CN105112937A - 一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，包括电解池槽，所述电解池槽内设有阴极和阳极，所述阳极在其基底上镀有一层导电膜，阴极可以采用任何导电材料(包括金属或非金属)。所述导电膜直接与阳极端子连接，电流从阳极端子流入直接流经导电膜在电解槽内进行电解，所述阳极端子与导电膜连接的部分设置在电解槽外部。本发明中阳极端子直接与导电膜连接，电解池的镀膜电极的基底材料可以采用导电或不导电的基底材料，因为这种直接连接的方式不存在基底材料的串联电阻的影响，所以使得电解池的输入电压可以降低，电解反应的能耗降低，水温也得到降低，电极的使用寿命更长久。
Description
技术领域
本发明涉及电解臭氧水装置的研究领域，特别涉及一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置。
背景技术
在电解法制备臭氧水的应用中，其电解池的阳极和阴极基底一般都采用无损耗或低损耗的耐腐蚀的电极材料，例如有：铂族金属、石墨、氮化钛、导电金刚石等电极材料。基于铂族金属和金刚石等材料价格十分昂贵，作为电解池只有在阳极和阴极表面起电化学反应，因此制作电极可采用镀膜的形式比较经济。电极镀膜需要在基底材料上生长一层导电膜。目前在电解法制备臭氧水的应用中基本采用导电的基底材料作为膜型电极的衬底，这些导电的基底材料可能是导电硅、石墨、氮化钛非金属材料；也可能为金属材料，例如：钛金属或钛合金等金属材料。公开号为CN101928954A的专利还公开了一种导电金刚石电极及使用该导电金刚石电极的臭氧生成器，该导电金刚石电极包括：导电硅片基板，具有在所述导电金刚石电极的整个表面上设置的多个凹凸部分；以及涂覆在基板的表面上的金刚石膜，其中所述凹凸部分中的每个凸部的宽度在0.2mm到1mm的范围内。但是，这些电解池设计是通过导电基底材料传递电流到达电极镀膜导电层的，基底材料的导电性好坏及其耐腐蚀性和生成导电膜的附着力将直接影响电解池的能耗效率、工作稳定性和使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，使得电解池的镀膜电极的基底材料可以采用不导电的基底材料，对于基底材料选择范围得到极大的扩展。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，包括电解池槽，所述电解池槽内设有阴极和阳极，所述阳极在其基底上镀有一层导电膜，所述导电膜直接与阳极端子连接，电流从阳极端子流入后直接流经导电膜在电解槽内进行电解，所述阳极端子与导电膜连接的部分设置在电解槽外部。
作为优选的，所述阳极端子采用弹性导电夹片，所述弹性导电夹片直接接触到导电膜。
作为优选的，所述弹性导电夹片采用金属制作。
作为优选的，所述阳极端子与导电膜采用镀膜电极粘接物帮助连接。
作为优选的，所述镀膜电极粘接物为导电银胶或导电锡浆。
作为优选的，所述阳极端子和阴极端子与导电膜连接处通过密封胶封装。
作为优选的，所述阳极基底为导电材料或非导电材料，所述阴极为导电材料或导电镀膜电极材料。
作为优选的，所述导电膜为导电金刚石涂层。
作为优选的，所述阴极导电膜和阳极导电膜之间设有质子交换膜。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明中由于直接连接镀膜电极的导电层，因此电解池的镀膜电极的基底材料可以采用不导电的基底材料，例如：石英玻璃、硅片、陶瓷等等；也可以采用导电的基底材料。所以对于基底材料选择范围得到极大的扩展，而且基底材料导电性能对镀膜电极的没有不良影响，从而设计人员能够很容易地选择那些镀膜附着力比较好的基底材料。例如：采用硅片为衬底材料并在其上镀上一层导电金刚石膜，制作成的电极镀膜附着力强，不容易脱膜，因此电极寿命较长。
(2)本发明中阳极端子直接与导电膜连接，所以不存在基底材料的串联电阻的影响，因此使得电解池的输入电压可以降低，电解反应的能耗降低，水温也得到降低，电极的使用寿命可获得极大延长。
(3)本发明阴极端子、阳极端子与导电膜相接处的部分与水分离设计，从而克服了由于连接接触不良，在缝隙间形成局部新阳极和阴极而发生氧化反应，接触部位形成新的氧化层导致电流难以通过，最后连接部位将被腐蚀的问题。
附图说明
图1是本发明导电端子采用弹性导电夹片的结构示意图；
图2是本发明导电端子采用粘接物连接的结构示意图；
图3是本发明导电端子与导电膜连接处密封封装的结构示意图；
图4是本发明电解臭氧水装置不含质子交换膜的结构示意图。
附图标号说明：1.阳极端子；2.阴极端子；3.阳极基底；4.导电膜；5.阴极基底；6.质子交换膜；7.镀膜电极粘接物；8.弹性导电夹片；9.密封材料。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，包括电解池槽，所述电解池槽内设有阴极和阳极，所述阴极和阳极分别包括阴极基底5和阳极基底3，所述阳极在其阳极基底3上镀有一层导电膜4，所述导电膜4直接与阳极端子连接，电流从阳极端子流入后直接流经导电膜在电解槽内进行电解，所述阳极端子与导电膜连接的部分设置在电解槽外部；当然本实施例中，也可以在阴极端采用和阳极端同样的处理方式。
如图1所示，本实施例中，所述阳极端子和阴极端子采用弹性导电夹片8，在阳极一端，所述弹性导电夹片8刚好夹持住阳极端子1和导电膜4，电流经过阳极端子1，不通过基底而直接与导电膜4连接；当阴极端采用和阳极端同样的处理方式时，在阴极一端，所述弹性导电夹片8同样刚好夹持住阴极端子2和导电膜4，电流经过阴极端子，不通过基底而直接与导电膜4连接，在阴阳极端子的共同作用下，对电解槽中的水进行电解，得到臭氧，本实施例中，由于直接连接镀膜电极的导电层，因此电解池的镀膜电极的基底材料可以采用不导电的基底材料，例如：玻璃、硅片、陶瓷等等；也可以采用导电的基底材料，所以对于基底材料选择范围得到极大的扩展，而且基底材料导电性能对镀膜电极的所以没有不良影响。
本实施例中，所述弹性导电夹片采用磷铜片，并采用硅片为衬底材料并在其上镀上一层导电金刚石膜，制作成的电极镀膜附着力强，不容易脱膜，因此电极寿命较长。当然，本实施例中的弹性导电夹片并不限于磷铜片一种，其他符合本申请技术方案的导电材料均在本申请的保护范围之内。
本实施例通过实验进行比较，实验结果归纳如下：
| 编号 | 电极连接方式 | 电解池工作模式 | 工作电流 | 电极电压 | 循环水温 | 试验寿命 |
| 1# | 导电基地 | 双向循环切换 | 997mA | 10.4V | 45℃ | 19小时 |
| 2# | 直接连接 | 单向固定电极 | 1005mA | 8.7V | 36℃ | 23小时 |
注：实验中镀膜电极采用相同工艺制作：导电硅片镀导电金刚石膜。工作电流控制为1000mA(恒流测试)，其中的两个试验模块最低工作电压有比较明显的差别：直接连接方式的设计其电极电压较低，功耗也低，经过长时间循环工作3小时后，其水温明显降低。
实验结果比较表明：采用直接连接镀膜电极的电极虽然单片阳极工作，试验寿命也比双向(相当于2片阳极)循环切换工作的方案明显长。
实施例2
如图2所示，本发明公开了一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，该装置包括电解池槽，所述电解池槽内设有阴极基底5和阳极基底3，所述阴极基底5和阳极基底3上分别镀有一层导电膜4，所述导电膜4直接与阴极端子2和阳极端子1连接，电流从阳极端子1流入后直接流经导电膜4在电解槽内进行电解，所述阳极端子1和阴极端子2与导电膜4连接的部分设置在电解槽外部。
如图2所示，所述阳极端子1和阴极端子2通过镀膜电极粘接物7与导电膜4连接，同实施例1中一样，电流直接从阳极端子(或阴极端子)流经导电膜4，实现电解，本实施例中，由于直接连接镀膜电极的导电层，不存在基底材料的串联电阻的影响，因此使得电解池的输入电压可以降低，电解反应的能耗降低，水温也得到降低，电极的使用寿命也延长了许多。
本实施例中，所述镀膜电极粘接物7为导电银胶或导电锡浆，在保证了阳极端子(或)阴极端子与导电镀膜的连接，同时保证了二者之间的良好的导电性能，当然，本实施例中除了上述粘接物，其它符合本申请技术方案的粘接物也在本申请的保护范围之内。
实施例3
如图3所示，本实施例的结构同实施例1或实施例2，主要区别为：所述阳极端子1和阴极端子2与导电膜4连接处通过密封材料9封装，从而克服了由于连接接触不良，在缝隙间形成局部新阳极和阴极而发生氧化反应，接触部位形成新的氧化层导致电流难以通过，最后连接部位将被腐蚀，所述阴极导电膜和阳极导电膜之间设有质子交换膜6；当然，本实施例中的电解臭氧水装置还可以不设置质子交换膜，如图4所示，其同样可以适用于本发明的技术方案。
同时本实施例中，所述阴极基底和阳极基底的末端与电解槽的底部相接触，将阳极室和阴极室完全分隔开，从而保证了产生的臭气和氢气分离，可以得到高纯度的臭氧。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，其特征在于，包括电解池槽，所述电解池槽内设有阴极和阳极，所述阳极在其基底上镀有一层导电膜，所述导电膜直接与阳极端子连接，电流从阳极端子流入后直接流经导电膜在电解槽内进行电解，所述阳极端子与导电膜连接的部分设置在电解槽外部。
2.根据权利要求1所述的直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，其特征在于，所述阳极端子采用弹性导电夹片，所述弹性导电夹片直接接触到导电膜。
3.根据权利要求2所述的直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，其特征在于，所述弹性导电夹片采用金属制作。
4.根据权利要求1所述的直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，其特征在于，所述阳极端子与导电膜采用镀膜电极粘接物帮助连接。
5.根据权利要求4所述的直接连接镀膜电极的电解臭氧水装置，其特征在于，所述镀膜电极粘接物为导电银胶或导电锡浆。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的直接连接镀膜电极的电解池装置，其特征在于，所述阳极端子和阴极端子与导电膜连接处通过密封胶封装。
7.根据权利要求1所述的直接连接镀膜电极的电解池装置，其特征在于，所述阳极基底为导电材料或非导电材料，所述阴极为导电材料或导电镀膜电极材料。
8.根据权利要求1所述的直接连接镀膜电极的电解池装置，其特征在于，所述导电膜为导电金刚石涂层。
9.根据权利要求1所述的直接连接镀膜电极的电解池装置，其特征在于，所述阴极导电膜和阳极导电膜之间设有质子交换膜。
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