[發明專利]一種可構建三維氣-固-液三相界面的電化學曝氣組件

有效

• 申請號: 202111544519.2
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114214652B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 于洪濤;顧雨薇;康文達;陳碩;全燮
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C25B9/60
• 分類號: C25B9/60;C25B11/031;C25B9/65;C25B9/17
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 苗青

1.一種可構建三維氣-固-液三相界面的電化學曝氣組件，其特征在于，該電化學曝氣組件主要由總進氣口(1)、供氣密封件頂蓋(2)、供氣密封件底槽(3)、布氣空腔(4)、彈性墊片(5)、絕緣螺栓(6)、多孔微通道陰極(7)、陰極連接線(8)、陰極接線柱(9)、陽極卡槽(10)、金屬網陽極(11)和陽極接線柱(12)組成；

所述的電化學曝氣組件整體由供氣密封件頂蓋(2)和供氣密封件底槽(3)密封組成，兩密封件內部形成一個布氣空腔(4)，布氣空腔(4)頂部與總進氣口(1)連接；供氣密封件頂蓋(2)和供氣密封件底槽(3)間放置彈性墊片(5)并通過4根對稱分布的絕緣螺栓(6)緊密連接在一起；供氣密封件底槽(3)與彈性墊片(5)上開有與多孔微通道陰極(7)尺寸匹配的通孔，供氣密封件底槽(3)底部與多孔微通道陰極(7)的接觸面間通過粘結劑密封；

所述的多孔微通道陰極(7)的入口端依次穿過供氣密封件底槽(3)與彈性墊片(5)伸入至布氣空腔(4)中，進氣均勻的分配到各個多孔微通道陰極(7)中；

所述的陰極連接線(8)為柔性材料，其上具有尖端結構，該尖端結構與在供氣密封件底槽(3)上通孔內壁面上開的凹槽相匹配；陰極連接線(8)圍繞在供氣密封件底槽(3)上的通孔內壁后尖端伸入凹槽內固定；各部分陰極連接線(8)匯聚在一起后與伸出供氣密封件底槽(3)的陰極接線柱(9)連接；陰極接線柱(9)放置于供氣密封件底槽(3)側面與之相匹配的凹槽內，與彈性墊片(5)接觸；

供氣密封件底槽(3)外壁上開有陽極卡槽(10)，用于固定金屬網陽極(11)；金屬網陽極(11)與伸入陽極卡槽(10)的陽極接線柱(12)連接；

絕緣螺栓(6)、陰極接線柱(9)和陽極接線柱(12)交錯排布。

2.根據權利要求1所述的電化學曝氣組件，其特征在于，所述的多孔微通道電極(7)采用單獨排列，分別與陰極連接線(8)連接最終匯聚在一起，與伸出供氣密封件頂蓋(2)的陰極接線柱(9)連接的形式存在于內曝氣組件中；或者以成束分布的形式分布于內曝氣組件中，多孔微通道陰極(7)堆集在一起，陰極連接線(8)纏繞在成束分布的多孔微通道電極(7)外側。

3.根據權利要求1或2所述的電化學曝氣組件，其特征在于，所述的供氣密封件頂蓋(2)和供氣密封件底槽(3)根據需求調節形狀和尺寸，供氣密封件底槽(3)上的通孔根據要求調節形狀、尺寸及分布密度。

4.根據權利要求1或2所述的電化學曝氣組件，其特征在于，所述的多孔微通道電極(7)為具有豎直連通通道且通道尺寸與形狀可調節的電極材料，通道尺寸在10微米到800微米之間；側壁具有可調節孔隙，側壁孔隙尺寸在100納米到1微米之間。

5.根據權利要求3所述的電化學曝氣組件，其特征在于，所述的多孔微通道電極(7)為具有豎直連通通道且通道尺寸與形狀可調節的電極材料，通道尺寸在10微米到800微米之間；側壁具有可調節孔隙，側壁孔隙尺寸在100納米到1微米之間。

6.根據權利要求1、2或5所述的電化學曝氣組件，其特征在于，當多孔微通道陰極(7)的表面接觸角小于90°時，保持多孔微通道陰極(7)的豎直通道底部敞開，溶液在毛細作用下進入微通道內部，在通道內、外壁分別形成三相界面；當多孔微通道陰極(7)的表面接觸角大于90°時，用與供氣密封件底槽(3)結構相同但孔結構不貫通的的外殼密封豎直微通道底部，在多孔微通道陰極(7)外形成三相界面。

7.根據權利要求3所述的電化學曝氣組件，其特征在于，當多孔微通道陰極(7)的表面接觸角小于90°時，保持多孔微通道陰極(7)的豎直通道底部敞開，溶液在毛細作用下進入微通道內部，在通道內、外壁分別形成三相界面；當多孔微通道陰極(7)的表面接觸角大于90°時，用與供氣密封件底槽(3)結構相同但孔結構不貫通的的外殼密封豎直微通道底部，在多孔微通道陰極(7)外形成三相界面。

8.根據權利要求4所述的電化學曝氣組件，其特征在于，當多孔微通道陰極(7)的表面接觸角小于90°時，保持多孔微通道陰極(7)的豎直通道底部敞開，溶液在毛細作用下進入微通道內部，在通道內、外壁分別形成三相界面；當多孔微通道陰極(7)的表面接觸角大于90°時，用與供氣密封件底槽(3)結構相同但孔結構不貫通的的外殼密封豎直微通道底部，在多孔微通道陰極(7)外形成三相界面。