CN219174629U - 一体化电化学反应模组 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种一体化电化学反应模组，包括模组外壳和设于模组外壳内的供液模块、反应模块和电路控制模块，在通电后，通过供液模块将液体输送至反应模块，反应模块将电解液电解制成过氧化氢消毒液后排出，本申请采用流动式循环制备过氧化氢，可提高过氧化氢制备效率，使得电解更彻底、更高效，通过电能直接转化成化学能，以实时快速制备过氧化氢消毒液，实现对环境进行实时消杀的目的，且将供液模块、反应模块和电路控制模块整合在密闭空间的模组外壳内，模块化可提高产品紧凑性，使其能够组装后放置于消毒机器人中，有利于后期的安装与维护。

Description

一体化电化学反应模组

技术领域

本申请属于消毒设备技术领域，具体涉及一种一体化电化学反应模组。

背景技术

我国对于公共卫生领域的消毒工作，标准逐渐严格，尤其对于餐饮行业、酒店以及公共交通等领域，都提高了标准，而通常消毒工作的开展都是需要人力进行，费时费力，同时也增加了工作人员被传染的风险。

为解放劳动力，减少人员接触，多种消毒机器人在近期被发明。其中，大多数机器人属于喷雾型机器人，为了做到大面积消毒以及消毒的高效性，大范围喷洒高浓度消毒剂以达到消毒杀菌作用，必须有专人负责补充消毒液。

由于现在常用的消毒液都有一定的腐蚀成分，并且有浓烈的刺激性气味，对于不耐腐蚀的地面，气味敏感人群都会造成损伤。在消杀后，存在消毒液环境残留，可能造成环境的二次污染。

过氧化氢消毒液是一种理想的杀毒液体，它无色无味且杀毒后无残留，在环境中很容易分解成氧气和水，是一种安全可靠的绿色环保型消毒剂。

但现有过氧化氢消毒液仍是通过工业生产，其中工业生产过氧化氢的方式主要为电解法或蒽醌法。这两种生产方式均需要庞大的生产设备和大量的电力供应，具有制备成本高，所需设备大型化、集中化等特点。另一方面，上述方法生产的高浓度过氧化氢溶液不稳定，会在常温下自行分解为水和氧气，在运输和存储中均存在安全风险，同时增加了相应的成本，亟需作进一步改进。

实用新型内容

本申请为了解决现有设备制备过氧化氢消毒液结构复杂和缓慢的技术问题，提供了一种一体化电化学反应模组。

本申请采用如下技术方案：

一体化电化学反应模组，包括具有进液口和出液口的模组外壳，还包括设于所述模组外壳内的供液模块、反应模块和电路控制模块，所述供液模块用于从所述进液口将液体输送至所述反应模块，所述反应模块用于将所述供液模块输送的液体电解为过氧化氢消毒液后从所述出液口流出，所述电路控制模块接入外界电源并分别与所述供液模块和所述反应模块电连接。

如上所述的一体化电化学反应模组，所述反应模块包括反应壳体，所述反应壳体一侧设有与所述供液模块连通的反应进口、另一侧设有与所述出液口连通的反应出口，所述反应壳体内位于所述反应进口和所述反应出口之间间隔设有多组反应电极组。

如上所述的一体化电化学反应模组，多组所述反应电极组依次交替设于所述反应壳体内，并将所述反应壳体内部分隔形成S型的扰流通道，由所述反应进口进入的液体沿所述扰流通道折弯流动至所述反应出口。

如上所述的一体化电化学反应模组，所述反应壳体内位于所述反应进口和所述反应出口之间的两侧壁交替设有多个向对侧侧壁延伸的固定支架，多组所述反应电极组依次对应设置于多个所述固定支架上。

如上所述的一体化电化学反应模组，所述反应电极组包括反应阳极和反应阴极，所述反应阳极为惰性材料，所述反应阴极为具有多孔结构材料。

如上所述的一体化电化学反应模组，所述反应阳极为铂、钯、钌、铑、铱、锇、金、掺硼金刚石薄膜或玻璃碳电极；

所述反应阴极为泡沫镍板、多孔石墨板、烧结钛板、活性炭毡或碳纸。

如上所述的一体化电化学反应模组，所述反应阳极和所述反应阴极的表面均设有具有催化作用的催化剂层。

如上所述的一体化电化学反应模组，所述供液模块为液泵，所述液泵的进液口通过所述进液口与外界连通、出液口与所述反应模块连通。

如上所述的一种流动式交替电极过氧化氢电化学反应装置，所述电路控制模块用于控制所述供液模块和所述反应模块的输入功率。

如上所述的一种流动式交替电极过氧化氢电化学反应装置，所述液体为消毒用水。

与现有技术相比，本申请的有益效果如下：

本申请提供一种一体化电化学反应模组，包括模组外壳和设于模组外壳内的供液模块、反应模块和电路控制模块，在通电后，通过供液模块将液体输送至反应模块，反应模块将电解液电解制成过氧化氢消毒液后排出，本申请采用流动式循环制备过氧化氢，可提高过氧化氢制备效率，使得电解更彻底、更高效，通过电能直接转化成化学能，以实时快速制备过氧化氢消毒液，实现对环境进行实时消杀的目的，且将供液模块、反应模块和电路控制模块整合在密闭空间的模组外壳内，模块化可提高产品紧凑性，使其能够组装后放置于消毒机器人中，有利于后期的安装与维护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请一体化电化学反应模组的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一体化电化学反应模组，包括具有进液口11和出液口12的模组外壳1，还包括设于所述模组外壳1内的供液模块2、反应模块3和电路控制模块4，所述供液模块2用于从所述进液口11将液体输送至所述反应模块3，所述反应模块3用于将所述供液模块2输送的液体电解为过氧化氢消毒液后从所述出液口12流出，所述电路控制模块4接入外界电源并分别与所述供液模块2和所述反应模块3电连接。

本申请提供一种一体化电化学反应模组，包括模组外壳和设于模组外壳内的供液模块、反应模块和电路控制模块，在通电后，通过供液模块将液体输送至反应模块，反应模块将电解液电解制成过氧化氢消毒液后排出，本申请采用流动式循环制备过氧化氢，可提高过氧化氢制备效率，使得电解更彻底、更高效，通过电能直接转化成化学能，以实时快速制备过氧化氢消毒液，实现对环境进行实时消杀的目的，且将供液模块、反应模块和电路控制模块整合在密闭空间的模组外壳内，模块化可提高产品紧凑性，使其能够组装后放置于消毒机器人中，有利于后期的安装与维护。

优选的，所述反应模块3包括反应壳体31，所述反应壳体31一侧设有与所述供液模块2连通的反应进口34、另一侧设有与所述出液口12连通的反应出口35，所述反应壳体31内位于所述反应进口34和所述反应出口35之间间隔设有多组反应电极组30，本申请通过采用流动式供液，可提高反应模块的电解效果，使得电解更彻底、更高效。

优选的，所述反应电极组30包括反应阳极32和反应阴极33，所述反应阳极32为惰性材料，所述反应阴极33为具有多孔结构材料。

本申请通过电能直接转化成化学能，通过反应模块将电解液电解为过氧化氢，反应原理如下：

反应阳极和反应阴极通过二电子氧还原反应(OxygenReductionReaction,ORR)来产生过氧化氢，在反应阴极上发生反应如下：

O₂+2(H⁺+e^-)→H₂O₂；

在反应阳极则发生水的电解反应，其反应如下：

H₂O→0.5O₂+2(H⁺+e^-)；

流动式过氧化氢电化学反应装置中生成过氧化氢的总反应为：

H₂+0.5O₂→H₂O₂。

在反应过程中，通电后反应模块保证了过氧化氢消毒液的持续生成，实现了实时产生实时消杀，提升了用于杀菌的过氧化氢整体浓度。

优选的，所述反应阳极32为铂、钯、钌、铑、铱、锇、金、掺硼金刚石薄膜或玻璃碳电极；所述反应阴极33为泡沫镍板、多孔石墨板、烧结钛板、活性炭毡或碳纸。

优选的，所述反应阳极32和所述反应阴极33的表面均设有具有催化作用的催化剂层，反应阳极32表面涂覆或沉积有水氧化(OER)催化剂，水氧化(OER)催化剂可以选用NiCoOx、CoFeOx、IrOx/SrIrO₃、IrO₂、RuO₂、FeCoW、NiOx、NiFeOx或固态Pt中的一种，反应阴极33上涂覆有阴极催化剂，本实施例的阴极催化剂为高比表面积氧化石墨，在具体生产实施中阴极催化剂可以根据阴极材料和电解液的成分在Pt/C、PtHg₄、O-CNTs、氧化石墨、高表面积活化碳粉、M-N-C(M＝Co，Fe，Mn)、功能化碳粉中选择。

优选的，多组所述反应电极组30依次交替设于所述反应壳体31内，并将所述反应壳体31内部分隔形成S型的扰流通道36，由所述反应进口34进入的液体沿所述扰流通道36折弯流动至反应出口35，通过反应电极组形成的扰流通道，可改变反应液体的流动路径，延长反应液体流经时间，提高电解效率。

优选的，所述反应壳体31内位于所述反应进口34和所述反应出口35之间的两侧壁交替设有多个向对侧侧壁延伸的固定支架37，多组所述反应电极组30依次对应设置于多个所述固定支架37上，通过模组外壳腔体的内部固定支架将反应电极组进行固定，在未通反应液体时存在物理上的隔断，以形成扰流结构。

优选的，所述供液模块2为液泵，所述液泵的进液口通过所述进液口11与外界连通、出液口与所述反应模块3连通，在接通电路情况下，通过液泵可快速地将制备过氧化氢消毒液的液体输送至反应模块，再由反应模块实现实时制备过氧化氢消毒液，以便于消毒机器人进行实时消杀的功能。

如上所述的一种流动式交替电极过氧化氢电化学反应装置，所述电路控制模块4用于控制所述供液模块2和所述反应模块3的输入功率，本申请采取将液泵、反应器、电路控制模块的组合方式，通过电路控制模块可将液泵和反应器直接形成分流、分压控制，在外部信号操控下，可对液泵和电化学反应器的功率分别进行调控。

本申请采取将液泵、反应器、电路控制板的组合方式，可直接放置于消毒机器人的水箱中，在反应器工作时，产生的热量将会被水流的流动带走大部分。在工作时，可实现反应器的降温，保持反应器整体处在一个正常温度范围内。

优选的，所述液体为消毒用水，本申请通过供液机构将消毒用水泵送至反应模块进行电解成过氧化氢，电解后的过氧化氢进入雾化装置进行雾化，提高消毒液浓度，本申请提供一种简单易行、实时可控、环保有效的消毒液制备装置，可方便的应用在各类公共场所，包括不限于电梯间、办公室、商场、超市等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一体化电化学反应模组，包括具有进液口（11）和出液口（12）的模组外壳（1），其特征在于：还包括设于所述模组外壳（1）内的供液模块（2）、反应模块（3）和电路控制模块（4），所述供液模块（2）用于从所述进液口（11）将液体输送至所述反应模块（3），所述反应模块（3）用于将所述供液模块（2）输送的液体电解为过氧化氢消毒液后从所述出液口（12）流出，所述电路控制模块（4）接入外界电源并分别与所述供液模块（2）和所述反应模块（3）电连接。

2.根据权利要求1所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：所述反应模块（3）包括反应壳体（31），所述反应壳体（31）一侧设有与所述供液模块（2）连通的反应进口（34）、另一侧设有与所述出液口（12）连通的反应出口（35），所述反应壳体（31）内位于所述反应进口（34）和所述反应出口（35）之间间隔设有多组反应电极组（30）。

3.根据权利要求2所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：多组所述反应电极组（30）依次交替设于所述反应壳体（31）内，并将所述反应壳体（31）内部分隔形成S型的扰流通道（36），由所述反应进口（34）进入的液体沿所述扰流通道（36）折弯流动至所述反应出口（35）。

4. 根据权利要求3所述的一体化电化学反应模组，其特征在于： 所述反应壳体（31）内位于所述反应进口（34）和所述反应出口（35）之间的两侧壁交替设有多个向对侧侧壁延伸的固定支架（37），多组所述反应电极组（30）依次对应设置于多个所述固定支架（37）上。

5.根据权利要求2所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：所述反应电极组（30）包括反应阳极（32）和反应阴极（33），所述反应阳极（32）为惰性材料，所述反应阴极（33）为具有多孔结构材料。

6.根据权利要求5所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：所述反应阳极（32）为铂、钯、钌、铑、铱、锇、金、掺硼金刚石薄膜或玻璃碳电极；

所述反应阴极（33）为泡沫镍板、多孔石墨板、烧结钛板、活性炭毡或碳纸。

7.根据权利要求5所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：所述反应阳极（32）和所述反应阴极（33）的表面均设有具有催化作用的催化剂层。

8.根据权利要求1所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：所述供液模块（2）为液泵，所述液泵的进液口通过所述进液口（11）与外界连通、出液口与所述反应模块（3）连通。

9.根据权利要求1所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：所述电路控制模块（4）用于控制所述供液模块（2）和所述反应模块（3）的输入功率。

10.根据权利要求1所述的一体化电化学反应模组，其特征在于：所述液体为消毒用水。

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