CN212865010U - 一种结构简易的电解臭氧发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结构简易的电解臭氧发生器，包括阳极结构、阴极结构、质子交换膜层，阴极结构包括阴极板，阴极板内开设有阴极安装槽，阴极板开设有多圈相连通的阴极导流槽，阴极水嘴安装在阴极板上并与阴极导流槽相连通；阳极板上形成凸起圈并安装有两个阳极水嘴，凸起圈外套设有阳极塑料圈，凸起圈内形成阳极安装槽，阳极板开设有多圈相连通的阳极导流槽；一个阳极水嘴垂直安装在阳极板上；另一个阳极水嘴顺直安装在阳极板上。本新型结构简单，生产及安装效率高，散热性能好，使用寿命长，可以在低成本低投入的条件下，轻松获得高效臭氧发生量。

Description

一种结构简易的电解臭氧发生器

技术领域

本实用新型涉及一种臭氧发生器，尤其涉及一种结构简易的电解臭氧发生器。

背景技术

臭氧是一种强氧化剂，具有很高的氧化电位，臭氧、氯和过氧化氢的氧化势(还原电位)分别是2.07V、1.36V、1.28V，可见臭氧在处理水时是氧化力量最强的一种。并且，臭氧是一种广谱杀菌消毒剂，且杀菌消毒后没有化学残留物，绿色环保；臭氧作为气体消毒剂，其杀菌过程为强氧化作用使微生物细胞中的多种成分产生反应，从而产生不可逆转的变化而死亡。同时，臭氧去除异味性能极好，它的强氧化性能使各种有臭味的无机或有机物质氧化，除掉其臭味。综上，臭氧已被广泛的用于杀菌消毒处理。

目前，臭氧的产生方式主要有：电晕法、电解法、紫外线法、核辐射法、等离子体法等等。在食品、医院及制药等企业，已经投入应用的臭氧发生技术主要有电晕放电法、电解法。其中，常见的电解法包括低压电解法，低压电解法产出臭氧的原理是采用低压直流导通固态膜电极的正负两极电解去离子水，水在特殊的阳极溶液界面上以质子交换的形式被分离为氢氧分子，氢气从阴极溶液界面上直接被排放，氧分子在阳极界面上因高密度电流产生的电子激发而获得能量，并聚合成臭氧。

低压电解法在产生臭氧时，由于臭氧发生器的电阻性质，使得臭氧发生器在工作时会产生一定的热量，热量若不能及时被传输出去，就会使发生器自身的温度升高，并且，臭氧是一种容易分解的气体，分解速度随着温度的升高而加快，当温度到200℃时，臭氧可以瞬间分解，严重影响臭氧的产生量。对此，为了减少臭氧的瞬间分解，需要及时给发生器降温，目前，最常用的一种是水冷法，在阴极结构处连接一个阴极水箱实现降温，然而，此种方法存在着阴极水箱体积大、降温效果并不显著的缺点。

实用新型内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本实用新型提供了一种结构简易的电解臭氧发生器。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种结构简易的电解臭氧发生器，包括阳极结构、阴极结构和质子交换膜层，质子交换膜层夹设在阳极结构与阴极结构之间，阳极结构包括阳极板、阳极导电电极板、阳极催化剂层、一号阳极水嘴、二号阳极水嘴，阴极结构包括阴极板、阴极催化剂层、阴极导电电极板、阴极水嘴；

阴极板内开设有阴极安装槽，阴极板在阴极安装槽处开设有多圈相连通的阴极导流槽，阴极水嘴安装在阴极板上并与阴极导流槽相连通；

阴极安装槽内设置有阴极密封圈，阴极导电电极板、阴极催化剂层依次放置在阴极密封圈内，质子交换膜层位于阴极密封圈内并铺设在阴极催化剂层上；

阳极板在与质子交换膜层接触的位置处形成凸起圈，凸起圈外套设有阳极塑料圈，阳极塑料圈、凸起圈共同嵌入到阴极密封圈内；

凸起圈内形成阳极安装槽，阳极板在阳极安装槽处开设有多圈相连通的阳极导流槽，阳极导电电极板、阳极催化剂层依次放置在阳极安装槽内；

一号阳极水嘴垂直安装在阳极板上并通过一号水流通孔与阳极导流槽相连通；二号阳极水嘴顺直安装在阳极板上并通过二号水流通孔与阳极导流槽相连通，二号水流通孔设置有多组。

进一步地，阳极结构与阴极结构通过螺栓连接为一体，螺栓穿过阳极板、阴极板并与自锁螺帽紧固连接。

进一步地，螺栓外套设有绝缘套嘴、金属帽垫，金属帽垫压在绝缘套嘴上。

进一步地，阳极催化剂层的高度与凸起圈相齐平。

进一步地，阴极导流槽的槽壁、阳极导流槽的槽壁上分别开设有用于连通的通水孔。

本实用新型公开了一种结构简易的电解臭氧发生器，通过阳极水嘴的设计，可以有效的防治臭氧发生器工作时，产生的气体从进水口溢出，使得臭氧发生器内水的流入畅通，进而提高了热量的扩散效率。并且，本臭氧发生器的整体结构简单，加工过程简单易控制，可以在低成本低投入的条件下，轻松获得高效臭氧发生器。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图。

图2为图1中A处的结构放大示意图。

图3为本实用新型作的整体结构示意图。

图中：1、一号阳极水嘴；2、阳极板；3、一号水流通孔；4、质子交换膜层；5、阴极板；6、阴极水嘴；7、二号阳极水嘴；8、螺栓；9、金属帽垫； 10、绝缘套嘴；11、二号水流通孔；12、自锁螺母；13、凸起圈；14、阳极塑料圈；15、阴极密封圈；16、阳极导流槽；17、阳极导电电极板；18、阳极催化剂层；19、阴极催化剂层；20、阴极导电电极板；21、阴极导流槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图3所示的一种结构简易的电解臭氧发生器，包括阳极结构、阴极结构和质子交换膜层4，质子交换膜层4夹设在阳极结构与阴极结构之间，其中，阳极结构包括阳极板2、阳极导电电极板17、阳极催化剂层18、一号阳极水嘴1、二号阳极水嘴7，阴极结构包括阴极板5、阴极催化剂层19、阴极导电电极板20、阴极水嘴6；

对于阳极板2、阴极板5均选用耐臭氧腐蚀的金属材料来制成，按照设计尺寸进行加工，首先，如图1和图2所示，阴极板5内开设有阴极安装槽，阴极安装槽的底部是阴极导流槽21，阴极导流槽21直接开设在阴极板5上，且阴极导流槽21开设有多圈。多圈导流槽之间是相互连通的，确保阴极进入的液体能顺利扩散，通常在阴极导流槽21的槽壁上开设用于连通的通水孔实现多圈导流槽的连通。最终，使阴极板5上安装的阴极水嘴6与阴极导流槽21相连通即可。

在阴极导流槽内设置有阴极密封圈15，阴极密封圈15紧贴阴极导流槽的内侧壁设置，阴极密封圈15采用高耐酸腐蚀性的密封圈，如氟橡胶，该密封圈的高度稍低于阴极安装槽结构的顶端，阴极导电电极板20、阴极催化剂层19依次放置在阴极密封圈15内，由阴极导电电机板20贴合到阴极导流槽21上，阴极催化剂层贴合到阴极导电电极板20上；然后，把质子交换膜层4位于阴极密封圈 15内并铺设在阴极催化剂层19上，再把阳极结构与阴极结构结合到一起，使质子交换膜层4与阳极催化剂层、阴极催化剂层分别贴合；

再如图1和图2所示，阳极板2在与质子交换膜层4接触的位置处形成凸起圈 13，凸起圈13外套设有阳极塑料圈14，该塑料圈起到绝缘的作用，且塑料圈的高度与凸起圈13的高度齐平；然后，将阳极塑料圈14、凸起圈13共同嵌入到阴极密封圈15内，由阴极密封圈15共同密封；

凸起圈13的内侧形成阳极安装槽，同样，阳极安装槽的内部设有多圈相连通的阳极导流槽16，阳极导流槽16直接在阳极板2上开设的，并且，在阳极导流槽16的槽壁上开设有用于连通多圈阳极导流槽的通水孔。阳极导电电极板 17、阳极催化剂层18则依次放置在阳极安装槽内，由阳极导电电极板17与阳极导流槽16相贴合，阳极催化剂层18与阳极导电电极板17相贴合；并且，阳极催化剂层18的高度与凸起圈13相齐平，从而，使得阳极催化剂层18能够与质子交换膜层4贴合。

对于阳极结构，包括两个阳极水嘴，分别是一号阳极水嘴1、二号阳极水嘴2，其中，一号阳极水嘴1垂直安装在阳极板2上并通过一号水流通孔3与阳极导流槽16相连通，二号阳极水嘴7顺直安装在阳极板2上并通过二号水流通孔11 与阳极导流槽16相连通，二号水流通孔11设置有多组。在整个臭氧发生器进行工作时，垂直的一号阳极水嘴1为阳极进水管，顺直的二号阳极水嘴7为水流出口和气体出口，阴极进水管为阴极水嘴，由此，由一号阳极水嘴1、阴极水嘴6 进水，在质子交换膜处发生反应，产生大量臭氧气体，由于气体的质轻，且一号阳极水嘴1、阴极水嘴6均有进水，气体与出水便从顺直的二号阳极水嘴7流出，如此设计，可以有效防治臭氧发生器工作时，产生的气体从进水口溢出，导致进水管内水的流入不畅，进而导致热量扩散不良的现象发生。

当阴极结构、阳极结构分别设置好后，最终，通过螺栓8将阳极结构与阴极结构结合到一起，阴极结构钢、阳极结构上均开设有对齐的通孔，螺栓8 穿过阳极板2、阴极板5的通过，并与自锁螺帽12紧固连接，由自锁螺帽12紧固螺栓。并且，在螺栓8外套设有绝缘套嘴10，由同样套设在螺栓8上的金属帽垫 9压住绝缘套嘴10，金属帽垫9起到保护绝缘套嘴10的作用，避免螺栓锁紧时对绝缘套嘴10施加的力过大，而造成绝缘套嘴损坏，大大提高了本臭氧发生器的使用安全性。

对于本实用新型所公开的结构简易的臭氧发生器，具体的制备过程为：选用耐臭氧腐蚀的金属材料来制作阴、阳极板，按照设计尺寸对阴、阳极板进行加工；

首先，对阳极板加工出凸起圈，并加工一定深度凹槽，即阳极安装槽；阳极安装槽的底部是用于导流的阳极导流槽，阳极板上设有两个阳极水嘴，分别为一号阳极水嘴、二号阳极水嘴，其中，一号阳极水嘴与阳极板垂直，二号阳极水嘴与阳极板顺直，垂直的一号阳极水嘴为阳极进水管，顺直的二号阳极水嘴为水流出口和气体出口，这种结构能够有效防治臭氧发生器工作时，产生的气体从进水口溢出，导致进水管内水流入不畅通，而影响散热的现象发生。在阳极安装槽内依次放入阳极导电电极板、阳极催化剂层，阳极催化剂层的高度与凸起圈的高度齐平；再在凸起圈外踏射一个硬质的阳极塑料圈，此塑料圈与凸起圈齐平，阳极塑料圈主要起到绝缘的作用，采用PVDF材质支撑；

对阴极板同样加工出移动深度的凹槽，即阴极安装槽，阴极安装槽的底部同样设置有用于导流的阴极导流槽，阴极板上只设置有一个阴极水嘴，阴极水嘴与阴极导流槽相连通；在阴极安装槽内设有阴极密封圈一个，阴极密封圈采用耐臭氧和耐酸性能均很高的氟橡胶制成；密封圈内依次放置阴极导电电极板、阴极催化剂层，然后放上质子交换膜层；

最终，把阴极结构与阳极结构结合到一起，即得到本实用新型的臭氧发生器，在阴极板、阳极板上都开设有贯穿的孔洞，把阴极板上的孔洞与阳极板上的孔洞对齐后使用螺栓紧固，并且螺栓上预先设好了塑料绝缘套嘴，使用自锁螺帽经螺栓，完成安装。

对于本新型所公开的结构简单的臭氧发生器，其结构简单，加工过程和组装过程都非常容易操作，生产及安装过程效率高，经济效益好；并且，本臭氧发生器自身的散热性能好，不需要外加冷却水箱，节约了空间，并且，能够有效降低温度，由于稳定的降低，减少臭氧的瞬间分解情况，提高了臭氧的发生效率。

上述实施方式并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种结构简易的电解臭氧发生器，包括阳极结构、阴极结构和质子交换膜层(4)，质子交换膜层(4)夹设在阳极结构与阴极结构之间，其特征在于：所述阳极结构包括阳极板(2)、阳极导电电极板(17)、阳极催化剂层(18)、一号阳极水嘴(1)、二号阳极水嘴(7)，所述阴极结构包括阴极板(5)、阴极催化剂层(19)、阴极导电电极板(20)、阴极水嘴(6)；

所述阴极板(5)内开设有阴极安装槽，阴极板(5)在阴极安装槽处开设有多圈相连通的阴极导流槽(21)，所述阴极水嘴安装在阴极板(5)上并与阴极导流槽(21)相连通；

所述阴极安装槽内设置有阴极密封圈(15)，阴极导电电极板(20)、阴极催化剂层(19)依次放置在阴极密封圈(15)内，质子交换膜层(4)位于阴极密封圈(15)内并铺设在阴极催化剂层(19)上；

所述阳极板(2)在与质子交换膜层(4)接触的位置处形成凸起圈(13)，凸起圈(13)外套设有阳极塑料圈(14)，阳极塑料圈(14)、凸起圈(13)共同嵌入到阴极密封圈(15)内；

所述凸起圈(13)内形成阳极安装槽，阳极板(2)在阳极安装槽处开设有多圈相连通的阳极导流槽(16)，阳极导电电极板(17)、阳极催化剂层(18)依次放置在阳极安装槽内；

所述一号阳极水嘴(1)垂直安装在阳极板(2)上并通过一号水流通孔(3)与阳极导流槽(16)相连通；所述二号阳极水嘴(7)顺直安装在阳极板(2)上并通过二号水流通孔(11)与阳极导流槽(16)相连通，所述二号水流通孔(11)设置有多组。

2.根据权利要求1所述的结构简易的电解臭氧发生器，其特征在于：所述阳极结构与阴极结构通过螺栓(8)连接为一体，螺栓(8)穿过阳极板(2)、阴极板(5)并与自锁螺帽(12)紧固连接。

3.根据权利要求2所述的结构简易的电解臭氧发生器，其特征在于：所述螺栓(8)外套设有绝缘套嘴(10)、金属帽垫(9)，金属帽垫(9)压在绝缘套嘴(10)上。

4.根据权利要求3所述的结构简易的电解臭氧发生器，其特征在于：所述阳极催化剂层(18)的高度与凸起圈(13)相齐平。

5.根据权利要求4所述的结构简易的电解臭氧发生器，其特征在于：所述阴极导流槽(21)的槽壁、阳极导流槽(16)的槽壁上分别开设有用于连通的通水孔。

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