JP5620104B2 - ダイヤモンド電極 - Google Patents
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Description
3H2O→O3+6H++6e−
生成されたオゾンは水に溶解することができ、いわゆるオゾン水となる。オゾン水は、食品加工、衛生施設及び医療サービスなどの分野における滅菌に使用されている。オゾンは酸化によって滅菌を行い、有機物及び無機物の両方を抑制する。
[1] 導電性ダイヤモンドプレートを含む電極であって、前記ダイヤモンドプレートが、少なくとも1つの細長い開口を含み、そして約4mm/mm 2 を超える、ダイヤモンドプレートの加工領域の単位面積当たりの開口の縁部長さを有する、上記電極。
[2] 前記導電性ダイヤモンドプレートから実質的に構成される、[1]の電極。
[3] 前記ダイヤモンドプレートが、核生成面及び成長面を有するCVDダイヤモンドである、[1]又は[2]の電極。
[4] 前記ダイヤモンドプレートがCVD多結晶ダイヤモンドである、[3]の電極。
[5] 前記ダイヤモンドプレートの前記成長面が処理されていない形態である、[3]又は[4]の電極。
[6] 前記ダイヤモンドプレートの前記核生成面が処理されていない形態である、[4]又は[5]までのいずれか一項に記載の電極。
[7] 前記細長い開口が最大長さ及び最大幅を有し、前記最大幅に対する前記最大長さの比が約2以上である、[1]から[6]までのいずれか一項に記載の電極。
[8] 前記ダイヤモンドプレートが、前記少なくとも1つの細長い開口の端部が被覆されないようにカバープレートで部分的に被覆され、前記少なくとも1つの細長い開口の一方の端部が流体の入口を形成し、他方の端部が流体の出口を形成する、[1]から[7]までのいずれか一項に記載の電極。
[9] 前記細長い開口が重力方向に実質的に平行になるように構成される、[1]から[8]までのいずれか一項に記載の電極。
[10] 前記少なくとも1つの細長い開口の入口を覆っている少なくとも1つの入口マニホルド及び前記少なくとも1つの細長い開口の出口を覆っている少なくとも1つの出口マニホルドをさらに含む、[8]又は[9]の電極。
[11] 強制流動構成で使用される、[8]から[10]までのいずれか一項に記載の電極。
[12] 約4mm/mm 2 の、ダイヤモンドプレートの加工領域の単位面積当たりの開口の縁部長さを有する、[1]から[11]までのいずれか一項に記載の電極。
[13] 約4.5mm/mm 2 以上の、ダイヤモンドプレートの加工領域の単位面積当たりの開口の縁部長さを有する、[1]から[12]までのいずれか一項に記載の電極。
[14] 約5mm/mm 2 以上の、ダイヤモンドプレートの加工領域の単位面積当たりの開口の縁部長さを有する、[13]の電極。
[15] 前記少なくとも1つの細長い開口が約0.5mm未満の最大幅を有する、[1]から[14]までのいずれか一項に記載の電極。
[16] 前記最大幅が約0.3mm以下である、[15]の電極。
[17] 前記最大幅が0.2mmから0.3mmである、[15]に記載の電極。
[18] 前記最大幅が約0.2mmである、[17]の電極。
[19] 前記細長い開口がストレートサイド形である、[1]から[18]までのいずれか一項に記載の電極。
[20] 前記細長い開口の平坦な側面が平行である、[19]の電極。
[21] 2つ以上の細長い開口を含む、[1]から[20]までのいずれか一項に記載の電極。
[22] 前記2つ以上の細長い開口の最大幅が等しい、[21]の電極。
[23] 隣接する細長い開口の最大幅と異なる最大幅を有する少なくとも1つの細長い開口を含む、[21]の電極。
[24] 各細長い開口が隣接する細長い開口に平行である、[21]から[23]までのいずれか一項に記載の電極。
[25] 隣接する細長い開口の間の最大の間隔が約0.6mm以下である、[21]から[24]までのいずれか一項に記載の電極。
[26] 隣接する細長い開口の間の最大の間隔が約0.4mm以下である、[25]の電極。
[27] 隣接する細長い開口の間の最大の間隔が0.3mmから0.4mmである、[26]の電極。
[28] 前記細長い開口が等しい長さである、[21]から[27]までのいずれか一項に記載の電極。
[29] 隣接する細長い開口の長さと異なる長さを有する少なくとも1つの細長い開口を含む、[21]から[27]までのいずれか一項に記載の電極。
[30] 前記少なくとも1つの細長い開口が前記ダイヤモンドプレートの側面に平行である、[1]から[29]までのいずれか一項に記載の電極。
[31] 2つ以上の細長い開口を含み、少なくとも1つの細長い開口が隣接する細長い開口に対してずれており、その結果前記細長い開口の端部が隣接しない、[1]から[30]までのいずれか一項に記載の電極。
[32] 前記少なくとも1つの細長い開口が前記ダイヤモンドプレートを通って延在する壁を含み、前記壁が前記ダイヤモンドプレートの厚さ方向において先細り形状である、[1]から[31]までのいずれか一項に記載の電極。
[33] 電極の一方の側面が陽子交換膜に直に隣接している、[1]から[32]までのいずれか一項に記載の電極。
[34] 前記陽子交換膜に直に隣接している電極の前記側面が処理されていない核生成面である、[33]の電極。
[35] 前記陽子交換膜に直に隣接している電極の前記側面が処理された成長面である、[33]の電極。
[36] 別の電極が前記陽子交換膜に直に隣接して存在する、[33]から[35]までのいずれか一項に記載の電極。
[37] [1]から[36]までのいずれか一項に記載の電極を含む電解セル。
[38] [1]から[36]までのいずれか一項に記載の2つ以上の電極の配列を含む電解セル。
[39] [37]又は[38]の電解セルを使用する水処理の方法。
[40] [37]又は[38]の電解セルを使用する水の電気分解によってオゾンを生成する方法であって、[1]から[36]までのいずれか一項に記載の電極がアノードである、上記方法。
寸法が50mm×15mmであり厚さが0.5mmである成長したダイヤモンドプレートを用意した。レーザ切断技術を使用して、端部が平坦であり幅が0.2mmであり開口の間の間隔が0.3mmである96個のストレートサイド形の細長い開口を、ダイヤモンドプレートの厚さ全体を貫通するように切り、このプレートの核生成表面から48mm×13mmの加工領域を得た。これらの細長い開口はダイヤモンドプレートの最も長い縁部に平行とした。これらの細長い開口の壁は約4°の角度の先細り形状とした。ダイヤモンドプレートの前面及び背面を基準にして測定した開口の縁部長さの差は非常に小さく、成長表面と比較して核生成表面の方がほんのわずかだけ大きかった。
実施例1で記載したものと同様の装置を用意した。
寸法が50mm×15mmであり厚さが0.5mmであるダイヤモンドプレートを用意した。レーザ切断技術を使用して、直径が0.5mmであり開口の間の最小の間隔が0.2mmである1470個の円形開口を、ダイヤモンドプレートの厚さ全体を貫通するように切り、48mm×13mmの加工領域を得た。これらの円形開口の壁はわずかに先細り形状とし、核生成表面より成長表面のところを狭くした。切られたダイヤモンドプレートの前面及び背面は同じ面積であり、ダイヤモンドプレートの前面及び背面を基準にして測定した縁部長さは同一であった。
Claims (11)
- 導電性の多結晶のCVDダイヤモンドプレートから実質的に構成される、加工領域を有する電極であって、
前記ダイヤモンドプレートが、核生成面及び成長面を有し、
前記核生成面が、前記ダイヤモンドプレートの背面であり、
前記成長面が、前記ダイヤモンドプレートの前面であり、
前記加工領域中に少なくとも1つの細長い開口を含み、各細長い開口は開口の縁部長さを有し、前記ダイヤモンドプレートの加工領域中の全ての前記細長い開口に対する開口の総縁部長さが、4mm/mm2を超える、前記電極。 - 前記ダイヤモンドプレートの前記成長面が処理されていない形態である、請求項1に記載の電極。
- 前記ダイヤモンドプレートの前記核生成面が処理されていない形態である、請求項1又は2に記載の電極。
- 前記ダイヤモンドプレートの前記加工領域中の前記少なくとも1つの細長い開口が最大長さ及び最大幅を有し、前記最大幅に対する前記最大長さの比が2以上である、請求項1から3までのいずれか一項に記載の電極。
- 電極の一方の側面がプロトン交換膜に直に隣接している、請求項1から4までのいずれか一項に記載の電極。
- 前記プロトン交換膜に直に隣接している電極の前記側面が処理されていない核生成面である、請求項5に記載の電極。
- 前記プロトン交換膜に直に隣接している電極の前記側面が処理された成長面である、請求項5に記載の電極。
- 別の電極が前記プロトン交換膜に直に隣接して存在する、請求項5から7までのいずれか一項に記載の電極。
- 請求項1から8までのいずれか一項に記載の電極を含む電解セル。
- 請求項9に記載の電解セルを使用する水処理の方法。
- 請求項9に記載の電解セルを使用する水の電気分解によってオゾンを生成する方法であって、請求項1から8までのいずれか一項に記載の電極がアノードである、前記方法。
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