CN108975464A

CN108975464A - 电解还原模块单元及净水装置

Info

Publication number: CN108975464A
Application number: CN201710574462.8A
Authority: CN
Inventors: 胡伯瑜; 梁德明
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-12-11
Also published as: US10538436B2; TWI633064B; JP2018202379A; US20180346353A1; JP6490166B2; TW201902834A

Abstract

本发明涉及一种电解还原模块单元及净水装置，所述电解还原模块单元包括电极组、第一导流板以及第二导流板。电极组包括阳极、第一阴极以及第二阴极。阳极设置于第一阴极与第二阴极之间。第一阴极设置于第一导流板与阳极之间。第二阴极设置于第二导流板与阳极之间。上述的电解还原模块单元具有高的移除自由有效余氯的效率。

Description

电解还原模块单元及净水装置

技术领域

本发明涉及水净化领域，特别涉及一种电解还原模块单元及净水装置。

背景技术

在一般民生用水的输送或储存过程中，其会受到输送或储存环境中的无机物或有机物的污染，而因此存在大量的细菌、病毒或其他造成水质劣化的微生物等对人体有害的物质。因此为了使民生用水能达到适于使用的标准，通常会添加化学药品(杀菌剂或除垢剂)于欲使用的民生用水内，例如在水中投入次氯酸钠或通入氯气，并通过次氯酸钠或氯气于水体内产生氧化作用，使水中能存在自由有效余氯(HOCl+OCl^-)等氧化性物质，以确保欲使用前的水没有细菌滋生及其他危害。

然而，在水中加氯除臭及消毒的过程，水中的有机物将会和自由有效余氯反应而形成三卤甲烷。三卤甲烷属挥发性有机化合物，其沸点约为40℃，因此，当含有三卤甲烷的水之温度超过三卤甲烷的沸点时，三卤甲烷将会挥发并有可能经由呼吸或皮肤吸收而进入人体，使人体的中枢神经系统衰退，并产生晕眩、疲倦、头痛、肝毒、肾毒等症状。此外，若吸入的三卤甲烷过多，甚至可使人体致癌。

基于此，在水经投氯消毒后须通过除氯装置去除水中自由有效余氯，然而在现有的除氯装置中，由于其组成结构复杂且体积庞大，使该除氯装置仅能装设于某些特定的区域使用。举例来说，在一般家庭中仅能设置在水槽下的容置空间内，用以对水进行除氯。并且现有的除氯装置通过填充亚硫酸钙或锌铜合金作为吸附剂用以吸附水中的自由有效余氯，然而，其所填充的吸附剂在长期与水接触后会使水受污染，因此需定期更换除氯装置中的吸附剂，并且，需提供大量的操作电源才能顺利运转，进而使现有的除氯装置成本大幅上升。因此，现有的除氯装置由于受限于本身所具有的体积及能源过度损耗的问题，无法广泛的应用于其他输水设备上。

基于上述，目前急需一种具有高效率且结构简便去除水中自由有效余氯的装置，使得该装置能普遍地应用于一般的民生设施中，避免水中的自由有效余氯对人体产生危害。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种电解还原模块单元，其中包括：电极组，包括：阳极；以及第一阴极与第二阴极；以及第一导流板与第二导流板，其中，所述阳极设置于所述第一阴极与所述第二阴极之间，所述第一阴极设置于所述第一导流板与所述阳极之间，所述第二阴极设置于所述第二导流板与所述阳极之间。

所述的电解还原模块单元，还包括第一隔离结构与第二隔离结构，其中所述第一隔离结构设置于所述阳极与所述第一阴极之间；而所述第二隔离结构设置于所述阳极与所述第二阴极之间。

所述的电解还原模块单元，其中所述第一隔离结构与所述第二隔离结构包括隔网、垫片、具有孔洞性的结构或其组合。

所述的电解还原模块单元，其中所述第一导流板与所述第二导流板具有蜿蜒的开口。

所述的电解还原模块单元，其中所述第一阴极与所述第二阴极在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氢电位的范围在-1.9V至-2.5V之间。

所述的电解还原模块单元，其中所述阳极在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氧电位的范围在0.8V至1.3V之间。

所述的电解还原模块单元，其中所述第一阴极与所述第二阴极的比表面积分别是所述阳极的比表面积的2倍至10倍。

所述的电解还原模块单元，其中所述阳极的材料包括钛基氧化铱。

所述的电解还原模块单元，其中所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括碳。

所述的电解还原模块单元，其中所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括石墨毡。

本发明还提出了一种净水装置，其中包括：壳体，包括入水口及出水口；以及多个电解还原模块单元，其中每一电解还原模块单元包括电极组，所述电极组包括：阳极；第一阴极与第二阴极；以及第一导流板与第二导流板，其中所述第一导流板或所述第二导流板被相邻两个电解还原模块单元所共享；其中，所述阳极设置于所述第一阴极与所述第二阴极之间，所述第一阴极设置于所述第一导流板与所述阳极之间，所述第二阴极设置于所述第二导流板与所述阳极之间。

所述的净水装置，其中所述多个电解还原模块单元为四个电解还原模块单元。

所述的净水装置，还包括第一阻水垫片与第二阻水垫片，其中所述多个电解还原模块单元设置于所述第一阻水垫片与所述第二阻水垫片之间。

所述的净水装置，其中所述第一导流板与所述第二导流板具有蜿蜒的开口。

所述的净水装置，其中所述第一阴极与所述第二阴极在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氢电位的范围在-1.9V至-2.5V之间。

所述的净水装置，其中所述第一阴极与所述第二阴极的比表面积分别是所述阳极的比表面积的2倍至10倍。

所述的净水装置，其中所述阳极的材料包括钛基氧化铱。

所述的净水装置，其中所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括碳。

所述的净水装置，其中所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括石墨。

所述的净水装置，其中所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括石墨毡。

由此本发明可高效率去除水中自由有效余氯，并且装置结构简单，使得本发明能普遍地应用于一般的民生设施中，避免水中的自由有效余氯对人体产生危害。

附图说明

图1为本发明其一实施例的电解还原模块单元的剖面示意图；

图2为本发明其一实施例的电解还原模块单元中的导流板的俯视图；

图3为本发明其一实施例的净水装置的外观示意图；

图4为图3发明净水装置的切线I-I’的剖面示意图；

图5为本发明其一实施例的净水装置的剖面示意图；

图6为本发明另一实施例的净水装置的剖面示意图。

符号说明：

30、50、60：净水装置； 100：电极组；

102：阳极； 104：第一阴极；

106：第二阴极； 107：开口；

108：第一导流板； 108a：外框；

108b：延伸部； 108b1：第一延伸部；

108b2：第二延伸部； D1：第一距离；

D2：第二距离； L1：第一长度；

L2：第二长度； E1：第一端；

E2：第二端； P：距离；

S1：边； S2：另一边；

T1：第一厚度； T2：第二厚度；

W1：第一宽度； W2：第二宽度；

110：第二导流板； 112：第一隔离结构；

114：第二隔离结构； 300：壳体；

300e1：入水口； 300e2：出水口；

302：第一阻水垫片；304：第二阻水垫片； I-I’：线；

10、10a、10b、10c、10d、60a、60b：电解还原模块单元。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和效果能阐述的更明确易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。各说明书附图中相同的标号均用以标示相同或类似的部分。需注意的是，为了更清楚的阐述本发明实施例内容，图式上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制，因此并非作为限缩本发明保护范围之用。

请参照图1，本发明实施例的电解还原模块单元10包括电极组100、第一导流板108以及第二导流板110。电极组100包括阳极102、第一阴极104以及第二阴极106。

在一些实施例中，第一阴极104、阳极102以及第二阴极106堆栈成三明治结构。换言之，阳极102夹置于第一阴极104与第二阴极106之间。阳极102可例如为析氧电位低且于电解反应中本身不易析出物质的材料。举例来说，阳极102的材料可为金属、金属合金、金属氧化物或经金属掺杂的金属氧化物所组成的族群中的一者。在一些实施例中，阳极102的材料例如是铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、铝(Al)、金(Au)、白金(Pt)或其组合。在另一些实施例中，阳极102的材料例如是氧化铱(IrO₂)、氧化钌(RuO₂)、氧化铅(PbO₂)等金属氧化物。在又一些实施例中，阳极102的材料例如是钛基氧化铱(Ti/IrO₂)、钛基氧化钽(Ti/Ta₂O₅)等经金属掺杂的金属氧化物。在一些示范实施例中，阳极102的材料为钛基氧化铱，其在0.2重量％(wt％)的NaClO的水溶液中的析氧电位的范围在0.8V至1.3V之间。现有技术往往采用铂作为阳极102的电解还原模块单元，由于铂的析氯电位远远小于析氧电位，因此，阳极易析出氯气。而在本发明的一些实施例中，以钛基氧化铱作为阳极102，由于钛基氧化铱的析氧电位与析氯电位较为接近，因此，相较于现有以铂作为阳极102的电解还原模块单元，本发明以钛基氧化铱作为阳极102于电解时较易析出氧气，因此，可以减少析氯量。此外，由于在钛基氧化铱的阳极102进行氧化反应时，不会于电解液中析出物质，因此可避免影响电解还原模块单元10从水中除去自由有效余氯的效能。上述所谓的「析氧电位」及「析氯电位」各自表示水进行电解反应时于阳极102产生氧气及氯气的电位。

第一阴极104设置于第一导流板108与阳极102之间；而第二阴极106设置于第二导流板110与阳极102之间。第一阴极104与第二阴极106可例如为析氢电位低且比表面积大的材料。第一阴极104与第二阴极106可以采用的材料在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氢电位的范围为在-1.9V至-2.4V之间。第一阴极104与第二阴极106的比表面积例如是1:1。在一些实施例中。第一阴极104与第二阴极106的材料例如是碳、不锈钢(stainless)、铂(Pt)、钛(Ti)、氧化铱(IrO2)、汞(Hg)或其氧化物、合金形式之组合。在一些实施例中，第一阴极104与第二阴极106的材料包括石墨、钻石、纳米碳管、纳米碳球、碳60、碳80、碳120等碳材料。在一示范实施例中，第一阴极104与第二阴极106的材料为石墨毡。在一些示范实施例中，以石墨毡作为材料的第一阴极104与第二阴极106，其在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氢电位的范围在-1.9V至-2.5V之间。由于在第一阴极104与第二阴极106的众多可选择材料中，石墨毡具有相对大的比表面积，因此选用石墨毡作为第一阴极104与第二阴极106时，在进行电解还原反应具有较高的速率，因此，可以提升电解还原模块单元10从水中移除自由有效余氯的效率。上述所谓的「析氢电位」表示水进行电解反应时于第一阴极104与第二阴极106产生氢气的电位。

第一阴极104与第二阴极106的比表面积分别比阳极102的比表面积大。第一阴极104及第二阴极106的比表面积是阳极102的比表面积的2～10倍以上时，可提升第一阴极104及第二阴极106与含有自由有效余氯的水之间的接触面积。换言之，可提高于第一阴极104及第二阴极106处的电解还原反应的速率，以提升移除水中的自由有效余氯的效率。在一些实施例中，第一阴极104与第二阴极106的比表面积分别是阳极102的比表面积的2倍至10倍。在一些示范实施例中，第一阴极104与第二阴极106的比表面积分别是阳极102的比表面积的106倍。

在一些实施例中，在电解还原模块单元10中，第一阴极104与阳极102之间的第一距离D1为1毫米(mm)；而第二阴极106与阳极102之间的第二距离D2为1mm。第一距离D1与第二距离D2各自和电解还原模块单元10的电阻成正比。在一些实施例中，第一距离D1与第二距离D2各自为1～2mm以下。在一示范实施例中，第一距离D1与第二距离D2各自为1mm或更小。当第一距离D1与第二距离D2(第一阴极104与阳极102以及第二阴极106各自与阳极102之间的距离)控制在上述的范围时，电解还原模块单元10可据以实施，并且由于第一距离D1与第二距离D2小，而使电解还原模块单元10的电阻较低，因而具有较高的电解效能，提升从水中移除自由有效余氯的效率。

第一导流板108与第二导流板110设置在第一阴极104与第二阴极106的外侧。在一些实施例中，第一导流板108与第二导流板110设置在电解还原模块单元10的最外侧。第一导流板108与第二导流板110例如具有柔性。第一导流板108与第二导流板110的材料可以是绝缘材料，例如是无机材料。第一导流板108与第二导流板110的材料例如是氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合。在一示范实施例中，第一导流板108与第二导流板110的材料例如是玻璃。在另一些实施例中，第一导流板108与第二导流板110的材料例如是有机材料。第一导流板108与第二导流板110的材料例如是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate；PMMA)、聚丙烯(polypropylene；PP)、聚苯乙烯(polystyrene；PS)、四乙氧基硅烷(tetraethylorthosilicate；TEOS)或其组合。在一些示范实施例中，第一导流板108与第二导流板110的材料可例如是压克力或塑胶。

第一导流板108与第二导流板110的结构、构形与厚度可以相同或相异。为方便说明，以下请参照图2，以第一导流板108为例来说明。

请参照图2，第一导流板108具有开口107，且水可于开口107中流动。在一些实施例中，第一导流板108的开口107具有蜿蜒(曲折)的形状，例如是方波形、正弦波形或蛇形。在图2中，第一导流板108的开口107例如是方波形。开口107例如包括第一端E1及第二端E2。第一端E1例如是水流入第一导流板108的起始端；而第二端E2例如是水自第一导流板108流出的终点端。

从另一方面来说，在一些实施例中，第一导流板108包括外框108a及多个延伸部108b。外框108a例如呈矩形、圆形或是椭圆形。多个延伸部108b例如呈长条状、鳍状或波浪状。在一示范实施例中，外框108a呈矩形，且多个延伸部108b呈长条状。多个延伸部108b与外框108a连接，且在外框108a所围的区域内延伸。多个延伸部108b包括多个第一延伸部108b1与多个第二延伸部108b2。在一些实施例中，多个第一延伸部108b1排成一列且各自平行，并且与外框108a的一边S1连接而呈第一梳状；多个第二延伸部108b2排成一列且各自平行，并且与外框108a的另一边S2连接而呈第二梳状。在另一些实施例中，多个第一延伸部108b1排成一列且各自不平行，并且与外框108a的一边S1连接而呈第一鳍状；多个第二延伸部108b2排成一列且各自不平行，并且与外框108a的另一边S2连接而呈第二鳍状。从另一角度来说，多个第一延伸部108b1与多个第二延伸部108b2彼此交错排列，而呈指叉状，且指叉之间具有蜿蜒的缝隙。水可以从指叉之间的蜿蜒缝隙通过，以增加与第一阴极104与第二阴极106之间的接触面积。

依据水流动的情形，任意相邻的第一延伸部108b1与第二延伸部108b2之间的距离P可以相同或相异。每一个第一延伸部108b1的第一长度L1可以相同或相异；每一个第二延伸部108b2的第二长度L2可以相同或相异；第一长度L1可以与第二长度L2相同或相异。此外，每一个第一延伸部108b1的第一宽度W1可以相同或相异；每一个第二延伸部108b2的第二宽度W2可以相同或相异；第一宽度W1可以与第二宽度W2相同或相异。第一延伸部108b1与第二延伸部108b2的数量可以依据实际的需要来设计。一般来说，第一延伸部108b1与第二延伸部108b2的数量与第一导流板108的尺寸成正比。当第一延伸部108b1与第二延伸部108b2的数量较多时，可以增加液体于第一导流板108中的滞留时间，从而提升水于第一导流板108中流动时接触第一阴极104的时间。然而，当第一延伸部108b1的数量过多时，会增加第一导流板108的制造成本。在一些实施例中，在第一导流板108的尺寸为16cm×5.4cm的情况下，第一延伸部108b1与第二延伸部108b2的数量各自为4～12个。在另一些实施例中，在第一导流板108的尺寸为16cm×5.4cm的情况下，第一延伸部108b1与第二延伸部108b2的数量各自为4～12个。当第一延伸部108b1与第二延伸部108b2的数量对应第一导流板108的尺寸而处于上述相应的范围时，可于水在第一导流板108中的滞留时间和第一导流板108的制造成本之间取得平衡，进而提升除去水中的自由有效余氯的效率。在一示范实施例中，第一延伸部108b1与第二延伸部108b2的数量各自为4个。

上述的第一导流板108的形状设计可使水于第一导流板108中的滞留时间增加，从而可提升水于第一导流板108中流动时接触第一阴极104的时间。换句话说，通过第一导流板108的形状设计可增加于水中的自由有效余氯经还原反应的时间，因此可提升除去水中的自由有效余氯的效率。第二导流板110的结构、形状设计可与第一导流板108相同，因此不再予以赘述。

第一导流板108与第二导流板110各自具有第一厚度T1及第二厚度T2。第一厚度T1及第二厚度T2(第一导流板108与第二导流板110各自的厚度)会影响可容纳的水量及电解还原模块单元10的电阻。当第一厚度T1及第二厚度T2越大时，第一导流板108与第二导流板110可容纳多的水量，但电解还原模块单元10的电阻也将会越大；而当第一厚度T1及第二厚度T2越小时，电解还原模块单元10的电阻会越小，但相对地第一导流板108与第二导流板110可容纳的水量也会愈少。在一些实施例中，第一厚度T1及第二厚度T2各自为1～2mm。在另一些实施例中，第一厚度T1及第二厚度T2各自为1～2mm。当第一厚度T1及第二厚度T2在上述的范围时，可于第一导流板108与第二导流板110可容纳的水量和电解还原模块单元10的电阻之间取得平衡，进而提升除去水中的自由有效余氯的效率。在一示范实施例中，第一厚度T1及第二厚度T2各自为2mm。

在一些实施例中，在不阻碍水于电解还原模块单元10中流动的前提下，电解还原模块单元10可还包括第一隔离结构112与第二隔离结构114(如图1所示)。第一隔离结构112设置于阳极102与第一阴极104之间；而第二隔离结构114设置于阳极102与第二阴极106之间。于一示范实施例的电解还原模块单元10中，第一隔离结构112与第二隔离结构114可各自用来隔离阳极102与第一阴极104以及隔离阳极102与第二阴极106。第一隔离结构112与第二隔离结构114的材料例如是绝缘材料。在一些实施例中，第一隔离结构112与第二隔离结构114的材料例如是无机材料。举例来说，第一隔离结构112与第二隔离结构114的材料包括氧化物、氮化物、氮氧化物或其组合。在一示范实施例中，第一隔离结构112与第二隔离结构114的材料例如是玻璃。在另一些实施例中，第一隔离结构112与第二隔离结构114的材料例如是有机材料。举例来说，第一隔离结构112与第二隔离结构114的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、四乙氧基硅烷或其组合。第一隔离结构112与第二隔离结构114的形态例如为隔网、垫片、具有孔洞结构或其组合。第一隔离结构112与第二隔离结构114的形态可以相同或相异。在一些实施例中，第一隔离结构112与第二隔离结构114为隔网或具有孔洞结构的形态。在另一些实施例中，第一隔离结构112与第二隔离结构114为垫片的形态。

图3及图4所示的净水装置中的电解还原模块单元与图1所示的电解还原模块单元相同，并且相同的元件符号代表相同的构件。

请参照图3及图4，在一些实施例中，净水装置30包括壳体300以及多个电解还原模块单元10a、10b、10c、10d。壳体300包括入水口300e1及出水口300e2。入水口300e1及出水口300e2可连接用以输送水的管线(未绘示)，以各自实现使水流入净水装置30及使水流出净水装置30的用途。在一些实施例中，入水口300e1及出水口300e2在壳体300的相同面上。在另一些实施例中，入水口300e1及出水口300e2在壳体300的相对两面上(未绘示)。此外，在一些实施例中，入水口300e1所在的水平高度低于出水口300e2所在的水平高度。多个电解还原模块单元10d、10c、10b、10a置于壳体300中且彼此并联，例如是由下而上堆栈，如图3所示。在图4发明的净水装置30中，净水装置30包括四个电解还原模块单元10d、10c、10b、10a，但不以此为限。换句话说，净水装置可包括不足四个或超过四个的电解还原模块单元。

在净水装置30中，电解还原模块单元10a、10b、10c、10d的组成构件、构件的连结关系以及构件所选用的材料例如前个实施例中所述的电解还原模块单元10于此不再赘述。以下，将针对不同之处进行说明。

请参照图4，在一些实施例中，第一导流板108可为相邻的电解还原模块单元10a与电解还原模块单元10b所共享；而第二导流板110可为相邻的电解还原模块单元10b与电解还原模块单元10c所共享，由此可减少于净水装置30中设置的构件。换个角度来说，电解还原模块单元10a可以省略第二导流板110；而电解还原模块单元10c可以省略第一导流板108。因此，第一导流板108与第二导流板110为相邻的电解还原模块单元所共享除了可使净水装置30的结构简便外，也可使形成及净水装置30的成本降低。

在一些实施例中，净水装置30还可包括第一阻水垫片302与第二阻水垫片304。第一阻水垫片302与第二阻水垫片304设置于净水装置30的最外围。换言之，电解还原模块单元10a、10b、10c、10d设置于第一阻水垫片302与第二阻水垫片304之间。在一些实施例中，第一阻水垫片302与第二阻水垫片304的材料例如是有机材料。举例来说，第一阻水垫片302与第二阻水垫片304的材料为聚丙烯、聚苯乙烯或其组合等有机材料。在另一些实施例中，第一阻水垫片302与第二阻水垫片304的材料例如是无机材料。举例来说，第一阻水垫片302与第二阻水垫片304的材料为硅化物、铝氧化物、氮氧化物或其组合等无机材料。在一示范实施例中，第一阻水垫片302与第二阻水垫片304的材料为硅胶。第一阻水垫片302与第二阻水垫片304可以避免水经由第一导流板108与第二导流板110以外的通道溢出，以提升从水中除去自由有效余氯的效率。

以下，通过实验例来验证本发明实施例的可行性，但须注意的是，本发明实施例的净水装置并不以此为限。

实验例1。在本实验例中，以图4所示的实施例为例，净水装置30包括四个电解还原模块单元10a、10b、10c、10d。从另一个角度来看，净水装置30包括交错配置的四个阳极及八个阴极。净水装置30中的阳极的材料为钛基氧化铱，且为片状的网式电极。净水装置30中的阴极的材料为石墨毡，且为具有大比表面积(相对现有的阴极的材料)及多孔隙的电极。在本实验例中，净水装置30的阳极的厚度为0.5微米(μm)；阴极的厚度为3.5mm；导流板的厚度为2mm，且净水装置30的长、宽、高分别为16厘米(cm)、5.4cm、2.2cm。于净水装置30中，所通入的水的流量以229公升/分钟的速率流动，且于净水装置30中的滞留时间为1.98秒。

将含有次氯酸根的水自净水装置30的进水口300e1流入后，通过发电单元对净水装置30施加功率(电能)，使净水装置30中的水接收功率后而进行电解反应，其中于阳极处进行氧化反应，于阴极处进行还原反应。于本实验例中使用的发电单元可为现有的发电单元，因此其详细构造不予以赘述。

对含有次氯酸根的水进行电解反应时的氧化半反应式、还原半反应式以及氧化还原总反应式如下：

氧化半反应式：2H₂O_(l)→O_2(g)+4H⁺ _(aq)+4e^-；

还原半反应式：OCl-_(aq)+H₂O_(l)+2e^-→Cl-_(aq)+2OH^- _(aq)；

氧化还原总反应式：4H₂O_(l)+2OCl^- _(aq)→O_2(g)+2Cl^- _(aq)+4H+_(aq)+4OH^- _(aq)。

将含有次氯酸根的水自净水装置30的进水口300e1流入，以发电单元对其施加不同的电流与电压，分别在60秒、120秒、180秒后测量自净水装置300的岀水口300e2流出的水的pH值、氧化还原电位及次氯酸根的含量，并由此算出次氯酸根的移除率。

下列表1至表3为操作本实施例的净水装置30三次施以不同的电流与电压的操作后所得之施加功率与次氯酸根的移除率之关系。在三次操作中，水流入净水装置30的进水口前分别含有1.85毫克/公升(mg/L)、1.80mg/L、1.73mg/L的次氯酸根。

表1：

表2：

表3：

从表1至表3可知，当对净水装置30施以0.30A的电流及2.7V的电压时，于经过180秒后次氯酸根移除率为49％；而当对净水装置30施以0.50A的电流及3.5V的电压时，于经过60秒后即可达成高达99％的次氯酸根移除率。因此，本实验例证实了净水装置30对于水中之次氯酸根具有良好的移除效率，意即，本实验例的净水装置30可提升水中的次氯酸根还原成氯离子的效率。并且，仅须对本实施例的净水装置30提供0.50A的电流及3.5V的电压即可达到99％的次氯酸根移除率，意即，本实施例的净水装置30可以使用较低的能量即可高效率地移除次氯酸根。

实验例2。图5是依照本发明一些实施例的一种净水装置的剖面示意图。

在本实验例中，以图5所示的实施例为例，净水装置50包括两个电解还原模块单元10a、10b。净水装置50所包括的电解还原模块单元与上述净水装置30所包括的电解还原模块单元10a或10b的组件相同。详细地说，以净水装置50的电解还原模块单元10b为例，电解还原模块单元10b的导流板108及导流板110各自为电解还原模块单元10b的最外侧构件，而阴极104夹置于阳极102与导流板108之间；阴极106夹置于阳极102与导流板110之间。在本实验例中，净水装置50的阳极102的厚度为0.5μm；阴极104、106的厚度为3.5mm；导流板108、110的厚度为2mm，且净水装置50的长、宽、高分别为16cm、5.4cm、3.2cm。

将含有1.73mg/L次氯酸根的水自净水装置50的进水口流入后，以7公升/分钟的流量流动，通过发电单元对净水装置50施加1A的电流及6.8V的电压，使净水装置50中的水溶液接收功率后而进行电解反应。于经过180秒后，次氯酸根移除率为38.73％。

实验例3。图6是依照本发明另一些实施例的一种净水装置的剖面示意图。

在本实验例中，以图6所示的实施例为例，净水装置60包括两个电解还原模块单元60a、60b。净水装置60所包括的电解还原模块单元与上述净水装置30相似，但略有差异。以净水装置60的电解还原模块单元60b来说明二者的差异。在本实验例中，电解还原模块单元60b的阴极104及阴极106各自为电解还原模块单元60b的最外侧构件，而导流板108夹置于阳极102与阴极104之间；导流板110夹置于阳极102与阴极106之间。从另一个角度来看，净水装置60包括两个阳极102、三个阴极104、106以及四个导流板108、110。在本实验例中，净水装置60的阳极102的厚度为0.5μm；阴极104、106的厚度为3.5mm；导流板108、110的厚度为2mm，且净水装置60的长、宽、高分别为25cm、9.5cm、4.5cm。

将含有1.75mg/L次氯酸根的水自净水装置60的进水口流入后，以7公升/分钟的流量流动，通过现有的发电单元对净水装置60施加1A的电流及6.8V的电压，使净水装置60中的水溶液接收功率后而进行电解反应。于经过180秒后，次氯酸根移除率为33.62％。

从实验例2及实验例3可知，与净水装置60相比，净水装置50具有更高的还原效率(将次氯酸根还原成氯离子的效率)。意即，将净水装置50的导流板108、110设置在电解还原模块单元10a、10b的外侧可具有较高的次氯酸根移除率。

综上所述，在本发明实施例中，电解还原模块单元的第一阴极与第二阴极的比表面积远大于阳极的比表面积，可大幅增加水与第一阴极及第二阴极的接触面积，提升从水中移除自由有效余氯的效率。又，由于本发明实施例的阳极的材料为具有低析氧电位的钛基氧化铱，因此可避免于阳极处将水中的自由有效余氯氧化而析出氯气。此外，本发明实施例的电解还原模块单元中的第一导流板与第二导流板由于具有蜿蜒的开口，可提升水于其中流动时接触第一阴极及第二阴极的时间，因此可提升移除水中的自由有效余氯的效率。再者，由于本发明实施例的净水装置包括上述的电解还原模块单元，因此其具有高的移除自由有效余氯的效率。并且，本发明实施例的净水装置中的第一导流板或第二导流板可被相邻两个电解还原模块单元所共享，因此可减少于净水装置中所需设置的构件，除了使净水装置的结构简便外，也因此使形成净水装置的成本降低。

虽然本发明以上述实施例公开，但具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，可作一些的变更和完善，故本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种电解还原模块单元，其特征在于，包括：

电极组，包括：

阳极；以及

第一阴极与第二阴极；以及

第一导流板与第二导流板，

其中，所述阳极设置于所述第一阴极与所述第二阴极之间，所述第一阴极设置于所述第一导流板与所述阳极之间，所述第二阴极设置于所述第二导流板与所述阳极之间。

2.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，还包括第一隔离结构与第二隔离结构，其中所述第一隔离结构设置于所述阳极与所述第一阴极之间；而所述第二隔离结构设置于所述阳极与所述第二阴极之间。

3.如权利要求2所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述第一隔离结构与所述第二隔离结构包括隔网、垫片、具有孔洞性的结构或其组合。

4.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述第一导流板与所述第二导流板具有蜿蜒的开口。

5.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氢电位的范围在-1.9V至-2.5V之间。

6.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述阳极在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氧电位的范围在0.8V至1.3V之间。

7.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极的比表面积分别是所述阳极的比表面积的2倍至10倍。

8.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述阳极的材料包括钛基氧化铱。

9.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括碳。

10.如权利要求1所述的电解还原模块单元，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括石墨毡。

11.一种净水装置，其特征在于，包括：

壳体，包括入水口及出水口；以及

多个电解还原模块单元，其中每一电解还原模块单元包括电极组，所述电极组包括：

阳极；

第一阴极与第二阴极；以及

第一导流板与第二导流板，其中所述第一导流板或所述第二导流板被相邻两个电解还原模块单元所共享；

12.如权利要求11所述的净水装置，其特征在于，所述多个电解还原模块单元为四个电解还原模块单元。

13.如权利要求11所述的净水装置，其特征在于，还包括第一阻水垫片与第二阻水垫片，其中所述多个电解还原模块单元设置于所述第一阻水垫片与所述第二阻水垫片之间。

14.如权利要求11所述的净水装置，其特征在于，所述第一导流板与所述第二导流板具有蜿蜒的开口。

15.如权利要求11所述的净水装置，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极在0.2wt％的NaClO的水溶液中的析氢电位的范围在-1.9V至-2.5V之间。

16.如权利要求11所述的净水装置，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极的比表面积分别是所述阳极的比表面积的2倍至10倍。

17.如权利要求11所述的净水装置，其特征在于，所述阳极的材料包括钛基氧化铱。

18.如权利要求11所述的净水装置，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括碳。

19.如权利要求18所述的净水装置，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括石墨。

20.如权利要求18所述的净水装置，其特征在于，所述第一阴极与所述第二阴极的材料包括石墨毡。