CN112805246A - 用于水净化的电极支架和包括该电极支架的浮动装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于净化水体的电极支架和包括所述电极支架的浮动装置。所述电极支架包括基部、金属支架和盖子。多个电极嵌入所述金属支架中，容纳在所述基部内部和所述盖子下方。所述电极可以由铜、锌、银、金、不锈钢或它们的组合制成。所述金属支架可以连接到任何电源。电能流向与水接触的电极会生成氧化还原反应，将具有净化效果的离子释放到水中。包括此电极支架的装置还包括光伏模块、用作电极电源的能量存储模块、pH计和外部结构。
Description
技术领域
本发明属于水净化技术领域，具体而言，属于通过将离子释放到水中以通过对不同类型的复合金属合金的电解效果获得净化效果而进行的水净化，并且具有纳米技术和净化效果。
发明背景
如今，水体被广泛用于许多目的，其中最常见的是娱乐目的，诸如不同气候下的人使用的游泳池。然而，水体必须不断得到维护，以避免成为传播疾病的中心，因为停滞或静止的水会加速藻类、细菌和其他微生物的繁殖，以及害虫的传播，这可能影响人类和动物的健康。
从这个意义上说，所有的水体都必须经过处理，并且必须有一个再循环系统，使水能够流动而不会停滞，避免这些藻类和/或微生物的产生。在这个水净化过程中，最常用的辅助方法是通过使用氯，氯可以对水体进行消毒，而且对人体健康相对有害。
已经发现，在水体中使用氯可能对人类有害，因为它可能导致皮肤和/或与水直接接触的其他身体部位(例如眼睛)过敏。氯还会对头发造成损害，并生成一定的长期影响，例如对臭氧层的损害，因为它会蒸发并成为温室气体。此外，氯会损坏衣物并使衣物变色，在管道和支撑水体的物理结构中生成钙积聚或水垢，从而导致费用和维护成本。因此，在现有技术中存在允许水消毒，寻找更少副作用的替代方案。
文献US 20020078990教导了一种浮动消毒设备，该设备采用多个电极来接触水体，以获得几乎免维护的消毒化学品生成器，其中消毒化学品是氯，并且所述氯是通过电解过程生成的。因此，电解反应可以由光伏电池提供能量，使得该装置是独立的并且能够在水体中自由浮动。此外，能量源被引导通过极性反转模块，该极性反转模块以预定的时间间隔改变光伏电池生成的电流的方向，其中这种极性反转减少了水垢积聚并防止金属电极的腐蚀。
另一方面，KR101383816(B1)涉及一种用于水下电解的多接触型电极结构和使用该结构的水消毒设备。用于对水消毒的设备包括电极结构，该电极结构包括第一电极和第二电极，第一电极包括基部和多个杆状电极，第二电极垂直于杆状电极定位，并且具有用于插入杆的孔，在其中产生了多个水下放电点。这种电极结构的目的是在阳极和阴极之间生成水下电解，从而获得水净化。
申请FR2709430(A1)提到了一种用于游泳池过滤的电极支架装置，其具有电绝缘盖子和连接到电流的金属端子，铜和银电极被拧到该金属端子处。该装置的下部连接到允许水进入和排出的管道。
发明内容
本发明人已经在技术领域中发现了对新的替代装置的需求，该装置允许对水体执行净化过程，其不需要或使用可能变得不舒服或对健康有害的最少量的化学物质，但是允许获得高水平的纯度。此外，通过具有用于进行充分净化的自主能源(可再生能源，例如，太阳能)，并且不需要电缆或电连接，本发明人已经发现了对可以自主操作并且易于在水体中实施的装置的需求。此外，已经发现了不需要持续维护并且当需要进行维护时维护较容易的净化装置的需求。此外，本发明人发现了当人或动物与被处理的水接触时不需要从水体中去除的装置的需求。此外，还需要可以长时间重复使用的装置，从而延长其使用寿命。
因此，本申请的发明人提供了一种电极支架和包括该电极支架的装置，解决了本文提到的一些需求。
电极支架包括基部、金属支架和盖子。多个电极嵌入金属支架中，这些电极容纳在基部内和盖子下方。电极可以是电极制造技术领域中已知的任何材料，例如铜、锌、银、金、不锈钢及其组合。金属支架可以连接到任何电源。电极支架可以浸入待净化的水体中。水通过基部和盖子中的孔流入电极支架，与嵌入金属支架中的电极接触，金属支架又连接到电源。电能流向与水接触的电极，生成氧化还原反应，将具有净化效果的离子释放到水中。
包括电极支架的浮动装置具有整件单块式结构，光滑且不可渗透，防止了霉菌、细菌或残留物的结壳。该装置允许通过金属多电极净化工业和/或娱乐用水，该金属多电极通过光伏板感应的电流释放离子和/或矿物质，从而获得用于水中不同物理化学目的的不同金属离子混合物和/或微粒矿物质。本发明的装置还具有测量水的pH的附件，以保持对所进行的处理的永久控制。
因此，本发明的浮动离子净化装置由以下组成：光伏模块组成，该光伏模块接收来自太阳的能量，并且根据其尺寸或电压和电流生成能力，可以通过电极支架的支架可变地激励电极，并且根据电压产生不同尺寸的离子和/或矿物质颗粒；光指示器，其始终显示装置状态；能量存储单元，其允许存储通过光伏模块获得的能量，并因此保持该能量以供以后白天或晚上使用，上述容纳与水接触以释放离子和/或矿物质以净化水的电极的电极支架和pH计因此得以实现。
在本发明的优选实施方案中，接触水以释放离子和/或矿物质的电极由选自包括铜、锌、银、金和特殊水软化电极的组中的材料制成，拥有铜芯和不锈钢涂层，或其组合。
因此，本发明允许获得优于现有技术中存在的类似元件或装置的优点，因为它提供了一种电极支架和一种以其百万分之几的适当比例包含和水净化矿物质和金属的装置，允许保留在水体中，而不需要通过不污染和不影响人类或动物健康的方式去除。该浮动装置的发光二极管(LED)允许随时向用户显示和指示装置状态，并提供电阻性负载，允许控制电流，从而获得纳米尺寸的离子颗粒和通过波长从彩色光谱获得的其他效果。电极支架和包括该电机支架的浮动装置两者都易于制造、经济、紧凑，并且不需要大量空间来获得大水体的净化，同时其操作基于用于水离子化的电极的消耗，因此减少了待处理水体中的氯或化学元素的使用。最后，它们对人类是完全安全的，当与水直接接触时，例如在娱乐用水的情况下，如游泳池，不应该被去除。
此外，电极支架结构，特别是容纳圆柱形电极的金属支架的结构具有改善的净化活性，使得可以组合不同材料的不同电极以获得水中离子的组合。
此外，净化装置的结构允许在电极已磨损时容易地去除和更换电极支架，通过允许其重复使用，使得浮动装置的剩余部分的寿命更长。
附图说明
从以下附图中可以更清楚地理解本发明，其中示出了与本发明电极支架相关联的部件，以及相对于现有技术的新颖元件，其中附图不旨在限制本发明范围，本发明范围仅由所附权利要求给出，其中：
图1对应于本发明的净化装置的优选实施方案的透视图。
图2对应于图1净化装置的优选实施方案的分解图，其中示出了其所有内部元件。
图3对应于图1净化装置的优选实施方案的平面俯视图。
图4对应于图1净化装置的优选实施方案的平面侧视图。
图5对应于图1净化装置的优选实施方案的仰视透视图，其中示出了电极支架元件与主体的耦接。
图6对应于电极支架基部的优选实施方案的俯视透视图。
图7对应于金属电极支架的优选实施方案的俯视透视图。
图8对应于电极支架的优选实施方案中的盖子的俯视透视图。
图9对应于电极支架的优选实施方案的分解图，其中示出了电极支架的内部元件。
图10对应于电极支架的优选实施方案的俯视透视图。
图11对应于本发明净化装置的优选实施方案的仰视图。
具体实施方式
在第一方面，如图9和图10所示，本发明涉及一种电极支架(6)，包括基部(8)、金属支架(9)和盖子(10)。
图7所示的金属支架(9)具有矩形形状且带多个孔(109)。通过每个孔(109)，电极(110)在压力下嵌入。此外，支架(9)在中心部分具有突出部 (13)，该突出部朝向支架的顶部突出，并与盖子(10)中的狭槽(15)接合。优选地，嵌入金属支架(9)中的电极(110)可以是AA或AAA电池的形式。电极可以优选地具有圆柱形状，在这种情况下，金属支架中的孔是圆形的。
如图6所示，基部(8)被设置在电极支架(6)的底部处，并包括五个壁，包括前壁(101)、相对后壁(102)、右壁(103)、相对左壁(104)和底壁 (105)。在由壁形成的空腔中，隔板(11)平行于右壁(103)和相对左壁(104) 布置，形成多个通道，每个通道接收嵌入金属支架(9)中的一个电极(5)。
如图6中可见，基部8的右壁103和左壁104中的每一个从一端到另一端都具有孔(106)，水通过该孔流入电极支架内部，与容纳在基部通道中的电极接触。此外，前壁(101)和相对后壁7(102)设置有孔(107)，孔(107)横跨多个通道中的每一个的宽度布置，水也通过孔流入电极支架的内部，与容纳在基部(8)的通道中的电极接触。孔(108)沿着通道的底部布置在底壁(105) 中，并且允许水进入电极支架并与电极(110)接触。
如图9所示，在基部(8)中，在隔板(11)中的每一个以及相对右壁(103) 和左壁(104)的中心区域中，布置有垂直空腔(16)，其中容纳多个电极的金属支架(9)装配在该垂直空腔(16)中，且因此，每个电极(5)位于一个通道中。此外，一些隔板(11)可以包括突出部(12)，突出部(12)朝向基部 (8)的顶部突出，并且与电极支架的盖子(10)中的狭槽接合。
盖子(10)被设置在电极支架(6)的顶部上，并且包括多个水流过的孔(111)。这些孔可以是圆形的、弯曲的或任何其他合适的几何形状，允许水流入电极支架的内部中与电极接触。此外，盖子(10)包括基部(8)的突出部(12) 装配到其中的狭槽(14)，以及支架(9)的突出部(13)装配到其中的狭槽(15)。因此，如图10中所示例，基部(8)、支架(9)和盖子(10)装配在一起，构成电极支架(6)。
金属支架突出部接触电能源的负极，例如能量存储模块、能量生成器模块或电池，将与水接触的电极连接到该负极。能量源的正极连接到也与水接触的金属元件。由于这些连接生成的电能流动，发生氧化还原反应，将离子或矿物质从电极释放到水中。以这种方式，电极支架可以与任何水体并且与任何电能源接触，以便开始产生反应，该反应释放对待处理的水具有净化效果的离子。
本发明基于被称为水简单电解的一般反应的原理，该反应由具有正负电条件的电流对组成，该电流对生成分散在水中的离子，该离子根据所使用的金属和/或矿物质生成正电荷或负电荷，产生不同的效果，诸如除藻絮凝和电离抗菌、抗病毒和杀真菌净化。
在第二个方面，本发明涉及一种浮动、光滑、防水的装置，该装置包括先前描述并在图1和图11中例示的电极支架。该装置是一种使用太阳能感应电流释放的离子的净水器，从而获得不同金属和/或矿物质离子混合物，用于水中不同的物理化学目的。
因此，本发明的净化装置由或包括使其不同于现有技术中的现有装置的以下部件或部分组成：光伏模块(1)，其由具有不同尺寸的多晶或单晶光伏面板组成，优选地为5V300mA，其中所述光伏模块(1)具有不同的功率、电压和电流，优选地为5，具有大约18％的电池效率，并且该装置具有1g的平均重量，这使得其适于放置在任何类型的水体的顶部；一个或数个发光指示器元件(2)，其允许在任何时候向用户显示和指示装置状态，并提供允许控制电流的电阻性负载，以便获得纳米尺寸的离子颗粒和从色谱中得到的其他效果，其中所述指示器(2)是发光二极管(LED)类型，诸如任何颜色和波长的二极管，优选绿色，其呈现1.5VDC和3VDC之间的电压，具有0.03mA或更大的电流；能量存储单元或模块(3)，其连接到光伏模块(1)，并负责存储由所述模块 (1)接收的能量，其中能量存储单元(3)优选为电池，其可以是可充电类型，尽管任何类型的电池也在本发明的范围内；pH计(未示出)，其允许获得1 至14范围内的pH测量值，并且优选在4或6范围内校准；先前描述的本发明的电极支架，其容纳多个电极并且与能量积聚单元或模块接触；以及外部结构 (7)，所有先前限定的元件存储在该外部结构(7)内，其中所述外部结构(7) 优选为板状，并且是与水直接接触的外部结构，这是其必须由不影响水特性的中性材料制成的原因，同时其必须完全密封，以便不允许水进入而与电气元件 (光伏模块(1)、能量存储单元(3)等)接触。
如图11所示，净化装置(7)在其基部具有空腔(16)，电极支架(6)装配在该空腔中。金属支架(9)的突出部(13)通过狭槽(17)与净化装置的板 (112)接触，该板(112)从净化装置(7)的内部围绕壳体弯曲布置，在与电极支架(6)接合的空腔(16)中向外。板(112)连接到能量存储单元或模块 (3)的负极，将所述存储单元或模块1与0金属支架(9)和电极支架的电极连接。反过来，积聚单元或模块的正极连接到净化装置外部的金属元件(113)，该金属元件(113)与水接触。因此，氧化还原反应开始，允许离子从容纳在金属支架中的电极释放到水中。此外，在空腔(16)的上壁中布置有两个狭槽，电极支架(6)基部(8)的突出部(12)配合在狭槽中以保持紧固到净化装置(7) 的电极支架(6)。
如图2所示，在净化装置的另一个实施方案中，电极支架可以通过一组两个板(4)与空腔(16)中的电源负极连接。
因此，如图3中更清楚地示出，浮动装置是一种聚合材料制品，优选为圆盘型，在其上部附着有光伏太阳能板(1)，该光伏太阳能板(1)具有足够的电压和毫安培数，以在金属合金电极(5)之间获得电解和电化学效果，从而通过塑料内格栅将金属离子颗粒分散到水中，这种方式获得其净化。
通过使用能量积聚单元或模块，当浮动装置与太阳能电池板一起工作时，当一天中没有足够的太阳辐射来生成用于这些目的的足够的能量流时，它可以继续提供净化效果。特别是，无论白天还是晚上，无论缺少太阳辐射，积聚单元或模块都允许设备的所有元件具有能量自主性。有了这个模块，可以确保在晚上，当光伏模块中不再有太阳辐射生成电能时，离子会继续释放。
另一方面，本发明的电极支架和装置被设计成(但不限于)获得每电极约 500加仑水的清洁，同时每电极具有6-12个月的平均寿命。此外，它的设计允许化学物质、清洁和能源的零成本或近乎零成本，这使得它成为一种连续运行的环保设装置，而它的材料在所有类型的水体中，特别是游泳池中提供了优异的浮力。
电极支架(以及因此本发明的装置)及其基于水中离子分散的操作的主要优点之一是其无腐蚀性和无害的性质，同时比通常用于水净化的氯更有效，通过去除铁和钙使其软化，并因此延长物理基础设施的寿命，诸如过滤瓦、马达、用于娱乐目的的水体情况下的管道，例如游泳池。
此外，本发明的装置呈现了节约的优势并且由于其材料而使用从其制造中的其他过程回收的树脂和元素，此外，该装置利用太阳能来确保良好的水质，改进了用户的成本和健康，同时使常规电力的使用成为可选，因此其电源不需要永久电线，并且它可以以自由浮动的方式在水体中浮动。
在优选的发明实施方案中，在没有限制的情况下，电极(5)由铜、锌、银、金或不锈钢涂覆的铜芯和/或矿物质制成，其中在每种情况下，它们由25％至 100％的上述材料组成。
类似地，在优选方式中，电极支架元件(6)可以装载有电极(5)的任何组合，即，任何材料的任何类型的电极12(5)可以被放置在所述电极支架(6) 中，其中存在以下优选组合，但是其中本发明的范围不限于此：铜-锌-银；铜- 锌-金；铜银；锌银；铜-金；锌-金；铜-铜-铜-铜；铜-铜-铜-锌；铜-铜-锌-锌；铜-锌-锌-锌；锌-锌-锌-锌；铜-铜-银-锌；铜-银-银-锌；铜-银-银-银；铜-铜-银- 银；银-银-银-银；锌-锌-锌-银；锌-锌-银-银；锌-银-银-银；银-银-银-银；不锈钢-铜。
因此，重要的是要注意，在任何前述的含金合金中，99％纯度的金，即24k 金是理想的。
因此，上文限定的材料是非常重要的，并且与本发明相关，因为反应的产物是铜离子或锌离子，它们具有使水中存在的藻类沉淀的特性，所述过程被称为絮凝，而银离子或金离子的产生在水中具有抗菌和抗病毒效果，另一方面，其中所述过程被称为消毒，当不锈钢的电负性电荷对铁和钙颗粒充电时，获得水软化效果，它们会沉淀用于随后的过滤，从而获得同时具有双重效果的装置。
在替代实施方案中，制造电极(5)的材料可以是前述金属以及金属合金，包括封装在所述电极(5)中的矿物质，例如石英、活性炭等。
至此所做的描述对应于本发明的一个或多个实施方案，并且根据所附权利要求中阐述和定义的内容，本描述不以任何方式限制本申请的范围。
Claims (15)
1.一种电极支架(6)，包括
基部(8)；
金属支架(9)，其中嵌入一个或多个电极(110)；和
盖子(10)；
其中所述金属支架耦接到所述基部的内部，所述电极容纳在所述基部(8)内和所述盖子(10)下方，所述基部(8)耦接到所述盖子(10)，并且所述金属支架与电源的负极连接，并且所述电源的正极与外部金属元件连接。
2.根据权利要求1所述的电极支架(6)，其中所述基部(8)被设置在所述电极支架(6)的底部，并且包括形成空腔的五个壁，所述五个壁包括前壁(101)、相对后壁(102)、右壁(103)、相对左壁(104)和底壁(105)，其中隔板(11)平行于所述相对右壁(103)和所述左壁(104)布置，形成多个通道，每个通道容纳嵌入所述金属支架(9)中的多个电极(5)中的一个电极；其中
所述右壁(103)和所述左壁(104)各自包括端对端孔(106)；
所述前壁(101)和所述相对后壁(102)包括孔(107)，这些孔横跨所述多个通道中的每一个的宽度布置；
所述底壁(105)包括沿着所述通道的底部的孔(108)；
在所述隔板(11)中的每一个以及彼此相对的所述右壁(103)和所述左壁(104)的中心区域中，布置有垂直空腔(16)，其中嵌入所述多个电极的所述金属支架(9)装配在所述垂直空腔(16)中；和
所述隔板(11)中的一个或多个包括突出部(12)，所述突出部(12)朝向所述基部的顶部突出并接合所述盖子(10)。
3.根据权利要求1所述的电极支架(6)，其中所述金属支架(9)具有矩形形状，并且包括孔(109)和在所述中心部分(13)中的突出部，所述突出部朝向所述支架的所述顶部突出，其中通过所述孔(109)中的每一个，所述多个电极中的电极在压力下被嵌入。
4.根据权利要求1所述的电极支架(6)，其中所述盖子(10)被设置在所述电极支架(6)的所述顶部，并且包括多个孔(111)和多个狭槽(14)，所述基部(8)的突出部(12)装配到所述狭槽(14)中，并且所述支架(9)的突出部(13)装配到所述狭槽(15)中。
5.根据权利要求1所述的电极支架(6)，其中所述电极由选自铜、锌、银、金、不锈钢及其组合的组的材料制成。
6.根据权利要求1所述的电极支架(6)，其中所述电极(5)进一步包括具有封装矿物质的金属合金。
7.一种浮动离子水净化装置，包括
光伏模块；
能量存储模块(3)，所述能量存储模块(3)连接到所述光伏模块(1)；
pH计；
电极支架(6)，所述电极支架(6)耦接到所述装置的基部的空腔(16)，所述电极支架(6)包括
基部(8)；
金属支架(9)，其中嵌入多个电极(110)；和
盖子(10)；
其中所述金属支架耦接到所述基部的内部，所述电极容纳在所述基部(8)内部和所述盖子(10)下方，所述基部(8)耦接到所述盖子(10)，并且所述金属支架与所述能量存储模块(3)的负极连接，并且所述能量存储模块的正极与外部金属元件(113)连接；和
外部结构(7)，所述装置的所有元件都存储在所述外部结构(7)中。
8.根据权利要求7所述的装置，进一步包括一个或多个光指示器元件(2)。
9.根据权利要求7所述的装置，其中
所述电极支架(6)的所述基部(8)被设置在所述电极支架(6)的所述底部，并且包括形成空腔的五个壁，包括前壁(101)、相对后壁(102)、右壁(103)、相对左壁(104)和底壁(105)，其中隔板(11)平行于所述相对右壁(103)和所述左壁(104)布置，形成多个通道，每个通道容纳嵌入所述金属支架(9)中的多个电极(5)中的一个电极；
其中所述右壁(103)和所述左壁(104)各自包括端对端孔(106)；
所述前壁(101)和所述相对后壁(102)包括孔(107)，这些孔横跨所述多个通道中的每一个的宽度布置；
所述底壁(105)包括沿着所述通道的底部的孔(108)；
在所述隔板(11)的每一个以及彼此相对的所述右壁(103)和所述左壁(104)的中心区域中，布置有垂直空腔(16)，其中嵌入所述多个电极的金属支架(9)安装在所述垂直空腔(16)中；和
所述隔板(11)中的一个或多个包括突出部(12)，所述突出部(12)朝向所述基部的顶部突出并接合所述盖子(10)。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述金属支架(9)具有矩形形状，并且包括孔(109)和在所述中心部分(13)中的突出部，所述突出部朝向所述支架的所述顶部突出，其中通过所述孔(109)中的每一个，所述多个电极的电极在压力下被嵌入，并且所述突出部(13)与所述能量积聚模块(3)的负极连接。
11.根据权利要求7所述的装置，其中所述盖子(10)被布置在所述电极支架(6)的所述顶部上，并且包括多个孔(111)和多个狭槽(14)，所述基部(8)的突出部(12)装配到所述狭槽(14)中，并且所述支架(9)的突出部(13)装配到所述狭槽(15)中。
12.根据权利要求7所述的装置，其中所述电极由选自铜、锌、银、金、铜、不锈钢及其组合的组的材料制成。
13.根据权利要求7所述的装置，其中所述电极(5)进一步包括具有封装矿物质的金属合金。
14.根据权利要求10所述的装置，其中所述金属支架(9)的所述突出部(13)通过板(112)与所述能量存储模块(3)的所述负极连接，所述板(112)被布置成通过所述装置基部的所述空腔(16)中的狭槽(17)从所述装置的内部向外部弯曲。
15.根据权利要求9所述的装置，其中在所述装置基部的所述空腔(16)中布置有两个狭槽，所述电极支架基部的突出部(12)装配在所述狭槽中。
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