CN113915928B - 一种冰箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冰箱，包括：箱体，其作为冰箱的支撑结构，内部设有至少一个抽屉；催化模块，其设于所述抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，所述阴极催化层为Pt/C型阴极催化层，所述阳极催化层为复合IrO2‑TiO2阳极催化层；所述阴极扩散层和所述阳极扩散层分别外接电源线，所述阳极扩散层设于所述抽屉的内侧，所述阴极扩散层设于所述抽屉的外侧。采用本发明实施例，能使得冰箱抽屉有效维持恒定持久的较低湿度，且具备除菌、净味的功效。

Description

一种冰箱
技术领域
本发明涉及冰箱技术领域，尤其涉及一种冰箱。
背景技术
食品的干燥或脱水统称为食品的干制，所得产品则称之为干制食品。一般干制品含水量10～20％，需要低湿的湿度环境，除了常见的干制食品，一些名贵中药材、茶叶等都需要低湿的湿度环境。现在许多冰箱厂家在冰箱中设置了珍品区或干区，提供一个相对低湿的储存环境，可专门存放这类食材。目前珍品区提供低湿的方式是采用冷风直吹除湿，因冰箱的冷藏区间是一个整体制冷系统，吹进珍品区的冷风并非绝对干燥的空气，因此除湿效率有限，该种除湿方式受冷藏间室整体湿度影响较大，当冷藏间室整体湿度相对较高时，珍品区很难降到所需的湿度，且冷风只有在该间室需要制冷时才吹，并非不是一直有冷风直吹，目前珍品区的湿度波动相对较大。
虽然干制食品水分活度一般较低，比较耐存储，但一旦储存环境中的湿度稍高，导致自身水分活度上升，吹进的空气里若夹杂着其他食材表面的微生物，以及使用冰箱过程中开关门，温度产生波动，这些因素也会诱导干制食材滋生微生物导致变质。另外，因干制品水分含量低，食材表面化学势能更低，因此导致干制品易吸湿，同时也易吸附一些刺激性气味。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种冰箱，能使得冰箱抽屉有效维持恒定持久的较低湿度，且具备除菌、净味的功效。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种冰箱，包括：
箱体，其作为冰箱的支撑结构，内部设有至少一个抽屉；
催化模块，其设于所述抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，
所述阴极催化层为Pt/C型阴极催化层，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；
所述阴极扩散层和所述阳极扩散层分别外接电源线，所述阳极扩散层设于所述抽屉的内侧，所述阴极扩散层设于所述抽屉的外侧。
作为上述方案的改进，所述Pt/C型阴极催化层的制备方法包括：
通过将Pt负载在碳粉上制备Pt/C型催化剂作为阴极催化层；其中，Pt负载和碳粉的比例为1:5。
作为上述方案的改进，所述复合IrO2-TiO2阳极催化层的制备方法包括：
将钛酸四正丁酯、无水乙醇、冰醋酸混合，得到混合液；
搅拌所述混合液时逐滴加入稀硝酸，直至所述混合液的pH值等于预设PH值；
加入去离子水，静置第一时间段，得到透明溶液；
按钛：铱摩尔比为3:1的成分加入H2IrCl6.xH2O溶液，搅拌后陈化第二时间段，得到稳定溶胶；
将所述稳定溶胶放在第一温度值的烘箱中放置第三时间段，得到干燥凝胶；
将所述干燥凝胶研磨成细状粉末，并放置在第二温度值的马弗炉中焙烧第四时间段，得IrO2-TiO2固溶体。
作为上述方案的改进，所述吸水膜为质子交换膜。
作为上述方案的改进，所述质子交换膜的制备方法包括：
将Nafion溶液在第三温度值的烘箱中干燥第五时间段；
在第四温度值下将N-二甲基甲酰胺加入到Nafion溶液中，静止第六时间段后得到改性Nafion溶液；
将SiO2颗粒加入到改性Nafion溶液中，得到混合溶液；
将所述混合溶液在超声水浴中分散第七时间段；
将分散后的所述混合溶液倒入水平培养皿中，放入第五温度值的烘箱中干燥；
将干燥后的固体作为质子交换膜。
作为上述方案的改进，所述阳极扩散层的材质为钛纤维毡。
作为上述方案的改进，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。
作为上述方案的改进，所述阴极扩散层的材质为疏水性碳纸。
作为上述方案的改进，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。
作为上述方案的改进，所述催化模块的表面积为50*50mm。
相比于现有技术，本发明实施例所述的冰箱，通过将阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层依次层叠设置作为催化模块，该催化模块中的阳极为具有电解水催化功能及可见光催化功能的复合IrO2-TiO2阳极催化层，该催化模块中的阴极为Pt/C型阴极催化层。再由固体高吸水性质子交换膜进行除湿，在催化模块通电后，集合了除湿、除菌、净味功能一体化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种冰箱的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的催化模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的质子交换膜的除湿原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种冰箱的结构示意图，所述冰箱包括：
箱体10，其作为冰箱的支撑结构，内部设有至少一个抽屉11；
催化模块20，其设于所述抽屉11的进风口位置，参见图2，所述催化模块20包括依次层叠设置的阴极扩散层21、阴极催化层22、吸水膜23、阳极催化层24和阳极扩散层25；其中，
所述阴极催化层22为Pt/C型阴极催化层，所述阳极催化层24为复合IrO2-TiO2阳极催化层；
所述阴极扩散层21和所述阳极扩散层25分别外接电源线，所述阳极扩散层25设于所述抽屉11的内侧，所述阴极扩散层21设于所述抽屉11的外侧。
在本发明实施例中，所述吸水膜为质子交换膜，所述质子交换膜采用电解质膜除湿技术，相较于传统物理除湿的方式电解质膜除湿的主要特征是应用一种够传导氢质子的固体电解质膜，在直流电场作用下电解空气中的水分子，从而达到除湿目的的一种电化学除湿方法。
所述质子交换膜的除湿原理如图3所示，在电能的作用下，空气中的水分子，在阳极侧发生如式所示的电化学反应：H2O→2H++2e-1+0.5O2。反应产生的氢质子在电场力的作用下穿过电解质膜迁移到阴极，电解产生的电子则通过外电路到达阴极。在阴极侧，质子和电子或质子、电子和空气中的氧气，发生以下式中的电化学反应：2H++2e-1+0.5O2→H2O、2H++2e-1→H2，从而消耗掉阳极侧反应产生的质子和电子。通过阳极侧水分子的电解和阴极侧氢气或水的生成，从而达到调节电极阳极侧湿度的目的。
在本发明实施例中，所述阴极催化层22为Pt/C型阴极催化层，所述Pt/C型阴极催化层可以使得阴极局部反应产生的H2与正极电解水产生的O2化合成H2O。这种氢的直接催化复合使失水减少，更重要的是一部分阳极析出的氧被直接催化复合，这部分的氧不必到阴极复合，使阴极的去极化减少，阳极的过电位得以下降，减轻了阳极腐蚀和氧的析出。
在本发明实施例中，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层。IrO2催化剂具备的是电解水性能，一般制备电解水系统的阳极时会使用一些导电性良好的金属氧化物去提高其质稳定性、导电性和催化活性，IrO2是一种提高电解水性能的良好金属氧化物选择，其电导率及催化活性均可大幅提高。TiO2催化剂具备的是光催化除菌、净化的性能，但是单独使用TiO2由于自身的禁带宽度大等问题，需要特殊波段的光(小于或等于387.5nm紫外光)来触发。单独的TiO2和IrO2只具备单一的光催化除菌净化和电解水的一种性能，将TiO2和IrO2复合可降低光生电子空穴复合率、提高光催化效率，能拓宽对可见光的响应范围，光催化反应只需在可见光下进行。
采用TiO2光催化技术，TiO2作为光催化半导体材料当使用大于TiO2禁带宽度的能量激发TiO2，电子受到激发，价带上的电子(e-)会跃迁至导带上，与此同时在价带上产生空穴(h+)，光生电子空穴对因此而产生，产生的空穴(h+)能与吸附在材料表面的H2O和OH-发生氧化反应，形成具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)，而电子能与水溶液中的氧气发生还原反应，生成具有强氧化能力的超氧自由基(·O2-)。羟基自由基、超氧自由基、空穴、电子等活性物种相互协同作用下能够将多种污染物、异味分子降解成小分子物质，从而达到除菌的效果。
在本发明实施例中，复合TiO2及IrO2可使在一个电极上同时实现光催化除菌净化和电解水两种性能，且电解水及光催化的催化反应活性、效率均得到提升。将催化剂原料制备成电催化电极，由于连接电路，有电能的参与，其除湿性能及除菌性能相较于传统催化剂，其效率大幅提高，反应速率也更快。
可选地，所述Pt/C型阴极催化层的制备方法包括：
通过将Pt负载在碳粉上制备Pt/C型催化剂作为阴极催化层；其中，Pt负载和碳粉的比例为1:5。
可选地，所述复合IrO2-TiO2阳极催化层的制备方法包括：
S11、将钛酸四正丁酯、无水乙醇、冰醋酸混合，得到混合液；
S12、搅拌所述混合液时逐滴加入稀硝酸，直至所述混合液的pH值等于预设PH值；
S13、加入去离子水，静置第一时间段，得到透明溶液；
S14、按钛：铱摩尔比为3:1的成分加入H2IrCl6.xH2O溶液，搅拌后陈化第二时间段，得到稳定溶胶；
S15、将所述稳定溶胶放在第一温度值的烘箱中放置第三时间段，得到干燥凝胶；
S16、将所述干燥凝胶研磨成细状粉末，并放置在第二温度值的马弗炉中焙烧第四时间段，得IrO2-TiO2固溶体。
具体地，所述第一时间段为30min，所述第二时间段为24h，所述第三时间段为24h，所述第四时间段为4h，所述第一温度值为100℃，所述第二温度值为550℃，所述预设PH值为3。
示例性的，制备所述复合IrO2-TiO2阳极催化层，采用溶胶－凝胶法制备，H2IrC16.xH2O被用作IrO2的前驱体，Ti(OC4H9)4作为TiO2的前驱体，具体制备方法如下：将6ml钛酸四正丁酯(Ti(OC4H9)4)、25ml无水乙醇、1.5ml冰醋酸混合均匀，在不断搅拌下，逐滴加入3ml稀硝酸(硝酸：水＝1:10)，调节pH＝3,继续揽拌15min后，缓慢加入3ml去离子水，再搅拌10min，然后静置30min得到透明溶液。按钛：铱摩尔比为3:1再加入一定量摩尔浓度为1.4M的H2IrC16.xH2O溶液，搅拌均匀，陈化24h，使溶胶胶粒间缓慢聚合，得到稳定溶胶。进一步地将稳定溶胶放在100℃烘箱中放置24h，最后得到干燥凝胶。将干燥凝胶固体粉碎、研磨成细状粉末，于马弗炉中550℃焙烧4h，即得IrO2-TiO2固溶体。
可选地，所述吸水膜为质子交换膜。所述质子交换膜的制备方法包括：
S21、将Nafion溶液在第三温度值的烘箱中干燥第五时间段；
S22、在第四温度值下将N-二甲基甲酰胺加入到Nafion溶液中，静止第六时间段后得到改性Nafion溶液；
S23、将SiO2颗粒加入到改性Nafion溶液中，得到混合溶液；
S24、将所述混合溶液在超声水浴中分散第七时间段；
S25、将分散后的所述混合溶液倒入水平培养皿中，放入第五温度值的烘箱中干燥；
S26、将干燥后的固体作为质子交换膜。
具体地，所述第五时间段为5h，所述第六时间段为2h，所述第七时间段为1.5h，所述第三温度值为60℃，所述第四温度值为50℃，所述第五温度值为80℃。
示例性的，将烧杯中含有的2.5g的5wt％的Nafion溶液在60℃的烘箱中干燥5h，使溶剂完全挥发；在50℃下，将2.5g的N-二甲基甲酰胺(DMF)加入烧杯中，2h后得到改性Nafion溶液；然后，将SiO2颗粒加入到改性Nafion溶液中，得到混合溶液。并将混合溶液在超声水浴中分散1.5h；将分散后的混合溶液倒入水平培养皿中，放入80℃的烘箱中，直到完全干燥，将干燥后的固体作为质子交换膜。
进一步地，在制备完Pt/C型阴极催化层和复合IrO2-TiO2阳极催化层后，将复合IrO2-TiO2阳极催化层涂覆在质子交换膜的阳极侧，将Pt/C型阴极催化层涂覆在质子交换膜的阴极侧，两极负载量相同，为2mg/cm2。
更进一步地，所述阳极扩散层的材质为钛纤维毡，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。所述阴极扩散层的材质为疏水性碳纸，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。所述催化模块的面积为50*50mm，在阴阳两极分别接线，外接恒电压4v，电流不超过1A。
相比于现有技术，本发明实施例所述的冰箱，通过将阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层依次层叠设置作为催化模块，该催化模块中的阳极为具有电解水催化功能及可见光催化功能的复合IrO2-TiO2阳极催化层，该催化模块中的阴极为Pt/C型阴极催化层。再由固体高吸水性质子交换膜进行除湿，在催化模块通电后，集合了除湿、除菌、净味功能一体化。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种冰箱，其特征在于，包括：
箱体，其作为冰箱的支撑结构，内部设有至少一个抽屉；
催化模块，其设于所述抽屉的进风口位置，包括依次层叠设置的阴极扩散层、阴极催化层、吸水膜、阳极催化层和阳极扩散层；其中，
所述阴极催化层为Pt/C型阴极催化层，所述阳极催化层为复合IrO2-TiO2阳极催化层；
所述阴极扩散层和所述阳极扩散层分别外接电源线，所述阳极扩散层设于所述抽屉的内侧，所述阴极扩散层设于所述抽屉的外侧；
其中，所述复合IrO2-TiO2阳极催化层的制备方法包括：
将钛酸四正丁酯、无水乙醇、冰醋酸混合，得到混合液；
搅拌所述混合液时逐滴加入稀硝酸，直至所述混合液的pH值等于预设pH值；
加入去离子水，静置第一时间段，得到透明溶液；
按钛：铱摩尔比为3:1的成分加入H2 IrCl 6.xH2O溶液，搅拌后陈化第二时间段，得到稳定溶胶；
将所述稳定溶胶放在第一温度值的烘箱中放置第三时间段，得到干燥凝胶；
将所述干燥凝胶研磨成细状粉末，并放置在第二温度值的马弗炉中焙烧第四时间段，得IrO2-TiO2固溶体。
2.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述Pt/C型阴极催化层的制备方法包括：
通过将Pt负载在碳粉上制备Pt/C型催化剂作为阴极催化层；其中，Pt负载和碳粉的比例为1:5。
3.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述吸水膜为质子交换膜。
4.如权利要求3所述的冰箱，其特征在于，所述质子交换膜的制备方法包括：
将Nafion溶液在第三温度值的烘箱中干燥第五时间段；
在第四温度值下将N-二甲基甲酰胺加入到Nafion溶液中，静止第六时间段后得到改性Nafion溶液；
将SiO2颗粒加入到改性Nafion溶液中，得到混合溶液；
将所述混合溶液在超声水浴中分散第七时间段；
将分散后的所述混合溶液倒入水平培养皿中，放入第五温度值的烘箱中干燥；
将干燥后的固体作为质子交换膜。
5.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述阳极扩散层的材质为钛纤维毡。
6.如权利要求5所述的冰箱，其特征在于，所述阳极扩散层中设有阳极通孔，所述阳极通孔在所述阳极扩散层的孔隙率为78％，所述阳极扩散层的厚度为200μm。
7.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述阴极扩散层的材质为疏水性碳纸。
8.如权利要求7所述的冰箱，其特征在于，所述阴极扩散层中设有阴极通孔，所述阴极通孔在所述阴极扩散层的孔隙率为75％，所述阴极扩散层的厚度为210μm。
9.如权利要求1所述的冰箱，其特征在于，所述催化模块的表面积为50*50mm。
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