一種膜電極電解臭氧發生器的製作方法

2023-10-18 05:34:29

專利名稱：一種膜電極電解臭氧發生器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種以純水為原料的膜電極電解臭氧發生器，屬 於電解臭氧發生器技術領域。
技術背景
目前，以純水為原料的電解臭氧發生器的有多種結構，例如本 實用新型人向中國專利局提出的專利號為ZL200520113829. 9的實用 新型名稱為"電解臭氧發生器一種陽極結構"的實用新型專利。還有 中國專利申請號97122126.X,實用新型名稱為"電解式臭氧發生裝 置"的實用新型專利。
上述結構，有如下缺點-
1、 在緊固之後，緊固力同時提供密封裝置變形密封與陽極催化 劑層壓緊質子交換膜所需要的兩個壓力，由於使密封裝置變形密封所 需要的力與陽極催化劑層壓緊質子交換膜所需要的力並不相同，將導 致另一方的受力過大或過小，使密封性能或陽極催化劑層與質子交換 膜壓緊力受到影響，導致膜電極電解臭氧發生器性能不穩定，進而臭 氧產生量下降。
2、 在經過長時間的運行之後，陽極催化劑層的厚度會逐漸變 薄，而厚度變薄後，緊固壓板無法繼續提供足夠的壓力，也無法快速 的補償因厚度變薄後所失去的壓力，直接影響電解臭氧發生器的陽極 結構鬆散，陽極催化劑層與質子交換膜壓緊力不足，使膜電極電解臭 氧發生器的臭氧產生量下降。
3、 臭氧具有極強的氧化腐蝕性，在運行過程中，大體積的密封 裝置與臭氧直接接觸，因表面積較大更容易受到臭氧的氧化腐蝕，經 過長時間運行之後，導緻密封裝置物理特性發生老化，密封性能下降， 進而密封失效，使其產生的氣體與原料水的洩漏。
4、 採用多處密封裝置方式密封，不但增加成本或使操作工藝變 的複雜，且無論與臭氧接觸面積多麼細小都無法完全避免被臭氧氧化 腐蝕，而導緻密封失效。
5、 在經過長時間的運行之後，矽橡膠材質的密封裝置無法抵抗 高濃度臭氧的氧化腐蝕，將快速的老化變硬、失去彈性，而導緻密封 失效。
6、 常規陰極結構具有陰極固定板、防腐片、框架、導流板、密封裝置、陽極微孔板、陰極催化劑層等，因此，零件種類繁多，增加 生產與組裝複雜，進而影響產品可靠性，導致生產成本提高。 實用新型內容
本實用新型的目的在於克服上述已有技術的不足而改善電解臭 氧發生器因陽極催化劑層變薄而導致臭氧產生量下降，使其在長時間 運行仍可保持穩定的壓緊力與良好接觸，使電解臭氧發生器產生穩定 的臭氧產生量，而達成性能穩定。
本實用新型可以通過如下措施來達到一種膜電極電解臭氧發生 器，其包括質子交換膜、陽極催化劑層、陽極微孔板、導流板、陰極 結構、密封裝置，其特徵在於其設有框體，框體由框體外圍、薄壁體 和導電柱包覆體連為一體構成，導電柱包覆體中的導電柱上設有緊固 壓板，緊固壓板通過螺絲與陰極結構緊固在一起。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的薄壁體為弧型、V型 或平面型。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的導電柱鑲崁在導電柱 包覆體內。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的框體內設框體密封 槽，框體密封槽內設密封裝置，框體通過螺絲與陰極結構緊固在一起 使密封裝置與質子交換膜、陽極催化劑層及框體完全緊密接觸密封。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的框體通過螺絲與陰極 結構緊固在一起使密封裝置與質子交換膜、陽極催化劑層、陽極微孔 板及框體完全緊密接觸密封。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的框體通過螺絲與陰極 結構緊固在一起使密封裝置與質子交換膜、陽極催化劑層、導流板及 框體完全緊密接觸密封。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的框體通過螺絲與陰極 結構緊固在一起使密封裝置與質子交換膜、陽極催化劑層、陽極微孔 板、導流板及框體完全緊密接觸密封。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的密封裝置為一氟塑料
包覆0型圈。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的框體密封槽為斜面
曰為了進一步實現本實用新型的目的，所述的陰極結構設有陰極固 定板，陰極固定板上設有螺絲孔、排水孔，陰極固定板上設有導流槽， 導流槽之間通過溝槽連通，並與排水孔連通，陰極固定板上設有陰極 微孔板，陰極微孔板上設有陰極催化劑層。
為了進一步實現本實用新型的目的，所述的導流槽為環形導流為了進一步實現本實用新型的目的，所述的陰極固定板採用金屬 鈦材料製成。
本實用新型與己有技術相比具有如下積極效果
1. 本實用新型將框體6和緊固壓板8均通過螺絲以機械緊固方式
與陰極結構l緊固在一起，並由緊固壓板8將緊固力傳導至導電柱13， 由於密封裝置7受力變形後內圈為平直滑順，緊固力將藉由導電柱13 順利通過導流板5、陽極微孔板4，傳導至陽極催化劑層3與質子交 換膜2，提供所需穩定的壓緊力。另外，由於導電柱13受力，加上與 導流板5存在配合間隙，其周邊與外側必然產生變形，通過薄壁體6-2 產生變形，吸收此變形量，使薄壁體6-2外側完全不受螺絲10緊固 壓板影響，進而密封裝置變形量與密封性能不發生變化，因此，薄壁 體使密封裝置變形密封與陽極催化劑層壓緊質子交換膜所需要的兩 個不同壓力完全獨立，保持電解臭氧發生器的性能穩定。
2. 在經過運行之後，陽極催化劑層的厚度會逐漸變薄，當厚度 變薄後，緊固壓板及時將緊固力將藉由導電柱透過薄壁體使導電柱向
下位移，快速且敏捷的補償陽極催化劑層因厚度變薄後所失去的壓 力，避免陽極催化劑層與質子交換膜壓緊力不足，使膜電極電解臭氧 發生器的臭氧產生量下降。
3. 由於本實用新型密封裝置採用氟塑料包覆O型圈，因氟塑料 基本不受臭氧所氧化腐蝕，且完整嚴密的在0型圈外層包覆，在電解 臭氧發生器長時間運作後，仍能保持優良的密封性，將不會因其產生 的臭氧氣體氧化腐蝕，而造成密封裝置失效，導致產生的氣體與原料 水的洩漏，使膜電極電解臭氧發生器產生穩定的臭氧產生量，而達成 性能穩定
4. 在框體通過機械緊固與陰極結構緊固為一體後，框體的密封 導槽將密封裝置通過框體密封槽使其定形定位的擠壓變形，其斜面槽 將使密封裝置四周產生壓力，使密封裝置與質子交換膜、陽極催化劑 層、陽極微孔板、導流板、框體緊密接觸，進而達到完全密封作用。
5. 本實用新型陰極結構的陰極固定板上設有螺絲孔，用來緊固 膜電極臭氧發生器整體與連接直流電源的陰極電極，與常規陰極固定 板有相同功能。本實用新型的陰極固定板上設有導流槽，可容納原料 水，在溝槽內原料水和氣體產物對流、擴散，具有導電與冷卻功能， 與常規導流板相同功能。本實用新型的陰極固定板上設有排水孔，可 將陰極的水和氣體產物由排水孔順利排出。本實用新型的陰極固定板 採用金屬鈦材料製成，防止其腐蝕，不需要任何防腐的材料與防腐的 處理工藝。因此陰極固定板具有緊固、導流、冷卻、水氣排出的功能， 結合了常規陰極固定板、防腐片、框架、導流板的所有功能，與現有 技術的臭氧發生器相比，具有製備工藝簡單、組裝方便，進而降低成本20~30%。


圖1是本實用新型的結構示意圖； 圖2是圖1的框體的結構示意圖； 圖3是圖1的陰極結構的結構示意圖4是圖3的陰極固定板的結構示意圖。
具體實施方式
實施例 一種膜電極電解臭氧發生器(參見圖1-圖4)，其陰極 結構1設有陰極固定板1-5，陰極固定板1-5採用金屬鈦材料製成， 陰極固定板1-5的周邊均勻設有螺絲孔1-1，陰極固定板1-5上設有 環形導流槽1-2，環形導流槽1-2的中部設有橫向溝槽1-4，環形導 流槽1-2之間通過溝槽1-4相通，並與排水孔1-3連通。陰極固定板 l-5上放上陰極微孔板1-7，陰極微孔板1-7放上陰極催化劑層1-8， 其層厚在0. 1 5mm，陰極催化劑層1-8上放上質子交換膜2 (杜邦 Nafionl17)。在質子交換膜2與電解臭氧發生器陰極結構相對的另一 面放上陽極催化劑層3，其層厚在O. 1 5mm，陽極催化劑層3為二氧 化鉛材料製作的膜層。其製作方式可以是將陽極催化劑顆粒自由鋪放 在質子交換膜2上，然後將陽極微孔板4 (陽極微孔板表面經處理設 有導電耐蝕保護層)蓋在陽極催化劑層3上，該陽極微孔板4為多孔 鈦板，陽極微孔板4的孔徑為10 500 n m，將導流板5壓在陽極微孔 板4上，導流板5的一面與陽極微孔板4緊密接觸，用密封裝置7將 導流板5、陽極微孔板4和陽極催化劑層3周邊封繞，密封裝置為氟 塑料包覆0型密封圈。再將框體6置於密封裝置7上方，框體6內設 有框體密封槽ll，框體密封槽ll為斜面槽，密封裝置7置於框體密 封槽11內，將框體6通過螺絲9以機械緊固方式與陰極結構1的陰 極固定板1-5緊固在一起，密封裝置7通過框體密封槽11使其定形 定位的擠壓變形，達到與質子交換膜2、陽極催化劑層3、陽極微孔 板4、導流板5、框體6緊密接觸，進而達到完全密封。框體6由框 體外圍6-3、薄壁體6-2和導電柱包覆體6-1連為一體構成，薄壁體 6-2設在框體外圍6-3和導電柱包覆體6-1之間，導電柱包覆體6-1 的中心鑲嵌有導電柱13，薄壁體6-2可以為弧型、V型或平面型等彈 性的或可伸縮的結構。將緊固壓板8放置在導電柱13上，將緊固壓 板8通過螺絲10以機械緊固方式與陰極結構1的陰極固定板l-5緊 固在一起，由緊固壓板8將緊固力傳導至框體6中心，通過薄壁體6-2 產生變形，使其密封裝置7不受螺絲10緊固緊固壓板8的影響，導 緻密封性能發生變化。
此結構的膜電極電解臭氧發生器的壽命長於10000小時。
權利要求1、一種膜電極電解臭氧發生器，其包括質子交換膜(2)、陽極催化劑層(3)、陽極微孔板(4)、導流板(5)、陰極結構(1)、密封裝置(7)，其特徵在於其設有框體(6)，框體(6)由框體外圍(6-3)、薄壁體(6-2)和導電柱包覆體(6-1)連為一體構成，導電柱包覆體(6-1)中的導電柱(13)上設有緊固壓板(8)，緊固壓板(8)通過螺絲(10)與陰極結構(1)緊固在一起。
2、 按照權利要求1所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其 特徵在於所述的薄壁體(6-2)為弧型、V型或平面型。
3、 按照權利要求1所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其 特徵在於所述的導電柱(13)鑲崁在導電柱包覆體(6-1)內。
4、 按照權利要求1所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其特徵 在於所述的框體(6)內設框體密封槽(11)，框體密封槽(11)內設 密封裝置(7)，框體(6)通過螺絲(9)與陰極結構(1)緊固在一 起使密封裝置(7)與質子交換膜(2)、陽極催化劑層(3)及框體(6) 完全緊密接觸密封。
5、 按照權利要求4所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其特徵 在於所述的框體(6)通過螺絲(9)與陰極結構(1)緊固在一起使 密封裝置(7)與質子交換膜(2)、陽極催化劑層(3)、陽極微孔板(4)及框體(6)完全緊密接觸密封。
6、 按照權利要求4所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其特徵 在於所述的框體(6)通過螺絲(9)與陰極結構(1)緊固在一起使 密封裝置(7)與質子交換膜(2)、陽極催化劑層(3)、導流板(5) 及框體(6)完全緊密接觸密封。
7、 按照權利要求4所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其特徵 在於所述的框體(6)通過螺絲(9)與陰極結構(1)緊固在一起使 密封裝置(7)與質子交換膜(2)、陽極催化劑層(3)、陽極微孔板(4)、導流板(5)及框體(6)完全緊密接觸密封。
8、 按照權利要求4或5或6或7所述的一種膜電極電解臭氧發 生器，其特徵在於所述的密封裝置(7)為一氟塑料包覆0型圈。
9、 按照權利要求3所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其 特徵在於所述的框體密封槽(11)為斜面槽。
10、 按照權利要求1所述的一種膜電極電解臭氧發生器，其 特徵在於所述的陰極結構(1)設有陰極固定板(1-5)，陰極固定板(1-5)上設有螺絲孔(1-1)、排水孔(1-3)，陰極固定板(1-5)上 設有導流槽(1-2),導流槽(1-2)之間通過溝槽(1-4)連通，並與 排水孔(1-3)連通，陰極固定板(1-5)上設有陰極微孔板(1-7), 陰極微孔板(1-7)上設有陰極催化劑層(1-6)。
11、 按照權利要求io所述的一種膜電極電解臭氧發生器的陰極結構，其特徵在於所述的導流槽(1-2)為環形導流槽。
12 、 按照權利要求IO所述的一種膜電極電解臭氧發生器的陰 極結構，其特徵在於所述的陰極固定板(1-5)採用金屬鈦材料製成。
專利摘要本實用新型公開了一種膜電極電解臭氧發生器，其包括質子交換膜(2)、陽極催化劑層(3)、陽極微孔板(4)、導流板(5)、陰極結構(1)、密封裝置(7)，其特徵在於其設有框體(6)，框體(6)由框體外圍(6-3)、薄壁體(6-2)和導電柱包覆體(6-1)連為一體構成，導電柱包覆體(6-1)中的導電柱(13)上設有緊固壓板(8)，緊固壓板(8)通過螺絲(10)與陰極結構(1)緊固在一起，本實用新型改善電解臭氧發生器因陽極催化劑層變薄而導致臭氧產生量下降，使其在長時間運行仍可保持穩定的壓緊力與良好接觸，使電解臭氧發生器產生穩定的臭氧產生量，而達成性能穩定。
文檔編號C25B9/06GK201377002SQ20092001953
公開日2010年1月6日 申請日期2009年2月11日 優先權日2009年2月11日
發明者徐名勇 申請人:徐名勇