的电场，但是所述导电材料有助于抑制电场差异。电场的这种均匀形成能够对通过电极之间所提供的区域的流体进行充分电解。
图5是显示根据另一个示例性实施例的电解设备的结构的视图，而图6是图5中B部分的放大剖视图。在上文中提到的相同的元件由相同的附图标记表示。可以应用直流电源供应器50以将直流电源供应给两个电极10和20。
图5的示例性实施例的电解设备类似于上文提到的示例性实施例的电解设备，并且这两个示例性实施例具有相同的结构，其中，包括用于传递电子的迁移的导电材料的电场感应材料30a填充在电极之间。只有电场感应材料30a的结构不同。
这里使用的支撑件33是非导电绝缘材料，并且导电材料32可以是导体或半导体，这与上文提到的示例性实施例相同。
电场感应材料30a具有其中导电材料34存在于环形支撑件33的表面上或所述环形支撑件的内部的结构。支撑件33的环形形状可以以珠子或小球的形式来实现。
与支撑件33结合的导电材料34用作用于传递从带负电(-)的电极20排放的电子的迁移的介质。导电材料32随机分散在两个电极10与20之间，因此能够使在将直流电源施加到所述电极期间产生的电场均匀分散。虽然所述导电材料32不能允许在彼此相对的电极的所有位置中形成相同的电场，但是所述导电材料有助于抑制电场差异。电场的这种均匀形成能够对通过电极之间所提供的区域的流体进行充分电解。
图7是显示根据示例性实施例的电解设备的结构的视图，而图8是显示在图7中所示的电解设备中导致电场的形成的机构的视图。在图7和图8中，图7和图8中所示的示例性实施例的两个电极10和20以及直流电源供应器50执行与上文提到的示例性实施例相同的功能。
如图7中所示，流体平行于两个电极移动，这仅给出用于说明。即，两个电极可以是网格形式，从而允许流体通过电极中的一个然后通过相对的电极排出。当流体通过电极之间时，发生电解。
根据如图7中所示的示例性实施例的电解设备2与上文提到的示例性实施例的电解设备的不同在于填充在两个电极10和20之间的电场感应材料30b的结构。
电场感应材料30b包括作为非导电材料的高粘附支撑件35。支撑件35纵向延伸以形成板状形状。在示例性实施例中，支撑件35使用纸板，但是不限于此。支撑件35可以是表现出优越的吸水性的非导电材料。
支撑件35的一端紧密接触两个电极10与20之间提供的区域，而支撑件35的另一端浸渍在填充在水槽60中的电解质溶液61中。两个电极10和20与室60间隔开以防止在所述电极与所述室之间导电。
电解质溶液61可以是含有诸如具有高电导率的电解质的钠离子的自来水。由净化器处理过的纯净水不适于使用。
参照图8，电场感应材料30b的部分C浸渍在容纳在水槽60中的电解质溶液61中。随着时间的推移，吸附在浸渍部分C上的高导电电解质36向上升高并且朝向水面扩散。因此，具有高电导率的电解质36存在于与两个电极10和20相对应的位置处。在这种条件下，直流电源供应器50将直流电源施加到电极，吸附的电解质36传递从带负电的电极20排出的电子的迁移。电解质36随机分散在两个电极10与20之间，因此能够使在将直流电源施加到所述电极期间所产生的电场均匀地分散。虽然将低压施加到电极，但是电场的这种均匀形成能够对通过电极之间所提供的区域的流体进行充分电解。
如上述示例性实施例清楚呈现，电解设备1或2利用导电材料或高导电材料传递电子的迁移来防止电场的差异并且使所述电场均匀分布。因此，虽然将低压施加到电极，但是可以对流体进行电解，因此由于高电导率而缩短了电解时间并且减小了功率消耗。此外，可以使用具有比传统的电压低的电压的直流电源，因此满足优越的电解能力，同时减小电极板的厚度并延长电极之间的距离。
图9是显示将根据示例性实施例的电解设备应用到制冷机的视图。此装置3设置有电解设备1或2，所述电解设备安装在连接到外部水源101的供应通道100。储水器102和过滤器103设置在电解设备1或2的上部。
从外部水源101供应的自来水以预定量储存在储水器102中，然后输送到过滤器103。过滤器103过滤自来水中含有的杂质。
电解设备1或2通过将低压施加到两个电极10和20来对通过过滤器103移除杂质的自来水执行电解。在电解过程中，自来水中含有的细小污染物被除去并且进行消毒，并且除去有害气味以提供饮用水。因此，当用户操作开关105时，阀104打开以提供饮用水。
此外，可以在各种应用中使用根据示例性实施例的电解设备1或2。例如，电解设备1或2可以对安装在制冷机和空气调节系统中的热交换装置的内部区域除臭或杀菌，或者对设置在洗衣机内的衣物进行除臭或杀菌。
虽然已经显示和说明了几个示例性实施例，但是本领域的技术人员要认识的是在不背离本公开的原理和精神的情况下可以改变这些示例性实施例，本公开的保护范围限定在权利要求及其等效物中。

Claims (15)

1.一种电解装置，包括：
相互间隔开的多个电极，所述多个电极用于提供流体通过的容纳区；
电源供应器，所述电源供应器用于将电力施加到所述电极；和
电场感应材料，所述电场感应材料用于传递电子在所述容纳区内的迁移，并且导致均匀电场的形成。
2.根据权利要求1所述的电解装置，其中，所述电场感应材料是纤维、泡沫状、颗粒、珠子或小球的形式。
3.根据权利要求1所述的电解装置，其中，所述电场感应材料包括结合到非导电材料的导电材料，其中，所述导电材料随机分布在所述容纳区内。
4.根据权利要求3所述的电解装置，其中，所述导电材料通过涂覆结合到所述非导电材料，其中，所述涂覆通过将金属粉末浸渍在非导电丝状体中，接着烘干或使用化学蒸汽淀积(CVD)来进行。
5.根据权利要求3所述的电解装置，其中，所述导电材料通过联结结合到所述非导电材料。
6.根据权利要求3所述的电解装置，其中，所述导电材料通过混合-旋转结合到所述非导电材料。
7.根据权利要求3所述的电解装置，其中，所述导电材料是导体或半导体。
8.根据权利要求7所述的电解装置，其中，所述导体是Ag、Cu、Au、Al、Ca或Mg。
9.根据权利要求3所述的电解装置，其中，所述非导电材料是尼龙、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
10.根据权利要求1所述的电解装置，其中，所述电场感应材料包括具有导电性的电解质，所述电解质吸附在纸上以传递电子的迁移，并且
所述电解装置还包括含有电解质溶液的水槽，所述纸浸渍在所述电解质溶液中。
11.一种电解装置，包括：
带正电的第一电极；
带负电的第二电极，所述第二电极面对所述第一电极；
非导电材料，所述非导电材料填充在所述第一电极与所述第二电极之间；和
导电材料，所述导电材料结合到所述非导电材料，以传递电子从所述第二电极到所述第一电极的迁移。
12.根据权利要求11所述的电解装置，还包括：
导电材料，所述导电材料随机分布在容纳区内，以在所述第一电极与所述第二电极之间形成均匀电场。
13.根据权利要求11所述的电解装置，其中，所述导电材料粘到所述非导电材料的表面或内部。
14.一种用于使用电解装置电解流体的装置，其中，所述电解装置包括：
对应阴极和阳极的多个电极；和
电场感应材料，所述电场感应材料传递电子在所述电极之间的迁移并且导致所述电极之间的均匀电场的形成，
其中，所述电解装置安装在通道内，允许流体供应到所述电解装置内，以便对所述流体进行电解。
15.根据权利要求14所述的使用电解装置电解流体的装置，其中，所述电解装置设置在制冷机内，以电解从外部源供应的自来水并提供饮用水。
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