CN214572266U - 一种制备双氧水的气体扩散电极 - Google Patents
一种制备双氧水的气体扩散电极 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214572266U CN214572266U CN202120585010.1U CN202120585010U CN214572266U CN 214572266 U CN214572266 U CN 214572266U CN 202120585010 U CN202120585010 U CN 202120585010U CN 214572266 U CN214572266 U CN 214572266U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- guide tube
- gas
- porous
- electrode
- sealing device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种制备双氧水的气体扩散电极，属于电催化氧还原电极的制备技术领域，该电极包括空心金属导气管、电极密封装置、多孔导气管、多孔导电层和导气管密封装置，所述的空心金属导气管的一端穿过电极密封装置与多孔导气管的一端相互连接，多孔导气管的另一端设置有导气管密封装置，多孔导电层包裹在多孔导气管的外侧，多孔导电层的内侧涂覆有催化剂层；所述空心金属导气管上设有用于连接电解的电极接触点。该气体扩散电极作为反应的阴极部分，通过将通入的氧气进行还原，实现双氧水的高效制备，该结构具有成本低，操作简单以及巨大应用潜力的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电催化氧还原电极的制备技术领域，具体涉及一种制备双氧水的气体扩散电极。
背景技术
过氧化氢作为一种绿色的化学试剂，具有强的氧化性，被认为是一种清洁的消毒剂，广泛应用于漂白，精细化工品的制备，化学品的合成，污水处理等方面。但是不同领域对其浓度的要求也不尽相同，例如在化工合成中，双氧水的浓度>50%，而对于日常医护，家庭消毒方面，浓度仅为1%-3%。目前，90%以上的双氧水都是通过蒽醌法合成，但是其制备和运输成本高，存在污染的问题，但是双氧水用于家庭消毒方面不需要高浓度，完全可以通过电化学法进行制备，不仅可以解决成本的问题，而且可以实现设备的小型化，普及化，也降低了运输的安全隐患。因此发展电化学法制备双氧水有着很大的发展前景。
目前电化学法制备双氧水的主要问题是催化剂效率低，一方面是由于催化剂本身的催化效率低，另一方面是来源于设备合理设计的技术问题。两个方面的因素直接阻碍了电化学法制备双氧水的发展。催化剂的发展受到众多研究者的青睐，近年来也发展了一系列的氧还原催化剂，如C催化剂，贵金属催化剂以及非贵金属催化剂。而关于设备设计方面的研究较少，目前主要是通过增加氧气在电解质中的溶解度来增加氧还原反应中氧气参与量少的问题，例如，增加氧气的压力，使用曝气装置，扩气管的引入以及对电解质提出改性，其中以加入一些有机溶剂为主，对于电化学方式来说，有机物的增加不仅会提高其成本，污染环境还会造成导电性差的问题，不适用于电催化领域的应用。所以，亟待发展一种新的技术手段来解决这类问题。
实用新型内容
鉴于现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种制备双氧水的气体扩散电极，通过增加氧气与催化剂接触面积的方式，来提高其反应进程，增加产物的量，具有成本低，操作简单以及巨大应用潜力的特点，与传统电极相比，优势就在于氧气可以完全通过催化剂层，达到充分反应的目的。
为达到上述目的，提出以下技术方案：
一种制备双氧水的气体扩散电极，包括空心金属导气管、电极密封装置、多孔导气管、多孔导电层和导气管密封装置，所述的空心金属导气管的一端穿过电极密封装置与多孔导气管的一端相互连接，多孔导气管的另一端设置有导气管密封装置，多孔导电层包裹在多孔导气管的外侧，多孔导电层的内侧涂覆有催化剂层；所述空心金属导气管上设有用于连接电解的电极接触点。
进一步地，所述的空心金属导气管为上粗下细的倒圆锥型结构，当气体从较粗的开口进入时，只需采取较小的气速，待气体流通到空心金属导气管较细的位置时，口径变小，相同流量下，流速变快，电极接触点为凹槽，开设于空心金属导气管的外侧，用于连接电解。
进一步地，所述的多孔导气管的上端口的内径略微大于空心金属导气管下端的外径，空心金属导气管的下端契合插入多孔导气管的上端口内，使气体从空心金属导气管流通至多孔导气管内。
进一步地，所述的多孔导电层的直径略微大于多孔导气管的外径，多孔导电层包裹在多孔导气管的外层，形成一个密闭的导电结构。
进一步地，所述的电极密封装置与电解槽匹配使用，电解槽口与电极密封装置相互契合卡扣连接，用于固定电极。
进一步地，所述的导气管密封装置的直径略微小于多孔导气管的下端口的内径，所述导气管密封装置插入多孔导气管的下端口，与多孔导气管相互契合连接进行密封，防止气体从多孔导气管的下端口流出。
进一步地，所述的多孔导气管为直线型、U型、蛇型或螺旋型结构，适用于不同的电解情况。
进一步地，所述的电极密封装置与多孔导气管的上端口之间具有1-3cm间隔距离，方便多孔导电层能较好包裹在多孔导气管上，构成导电结构。
空心金属导气管采用导电良好的耐腐蚀金属，例如Ti、Ni以及其合金，Fe基合金等，优先选用Fe基合金，其下端与多孔导气管的上端口相连，多孔导气管上设有密集的通气孔，采用耐腐蚀的软管材料，如SBR、NR、NBR等材料，优选SBR，电极密封装置为橡胶材料，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶，优选硅橡胶，多孔导电层为导电材料，如碳布，高目数的Ni网，高目数的Ti网等，优选碳布，在多孔导电层的内侧涂敷，气体是从内侧吹扫到外侧，相比于直接涂覆在外侧，更不容易使催化剂脱落。
与现有技术相比较，本实用新型的有益效果：
1）对于传统的电极来说，氧气只是通过溶解到电解液中或者直接通入到电极表面，其参与反应的氧气的量与通入的氧气量相比大大减少，采用本实用新型的技术方案，在电催化氧化还原过程中，阴极通入的氧气可以完全穿过整个催化剂层，氧气与催化剂充分接触，通过提高反应物与催化剂的接触，增加该过程中反应物的量，进而加快其传质过程，使得反应进行更加彻底。
2）在电催化反应过程中不仅是反应会产生热，而且电极表面也会因电阻产生热，双氧水又在催化剂电极表面产生，会造成双氧水的分解，采用本实用新型通过气体不断地通过电极，相当于一个吹扫作用，可以将大量的热带出，避免双氧水因热在电极表面分解，强化了反应的传热过程，避免因反应热和电极电阻热的原因造成产物双氧水的分解，提高了产物的产量。
3）本实用新型具有成本低，操作简单以及巨大应用潜力的特点。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的空心金属导气管结构示意图；
图3为本实用新型原理示意图；
图4为本实用新型U型的电极示意图；
图5为本实用新型螺旋型的电极示意图。
图中：1-空心金属导气管；2-电极接触点；3-电极密封装置；4-多孔导气管；5-催化剂层；6-多孔导电层；7-导气管密封装置。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型所保护的范围不限于所述范围，本实用新型中的“上”、“下”等方位词仅代表图中的相对位置，不代表产品的绝对位置。
如图1所示，一种制备双氧水的气体扩散电极，包括空心金属导气管1、电极密封装置3、多孔导气管4、多孔导电层6和导气管密封装置7，所述空心金属导气管1的下端的外径略微小于多孔导气管4的上端口的内径，空心金属导气管1的外壁开设有电极接触点2，位于电极密封装置3的上方，空心金属导气管1的下端穿过电极密封装置3后插入多孔导气管4的上端口内，两者相互契合密封连接，多孔导气管4为直线型结构，多孔导气管4的外侧包裹一层多孔导电层6，多孔导电层6的内侧涂覆有催化剂层5，多孔导气管4的下端口插入一个导气管密封装置7，导气管密封装置7的直径略微小于多孔导气管4的下端口的内径，用于对多孔导气管4的下端部进行密封。
如图2所示，空心金属导气管1为上粗下细的倒圆锥形结构，其外侧开有两个略微深入空心金属导气管1的凹槽，用于连接电解。
如图3所示，从空心金属导气管1通入的氧气可以完全经过多孔导气管4的侧壁传达到多孔导电层6上的催化剂层5，氧气可以与催化剂层5充分接触，在该过程中相比于背景技术中传统的电极，可以提高反应物的参与量，达到了增加传质的作用，同时气体的扩散也强化了其传热过程，降低了因热量导致的双氧水的分解。
如图4和图5所示，分别为具有相同部件和构造的U型和螺旋型的用于制备双氧水的气体扩散电极，适用于不同的使用场景。
Claims (8)
1.一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于包括空心金属导气管（1）、电极密封装置（3）、多孔导气管（4）、多孔导电层（6）和导气管密封装置（7），所述的空心金属导气管（1）的一端穿过电极密封装置（3）与多孔导气管（4）的一端相互连接，多孔导气管（4）的另一端设置有导气管密封装置（7），多孔导电层（6）包裹在多孔导气管（4）的外侧，多孔导电层（6）的内侧涂覆有催化剂层（5）；所述空心金属导气管（1）上设有用于连接电解的电极接触点（2）。
2.根据权利要求1所述的一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于所述的空心金属导气管（1）为上粗下细的倒圆锥型结构，所述电极接触点（2）为凹槽，开设于空心金属导气管（1）的外侧。
3.根据权利要求2所述的一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于所述的多孔导气管（4）的上端口的内径略微大于空心金属导气管（1）下端的外径，空心金属导气管（1）的下端契合插入多孔导气管（4）的上端口内。
4.根据权利要求1所述的一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于所述的多孔导电层（6）的直径略微大于多孔导气管（4）的外径。
5.根据权利要求1所述的一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于所述的电极密封装置（3）与电解槽匹配使用，电解槽口与电极密封装置（3）相互契合卡扣连接。
6.根据权利要求1所述的一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于所述的导气管密封装置（7）的直径略微小于多孔导气管（4）的下端口的内径，所述导气管密封装置（7）插入多孔导气管（4）的下端口，与多孔导气管（4）相互契合连接进行密封。
7.根据权利要求1所述的一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于，所述的多孔导气管（4）为直线型、U型、蛇型或螺旋型结构。
8.根据权利要求1所述的一种制备双氧水的气体扩散电极，其特征在于，所述的电极密封装置（3）与多孔导气管（4）的上端口之间具有1-3cm的间隔距离。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120585010.1U CN214572266U (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种制备双氧水的气体扩散电极 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120585010.1U CN214572266U (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种制备双氧水的气体扩散电极 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214572266U true CN214572266U (zh) | 2021-11-02 |
Family
ID=78355172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120585010.1U Active CN214572266U (zh) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 一种制备双氧水的气体扩散电极 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214572266U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114059089A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-02-18 | 浙江工业大学 | 一种双功能电解反应装置 |
| CN114214652A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-22 | 大连理工大学 | 一种可构建三维气-固-液三相界面的电化学曝气组件 |
| CN116081782A (zh) * | 2022-03-31 | 2023-05-09 | 南京理工大学 | 一种中试规模的过氧化氢制备装置及应用 |
| CN116081783A (zh) * | 2022-03-31 | 2023-05-09 | 南京理工大学 | 一种管状碳纤维纺织气体扩散阴极及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-03-23 CN CN202120585010.1U patent/CN214572266U/zh active Active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114214652A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-22 | 大连理工大学 | 一种可构建三维气-固-液三相界面的电化学曝气组件 |
| CN114214652B (zh) * | 2021-12-16 | 2023-02-14 | 大连理工大学 | 一种可构建三维气-固-液三相界面的电化学曝气组件 |
| CN114059089A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-02-18 | 浙江工业大学 | 一种双功能电解反应装置 |
| CN114059089B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-01-10 | 浙江工业大学 | 一种双功能电解反应装置 |
| CN116081782A (zh) * | 2022-03-31 | 2023-05-09 | 南京理工大学 | 一种中试规模的过氧化氢制备装置及应用 |
| CN116081783A (zh) * | 2022-03-31 | 2023-05-09 | 南京理工大学 | 一种管状碳纤维纺织气体扩散阴极及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN214572266U (zh) | 一种制备双氧水的气体扩散电极 | |
| CN107313068A (zh) | 一种合成酸性过氧化氢的电化学方法 | |
| CN106939427A (zh) | 一种利用自供氧双阴极装置同时产生双氧水和氢气的方法 | |
| CN105336964B (zh) | 一种氮掺杂碳纳米管/氮化碳复合材料的制备方法及应用 | |
| CN101748423A (zh) | 一种高效电催化原位生成过氧化氢的电化学反应器 | |
| CN106486687B (zh) | 光催化产过氧化氢与光催化燃料电池耦合系统 | |
| CN215163204U (zh) | 一种高效电催化产双氧水反应电解池 | |
| CN109112563A (zh) | 一种磷化钌/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN112281184B (zh) | 一种电化学产生过氧化氢的装置及其方法 | |
| CN113213440B (zh) | 一种具有玉米棒状的类氮化磷材料及其制备方法和应用 | |
| CN110760876A (zh) | 一种用于高效合成h2o2的三室反应器装置 | |
| CN111962099B (zh) | 用于电催化生产过氧化氢的电极、其制备方法与应用 | |
| CN106435636B (zh) | 光补电电解水制氢微电极光纤、光缆及制氢装置 | |
| CN211394647U (zh) | 一种用于高效合成h2o2的三室反应器装置 | |
| CN217418276U (zh) | 一种电催化高效产h2o2射流器一体化装置 | |
| CN110408955A (zh) | 一种高效产过氧化氢的三维碳曝气电极 | |
| CN111979562B (zh) | 一种插拔式胶囊阴极及可扩展高效合成h2o2反应器装置 | |
| CN206244886U (zh) | 光补电电解水制氢微电极光纤、光缆及制氢装置 | |
| CN212451662U (zh) | 基于插拔式胶囊阴极的连续流廊道式h2o2合成反应器 | |
| CN107774247A (zh) | 一种二氧化碳电化学还原催化剂及其制备方法 | |
| CN211603021U (zh) | 一种电催化反应电解池 | |
| CN108383214B (zh) | 一种光伏电催化有机废水处理反应器及其阳极制备方法 | |
| CN215163198U (zh) | 一种氧还原制备双氧水的新型电极 | |
| CN217676934U (zh) | 一种电催化高效产过氧化氢电极及一体化装置 | |
| CN106876760B (zh) | 一种可拓展连续流无膜空气阴极微生物燃料电池装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |