CN110484927A - 一种结构紧凑的电解式臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构紧凑的电解式臭氧发生器，属于电化学技术领域。由膜电极组件、阴极水箱构件和阳极水箱构件组成，所述阴极水箱构件由固定连接的阴极水箱和阴极导电引流板组成，所述阳极水箱构件由固定连接的阳极水箱和阳极导电引流板组成，阴极导电引流板、膜电极组件和阳极导电引流板通过螺栓固定，所述阴极水箱和阳极水箱通过电磁阀连通，起到平衡水位作用，所述阴极导电引流板上有通孔，连通膜电极组件和阴极水箱，所述阳极导电引流板上有通孔，连通膜电极组件和阳极水箱。本发明的阴/阳极水箱下部端板的气/水通孔分别垂直浸入原料水中，具有气/液分离功能。本发明结构紧凑、组装方便，适合于工业化生产。

Description

一种结构紧凑的电解式臭氧发生器

技术领域

本发明涉及一种结构紧凑的电解式臭氧发生器，属于电化学技术领域。

背景技术

臭氧具有杀菌、除臭、脱色等作用，广泛用于制药、医疗、化工等领域。目前，生产臭氧的方法主要有电晕放电法和PEM电解法。相比较电晕放电法，PEM电解法具有臭氧纯度高，不含氮氧化物的优点，且操作方便。

在本发明之前，PEM电解法所使用的电解式臭氧发生装置如中国专利97122126.x，200520099581.5中所公开，均由电解式臭氧发生堆的阴阳极和相应的水箱通过外部管道连接。阴极室和阴极水箱，阳极室和阳极水箱，通过外部管道连接，气/水在其中循环，气/水在阴极水箱和阳极水箱中分离和热交换。该类发生装置由于存在阴/阳极双侧需要外接循环管道，因而存在设计结构复杂、连接密封点多、气/水漏点多、制造成本高等不足，不利于工业化生产。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑的电解式臭氧发生器。

本发明的电解式臭氧发生器，无外部连接的气/水循环管道，结构紧凑、简单，组装方便，适合工业化规模生产。

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术措施：

一种结构紧凑的电解式臭氧发生器，由膜电极组件、阴极水箱构件和阳极水箱构件组成，所述阴极水箱构件由固定连接的阴极水箱和阴极导电引流板组成，所述阳极水箱构件由固定连接的阳极水箱和阳极导电引流板组成，阴极导电引流板、膜电极组件和阳极导电引流板通过螺栓固定，所述阴极水箱和阳极水箱通过电磁阀连通，起到平衡水位作用，所述阴极导电引流板上有通孔，连通膜电极组件和阴极水箱，所述阳极导电引流板上有通孔，连通膜电极组件和阳极水箱。

所述阴极导电引流板上的通孔，在靠近膜电极组件一侧为直孔，在靠近阴极水箱一侧为锥形孔。所述阳极导电引流板上的通孔，在靠近膜电极组件一侧为直孔，在靠近阳极水箱一侧为锥形孔。通孔中的锥形孔，有利于电极表面生产的臭氧或氢气，尽快与水分离，减少分离的阻力。通孔中的直孔，有利于水箱中的原料水迅速扩散到膜电极组件12表面，参与电极反应。

阴极水箱构件由阴极水箱和阴极导电引流板连接成一个整体。

阳极水箱构件由阳极水箱和阳极导电引流板连接成一个整体。

阴极导电引流板和阴极导电引流板中的锥形孔分别与原料水接触，工作时自动产生气/水分离，省去了外部连接气/水管道。

阴极导电引流板和阴极导电引流板中的直孔分别与膜电极组件中的阴极多孔集电器和阳极多孔集电器构成面向接触。阴极导电引流板和阴极导电引流板确保供电电源与发生器的正、负极接触良好。

阴极水箱顶部设置有氢气出口，液位传感器和补水口。

阳极水箱顶部设置有臭氧出口。

阴极导电引流板和阳极导电引流板分别位于阴极水箱构件和阳极水箱构件的下部，分别垂直浸入阴极水箱和阳极水箱的原料水中。本发明的电解式臭氧发生器运行时，气/水双向即时导出/导入，流动畅通，在水箱内产生上下对流扩散，具有气/水分离和散热双重功效，满足了膜电极组件电解水的工作要求。

本发明装置中，阴极水箱构件、阳极水箱构件与膜电极组件之间无气/水内外循环管道的连接，减少了发生器运行故障，制造成本低，结构紧凑、简单，组装方便，可以工业化规模生产，运行稳定，臭氧浓度高。

附图说明

图1结构紧凑的电解式臭氧发生器结构示意图。

图2阴/阳极水箱构件结构示意图。

图3阴/阳极导电引流板通孔结构示意图。

图4膜电极组件结构示意图。

其中，1-阳极水箱，2-臭氧出口，3-氢气出口，4-液位传感器，5-补水口，6-阴极水箱，7-阳极导电引流板，8-阴极导电引流板，9-锥形孔，10-直孔，11-电磁阀，12-膜电极组件，121-阴极多孔集电器，122-阴极催化剂层，123-全氟磺酸阳离子交换膜，124-阳极催化剂层，125-阳极多孔集电器，13-螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

一种结构紧凑的电解式臭氧发生器，参见附图1，2，由膜电极组件12、阴极水箱构件和阳极水箱构件组成，所述阴极水箱构件由固定连接的阴极水箱6和阴极导电引流板8组成，所述阳极水箱构件由固定连接的阳极水箱1和阳极导电引流板7组成，阴极导电引流板8、膜电极组件12和阳极导电引流板7通过螺栓固定，所述阴极水箱6和阳极水箱1通过电磁阀11连通，起到平衡水位作用。

如图3所示，所述阴极导电引流板8上有通孔，连通膜电极组件和阴极水箱，所述阳极导电引流板7上有通孔，连通膜电极组件和阳极水箱。所述阴极导电引流板上的通孔，在靠近膜电极组件一侧为直孔10，在靠近阴极水箱一侧为锥形孔9。所述阳极导电引流板上的通孔，在靠近膜电极组件一侧为直孔10，在靠近阳极水箱一侧为锥形孔9。通孔中的锥形孔，有利于电极表面生产的臭氧或氢气，尽快与水分离，减少分离的阻力。通孔中的直孔，有利于水箱中的原料水迅速扩散到膜电极组件12表面，参与电极反应。

阴极水箱顶部设置有氢气出口3，液位传感器4和补水口5。阳极水箱顶部设置有臭氧出口2。

所述膜电极组件依次由阴极多孔集电器121、阴极催化剂层122、全氟磺酸阳离子交换膜123、阳极催化剂层124和阳极多孔集电器125构成，并设置在阴极水箱构件和阳极水箱构件中间的下部。

将原料水经过原料水补水口5注入阴极水箱6内，经过电磁阀11转入阳极水箱1内，接通工作电源后即开始运行，即可在阳极水箱1内产生臭氧，由臭氧出口2排出；阴极水箱6内产生氢气，由氢气出口3排出。

阴极导电引流板和阳极导电引流板分别与阴极水箱和阳极水箱预先成型成一体结构，使用时，通过螺栓安装即可。减少了各种外接管道的连接和密封。阴极导电引流板和阳极导电引流板分别垂直浸入阴极水箱和阳极水箱的原料水中。本发明的电解式臭氧发生器运行时，气/水双向即时导出/导入通孔，流动畅通，在水箱内产生上下对流扩散，具有气/水分离和散热双重功效。

本发明的一种电解式臭氧发生器，同现有同类电解式臭氧发生器相比，它省去所有外接气/水循环管道，结构紧凑、简单，组装方便，造价低，散热快，在室温下长期连续运行时，发生器水温可维持在40℃以下，运行稳定，所输出臭氧浓度高（≥25% wt）。

Claims (6)

1.一种结构紧凑的电解式臭氧发生器，其特征在于，由膜电极组件（12）、阴极水箱构件和阳极水箱构件组成，所述阴极水箱构件由固定连接的阴极水箱（6））和阴极导电引流板（8）组成，所述阳极水箱构件由固定连接的阳极水箱（1）和阳极导电引流板（7）组成，阴极导电引流板（8）、膜电极组件（12）和阳极导电引流板（7）通过螺栓固定，所述阴极水箱（6）和阳极水箱（1）通过电磁阀（11）连通，起到平衡水位作用；所述阴极导电引流板（8）上有通孔，连通膜电极组件（12）和阴极水箱（6），所述阳极导电引流板（7）上有通孔，连通膜电极组件（12）和阳极水箱（1）。

2.根据权利要求1所述的电解式臭氧发生器，其特征在于，所述阴极导电引流板（8）上的通孔，在靠近膜电极组件一侧为直孔（10），在靠近阴极水箱一侧为锥形孔（9）。

3.根据权利要求1或2所述的电解式臭氧发生器，其特征在于，所述阳极导电引流板（7）上的通孔，在靠近膜电极组件一侧为直孔（10），在靠近阳极水箱一侧为锥形孔（9）。

4.根据权利要求1或2所述的电解式臭氧发生器，其特征在于，阴极水箱（6）顶部设置有氢气出口（3），液位传感器（4）和补水口（5）。

5.根据权利要求4所述的电解式臭氧发生器，其特征在于，阳极水箱（1）顶部设置有臭氧出口（2）。

6.根据权利要求1所述的电解式臭氧发生器，其特征在于，所述膜电极组件（12）依次由阴极多孔集电器（121）、阴极催化剂层（122）、全氟磺酸阳离子交换膜（123）、阳极催化剂层（124）和阳极多孔集电器（125）构成，并设置在阴极水箱构件和阳极水箱构件中间的下部。