CN201971902U - 电极板组件及包含该电极板组件的电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电极板组件及包含该电极板组件的电解槽。一种电极板组件，包括：带有离子膜的前框架，带有离子膜的后框架，所述前框架和后框架组合在一起形成覆膜框体；设置在所述前框架和所述后框架中间的电极板；设置在所述电极板上用于与外部电源连接的电极接点；设置在所述电极板组件的覆膜框体上的框体入水口和框体出水口。此外，还提供一种包含上述电极板组件的电解槽。所述电极板组件和电解槽的主要部件能够反复使用，节能环保。

Description

电极板组件及包含该电极板组件的电解槽

技术领域

本实用新型涉及水电解技术，尤其涉及电解生成氧化电位水的电解装置。

背景技术

酸性氧化电位水具有高氧化还原电位(＞1100mV)、低pH(2.0-3.0)的特点，其所含的次氯酸、活性氧具有协同杀菌的作用，能够破坏微生物生存环境。酸性氧化电位水原液可直接用于医疗卫生、食品加工、空间消毒等诸多领域，其无毒、无刺激性，无副作用，无“三致”效应，使用后无残留，遇光、空气或有机物一段时间后还原为普通水。由于酸性氧化电位水的杀菌有效性、安全性、无残留毒性、有利于环保等优点，近年来酸性氧化电位水被广泛应用。

隔膜式电解槽是电解生成电位水的主要设备之一，内设有分隔阳极和阴极区的离子隔膜，并有进出水口。但是传统电解槽内设一个离子隔膜将电解槽分为两区，每个区内只能设置一个极板，因此电解效率比较低，在单位时间内需要电解较多水量的情况下，只能通过增大电解槽容积、电极板面积等方式增加电解水出水量，但是出水量并不与电解槽容积、电极板面积的增加成正比，因此效率低下。

因此，现有技术提出了一种卡式隔膜电解槽，如图1和图2所示。该卡式隔膜电解槽是由多个形状相同的板块10平行叠置而成，并在第一片与最后一片板块10上设置前、后两片封板20、30，板块10与封板20、30周围设有透孔11、21、31，连接件穿过透孔将板块10与封板20、30连接在一起。板块10的一面设有止水槽12，其中嵌有密封垫圈Q。板块10中间镂空，并在镂空部形成电极板40。单数层电极板40和双数层电极板40分别连接正、负极接点41、42。电极板的正、背面设有隔肋43，由此能够与隔膜50形成隔膜槽。板块10设有高周波突线13，可以利用高周波密封机将隔膜50贴附于板块10上，电极板40的上下两边稍短于隔膜50，形成上、下两个通孔51、52，同时在板块10的没有装设隔膜50的一面上、下处设置流道14和两个进水口15，和两个出水口16。前方的封板20在对应于进水口15处设有入水管22和流道23，在对应于两个出水口16处设置有酸性水出水口24和碱性水出水口25。后方的封板30内面设有防水垫32，再在最后一块电极板40的隔肋43上封塞设置止水垫44。

在实际应用中，上述的电解槽容易出现很多问题。首先，上述传统的电解槽是由多层板块和两端的封板紧密连接构成，其密封主要依赖于防水垫、每个板块10的止水槽12及其中嵌入密封垫圈Q，由于层数太多、结构复杂、需要密封的部位太多，因此装配要求较高，密封性能不好。一旦局部密封垫圈老化或者装配的时候出现对位不准，则整个电解槽就会出现漏水。而且，多层板块层叠的结构过于复杂，制造成本高，装配要求高。

其次，由于电解产生的积钙问题，将会妨碍电极板40和隔膜50的正常工作，因此需要定期清洗。但是上述电解槽中板块10的一面密封有隔膜50，因此被隔膜50封闭的电极板表面无法清洗，如要清洗只能撕掉隔膜50，但是撕掉隔膜50后又没有办法更换新的隔膜50。因此无法有效地清洗电极板和隔膜，使得使用寿命缩短，且必须更换整个板块10，包括电极板40和隔膜50，而丢弃的整块板块10也会造成资源浪费。

此外，在电极板40上形成隔肋43也不利于电极板的清洗，而且增加了电极板的制造工艺流程，增加了制造成本。

而且，利用高周波密封机将隔膜50贴附于板块10上，很难将隔膜50设置的非常平整，隔膜50经常会出现褶皱现象，使得隔膜容易破损。

最后，上述电解槽的电极板使用效率低。由于需要在最后一块电极板40的隔肋43上封塞设置止水垫44，因此最后一片电极板不能够正常发挥电解作用，因此电解效率较低。

因此，急需一种电解槽，其结构简单、装配方便、制造成本较低，而且主要部件能反复使用，符合环保要求。

背景技术部分公开的信息只是为了加强对本实用新型的一般背景的理解，不应看作是对该信息构成本领域技术人员已知的相关技术的提示或任何形式的暗示。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种电解槽，其能够在内部设置多片电极板，而电解槽的密封由电解槽壳体完成，与电极板的构造无关。

本实用新型提供一种电极板组件，其特征在于，包括：带有离子膜的前框架，带有离子膜的后框架，所述前框架和后框架组合在一起形成覆膜框体；设置在所述前框架和所述后框架中间的电极板；设置在所述电极板上用于与外部电源连接的电极接点；设置在所述电极板组件的覆膜框体上的框体入水口和框体出水口。

电极板组件通过使水进入相对密闭的覆膜框体内，并流经设置在覆膜框体内部的电极板进行电解，使得酸性氧化电位水和碱性还原电位水在电解槽内分别在覆膜框体内和外进行电解。

根据本实用新型的一个方面，所述前框架由两片框架及设置在两片框架之间的一片离子膜构成，所述后框架由两片框架及设置在两片框架之间的一片离子膜构成。所述前框架和所述后框架的正反两面分别形成有多条平行的隔肋。

根据本实用新型的一个方面，所述覆膜框体具有与所述框体入水口连通的框体流道以及沿所述框体流道设置的孔，所述框体流道通过所述孔与覆膜框体的内部连通。所述框体流道的走向与所述隔肋的延伸方向垂直，所述框体流道在相邻的隔肋之间的位置处设置所述孔。

本实用新型还提供一种电解槽，包括：上壳体和下壳体；一个或多个电解槽入水口；两个电解槽出水口，分别作为酸性氧化电位水出水口和碱性还原电位水出水口；交替设置的电极板及电极板组件；其中每片电极板具有电极接点，通过设置在电解槽上的电极穿孔与外部电解电源连接。

所述电解槽还包括：分别与每个电解槽入水口连通的入水流道以及用于连通入水流道与电解槽内的入水孔；分别与每个电解槽出水口连通的出水流道以及用于连通出水流道与电解槽内的出水孔。所述电解槽入水口和所述电解槽出水口分别设置在电解槽的纵向两端。

所述电极穿孔设置有密封装置，所述上壳体和/或所述下壳体的开口部分设置有密封装置；以及与所述电极板组件的框体出水口对接的所述出水孔设置有密封装置。

本实用新型提供一种电解槽，其特征在于，包括：上壳体和下壳体，所述上壳体和下壳体分别是U型槽，U型槽的开口部分的形状和尺寸相同；一个或多个电解槽入水口；两个电解槽出水口，分别作为酸性氧化电位水出水口和碱性还原电位水出水口；交替设置的电极板和电极板组件；其中电极板组件包括覆膜框体和设置在覆膜框体内的电极板，电极板组件的覆膜框体的正反两面具有离子膜，通过覆膜框体将电解槽内分隔成阴极区和阳极区，电极板组件的覆膜框体上设有框体入水口和框体出水口，框体入水口与电解槽入水口连通，框体出水口与电解槽出水口连通；以及其中每片电极板具有电极接点，通过设置在电解槽上的电极穿孔与外部电解电源连接。

根据本实用新型的一个方面，所述覆膜框体由四片框架和两片离子膜构成，两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的前框架，另两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的后框架，前后框架中间设置电极板然后连接在一起形成电极板组件。所述覆膜框体的前框架和后框架正反两面分别形成有多条平行的隔肋。

根据本实用新型的另一个方面，电解槽还包括：分别与每个电解槽入水口连通的入水流道以及用于连通入水流道与电解槽内的入水孔；分别与每个电解槽出水口连通的出水流道以及用于连通出水流道与电解槽内的出水孔。所述电极穿孔设置有密封装置，所述上壳体和/或所述下壳体的开口部分设置有密封装置；以及与所述框体出水口对接的所述出水孔设置有密封装置。可选地，所述电解槽包括交替设置的5个电极板和4个电极板组件，所述5个电极板用作阳极电极板，所述4个电极板组件内设置的电极板用作阴极电极板；所述4个电极板组件的框体出水口的数量与所述碱性还原电位水出水口的出水流道连通的出水孔的数量相同，并且每个框体出水口分别与对应的出水孔密封对接。

本实用新型还提供一种电解槽，包括：上壳体和下壳体；一个或多个电解槽入水口和两个电解槽出水口；交替设置的电极板和电极板组件；其中电极板组件包括覆膜框体和设置在覆膜框体内的电极板，电极板组件的覆膜框体的正反两面具有离子膜，通过覆膜框体将电解槽内分隔成阴极区和阳极区，电极板组件的覆膜框体上设有框体入水口和框体出水口，框体入水口与电解槽入水口连通，框体出水口与电解槽出水口连通；以及其中每片电极板具有电极接点，通过设置在电解槽上的电极穿孔与外部电解电源连接。

所述覆膜框体由四片框架和两片离子膜构成，两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的前框架，另两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的后框架，前后框架中间设置电极板然后连接在一起形成电极板组件。

本实用新型的电解槽的上壳体和下壳体开口部分的形状和尺寸相同，使得上壳体和下壳体在开口部分对接时能够形成密封的电解槽。

本实用新型的电解槽还包括设置在电解槽内的电极板和电极板组件。电极板组件包括覆膜框体和设置在覆膜框体内的电极板，每片电极板具有电极接点。电解槽的上壳体或下壳体的与开口部分相对的底部具有电极穿孔，电极接点穿过电极穿孔与电解电源连接。电极板组件内的电极板和电极板组件外的电极板可分别作为阳极或阴极。

电解槽设有一个或多个电解槽入水口和两个电解槽出水口，两个电解槽出水口分别为酸性氧化电位水出水口和碱性还原电位水出水口。按照本实用新型的另一方面，为了使得电解槽的入水更加均匀、出水更加顺畅，可为每个电解槽入水口和电解槽出水口分别设置各自的流道。入水流道与电解槽入水口连通，在电解槽的入水端延伸，使得水流均匀的进入电解槽的入水端。出水流道与电解槽出水口连通，在电解槽的出水端延伸，方便电解生成的电位水流顺畅地汇流到出水流道。

优选地，电解槽入水口和电解槽出水口分别设置在电解槽纵向上的两端，能够使得水在电解槽中流过的电极板的长度方向，因此可使得电解时间较长。

电极板组件包括覆膜框体和设置在覆膜框体内的电极板，覆膜框体的正反两面具有离子膜，电极板设置在覆膜框体中。覆膜框体的分隔使得酸性水和碱性水在电解槽内是分开流动的。电极板组件的覆膜框体上设有框体入水口和框体出水口。框体入水口与电解槽入水口连通，框体出水口与电解槽出水口连通。

按照一个方面，覆膜框体可包括一个框架，在框架内部设置电极板，然后在框架的前后两面覆膜形成电极板组件。按照另一个方面，覆膜框体也可由两片分别覆膜的框架构成，两个框架中间设置电极板然后连接在一起形成电极板组件。按照再一个方面，覆膜框体由四片框架和两片离子膜构成，两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的前框架，另两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的后框架，前后框架中间设置电极板然后连接在一起形成电极板组件。

电极板与电极板组件之间相邻设置。用作阴极和阳极的电极板的间距设为2-8mm，优选地为3-5mm。电极板组件的覆膜框体与覆膜框体外的电极板的间距，特别是隔肋与电极板的间距设置为0.6mm以内，优选地为0.1mm-0.3mm。电极板组件的覆膜框体与框体内的电极板之间的间距，特别是隔肋与电极板的间距设置为0.6mm以内，优选地为0.1mm-0.3mm。

框架可以通过粘结、熔接、焊接、卡接等方式连接到一起，可以是固接的，优选地是能够可拆卸的连接到一起，以方便日后清洗内部设置的电极板。离子膜与框架和结合可以采用多种方式，例如粘结、吹塑、高周波密封、超声波焊接等方式。

电极板组件的框体入水口和出水口位于覆膜框体的对角位置，能够增加电解时间。而且配合框架上形成的隔肋，能够使电极板组件内的水流获得更好的层流效果。

本实用新型在电解槽内设置表现为相反极性的电极板和电极板组件，直接设置的电极板的拆卸和清洗非常方便。对于可拆卸安装的电极板组件的覆膜框体，电极板组件内电极板的拆卸和清洗也很方便，将覆膜框体拆开取出电极板进行清洗。相对于现有技术中无法清洗而必须换掉板块，本实用新型具的电极板及电极板组件具有可清洗、可重复使用的优点。

本实用新型可在电解槽内设置相同数量或不同数量的电极板和电极板组件，电极板和电极板组件交替设置，分别与阳极或阴极连接。

本实用新型的电解槽的壳体、电极板、电极板组件的框体组装、更换方便、制造成本较低，而且主要部件能反复使用，符合环保要求。

附图说明

根据本实用新型的方法和装置的其他特征和优点将在以下的并入本文的附图以及下文对本实用新型的详细描述中呈现或予以阐明，附图和对本实用新型的详细描述共同用于解释本实用新型的原理。

图1是现有技术的卡式隔膜电解槽的分解示意图；

图2是现有技术的卡式隔膜电解槽的板块的示意图；

图3A是按照本实用新型一个实施例的装配后的电解槽的主视图；

图3B是沿图3A中的电解槽剖面线A-A的剖面图；

图3C是图3B中圆圈部分的局部放大示意图；

图3D是按照本实用新型一个实施例的装配后的电解槽的仰视图；

图3E是沿图3D中的电解槽剖面线B-B的剖面图；

图4A是按照本实用新型一个实施例的电解槽下壳体的仰视图；

图4B是按照本实用新型一个实施例的电解槽下壳体的主视图；

图4C是沿图4B中的电解槽下壳体的剖面线C-C的剖面图；

图4D是图4C中圆圈部分的局部放大示意图；

图5是按照本实用新型一个实施例的电解槽上壳体的仰视图；

图6A是按照本实用新型一个实施例的电极板组件的主视图；

图6B是按照本实用新型一个实施例的电极板组件的俯视图；

图6C是图6B中圆圈部分的局部放大示意图；

图6D是电极板组件和电极板组合的剖面示意图；

图7A是按照本实用新型一个实施例的框架124的主视图；

图7B是按照本实用新型一个实施例的框架124的后视图；

图7C是沿图7A中的框架124的剖面线E-E的剖面图；

图8A是按照本实用新型一个实施例的框架125的主视图；

图8B是按照本实用新型一个实施例的框架125的后视图；

图8C是沿图8A中的框架125的剖面线F-F的剖面图；

图9A是按照本实用新型一个实施例的框架126的主视图；

图9B是按照本实用新型一个实施例的框架126的后视图；

图9C是沿图9A中的框架126的剖面线G-G的剖面图；

图10A是按照本实用新型一个实施例的框架127的主视图；

图10B是按照本实用新型一个实施例的框架127的后视图；

图10C是沿图10A中的框架127的剖面线H-H的剖面图；

图11A和图11B是水在本实用新型电解槽内沿电极板层流的示意图。

应理解，附图没有必要按比例绘制，其呈现的是对描述本实用新型基本原理的各个特征的某种程度上的简化表示。这里公开的本实用新型特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置和形状，部分地由具体指定的应用和使用环境确定。

在附图中，所有附图中相同的附图标记指代本实用新型相同或等价的部分。

附图标记说明：

板块10；止水槽12；高周波突线13；进水口15；出水口16；封板20、30；入水管22；流道23；酸性水出水口24；碱性水出水口25；透孔11、21、31；防水垫32；密封垫圈Q；电极板40；正、负极接点41、42；隔肋43；止水垫44；隔膜50；通孔51、52；

电解槽100；上壳体101；下壳体102；电极板103；电极板组件104；电极板104’；电解槽出水口105、106；出水口流道105’、106’；电解槽入水口107、108；入水口流道107’、108’；电极接头109、110；导电片111、112；入水孔113；出水孔114；出水孔115；入水孔116；电极穿孔117、118；定位突起119；密封槽120；定位突起121；沉槽122；离子膜123；框架124、125、126、127；隔肋128；穿孔130；密封圈131；电极孔132；缺口133；连接孔134；连接突起135；框体出水口136；框体入水口137。

具体实施方式

下面将详细参考本实用新型的各实施例，其示例显示在附图和下文描述中。尽管结合示例性实施例描述了本实用新型，但应该理解，本说明书并未意欲将本实用新型限制于这些示例性实施例。相反，本实用新型不仅意欲覆盖这些示例性实施例，而且也覆盖包含在由所附权利要求书限定的本实用新型的实质和范围内的各种替代物、修改、等价物和其他实施例。

按照本实用新型的一种实施方式，电极板组件包括：带有离子膜的前框架，带有离子膜的后框架，所述前框架和后框架组合在一起形成覆膜框体；设置在所述前框架和所述后框架中间的电极板；设置在所述电极板上用于与外部电源连接的电极接点；设置在所述电极板组件的覆膜框体上的框体入水口和框体出水口。

可选地，电极板组件通过使水进入相对密闭的覆膜框体内，并流经设置在覆膜框体内部的电极板进行电解，使得酸性氧化电位水和碱性还原电位水在电解槽内被分隔开。

可选地，所述前框架由两片框架及设置在两片框架之间的一片离子膜构成，所述后框架由两片框架及设置在两片框架之间的一片离子膜构成。所述前框架和所述后框架的正反两面分别形成有多条平行的隔肋。

可选地，所述覆膜框体具有与所述框体入水口连通的框体流道以及沿所述框体流道设置的孔，所述框体流道通过所述孔与覆膜框体的内部连通。所述框体流道的走向与所述隔肋的延伸方向垂直，所述框体流道在相邻的隔肋之间的位置处设置所述孔。

按照本实用新型的另一种实施方式，提供一种电解槽，包括：上壳体和下壳体；一个或多个电解槽入水口；两个电解槽出水口，分别作为酸性氧化电位水出水口和碱性还原电位水出水口；交替设置的电极板及上述实施方式所述的电极板组件；其中每片电极板具有电极接点，通过设置在电解槽上的电极穿孔与外部电解电源连接。

按照本实用新型的另一种实施方式，电解槽包括：上壳体和下壳体；一个或多个电解槽入水口和两个电解槽出水口；交替设置的电极板和电极板组件；其中电极板组件包括覆膜框体和设置在覆膜框体内的电极板，电极板组件的覆膜框体的正反两面具有离子膜，通过覆膜框体将电解槽内分隔成阴极区和阳极区，电极板组件的覆膜框体上设有框体入水口和框体出水口，框体入水口与电解槽入水口连通，框体出水口与电解槽出水口连通；以及其中每片电极板具有电极接点，通过设置在电解槽上的电极穿孔与外部电解电源连接。

可选地，所述覆膜框体由四片框架和两片离子膜构成，两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的前框架，另两片框架中间设置一片离子膜形成覆膜框体的后框架，前后框架中间设置电极板然后连接在一起形成电极板组件。优选地，覆膜框体的前框架和后框架正反两面分别形成有多条隔肋。

下面参照附图进一步描述本实用新型的实施例。按照本实用新型的一个实施例，参照图3A、图3B、图3C、图3D和图3E，电解槽100包括上壳体101和下壳体102，上壳体101和下壳体102分别是U型槽结构，U型槽的开口部分的形状和尺寸相同，使得上壳体101和下壳体102在开口部分对接时能够形成密封的电解槽100。电解槽100能够在内部设置多片电极板103和电极板组件104，而电解槽100的密封由电解槽的壳体完成，与电极板103和电极板组件104的构造无关。

在电解槽上壳体101和下壳体102对接部分的外围形成多个穿孔130，使用连接装置穿过穿孔130紧固上壳体101和下壳体102。按照一个实施例，为了更好的密封电解槽，可以在上壳体101和下壳体102之间设置密封垫圈。优选地，可以在上壳体101或下壳体102(本实施例是在下壳体102)的对接部分形成圆周型的密封槽，在槽内设置密封圈131。

本实施例的电解槽100的内部空间大体为长方体形状，但是实际应用中电解槽100的内部形状和空间并不局限于图中所示的形状，而主要取决于内部所设置的电极板103和电极板组件104的形状、尺寸和数量。例如，由于本实施例中多片电极板103和电极板组件104交替排列在一起形状大致为长方体，因此容纳电极板103和电极板组件104的电解槽100的内部空间也大体为长方体形状，且电解槽100的内部容积与电极板103和电极板组件104设置后的总体体积大致相同，因此能够最有效的利用电解槽的容积。

按照本实施例，如图3A所示，电解槽100在纵向上的一端具有两个壳体开口作为电解槽出水口105和106，在纵向上的另一端的具有两个壳体开口作为电解槽入水口107和108。电解槽出水口105和106分别是酸性水出水口和碱性水出水口，与阳极电极板电解空间连通的出水口作为酸性水出水口，与阴极电极板电解空间连通的出水口作为碱性水出水口。

图3A所示的仅是一种实施方式，也可只设置一个或更多个电解槽入水口。例如，可以只设置一个入水口，水经过与入水口连通的流道和流道与电解槽内连通的流道孔进入电解槽内部。此外，为了使得进入电解槽内部的水流均匀层流、压力稳定，也可以设置两个或更多个入水口，使得水均匀进入电解槽内部。

本实施例中的电解槽入水口和出水口分别设置在纵向上的两端，能够使得水在电解槽中流过的电极板的长度方向，因此可使得电解时间较长。

参照图3B和3C，显示了电解槽100装配完成后的内部情况。图3B显示了多片电极板103和多片电极板组件104在电解槽100壳体内交替排列设置的示意图，图3C是图3B中圆圈部分的局部放大图。

在本实施例中，在电解槽100内交替排列了5片电极板103和4片电极板组件104，参见在图3B。参见在图3C的放大图可以看得更为清楚，从左至右分别是电极板103、电极板组件104，以此类推，最后是电极板103。在本实施例中，电极板组件104中的电极板104’被用作阴极，用于电解生成碱性还原电位水，电极板103被用作阳极，用于电解生成酸性氧化电位水。由于本实施例中阳极电极板的数量多于阴极电极板的数量，因此增大了阳极电极板的面积，提高了酸性氧化电位水的电解效率。本实用新型不限于设置5片电极板103和4片电极板组件104的情况，也可设置其他数量的电极板103和电极板组件104，而且电极板103和电极板组件104的数量也可以是电极板组件104的数量多于电极板103的数量，也可以是数量相同，取决于实际的应用情况。另一方面，电极板104’也可以被用作阳极，而电极板103相应的被用作阴极，这只需要将电源的电极反接即可实现，如此可实现酸性氧化电位水与碱性还原电位水的出水转换。

通过对电解槽的构造进行研究后，发现电极板的间距直接影响着电解槽的电阻大小、传质和电子迁移速率等，对于电解效果及能耗有重要影响。即随着正、负电极板间距的增加，导致传质速度变慢，从而使得反应速度减小，生成物减少，比电耗逐渐增大。而且，电极板间距也对电极板散热有明显影响，由于温度的变化会影响传质，温度升高会使对流和扩散加强，更有利于电极表面电化学反应产生的物质的扩散，从而对制备的酸性氧化电位水的指标有一定影响，但温度过高，会使有效氯损失加快，电流效率降低，能耗增加。因此适当设置电极板的间距对于提高电解效率具有重要影响。

在图3B和图3C中，5片电极板103和4片电极板组件104交替排列在一起，电极板103与电极板组件104之间相邻设置。在本实施例中，电极板103和电极板104’的间距设为2-8mm，优选地为3-5mm。电极板组件104的覆膜框体与电极板103的间距设置为0.6mm以内，优选地为0.1mm-0.3mm。电极板组件104的覆膜框体与框体内的电极板104’之间的间距设置为0.6mm以内，优选地为0.1mm-0.3mm。如果电极板103或104’与框体接触过于紧密，则影响散热，但距离过远则不能够很好的起到导流的作用，不能够使流过电极板表面的水流很好的呈现层流状态。

参见图3D，描述电解槽100的电极接头的连接。在本实施例中，电极接头109与电极板103导电连接，电极接头110与电极板104’导电连接。通过导电片112将所有的电极接头109连接到电源正极，通过导电片111将所有的电极接头1110连接到电源负极。参见图4A，在本实施例中，电解槽下壳体102的底部设置有电极穿孔117和118。电极接头110通过电极穿孔117伸到电解槽100的外部，电极接头109通过电极穿孔118伸到电解槽100的外部。电极穿孔117和118需要设置密封装置，以防止电解槽内的电位水外漏。本实施例是在电极穿孔117和118的圆周外围设置密封槽，内嵌入密封垫圈。也可以采用现有技术中其他的密封手段。

参见图3E，描述电极板组件104在电解槽100内的设置。由于需要将阳极电解生成的酸性氧化电位水与阴极电解生成的碱性还原电位水分隔开，因此需要在电解槽100内用离子膜将阳极区和阴极区分开。本实施例中通过电极板组件104将阳极区和阴极区分开。电极板组件104包括覆膜框体及设置在覆膜框体内部的电极板104’，覆膜框体的正反两面具有离子膜123，电极板104’设置在覆膜框体中。覆膜框体的分隔使得酸性氧化电位水和碱性还原电位水在电解槽100内是分开流动的。

电极板组件104在框体上设有框体出水口136和框体入水口137。框体出水口和框体入水口设置的位置和数量没有特别限制。在本实施例中，电极板组件104包括一个框体出水口136和一个框体入水口137。框体出水口136和框体入水口137设置在覆膜框体的对角方向，能够使得水流充分流过电极板104’，提高电解时间。

可选地，电极板组件104的覆膜框体还可具有与框体入水口137连通的框体流道(未示出)，框体流道通过孔与覆膜框体的内部连通，因此水从框体入水口137进入框体流道，然后从沿流道设置的孔进入框体内部，流过电极板104’的表面被电解，之后从框体出水口136流出电极板组件104的覆膜框体。另外可选地，电极板组件104的覆膜框体还可具有与框体出水口136连通的框体流道(未示出)，该框体流道设置多个与覆膜框体内部连通的孔，甚至该框体流道可以是不封闭的流道，在其面对框体内部的位置设置一条开口，用于汇集电解后产生的液体，方便覆膜框体内部的液体流出。

参见图3E、图4A、图4C和图5，描述本实施例中电极板103、电极板组件104在电解槽100内安装，以及水在电解槽100内的流动过程。

参见图4A和图5，在本实施例中，电解槽下壳体102的底部设置有多个入水孔113和多个出水孔114，电解槽上壳体101的底部设置有多个入水孔116和多个出水孔115。入水孔113与电解槽入水口108的入水口流道108’连通，入水孔116与电解槽入水口107的入水口流道107’连通，出水孔114与电解槽出水口105的出水口流道105’连通，出水孔115与电解槽出水口106的出水口流道106’连通。

在电解槽100的下壳体102的底部设置有多个定位突起119，定位突起119沿着下壳体102的底部纵向延伸，相邻的定位突起119之间的间隔距离保持一致，电极板组件104放置于两个相邻的定位突起119之间，通过定位突起119定位。在本实施例的图4A中，下壳体102的底部形成了3条平行的定位突起119，因此可以定位4个电极板组件104。在本实施例中，在2个电极板组件104之间设置电极板103，以及在电极板组件104与下壳体102的两个侧壁之间也分别设置电极板103，可设置5个电极板103。在其他的应用中，也可根据电极板组件104和电极板103的数量设置相应的定位突起119。电解槽下壳体102的底部宽度、定位突起119的宽度和间距被设置使得电极板103与电极板组件104之间基本上是紧密相邻，优选地，电极板103和电极板104’的间距为3-5mm，电极板组件104的覆膜框体与电极板103的间距为0.1mm-0.3mm，电极板组件104的覆膜框体与框体内的电极板104’之间的间距为0.1mm-0.3mm。电极板组件104定位在两个相邻的定位突起119之间，电极接头110通过电极穿孔117伸到电解槽100的外部。电极板103设置在2个电极板组件104之间以及在电极板组件104与下壳体102的两个侧壁之间，电极接头109通过电极穿孔118伸到电解槽100的外部。

可选地，为了更好地定位电极板组件104，本实施例在上壳体101的底部也对应地设置了定位突起121，使得电极板组件104的顶部定位在定位突起121之间或定位突起121与上壳体101的侧壁之间。

电极板组件104的框体入水口137经过设置在电解槽上的入水孔116与入水口流道107’连通，入水口流道107’与电解槽入水口107连通。框体出水口136经过出水孔114与出水口流道105’连通，出水口流道105’与电解槽出水口105连通。因此待电解的水从电解槽入水口107进到入水口流道107’，经过入水孔116和框体入水口137进入电极板组件104内，流过电极板104’后，电解生成的电位水汇集到框体出水口136，经过出水孔114进入出水口流道105’，通过电解槽出水口105输送到电解槽100的外部。

在一个实施例中，电解槽100包括交替设置的5个电极板103和4个电极板组件104，电极板103用作阳极电极板，电极板组件104内设置的电极板104’用作阴极电极板。所述4个电极板组件104的框体出水口136的数量(本实施例中为4个，在其他实施例中可以是其他数量，例如4的整数倍)与所述碱性还原电位水出水口的出水流道连通的出水孔114的数量相同，并且每个框体出水口136分别与对应的出水孔114密封对接。

图3E中的入水口流道108’和出水口流道106’与电解槽100内的连通关系没有示出。本实施例中，待电解的通过水电解槽入水口108进到入水口流道108’，经过入水孔113进入电解槽100内，流过电极板103后，电解生成的电位水汇集到出水孔115，经过出水孔115进入出水口流道106’，通过电解槽出水口106输送到电解槽100的外部。本实施例虽然通过电解槽入水口107和108为电解槽100内部供水，但是并不需要将两个电解槽进水口进入的水分开，因此电极板组件104的框体入水口137与入水孔116之间可不需要密封。可选地，通过电解槽入水口107和108进入到电解槽100内的水不需要分隔开，因此可以设置一个电解槽入水口为电解槽内供水。

由于电解生成的酸性氧化电位水和碱性还原电位水需要分隔开，而且最好是严格分隔开，否则酸性氧化电位水和碱性还原电位水混合在一起则严重影响出水指标。在本实施例中，电极板组件104的框体出水口136与出水孔114之间是需要密封的。可以利用任何适当的密封手段在框体出水口136与出水孔114之间实现密封连接。参见图4B、4C和4D，描述本实施例的出水孔114的结构。在实施例中，由于设置了4个电极板组件104，因此在下壳体102中与框体出水口136对应的位置处设置了4个出水孔114。在4个出水孔114的外围形成下沉的密封槽120，用于内嵌密封垫圈。4个出水孔114连通了电解槽内部与出水口流道105’。图4C中的入水孔113连通了入水口流道108’(图中未显示)，入水孔的数量没有特别限制，可在壳体底部均匀设置多个入水孔，使得水能够均匀流入电解槽的入水一端。参见，图4C和4D，出水孔114的开口部分高于密封槽120的底面，该突出底面的部分能够深入到框体出水口136内，因此可形成更有效的密封。出水孔114的开口部分低于下壳体102的底面，便于水流流出。

参照图5，上壳体101的底部设置有多个出水孔115。该出水孔115用于使由电极板103电解生成的电位水流出电解槽100。可选地，可在出水孔115周围形成沉槽122，便于电位水汇集流出。

本实施例中的电极板组件104，通过使水进入相对密闭的覆膜框体内，并流经设置在覆膜框体内部的电极板104’进行电解，使得酸性氧化电位水和碱性还原电位水在电解槽100内被分隔开。电极板组件104可通过多种方式构成。例如，覆膜框体可包括一个框架，在框架内部设置电极板，然后在框架的前后两面覆膜形成电极板组件。可选地，覆膜框体也可由两片分别覆膜的框架构成，两个框架中间设置电极板然后连接在一起形成电极板组件。两个框架可以通过粘结、熔接、焊接、卡接等方式连接到一起，可以是固接的，优选地是能够可拆卸的连接到一起，以方便日后清洗内部设置的电极板。离子膜与框架和结合可以采用多种方式，例如粘结、吹塑、高周波密封、超声波焊接等方式。

下面参照图6A-6D，描述按照本实用新型优选实施例的一种电极板组件104。图6D是电极板组件104和电极板103组合的剖面示意图(沿图6A中的D-D方向)，从图6D可以看出，每个电极板组件104包括由四个框架124、125、126、127和离子膜123构成的覆膜框体以及设置在覆膜框体内的电极板104’。在框架124和框架125中间设置离子膜123，然后将框架124和框架125连接在一起形成电极板组件104的前框架。在框架126和框架127中间设置离子膜123，然后将框架126和框架127连接在一起形成电极板组件104的后框架。然后将电极板104’设置在电极板组件104的前后框架中间，将电极板组件104的前后框架对接在一起形成电极板组件104。电极板组件104的前框架和后框架的连接可以是固定的，可以通过粘结、熔接、焊接等方式连接在一起，本实施例中采用超声波焊接的方式焊接在一起。

可选地，电极板组件104的前框架和后框架是以可拆卸的方式连接到一起的，由此方便了日后清洗内部电极板104’。为了便于连接，可在电极板组件104的前框架和后框架的对接部分分别形成突起和凹槽，通过突起和凹槽卡接的方式连接在一起。而且，突起和凹槽卡接的方式也能够提高密封效果，使得电极板组件104的内部形成密闭空间。可选地，为了增强密封效果，可在凹槽内设置密封垫圈。能够满足基本密封要求的本领域已知的其他连接手段也可用于前框架和后框架的连接。

通过图6D可以看出，框架124、125、126、127分别具有多个隔肋128，每个框架上的多个隔肋128是平行设置的，各框架的隔肋128的位置是对应的，因此电极板组件104的前框架和后框架在正反两面均具有隔肋128。电极板组件104的覆膜框体内部的隔肋128与电极板104’相邻设置，本实施例中隔肋128与电极板104’之间的间距设置为0.6mm以内，优选地为0.1mm-0.3mm。电极板组件104的覆膜框体外表面的隔肋128与电极板103相邻设置，本实施例中覆膜框体的隔肋128与电极板103的间距设置为0.6mm以内，优选地为0.1mm-0.3mm。通过隔肋128使得流过电极板103和104’表面的水流呈现层流状态。隔肋128的作用主要是引导水在电极板103和104’表面的流动，使得电解槽100内的水流基本呈现层流状态，整个电解过程比较均匀。而且本实施例中，电极板组件104的框体入水口137和框体出水口136分别设置在覆膜框体的对角线两端位置，配合隔肋128，使得电极板组件104内的水流更容易呈现层流状态。

电解槽内部出/入水的结构直接影响到水流通道的走向，并对电解效果产生影响。参照图11A所示，本实施例的电解槽100内的水流大致呈现层流状态。图11B与图11A的区别在于入水口的设置，图11B设置了1个电解槽入水口，但是电解槽内的水流状态与设置了两个入水口的图11A所示的电解槽内的水流状态基本一致。因此，本实施例也可设置一个电解槽入水口。

图6A是电极板组件104的主视图，图6B是电极板组件104的俯视图。在电极板组件104的覆膜框体的端部设置有框体出水口136。电极板104’的电极接头110从电极孔132穿过。电极接头110与电极孔132紧密配合防止渗漏。优选地，在电极孔132处设置密封垫圈，增强密封效果。在本实施例中，由于电极板103的电极接头109的直径大于两个电极板组件104之间的设置间隔，因此在覆膜框体的边缘处形成缺口133，用于部分容纳电极接头109。如果其他应用中，电极接头109的直径不大于两个电极板组件104之间的间隔，则无需设置缺口133。

下面参照图7A-7C、8A-8C、9A-9C、10A-10C，描述框架124、125、126、127的形状及连接关系。框架124的外表面上设有多个平行设置的隔肋128，在纵向两端处设有多个连接孔134。离子膜123贴附在框架124的内表面。框架125的外表面上设有多个平行设置的隔肋128，在纵向两端处设有多个连接突起135，与框架124的连接孔134对应设置。框架125的对角端部分别设置了框体出水口136和框体入水口137的一部分(基本上是半个开口，在与框架126对接后形成完整的框体出水口136和框体入水口137)。框架125边缘部分设置了电极孔132的一部分(基本上是半个开口，在与框架126对接后形成完整的电极孔132)。框架124和125的内表面对接在一起，使得框架125的连接突起135与框架124的连接孔134紧密配合，然后通过超声波焊接的方式焊接在一起，形成覆膜框体的前框架。

框架127的外表面上设有多个平行设置的隔肋128，在纵向两端处设有多个连接孔134。离子膜123贴附在框架127的内表面。框架126的外表面上设有多个平行设置的隔肋128，在纵向两端处设有多个连接突起135，与框架127的连接孔134对应设置。框架126的对角端部分别设置了框体出水口136和框体入水口137的一部分(基本上是半个开口，在与框架125对接后形成完整的框体出水口136和框体入水口137)。框架126边缘部分设置了电极孔132的一部分(基本上是半个开口，在与框架125对接后形成完整的电极孔132)。框架126和126的内表面对接在一起，使得框架126的连接突起135与框架127的连接孔134紧密配合，然后通过超声波焊接的方式焊接在一起，形成覆膜框体的后框架。

可选地，本实施例中可通过将离子膜123放置在两片框架之间，超声波焊接的方式将两片框架及离子膜焊接在一起，形成前或后框架。通过该方法能够将离子膜平整地贴附在框架上，不易出现褶皱。

将电极板104’设置在电极板组件104的前后框架中间，将电极板组件104的前后框架对接在一起形成电极板组件104。电极板104’在覆膜框体设置框体入水口和框体出水口的两个端部处留有空隙，即电极板104’的纵向端部没有与覆膜框体的纵向端部接触，留出的空隙便于使水流畅通，使得水容易流入和流出电极板104’的表面。优选地，框架124、125、126、127的对接部分的端部(形成有连接突起135或连接孔134的端部)边缘具有向内倾斜的坡面，使得电极板103、104’的端部与覆膜框体的端部之间形成空隙，水容易通过该空隙进出。

按照另一个实施例，电极板组件104的覆膜框体具有与框体入水口137连通的框体流道(未示出)，框体流道位于覆膜框体的端部，框体流道的走向与隔肋128的方向垂直。优选地，框体流道可在两个隔肋128之间的位置处设置开孔，或者在每个隔肋128的两侧临近隔肋128处分别设置开口，使得从框体入水口137进入框体流道的水，经过框体流道及孔进入框体内部后，能够在隔肋128的约束下形成良好的层流状态。可选地，电解后生成的液体可通过覆膜框体的端部与电极板之间空隙流到框体出水口136。此外，也可以在覆膜框体的端部设置与框体出水口136连通的框体流道(未示出)，该框体流道可设置多个与覆膜框体内部连通的孔，甚至该框体流道可以是不封闭的流道，在其面对框体内部的位置设置一条开口，用于汇集电解后产生的液体，方便覆膜框体内部的液体流出。

组装完成后的覆膜框体的前表面是框架124的外表面，覆膜框体的后表面是框架127的外表面。由于电极板103的电极接头109的直径大于两个电极板组件104之间的设置间隔，因此在框架124和127的外表面边缘处形成缺口133，用于部分容纳电极接头109。

为了有效地利用电解槽内的空间，电解槽的尺寸主要取决于额定电位水发生量、电极板的尺寸、槽内安装的电极板的片数等几个因素。其中总的电极板面积与额定电位水发生量有直接关系，而电极板的片数及每片电极板的长宽比也与电解效率密切相关。特别是电极板的长度决定水流在电解槽内穿行的时间长短，决定了水在电解槽内的电解时间。但是实用新型人研究得知，电极板的长度并不是越长越好。经过多次的实验表明，在极板面积相同的前提下，长度越大(宽度越小)，电解水的效果反而较差。这因为在电解过程中，在阳极极板上同时发生着以下式(1)～(10)的电化学反应。一般情况下，阳极上主要发生着式(1)～式(7)的反应。根据极板涂层材料成分的差别，反应侧重于式(1)～式(5)，或者是式(6)～式(7)。这两种情况下产生的活性氧(O)或者活性氯(HClO)均是强的氧化成分，能够产生优良的杀菌效果。

但是，如果极板过长，水流在电解槽内穿行的时间长，则可能产生如式(8)～式(10)的化学反应，而产生的ClO-的氧化性远低于HClO的氧化能力。另外，产生的HClO₂和HClO₃虽然也是强氧化剂，但氧化能力也是低于HClO的。因此，自来水在电解槽内穿行时间过长，可能导致电解水的活性降低，从而降低杀菌效果。

H₂O→H⁺+OH^-               ...............(1)

2OH^--2e→〔O〕+H₂O        ...............(2)

〔O〕+H₂O→2〔OH〕→H₂O₂  ...............(3)

4OH^--4e→2H₂O+O₂       ...............(4)

〔O〕+O₂→O₃           ...............(5)

2Cl^--2e→Cl₂           ...............(6)

Cl₂+H₂O→HClO+H⁺+Cl^-   ...............(7)

OH^-+HClO→ClO^-+H₂O     ...............(8)

12ClO^-+6H₂O-12e→4HClO₃+8HCl+3O₂   ...(9)

O₃+HClO→HClO₂+O₂      ...............(10)

根据实验数据得知，基于电解效率与出水指标之间的综合衡量，电极板的长宽比设置在1.2∶1至2.3∶1比较适当，优选地为1.4∶1至2.0∶1，更优选地为1.5∶1至1.8∶1。

本实用新型的电极可以是平板电极或网状电极。

实施例1

按照某种具体应用的情况，设计了一种电解槽，该电解槽除了满足出水理化指标的杀菌有效性外，综合考虑了在功耗、盐耗、电解水量、使用寿命、易加工制造、可重复使用、安全可靠及安装方便等方面的各种因素。该电解槽设计目标为：

电解电压：8～10V；现有电源可以通用；

电解电流：≤12A；

酸水出水量：2.0L～4.0L/min(8片极板)；

酸水ORP：≥1100mv；

酸水pH值：2.0～3.0；

酸水有效氯：30～80mg/L；

电解槽承至少受0.2MPa水压不渗漏；

极板尺寸拟采用110mm×90mm的比例。极板基本数量用8片，电解槽的电解最大能力为流量约4L/分。

电解槽的壳体、电极板组件的框体可重复使用，组装、更换方便。电解槽体、阴阳电极板、电极板组件的覆膜框体、离子隔膜等对电解产物具有耐腐蚀性，且无溶出物。

实施例1的电解槽采用图3A-3E所示的方式，正、负电极板交替设置，阴极电极板设置于电极板组件内，通过电极板组件使得阴极区与阳极区分隔。电解槽设置两个电解槽入水口和两个电解槽出水口，与电极板组件连通的电解槽出水口作为碱性还原电位水出水口，另一个电解槽出水口作为酸性氧化电位水出水口。

上文为了描绘和描述的目的，呈现了本实用新型的特定示例性实施例。这些示例性实施例并非穷举的，或将本实用新型限制为公开的精确形式，明显地，根据上述教示的诸多修改和变化都是可行的。选择并描述这些示例性实施例是为了解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使本领域技术人员制造并使用本实用新型的各个示例性实施例，及其各种替代物和修改。事实上本实用新型的范围由所附的权利要求书及其等价物限定。

Claims (10)

1.一种电极板组件，其特征在于，包括：

带有离子膜的前框架，带有离子膜的后框架，所述前框架和后框架组合在一起形成覆膜框体；

设置在所述前框架和所述后框架中间的电极板；

设置在所述电极板上用于与外部电源连接的电极接点；

设置在所述电极板组件的覆膜框体上的框体入水口和框体出水口。

2.如权利要求1所述的电极板组件，其特征在于，所述前框架由两片框架及设置在两片框架之间的一片离子膜构成，所述后框架由两片框架及设置在两片框架之间的一片离子膜构成。

3.如权利要求1或2所述的电极板组件，其特征在于，所述前框架和所述后框架的正反两面分别形成有多条平行的隔肋，所述隔肋与电极板的间距设置为0.6mm以内。

4.如权利要求1所述的电极板组件，其特征在于，所述框体入水口和出水口位于覆膜框体的对角位置。

5.如权利要求3所述的电极板组件，其特征在于，所述覆膜框体具有与所述框体入水口连通的框体流道以及沿所述框体流道设置的孔，所述框体流道通过所述孔与覆膜框体的内部连通。

6.如权利要求5所述的电极板组件，其特征在于，所述框体流道的走向与所述隔肋的延伸方向垂直，所述框体流道在相邻的隔肋之间的位置处设置所述孔。

7.一种电解槽，其特征在于，包括：

上壳体和下壳体；

一个或多个电解槽入水口；

两个电解槽出水口，分别作为酸性氧化电位水出水口和碱性还原电位水出水口；

交替设置的电极板及如权利要求1至6之一所述的电极板组件；

其中每片电极板具有电极接点，通过设置在电解槽上的电极穿孔与外部电解电源连接。

8.如权利要求7所述的电解槽，其特征在于，电解槽还包括：

分别与每个电解槽入水口连通的入水流道以及用于连通入水流道与电解槽内的入水孔；

分别与每个电解槽出水口连通的出水流道以及用于连通出水流道与电解槽内的出水孔。

9.如权利要求7或8所述的电解槽，其特征在于，所述电解槽入水口和所述电解槽出水口分别设置在电解槽的纵向两端。

10.如权利要求8所述的电解槽，其特征在于，所述电极穿孔设置有密封装置，所述上壳体和/或所述下壳体的开口部分设置有密封装置；以及与所述电极板组件的框体出水口对接的所述出水孔设置有密封装置。

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