CN208856964U - 一种石墨烯电催化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石墨烯电催化装置，包括从左至右排列的多个电催化单元（1）和依次贯穿各个电催化单元（1）的连接杆（2），所述连接杆（2）上套装有位于相邻电催化单元（1）之间的间隔孔柱（3）；每一个电催化单元均（1）包括三块绝缘格栅板和两个石墨烯电极板；石墨烯电催化装置中，最左侧的石墨烯电极板连接有阴极接线口（4）；最右侧的石墨烯电极板连接有阳极接线口（5）；从左至右的第4n和第4n+1块石墨烯电极板之间通过第n块顶部连接板（6）电连接；从左至右的第4m‑2和第4m‑1块石墨烯电极板通过第m块底部连接板（7）电连接。本实用新型通过间隔孔柱将相邻的电催化单元隔开，有效提高了装置的透水性能和催化效率。

Description

一种石墨烯电催化装置

技术领域

本实用新型涉及电化学催化领域，特别是涉及一种石墨烯电催化装置。

背景技术

现有水系统流域的生态功能和调节功能随着工业发展、人类活动、水资源短缺、水污染遭到严重破坏，形成黑臭水体污染。同时河道、流域因流动性强、处理面积广、无法集中收集处理等特点，导致目前未能有经济、实惠、长期有效的办法恢复水系统的生态功能和调节功能。目前用于主要截流清淤、光化学降解技术、生态修复技术。其中截流清淤成本昂贵，同时破坏原有生态系统，影响原有生态系统；光化学降解技术受关照限制，材料成本高；生态修复技术修复周期长，效果不明显；因此，目前电催化在水体中的应用得到广泛的研究，电催化材料在电场作用下，将水体中的溶解氧和水转化为氧化性超强的羟基自由基、超氧氢离子、过氧化物、原子氧以及超强还原性的原子氢等，羟基自由基、超氧氢离子、过氧化物、原子氧可以氧化有机物，将大分子有机物分解为小分子，再进一步矿化为二氧化碳、水和无机可溶盐类等，原子氢将水体中的非活波金属还原为单质态金属。

如专利申请号为201710814840.5的专利“镍基石墨烯场效应水体矿化装置”就利用了电催化技术对污水进行处理，具有能耗低，效率高、作用范围大的优势，但是该装置存在着透水性能和催化效率不足的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种石墨烯电催化装置，通过间隔孔柱将相邻的电催化单元隔开，有效提高了装置的透水性能和催化效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种石墨烯电催化装置，包括从左至右排列的多个电催化单元和依次贯穿各个电催化单元的连接杆，所述连接杆上套装有位于相邻电催化单元之间的间隔孔柱，以实现电催化单元之间的隔离；每一个电催化单元均包括从左至右依次排列的第一绝缘格栅板、第一电极板、第二绝缘格栅板、第二电极板和第三绝缘格栅板；所述的第一电极板和第二电极板均为石墨烯电极板；

整个石墨烯电催化装置中，最左侧的石墨烯电极板连接有阴极接线口，用于连接脉冲电源的输出阴极；最右侧的石墨烯电极板连接有阳极接线口，用于连接脉冲电源的阳极；从左至右的第4n和第4n+1块石墨烯电极板之间通过第n块顶部连接板电连接，n=1,2,3，…,N表示顶部连接板的数目；从左至右的第4m-2和第4m-1块石墨烯电极板通过第m块底部连接板电连接，m=1,2,3，…,M；其中M表示底部连接板的数目。

优选地，所述连接杆为圆柱形连接杆，所述连接杆的外圆周上设置有螺纹。

优选地，所述连接杆两端的外圆周上还设置有螺母，所述螺母与连接杆外圆周上的螺纹相配合，将各个电催化单元进行锁紧。

优选地，所述间隔孔柱为中空圆柱形孔柱；所述间隔孔柱的内径大于连接杆的外径。

优选地，所述连接杆和间隔孔柱均采用绝缘材料。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过间隔孔柱将相邻的电催化单元隔开，使得不同电催化单元之间存在着一定间隙，有效提高了装置的透水性能和催化效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为电催化单元的结构示意图；

图中，1-电催化单元，101-第一绝缘格栅板，102-第一电极板，103-第二绝缘格栅板，104-第二电极板，2-连接杆，3-间隔孔柱，4-阴极接线口，5-阳极接线口，6-顶部连接板，7-底部连接板。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种石墨烯电催化装置，包括从左至右排列的多个电催化单元1和依次贯穿各个电催化单元1的连接杆2，所述连接杆2上套装有位于相邻电催化单元1之间的间隔孔柱3，以实现电催化单元之间的隔离；如图2所示，每一个电催化单元1均包括从左至右依次排列的第一绝缘格栅板101、第一电极板102、第二绝缘格栅板103、第二电极板104和第三绝缘格栅板105；所述的第一电极板102和第二电极板104均为石墨烯电极板；

整个石墨烯电催化装置中，最左侧的石墨烯电极板连接有阴极接线口4，用于连接脉冲电源的输出阴极；最右侧的石墨烯电极板连接有阳极接线口5，用于连接脉冲电源的阳极；从左至右的第4n和第4n+1块石墨烯电极板之间通过第n块顶部连接板6电连接，n=1,2,3，…,N表示顶部连接板6的数目；从左至右的第4m-2和第4m-1块石墨烯电极板通过第m块底部连接板7电连接，m=1,2,3，…,M；其中M表示底部连接板7的数目。

在本申请的实施例中，所述连接杆2为圆柱形连接杆，所述连接杆2的外圆周上设置有螺纹；所述连接杆2两端的外圆周上还设置有螺母，所述螺母与连接杆2外圆周上的螺纹相配合，将各个电催化单元1进行锁紧。在一些实施例中，所述的连接杆2可以是多根，每一根连接杆2均依次贯穿各个电催化单元1以提高整个装置的稳固性，在该实施例中，每一根连接杆2上均套装有位于相邻电催化单元1之间的间隔孔柱3。

在本申请的实施例中，所述连接杆和间隔孔柱均采用绝缘材料；所述间隔孔柱3为中空圆柱形孔柱，且所述间隔孔柱3的内径略大于连接杆2的外径。在本申请的实施例中，石墨烯电极板的材料是采用化学氧化法制备的石墨烯，因内部结构的特殊性，可有效提高电极片的催化性能。

本实用新型的工作原理如下：将石墨烯电催化装置放入待处理的污染水域中，将装置阴极接线口4连接外部脉冲电源的输出阴极，将阳极接线口5连接外部脉冲电源的输出阳极；石墨烯电催化装置中，每一个电催化单元1的两个电极板（第一电极板102和第二电极板104）通过三块绝缘格栅板（第一绝缘格栅板101、第二绝缘格栅板103和第三绝缘格栅板105）进行隔开，形成电极对；各个电极对将水体中的溶解氧和水转化为氧化性超强的羟基自由基、超氧氢离子、过氧化物、原子氧以及超强还原性的原子氢等，羟基自由基、超氧氢离子、过氧化物、原子氧可以氧化有机物，将大分子有机物分解为小分子，再进一步矿化为二氧化碳、水和无机可溶盐类等，原子氢将水体中的非活波金属还原为单质态金属，进而有效实现了污染水域大分子有机物和非活波金属的电催化降解；由于本实用新型通过间隔孔柱将相邻的电催化单元隔开，使得不同电催化单元之间存在着一定间隙，有效提高了装置的透水性能和催化效率。

需要说明的是，以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种石墨烯电催化装置，其特征在于：包括从左至右排列的多个电催化单元（1）和依次贯穿各个电催化单元（1）的连接杆（2），所述连接杆（2）上套装有位于相邻电催化单元（1）之间的间隔孔柱（3），以实现电催化单元之间的隔离；每一个电催化单元（1）均包括从左至右依次排列的第一绝缘格栅板（101）、第一电极板（102）、第二绝缘格栅板（103）、第二电极板（104）和第三绝缘格栅板（105）；所述的第一电极板（102）和第二电极板（104）均为石墨烯电极板；

整个石墨烯电催化装置中，最左侧的石墨烯电极板连接有阴极接线口（4），用于连接脉冲电源的输出阴极；最右侧的石墨烯电极板连接有阳极接线口（5），用于连接脉冲电源的阳极；从左至右的第4n和第4n+1块石墨烯电极板之间通过第n块顶部连接板（6）电连接，n=1,2,3，…,N；其中N表示顶部连接板（6）的数目；从左至右的第4m-2和第4m-1块石墨烯电极板通过第m块底部连接板（7）电连接，m=1,2,3，…,M；其中M表示底部连接板（7）的数目。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电催化装置，其特征在于：所述连接杆（2）为圆柱形连接杆，且所述连接杆（2）的外圆周上设置有螺纹。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯电催化装置，其特征在于：所述连接杆（2）两端的外圆周上还设置有螺母，所述螺母与连接杆（2）外圆周上的螺纹相配合，将各个电催化单元（1）进行锁紧。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯电催化装置，其特征在于：所述间隔孔柱（3）为中空圆柱形孔柱。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯电催化装置，其特征在于：所述间隔孔柱（3）的内径大于连接杆（2）的外径。