[發明專利]一種陰極氧還原臭氧發生器及其使用方法

在審

• 申請號: 202010375436.4
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111575734A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 姚宇希;范峰強;魏燕;侯向理
• 申請（專利權）人: 浙江高成綠能科技有限公司
• 主分類號: C25B9/10
• 分類號: C25B9/10;C25B1/13;C25B11/03;C25B11/06;C25B11/08;C23C16/44;C23C16/40;C23C16/52;C23C16/06
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙衛康

本發明公開了一種陰極氧還原臭氧發生器及其使用方法，包括用于傳遞H+的質子交換膜，所述質子交換膜一側設有陽極區，所述質子交換膜另一側設有陰極區，所述陽極區包括陽極膜滲透電極、設有臭氧輸出口及進水孔的第一電解池殼體，所述陰極區包括氧還原陰極膜滲透電極、設有氧氣輸入口及排水孔的第二電解池殼體，通過充氣機向氧氣輸入口輸送氧氣與H+反應成水，避免產生氫氣，消除實際使用中的安全隱患。

技術領域

本發明屬于電解臭氧技術領域，具體涉及一種陰極氧還原臭氧發生器及其使用方法。

背景技術

臭氧作為一種強氧化劑，因其氧化能力強，具有較強的殺菌消毒效果，殺菌消毒后產生氧氣，不會產生二次污染，因此在環境保護等領域越來越受到重視。目前，臭氧已經廣泛應用到飲用水處理、醫療用水處理、城市污水處理、食品消毒殺菌、空氣凈化等各個方面。然而，由于臭氧容易自分解，不易儲存，因此在采用臭氧時，普遍是現制現用。

目前，市場制取臭氧的方法主要分為電暈放電法、紫外線輻射法和固體聚合物膜(PEM膜)電極低壓電解法。其中，PEM膜電極低壓電解法是一種新型的電化學方法制備臭氧，利用直流電源電解含氧電解質，與電暈放電法和紫外線輻射法比較，該方法具有制備臭氧氣體濃度高、不含氮氧化物等致癌物質、制備成本低、膜電極使用壽命長、所采用的直流電源的電壓可以低至3-5伏，安全實用，便于推廣、設備安裝和維護簡單等優點，成為一種最具市場競爭力的臭氧制備方法。

PEM電解法產出臭氧的原理是采用低壓直流導通固態膜電極的正負兩極電解去離子水，水在陽極溶液界面上以質子交換的形式被分離為氫氧分子，氧分子在陽極介面上因高密度電流產生的電子激發而獲得能量，并聚合成臭氧。

一般臭氧發生器陽極采用析氧電位較高的二氧化鉛或鉑，陰極采用鉑或鉑碳，如專利 CN87202205、CN97212224.9等，大部分的研究圍繞以純水為原料的固體電解質臭氧發生器展開，其構成部件一般包括質子交換膜和兩極（陽極、陰極）對應的催化劑、多孔集流片、導 流板和殼體。從部件功能離散化學角度考慮，將電催化活性材料與粘結材料（如PTFE）混合，壓制成單獨的催化劑片，與獨立的陽離子交換膜、多孔集流片、導流板及防腐片等一起構成臭氧發生器，可方便和規范生產制造過程，如專利CN97122126、CN200680051679；從功能集成角度考慮，將催化劑層通過電鍍、沉積的方法結合到導電透水基體上，然后要兩片電極間設置質子交換膜，可構成臭氧發生器，以實現構成部件的集成化，如專利CN01126593、 CN200610138715；專利CN200520113829還提出在電解質膜和多孔板之間采用自由鋪放形式放置催化劑顆粒的陽極結構，期望能夠便于加工和組裝臭氧發生器。

現有技術中，大部分低壓點解式臭氧發生器析氫陰極使得氫從陰極溶液界面上直接被排放，如授權公告號CN108411331B的中國發明專利，公開了一種低壓電解臭氧發生器的膜電極組件及其制備方法，雖提高臭氧產生效率，然而實際使用中其排出的氫氣產生可能存在的安全隱患，因此急需一種臭氧發生器產生臭氧的同時避免產生氫氣，消除安全隱患。

發明內容

本發明提供一種陰極氧還原臭氧發生器及其使用方法，避免產生氫氣，消除安全隱患。