CN115786936A - 电解系统及电解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解系统及电解方法，该电解系统包括余氯检测器、电控模组以及电解模组；电控模组分别与余氯检测器以及电解模组连接，余氯检测器设置在电解槽内；余氯检测器检测电解槽内电解质的余氯浓度，并将余氯浓度发送至电控模组；电控模组根据余氯浓度确定电解质的目标电解电压，并将目标电解电压对应的驱动信号输出至电解模组；电解模组根据驱动信号输出目标电解电压对电解质进行电解。在本发明中，通过对余氯浓度进行检测，然后根据不同的余氯浓度确定对应的目标电解电压，从而在电解池内电解出不同元素的消毒物质，实现了在余氯浓度不同的情况下，满足消毒需求。

Description

电解系统及电解方法

技术领域

本发明涉及电解池技术领域，尤其涉及一种电解系统及电解方法。

背景技术

随着科技飞速发展，智能设备不断走进家庭，为住户提供十分便捷的居住服务，无论是厨房还是卫生间，水资源的利用更加便捷。在用水时，很容易在盛水的容器内存在一定的细菌残留，例如马桶、洗手盆等位置的残留较为明显。

由于自来水中还有一定的氯元素，在马桶或洗手盆等位置，可以通过设置电解池，对自来水进行电解，可以得到具有消毒杀菌效果的次氯酸对马桶或洗手盆等容器进行消毒，并且电解水也可以对其他物体的表面或地面进行消毒或清洗。然而各区域水质不同，自来水中余氯浓度差异较大，并且部分家庭的水管还安装有过滤器，使自来水中氯浓度进一步降低，此时通过电解次氯酸进行消毒的方式并不适用。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电解系统及电解方法，旨在解决现有技术中如何在自来水内的余氯浓度不同的情况下满足消毒需求的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电解系统，所述电解系统包括：余氯检测器、电控模组以及电解模组；

其中，所述电控模组分别与所述余氯检测器以及所述电解模组连接，所述余氯检测器设置在电解槽内；

所述余氯检测器，用于检测电解槽内电解质的余氯浓度，并将所述余氯浓度发送至所述电控模组；

所述电控模组，用于根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压，并将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述电解模组；

所述电解模组，用于根据所述驱动信号输出所述目标电解电压对所述电解质进行电解。

可选地，所述电控模组，还用于将所述余氯浓度与预设浓度进行比较；

所述电控模组，还用于在所述余氯浓度小于所述预设浓度时，输出第一目标电解电压对应的驱动信号至所述电解模组。

可选地，所述电解系统还包括：电流检测器；

其中，所述电流检测器分别与所述电解模组以及所述电控模组连接；

所述电控模组，还用于在所述余氯浓度大于所述预设浓度时，发送电流检测信号至所述电流检测器；

所述电流检测器，用于在接收到所述电流检测信号时，检测所述电解模组内的电流密度，并将所述电流密度发送至所述电控模组；

所述电控模组，还用于在所述电流密度大于预设电流密度时，输出第二电解电压对应的驱动信号至所述电解模组。

可选地，所述电控模组，还用于在所述电流密度小于所述预设电流密度时，输出第三电解电压对应的驱动信号至所述电解模组。

可选地，所述电解模组包括：可调电源以及电解电极；

其中，所述可调电源分别与所述电控模组以及电解电极连接；

所述电控模组，还用于将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述可调电源；

所述可调电源，用于输出所述驱动信号对应的目标电解电压至所述电解电极，对所述电解质进行电解。

可选地，所述电解电极的阳极为泡沫铜电极，阴极为玻碳电极；

所述泡沫铜电极包括：泡沫铜基材和设置在所述泡沫层基材上的掺杂层；

所述掺杂层由铜、氧化钽、氧化铱和/或二氧化钌组成。

可选地，所述电解系统还包括：水泵；

其中，所述水泵与所述电控模组连接，所述水泵的出水口与所述电解槽的进水口连接；

所述电控模组，还用于输出启动信号至所述水泵，以使所述水泵控制所述电解质的流量或流速

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电解方法，所述电解方法包括：

检测电解槽内电解质的余氯浓度；

根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压；

根据所述目标电解电压对所述电解质进行电解。

可选地，所述根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压的步骤包括：

将所述余氯浓度与预设浓度进行比较；

在所述余氯浓度小于所述预设浓度时，将第一电解电压作为目标电解电压。

可选地，所述将所述余氯浓度与预设浓度进行比较的步骤之后还包括：

在所述余氯浓度大于所述预设浓度时，检测所述电解模组内的电流密度；

在所述电流密度大于预设电流密度时，将第二电解电压作为所述目标电解电压，否则将第三电解电压作为所述目标电解电压。

本发明提供了一种电解系统及电解方法，该电解系统包括余氯检测器、电控模组以及电解模组；所述电控模组分别与所述余氯检测器以及所述电解模组连接，所述余氯检测器设置在电解槽内；所述余氯检测器检测电解槽内电解质的余氯浓度，并将所述余氯浓度发送至所述电控模组；所述电控模组根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压，并将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述电解模组；所述电解模组根据所述驱动信号输出所述目标电解电压对所述电解质进行电解。在本发明中，通过对余氯浓度进行检测，然后根据不同的余氯浓度确定对应的目标电解电压，从而在电解池内电解出不同元素的消毒物质，实现了在余氯浓度不同的情况下，满足消毒需求。

附图说明

图1为本发明提出的电解系统第一实施例的结构示意图；

图2为本发明提出的电解系统第二实施例的结构示意图；

图3为本发明提出的电解方法第一实施例的流程示意图；

图4为本发明提出的电解方法第二实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明提出的电解系统第一实施例的结构示意图。基于图1提出本发明电解系统的第一实施例。

在本实施例中，所述电解系统包括：余氯检测器10、电控模组20以及电解模组30；

其中，所述电控模组20分别与所述余氯检测器10以及所述电解模组30连接，所述余氯检测器10设置在电解槽内。

应理解的是，在自来水的电解过程中，电解电压不同得到的产物也不相同。例如自来水中的余氯可以在1.36V的析氯电位下发生氧化反应生成氯气，氯气经过进一步水解便可生成次氯酸，因此，采用12V的电解电压可以将自来水中的余氯电解形成用于消毒杀菌的次氯酸、次氯酸钠等物质，在使用其他电压值的电解电压进行电解时，主要产物并不是次氯酸、次氯酸钠。在余氯浓度充足的情况下，可以直接电解自来水中的余氯对容器进行消毒；而在余氯浓度不足的情况下，继续电解只会在阳极上产生氧气并不能增加氯气及次氯酸的量，电解产生的消毒剂的量有限而不能起到消毒杀菌的效果。其中，容器可以为盛储自来水的水盆、马桶等器件，当然该容器内的自来水可以为流动的自来水，可以对电解模组上游的自来水进行余氯浓度检测即可。自来水可以为电解池中电解槽(容器)内的电解质。

需要说明的是，根据不同的电解电压可以电解出不同的消毒物质，因此，在电解之前还需要对电解质内的余氯浓度进行检测，以确定需要选取的电解电压。余氯检测器10是用于对自来水中的余氯浓度进行检测的检测器。为了保证余氯检测器10检测的精度，在本实施例中，需要将余氯检测器10设置在电解槽内并与电解质充分接触。电控模组20是用于对电解质电解过程中进行调控的模组。该电控模组20可以对电解电压、电解启动、截止以及电解过程中的水流等参数进行调控。电解模组30是用于对自来水进行电解的组件。

在本实施例中，电解模组20可以有2种电解模式即开放型电解模式和流水型电解模式。

其中，开放型电解模式中电解模组20可以包含电极片及为其提供电解电压的电源，电极片可以通过塑料支架固定，电解模组20可以自由地放置在有电解质的容器中(电极片与电解质接触)进行电解。

流水型电解模式中，电解模组20通过塑料封装成型，并设有进水口与出水口，塑料注塑形成内腔，电极片封装在塑料内腔内(通过接线与电源连接)。使用时，电解模组进水口与水源连接，内腔充满水后开启电解电压，电解过程水源不间断，内腔一直处于满水状态，出水口流出水为电解水，用于消毒。在本实施例中，优选流水型电解模式结构的电解模组20对自来水进行电解。

可以理解的是，电解过程中采用不同的电解电压电解自来水得到的产物并不相同，其中电解自来水过程中可能产生的次氯酸、臭氧、双氧水等物质均具备消毒的功能。根据自来水内所包括的元素不同可以通过调节电解电压，从而电解生成不同的消毒物质。

在具体电解过程中，所述余氯检测器10可以直接检测出电解槽内未经过电解的自来水中的余氯浓度，并将所述余氯浓度发送至所述电控模组20；所述电控模组20根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压，并将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述电解模组30；所述电解模组30可以根据所述驱动信号输出所述目标电解电压对所述电解质进行电解。

余氯浓度是指自来水中游离性余氯和化合性余氯的浓度。游离性余氯：包括HOCl及OCl-等。化合性余氯：包括NH2Cl、NHCl2、NCl3及其它氯胺类化合物。在对自来水进行电解过程中，先将自来水中的氯离子氧化成氯气，然后氯气再还原成次氯酸。在余氯浓度大于一定值时，可以电解出满足消毒需求的次氯酸，而在余氯浓度过低时，电解出的次氯酸无法满足消毒需求。目标电解电压为电解过程中电解电池输出的电压。在本实施例中，目标电解电压与余氯浓度相关。驱动信号是对电解模组30进行驱动的信号，该驱动信号内包含目标电解电压信息，电解模组30在启动电解时，需要将电解电源输出的电压调节至对应的目标电解电压。

例如在余氯检测器10检测到自来水中的余氯浓度大于0.15mg/L时，可以将目标电解电压调节至12V，此时电解模组30内的化学反应为阳极上发生的析氯反应，电解出的主要物质为次氯酸，利用该次氯酸对洗手盆或马桶等容器进行消毒；而在余氯检测器10检测到自来水中的余氯浓度小于0.15mg/L时，此时通过12V的目标电解电压电解出的次氯酸无法满足消毒需求，应当对电解电压进行调节，可以使用24V的目标电解电压，在阳极上发生析氧反应，从而在洗手盆或马桶等容器内产生臭氧，利用臭氧作为主要的杀菌消毒剂。

其中，12V的目标电解电压为产生次氯酸的电解电压、24V的目标电解电压为产生臭氧的电解电压，在电解过程中目标电解电压可以在一定的范围内大于对应的析氯电压或析臭氧电压，但是析氯反应过程中，该目标电解电压应当小于24V。

此外，由于析氯电压小于析臭氧电压，并且在余氯浓度较低时，自来水的导电率较低，产生臭氧的目标电解电压应当大于产生次氯酸的目标电解电压。

本实施例提供了一种电解系统，该电解系统包括余氯检测器、电控模组以及电解模组；所述电控模组分别与所述余氯检测器以及所述电解模组连接，所述余氯检测器设置在电解槽内；所述余氯检测器检测电解槽内电解质的余氯浓度，并将所述余氯浓度发送至所述电控模组；所述电控模组根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压，并将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述电解模组；所述电解模组根据所述驱动信号输出所述目标电解电压对所述电解质进行电解。在本实施例中，通过对余氯浓度进行检测，然后根据不同的余氯浓度确定对应的目标电解电压，从而在电解池内电解出不同元素的消毒物质，实现了在余氯浓度不同的情况下，满足消毒需求。

参照图2，图2为本发明提出的电解系统第二实施例的结构示意图。基于上述电解系统的第一实施例提出本发明电解系统的第二实施例。

在本实施例中，需要根据电解质中的余氯浓度确定具体的目标电解电压，因此所述电控模组20可以将余氯检测器10检测到所述余氯浓度与预设浓度进行比较；在所述余氯浓度小于所述预设浓度时，电控模组20可以认定自来水中的余氯浓度不足，从而输出第一目标电解电压对应的驱动信号至所述电解模组30，此时电解模组30利用第一目标电解电压，在电解池内发生：3H₂O→O₃+6H⁺+6e^-的析氧反应，在阳极析出臭氧，利用臭氧作为主要消毒物对盛储容器进行消毒。

其中，预设浓度是预先设定用于确定自来水中的余氯浓度是否满足消毒需求的浓度。该预设浓度可以为上述的0.15mg/L，当然该预设浓度也可以根据盛储容器的体积、形状、水量等因素在较小的范围内进行适当的调节。由于盛储容器的体积越大对应的储水量也就越大，但是相同电解时间内产生用于消毒的有效氯的量不变，但由于储水量增大导致有效氯的浓度下降，消毒效果下降。第一目标电解电压为产生臭氧的电解电压，该第一目标电解电压可以适当的大于析臭氧电压。

应理解的是，在余氯浓度大于预设浓度的情况下，可以通过电解自来水中的余氯，从而产生次氯酸作为主要消毒物。由于析氯电压1.36V大于析氧气电压1.23V，因此在次氯酸电解过程中还伴随着产生氧气的过程：2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-，电解产生的氧气会吸附于电极片表面而使电流密度下降即氧气气泡吸附在阳极上，遮盖活性位点，使催化剂与电解质分离，抑制电解反应，导致电解产生的次氯酸不断的降低，甚至在电流密度过低时，产生的次氯酸可以忽略，无法实现对盛储容器进行消毒。

因此，在本实施例中，所述电解系统还包括：电流检测器40；

其中，所述电流检测器40分别与所述电解模组30以及所述电控模组20连接。

需要说明的是，电流检测器40是用于对电解模组30内的电流密度进行检测的器件。该电流检测器40可以一直保持启动状态，在电解自来水生成次氯酸的过程中不停的对电流密度进行检测，当然也可以在需要电解自来水生成次氯酸时，在电控模组20的控制下启动。

在具体实施中，所述电控模组20可以在所述余氯浓度大于所述预设浓度时，发送电流检测信号至所述电流检测器40；所述电流检测器40可以在接收到所述电流检测信号时，检测所述电解模组30内的电流密度，并将所述电流密度发送至所述电控模组20；所述电控模组20还可以在所述电流密度大于预设电流密度时，输出第二电解电压对应的驱动信号至所述电解模组30，从而使电解模组30电解产生次氯酸作为主要消毒物。

其中，预设电流密度是预先设定用于确定电解模组30内的电流密度是否满足电解需求的电流密度。在电流密度大于预设电流密度时，并不会对析氯过程造成影响，使用第二目标电解电压继续进行析氯反应即可。第二目标电解电压为电解产生次氯酸的电压。该预设电流密度可以为10mA/cm²，该第二目标电解电压处于12V至24V之间。

此外，所述电控模组20还可以在所述电流密度小于所述预设电流密度时，输出第三电解电压对应的驱动信号至所述电解模组30。

在电流密度小于预设电流密度时，电解模组30内的电流密度过小，已经对析氯过程造成影响，无法继续产生次氯酸或产生次氯酸浓度过低，此时应当对电极片上的氧气进行处理。在对氧气进行处理时，可以将氧气还原为具有消毒作用的双氧水。该还原过程为：O₂+2e^-+2H⁺→H₂O₂。

第三目标电解电压为电解产生双氧水的电压。产生双氧水的标准电压在0.68-1.36V间，此时可以将第三目标电解电压设置为8V，可以在一定范围内波动，例如第三目标电解电压可以处于8V至12V之间。

此外，在使用第三目标电解电压电解自来水的过程中，电流检测器40检测到的电流密度会逐渐增加，直至该采集到的电流密度达到预设电流密度，此时，电控模组20认定电流密度满足条件即电极片上的氧气并不会对析氯过程造成影响，使用第二目标电解电压继续进行析氯反应即可。

此外，在本实施例中，所述电解模组30包括：可调电源301以及电解电极302；

其中，所述可调电源301分别与所述电控模组20以及电解电极302连接。

应理解的是，在自来水电解过程中，存在电解电压调节的过程，在本实施例中，可以直接将电解模组30内的电源设置为可调电源301，从而更加便捷的对电解电压的电压值进行调节，得到对应的目标电解电压。电解电极302设置在电解槽内，根据可调电源301输出的目标电解电压对电解质进行电解。

在具体实施中，所述电控模组20可以直接将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述可调电源301；所述可调电源301可以直接输出所述驱动信号对应的目标电解电压至所述电解电极302，对所述电解质进行电解。

在本实施例中，所述电解电极302的阳极为泡沫铜电极，阴极为玻碳电极；

所述泡沫铜电极包括：泡沫铜基材和设置在所述泡沫层基材上的掺杂层；

所述掺杂层由铜、氧化钽、氧化铱和/或二氧化钌组成。

应理解的是，电解电极302在电解液内与电解液的接触越大则反映速率越大。因此，可以将用于将主要产生消毒物的阳极设置为泡沫铜电极。该泡沫铜电极可以由泡沫铜基材和设置在泡沫铜基材上的掺杂层组成。泡沫铜基材是一种在铜基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型多功能材料。泡沫铜基材的导电性和延展性好，且制备成本比泡沫镍低，导电性能更好，比表面积大。

该掺杂层可以由铜、氧化钽、氧化铱和/或二氧化钌材料之间相互掺杂形成。电极材料的合理设置不仅可以提高化学反应的速率，还可以对电极进行保护，避免电解被腐蚀、寿命降低，其中氧化钽为Ta₂O₃。

其中，二氧化钌的析氯活性高，过电位低，可以有效提成析氯反应的速率；氧化铱可以提高阳极的耐腐蚀性，对阳极进行保护；氧化钽可以与氧化铱以及二氧化钌协同作用提高臭氧析出的活性，降低析臭氧的电位，提升臭氧析出的反应速率；铜可以经过电解溶出具有杀菌效果的铜离子，对水体进行杀菌进一步提升消毒效果该过程具体为：H₂O→H⁺+OH^-；Cu+2H⁺→Cu²⁺+H₂；

此外，铜可以与氧化铱以及二氧化钌形成固溶体，从而增加泡沫铜基材与掺杂层之间的结合力，延长阳极使用寿命。

该阴极材料可以使用玻碳电极，电解时阳极上产生的氧气，可以在玻碳电极上与氢离子反应，生成双氧水，在消除氧气的同时提升消毒效果。

此外，在本实施例中，所述电解系统还包括：水泵50；

其中，所述水泵50与所述电控模组20连接，所述水泵50的出水口与所述电解槽的进水口连接。

应理解的是，在电解过程中，电解质内的离子主要通过移动的方式在阳极和阴极上发生氧化还原反应。水泵50可以对电解质的流速或流量进行控制，从而控制反应物质(余氯、水分子，氧气分子等)与电极接触的时间，控制反应效率，影响活性物质/消毒物质产生的量。

在具体实施中，所述电控模组20可以在输出驱动信号之后，输出启动信号至所述水泵50，所述水泵50在接收到该启动信号时启动，并以恒定的速率进行转动，从而控制所述电解质的流量或流速，使电解质的流速或流量保持稳定。其中，水泵50可以通过电解模组30内的可调电源301进行供电，当然也可以通过专用水泵电源进行供电，此处不做具体限定。

基于上述电解系统，提出本发明电解方法的实施例。

参照图3，图3为本发明提出的电解方法第一实施例的流程示意图。

在本实施例中，所述电解方法包括以下步骤：

步骤S10：检测电解槽内电解质的余氯浓度。

步骤S20：根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压。

步骤S30：根据所述目标电解电压对所述电解质进行电解。

应理解的是，本实施例的执行主体可以是电解系统，其中该电解系统的包括余氯检测器、电控模组以及电解模组等结构。其中，余氯检测器是用于对自来水中的余氯浓度进行检测的检测器。为了保证余氯检测器检测的精度，在本实施例中，需要将余氯检测器设置在电解槽内并与电解质充分接触。电控模组是用于对电解质电解过程中进行调控的模组。该电解模组可以对电解电压、电解启动、截止以及电解过程中的水流等参数进行调控。电解模组是用于对自来水进行电解的组件。

在本实施例中，电解模组可以有2种电解模式即开放型电解模式和流水型电解模式。

其中，开放型电解模式中电解模组20可以包含电极片及为其提供电解电压的电源，电极片可以通过塑料支架固定，电解模组可以自由地放置在有电解质的容器中(电极片与电解质接触)进行电解。

流水型电解模式中，电解模组通过塑料封装成型，并设有进水口与出水口，塑料注塑形成内腔，电极片封装在塑料内腔内(通过接线与电源连接)。

使用时，电解模组进水口与水源连接，内腔充满水后开启电解电压，电解过程水源不间断，内腔一直处于满水状态，出水口流出水为电解水，用于消毒。在本实施例中，优选流水型电解模式结构的电解模组对自来水进行电解。

在自来水的电解过程中，电解电压不同得到的产物也不相同。例如自来水中的余氯可以在1.36V的析氯电位下发生氧化反应生成氯气，氯气经过进一步水解便可生成次氯酸，因此，采用12V的电解电压可以将自来水中的余氯电解形成用于消毒杀菌的次氯酸、次氯酸钠等物质，在使用其他电压值的电解电压进行电解时，主要产物并不是次氯酸、次氯酸钠。在余氯浓度充足的情况下，可以直接电解自来水中的余氯对容器进行消毒；而在余氯浓度不足的情况下，继续电解只会在阳极上产生氧气并不能增加氯气及次氯酸的量，电解产生的消毒剂的量有限而不能起到消毒杀菌的效果。其中，容器可以为盛储自来水的水盆、马桶等器件，当然该容器内的自来水可以为流动的自来水，可以对电解模组上游的自来水进行余氯浓度检测即可。自来水可以为电解池中电解槽(容器)内的电解质。

可以理解的是，电解过程中采用不同的电解电压电解自来水得到的产物并不相同，其中电解自来水过程中可能产生的次氯酸、臭氧、双氧水等物质均具备消毒的功能。根据自来水内所包括的元素不同可以通过调节电解电压，从而电解生成不同的消毒物质。

在具体电解过程中，电解系统中的余氯检测器可以直接检测出电解槽内未经过电解的自来水中的余氯浓度，然后电解系统可以根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压，根据所述目标电解电压对所述电解质进行电解。

余氯浓度是指自来水中游离性余氯和化合性余氯的浓度。游离性余氯：包括HOCl及OCl-等。化合性余氯：包括NH2Cl、NHCl2、NCl3及其它氯胺类化合物。在对自来水进行电解过程中，先将自来水中的氯离子氧化成氯气，然后氯气再还原成次氯酸。在余氯浓度大于一定值时，可以电解出满足消毒需求的次氯酸，而在余氯浓度过低时，电解出的次氯酸无法满足消毒需求。目标电解电压为电解过程中电解电池输出的电压。在本实施例中，目标电解电压与余氯浓度相关。

例如在余氯检测器检测到自来水中的余氯浓度大于0.15mg/L时，可以将目标电解电压调节至12V，此时电解模组内的化学反应为阳极上发生的析氯反应，电解出的主要物质为次氯酸，利用该次氯酸对洗手盆或马桶等容器进行消毒；而在余氯检测器检测到自来水中的余氯浓度小于0.15mg/L时，此时通过12V的目标电解电压电解出的次氯酸无法满足消毒需求，应当对电解电压进行调节，可以使用24V的目标电解电压，在阳极上发生析氧反应，从而在洗手盆或马桶等容器内产生臭氧，利用臭氧作为主要的杀菌消毒剂。

其中，12V的目标电解电压为析氯电压、24V的目标电解电压为析臭氧电压，在电解过程中目标电解电压可以在一定的范围内大于对应的析氯电压或析臭氧电压，但是析氯反应过程中，该目标电解电压应当小于24V。

此外，由于析氯电压小于析臭氧电压，并且在余氯浓度较低时，自来水的导电率较低，产生臭氧的目标电解电压应当大于产生次氯酸的目标电解电压。

本实施例提供了一种电解方法，该电解方法通过包括检测电解槽内电解质的余氯浓度。根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压。根据所述目标电解电压对所述电解质进行电解。在本实施例中，通过对余氯浓度进行检测，然后根据不同的余氯浓度确定对应的目标电解电压，从而在电解池内电解出不同元素的消毒物质，实现了在余氯浓度不同的情况下，满足消毒需求。

参照图4，图4为本发明提出的电解方法第二实施例的流程示意图，基于上述图3所示的第一实施例，提出本发明电解方法的第二实施例。

在第二实施例中，所述步骤S20具体包括：

步骤S201：将所述余氯浓度与预设浓度进行比较；

步骤S202：在所述余氯浓度小于所述预设浓度时，将第一电解电压作为目标电解电压。

步骤S203：在所述余氯浓度大于所述预设浓度时，检测所述电解模组内的电流密度。

步骤S204：在所述电流密度大于预设电流密度时，将第二电解电压作为所述目标电解电压，否则将第三电解电压作为所述目标电解电压。

在本实施例中，需要根据电解质中的余氯浓度确定具体的目标电解电压，因此所述电控模组可以将余氯检测器检测到所述余氯浓度与预设浓度进行比较；在所述余氯浓度小于所述预设浓度时，电控模组可以认定自来水中的余氯浓度不足，从而输出第一目标电解电压对应的驱动信号至所述电解模组30，此时电解模组利用第一目标电解电压，在电解池内发生：3H₂O→O₃+6H⁺+6e^-的析氧反应，在阳极析出臭氧，利用臭氧作为主要消毒物对盛储容器进行消毒。

其中，预设浓度是预先设定用于确定自来水中的余氯浓度是否满足消毒需求的浓度。该预设浓度可以为上述的0.15mg/L，当然该预设浓度也可以根据盛储容器的体积、形状、水量等因素在较小的范围内进行适当的调节。由于盛储容器的体积越大对应的储水量也就越大，在余氯浓度相同的情况下，产生的次氯酸也就越多，因此预设浓度在小范围内调节即可。第一目标电解电压为产生臭氧的电解电压，该第一目标电解电压可以适当的大于析臭氧电压。

应理解的是，在余氯浓度大于预设浓度的情况下，可以通过电解自来水中的氯，从而产生次氯酸作为主要消毒物。由于析氯电压1.36V大于析氧气电压1.23V，因此在次氯酸电解过程中还伴随着产生氧气的过程：2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-，电解产生的氧气会吸附于电极片表面而使电流密度下降即氧气气泡吸附在阳极上，遮盖活性位点，使催化剂与电解质分离，抑制电解反应，导致电解产生的次氯酸不断的降低，甚至在电流密度过低时，产生的次氯酸可以忽略，无法实现对盛储容器进行消毒。

在具体实施中，所述电控模组可以在所述余氯浓度大于所述预设浓度时，发送电流检测信号至所述电流检测器；所述电流检测器可以在接收到所述电流检测信号时，检测所述电解模组内的电流密度，并将所述电流密度发送至所述电控模组；所述电控模组还可以在所述电流密度大于预设电流密度时，输出第二电解电压对应的驱动信号至所述电解模组，从而使电解模组电解产生次氯酸作为主要消毒物。

其中，预设电流密度是预先设定用于确定电解模组30内的电流密度是否满足电解需求的电流密度。在电流密度大于预设电流密度时，并不会对析氯过程造成影响，使用第二目标电解电压继续进行析氯反应即可。第二目标电解电压为电解产生次氯酸的电压。该预设电流密度可以为10mA/cm²，该第二目标电解电压处于12V至24V之间。

此外，所述电控模组还可以在所述电流密度小于所述预设电流密度时，输出第三电解电压对应的驱动信号至所述电解模组。

在电流密度小于预设电流密度时，电解模组内的电流密度过小，已经对析氯过程造成影响，无法继续产生次氯酸或产生次氯酸浓度过低，此时应当对电极片上的氧气进行处理。在对氧气进行处理时，可以将氧气还原为具有消毒作用的双氧水。该还原过程为：O₂+2e^-+2H⁺→H₂O₂。

第三目标电解电压为电解产生双氧水的电压。产生双氧水的标准电压在0.68-1.36V间，此时可以将第三目标电解电压设置为8V，可以在一定范围内波动，例如第三目标电解电压可以处于8V至12V之间。

在使用第三目标电解电压电解自来水的过程中，电流检测器检测到的电流密度会逐渐增加，直至该采集到的电流密度达到预设电流密度，此时，电控模组认定电流密度满足条件即电极片上的氧气并不会对析氯过程造成影响，使用第二目标电解电压继续进行析氯反应即可。

此外，在本实施例中，还可以将可调电源设置在电解模组内，并且电解模组的阳极为泡沫铜电极，阴极为玻碳电极。

应理解的是，电解电极在电解液内与电解液的接触越大则反映速率越大。因此，可以将用于将主要产生消毒物的阳极设置为泡沫铜电极。该泡沫铜电极可以由泡沫铜基材和设置在泡沫铜基材上的掺杂层组成。泡沫铜基材是一种在铜基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型多功能材料。泡沫铜基材的导电性和延展性好，且制备成本比泡沫镍低，导电性能更好，比表面积大。

该掺杂层可以由铜、氧化钽、氧化铱和/或二氧化钌材料之间相互掺杂形成。电极材料的合理设置不仅可以提高化学反应的速率，还可以对电极进行保护，避免电解被腐蚀、寿命降低。

其中，二氧化钌的析氯活性高，过电位低，可以有效提成析氯反应的速率；氧化铱可以提高阳极的耐腐蚀性，对阳极进行保护；氧化钽可以与氧化铱以及二氧化钌协同作用提高臭氧析出的活性，降低析臭氧的电位，提升臭氧析出的反应速率；铜可以经过电解溶出具有杀菌效果的铜离子，对水体进行杀菌进一步提升消毒效果该过程具体为：H₂O→H⁺+OH^-；Cu+2H⁺→Cu²⁺+H₂；

此外，铜可以与氧化铱以及二氧化钌形成固溶体，从而增加泡沫铜基材与掺杂层之间的结合力，延长阳极使用寿命。

该阴极材料可以使用玻碳电极，电解时阳极上产生的氧气，可以在玻碳电极上与氢离子反应，生成双氧水，在消除氧气的同时提升消毒效果。

此外，在步骤S30之后，还包括：

启动水泵，以使所述水泵控制所述电解质的流量或流速。

在电解过程中，电解质内的离子主要通过移动的方式在阳极和阴极上发生氧化还原反应。水泵可以对电解质的流速或流量进行控制，从而控制反应物质(余氯、水分子，氧气分子等)与电极接触的时间，控制反应效率，影响活性物质/消毒物质产生的量。

在具体实施中，所述电控模组可以在输出驱动信号之后，输出启动信号至所述水泵，所述水泵在接收到该启动信号时启动，并以恒定的速率进行转动，从而控制所述电解质的流量或流速，使电解质的流速或流量保持稳定。其中，水泵可以通过电解模组内的可调电源进行供电，当然也可以通过专用水泵电源进行供电，此处不做具体限定。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器镜像(Read Only Memory image，ROM)/随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电解系统，其特征在于，所述电解系统包括：余氯检测器、电控模组以及电解模组；

其中，所述电控模组分别与所述余氯检测器以及所述电解模组连接，所述余氯检测器设置在电解槽内；

所述余氯检测器，用于检测电解槽内电解质的余氯浓度，并将所述余氯浓度发送至所述电控模组；

所述电控模组，用于根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压，并将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述电解模组；

所述电解模组，用于根据所述驱动信号输出所述目标电解电压对所述电解质进行电解。

2.如权利要求1所述的电解系统，其特征在于，所述电控模组，还用于将所述余氯浓度与预设浓度进行比较；

所述电控模组，还用于在所述余氯浓度小于所述预设浓度时，输出第一目标电解电压对应的驱动信号至所述电解模组。

3.如权利要求2所述的电解系统，其特征在于，所述电解系统还包括：电流检测器；

其中，所述电流检测器分别与所述电解模组以及所述电控模组连接；

所述电控模组，还用于在所述余氯浓度大于所述预设浓度时，发送电流检测信号至所述电流检测器；

所述电流检测器，用于在接收到所述电流检测信号时，检测所述电解模组内的电流密度，并将所述电流密度发送至所述电控模组；

所述电控模组，还用于在所述电流密度大于预设电流密度时，输出第二电解电压对应的驱动信号至所述电解模组。

4.如权利要求3所述的电解系统，其特征在于，所述电控模组，还用于在所述电流密度小于所述预设电流密度时，输出第三电解电压对应的驱动信号至所述电解模组。

5.如权利要求1-4任一项所述的电解系统，其特征在于，所述电解模组包括：可调电源以及电解电极；

其中，所述可调电源分别与所述电控模组以及电解电极连接；

所述电控模组，还用于将所述目标电解电压对应的驱动信号输出至所述可调电源；

所述可调电源，用于输出所述驱动信号对应的目标电解电压至所述电解电极，对所述电解质进行电解。

6.如权利要求5所述的电解系统，其特征在于，所述电解电极的阳极为泡沫铜电极，阴极为玻碳电极；

所述泡沫铜电极包括：泡沫铜基材和设置在所述泡沫层基材上的掺杂层；

所述掺杂层由铜、氧化钽、氧化铱和/或二氧化钌组成。

7.如权利要求6所述的电解系统，其特征在于，所述电解系统还包括：水泵；

其中，所述水泵与所述电控模组连接，所述水泵的出水口与所述电解槽的进水口连接；

所述电控模组，还用于输出启动信号至所述水泵，以使所述水泵控制所述电解质的流量或流速。

8.一种电解方法，其特征在于，所述电解方法应用于权利要求1-7任一项所述的电解系统；

所述电解方法包括：

检测电解槽内电解质的余氯浓度；

根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压；

根据所述目标电解电压对所述电解质进行电解。

9.如权利要求8所述的电解方法，其特征在于，所述根据所述余氯浓度确定所述电解质的目标电解电压的步骤包括：

将所述余氯浓度与预设浓度进行比较；

在所述余氯浓度小于所述预设浓度时，将第一电解电压作为目标电解电压。

10.如权利要求9所述的电解方法，其特征在于，所述将所述余氯浓度与预设浓度进行比较的步骤之后还包括：

在所述余氯浓度大于所述预设浓度时，检测所述电解模组内的电流密度；

在所述电流密度大于预设电流密度时，将第二电解电压作为所述目标电解电压，否则将第三电解电压作为所述目标电解电压。

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