[實用新型]一種膜電極電解臭氧發生器

有效

• 申請號: 201821701404.3
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN209338665U
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 胡松
• 申請（專利權）人: 胡松
• 主分類號: C25B1/13
• 分類號: C25B1/13;C25B9/10;C25B11/06
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 楊秉利

本實用新型提供一種膜電極電解臭氧發生器，包括陽離子交換膜及其兩側分別設置的陰極結構和陽極結構，其特點是：陰極導流?緊固板上設置密封圈，陰極微孔板放入密封圈內與陰極導流?緊固板貼緊，陰極催化劑置于密封圈內與陰極微孔板貼合，用緊固件將所述的陰極結構、陽離子交換膜、陽極結構緊固為一體。所述的陰極催化劑由Ti₂O₃顆粒或Ti₂O₃顆粒與分離物顆粒混合物構成陰極催化劑顆粒層，降低了膜電極電解臭氧發生器陰極催化劑的材料成本。用壓力壓緊后緊固的陰極催化劑顆粒層與陽離子交換膜接觸更均勻，解決了電解臭氧發生器膜電極電流分布不均勻的問題，有效地提高了膜電極電解臭氧發生器的使用壽命。

技術領域

本實用新型屬于電化學制備臭氧技術領域，涉及膜電極電解臭氧發生器膜電極的陰極催化劑結構與工藝，具體說是一種膜電極電解臭氧發生器。

背景技術

臭氧為人類應用已有一百多年的歷史，今后也將為人類更廣泛、深入地應用。

人工制備臭氧的方法有幾種，一般實際應用的有兩類方法：以空氣或氧氣為原料的高壓電暈法，和以去離子水為原料的電化學電解法。

膜電極電解臭氧發生器就是電化學電解法的具體產品。

膜電極電解臭氧發生器以去離子水為原料，陰極電解生成氫氣，陽極電解生成氧氣和臭氧。原料去離子水電解成的氫氣、氧氣和臭氧自然是高純度、高濃度。由于這個優點，膜電極電解法產生的臭氧在消毒、醫療、大規模集成電路的氧化加工工藝等諸多方面已有廣泛的應用和良好的發展前景。

膜電極電解臭氧發生器原理：

當外界輸入直流電，在電場和催化劑的作用下，水（H₂O）的H⁺通過陽離子交換膜的磺酸陽離子團鏈發生的H⁺伴同水分子的遷移，電化學反應式為：

陰極析氫反應 2H⁺+2e^-→H₂↑

陰極氧去極化反應 1/2O₂+2H⁺+e^-→H₂O

陽極主反應 H₂O→1/3O₃↑+2e^-+2H⁺

陽極副反應 H₂O→1/2O₂↑+2e^-+2H⁺

膜電極電解臭氧發生器核心部件是膜電極，膜電極是由全氟磺酸陽離子交換膜（簡稱陽離子交換膜）以及緊貼膜兩側的陰、陽極催化劑，以多種工藝方法制備成。陽離子交換膜一般采用杜邦Nafion^@陽離子交換膜。陰極催化劑一般采用鉑族金屬、金、銀、鎳、釕或其金屬混合物，陽極催化劑一般采用鉑系金屬、金、二氧化鉛。

膜電極制備方法曾經使用過以下工藝：

采用熱壓工藝制備膜電極復合，該工藝在80-100℃的溫度條件下，把陰、陽極催化劑壓在陽離子交換膜上，成型的膜電極在常溫、常濕條件下存放時會發生變形，不便于生產使用。

采用無電解電鍍的方法構成膜復合電極，在離子交換膜的兩側分別電沉積一層催化劑，該方法使用的金屬離子、氧化劑或還原劑的濃度在化學鍍過程中必須嚴格保證電解液的濃度、溫度、PH值的穩定，否則難以保證催化劑的質量。