一種膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑及陰極結構的製作方法
2023-05-19 00:06:56 1
一種膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑及陰極結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑及陰極結構，採用含Mo、Cr、Ni的鐵合金作為陰極催化劑，進一步地，將該鐵合金製成鐵合金絲網後直接作為膜電極的陰極結構，與已有技術相比，本發明選取耐酸廉價的鐵合金網既充當催化劑，又充當了微孔導電板，把陰極催化劑與微孔導電板合二為一，無論從材質上還是結構上都是本領域技術的一大創新，其顯著優點是陰極催化效果好，陰極結構非常簡單，成本大幅度降低，經濟效益十分顯著。
【專利說明】—種膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑及陰極結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑及陰極結構，屬電化學領域。
【背景技術】
[0002]臭氧應用越來越進入廣泛的領域，膜電極電解臭氧發生器採用純水作原料，電解水生成氫氣、氧氣和臭氧。因為原料是純水，所以電解生成物是純正的氫氣、氧氣和臭氧，不可能有例如氮氧化物類的有害物質，膜電極電解臭氧發生器這種特殊優勢正在得到重視，其應用領域逐漸加大。
[0003]電解臭氧發生器的核心是膜電極，膜電極的結構包括:離子交換膜1、分別置於離子交換膜I兩側的陰極催化劑2、陽極催化劑3及微孔導電板4 (具有支撐催化劑、或作為催化劑載體的功能)。陰極催化劑2與微孔導電板4構成陰極結構，陽極催化劑3與微孔導電板4構成陽極結構(參見圖1)。
[0004]現有電解臭氧發生器膜電極的陰極催化劑通常採用鉬、鈀、銠貴金屬單質，微孔導電板通常採用鈦微孔板，陰極催化劑與鈦微孔板構成陰極結構，現有技術中有多種工藝製作方法:
例如一:將鉬、鈀、銠貴金屬單質以化學鍍的方法鍍到鈦微孔板的一側，形成膜電極陰極結構。
[0005]例如二:鉬、鈀、銠貴金屬化合物以燒結方法燒結在鈦微孔板的一側，形成膜電極陰極結構。
[0006]例如三:由活性炭吸附鉬、鈀、銠，再用聚四氟乙烯粘結活性炭粉末碾壓成陰極催化劑獨立膜片，與鈦微孔板配合安裝構成膜電極陰極結構。
[0007]陰極催化劑獨立膜片的製備工藝過程如下:激活活性碳分子的吸附力——活性碳分子吸附貴金屬鉬的化合物——化合物被還原出鉬單金屬——製成碳載貴金屬鉬的催化劑粉末(碳載鉬)——用聚四氟乳液作為粘接劑將活性碳粉粘連並碾壓成膜片。
[0008]以上所述的陰極結構中的陰極催化劑與微孔導電板是兩種不同的材質，是通過化學、電化學、物理等工藝方法，使二者結合構成陰極結構。
[0009]以上所述幾種陰極結構的缺點有兩方面:一、通常採用的陰極催化劑鉬、鈀、銠貴金屬價格昂貴；二、製造工藝複雜、生產中不易保證品質。這兩方面的缺點導致膜電極成本居高不下，嚴重影響膜電極電解臭氧發生器的商業化進程。
【發明內容】
[0010]本發明的目的旨在克服已有技術中存在的缺點，提供一種結構簡單，成本廉價的膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑及陰極結構。
[0011]本發明的技術方案是:一種膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑，特點是，陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金。
[0012]進一步地，所述陰極催化劑的合金成分含量是:
Mo 2-3%、Cr 16-18%、Ni 10-14%、S ≤ 0.03%、Si ( 1%、Mn ( 2%、C ≤ 0.03%、P^0.035%、其餘為 Fe。
[0013]一種膜電極電解臭氧發生器陰極結構，特點是，所述陰極結構是由含Mo、Cr、Ni的鐵合金製成的鐵合金網，該鐵合金網孔目數為300-600目最好。
[0014]本發明的膜電極陰極催化劑採用含Mo、Cr、Ni的鐵合金，它突破了現有電解臭氧發生器膜電極陰極催化劑的常規技術。對採用含有Mo、Cr、Ni的鐵合金作為陰極催化劑的膜電極電解臭氧發生器進行了長時間的運行實驗，結果證明:含Mo、Cr、Ni的鐵合金催化劑催化效果等同於鉬、鈀、銠貴金屬陰極催化劑的催化效果。
[0015]本發明採用含Mo、Cr、Ni的鐵合金作為陰極催化劑，進一步地，將該鐵合金製成鐵合金絲網後直接作為膜電極的陰極結構，即，本發明電解臭氧發生器膜電極的陰極結構就是一層耐酸的鐵合金網，該鐵合金網既是陰極催化劑，起到催化劑的作用，同時該鐵合金網又充當了微孔導電板，能夠透水透氣。
[0016]與已有技術相比，本發明選取了耐酸、廉價的含Mo、Cr、Ni的鐵合金，採用該鐵合金網直接作為電解臭氧發生器膜電極的陰極結構，把陰極催化劑與微孔導電板合二為一，無論從材質上還是結構上都是本領域技術的一大創新。其顯著優點是陰極催化效果好，陰極結構非常簡單，成本大幅度降低，總成本僅是現有的鉬、鈀、銠陰極催化劑總成本的幾十分之一，經濟效益十分顯著。而且，顯而易見，一層耐酸的鐵合金絲網與已有技術的膜電極陰極結構相比，其結構簡單，強度更高，不易破裂，不存在催化劑脫落現象，更加耐壓，透氣、透水性好。
[0017]本發明極大地促進了膜電極電解臭氧發生器的產業化進程，對膜電極電解臭氧發生器的推廣應用具有重要意義。
[0018]下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1—已有技術的電解臭氧發生器的膜電極結構示意圖；
圖2——本發明的電解臭氧發生器的膜電極結構示意圖。
[0020]附圖圖面說明
I離子交換膜，2陰極催化劑，3陽極催化劑，4微孔導電板。
【具體實施方式】
[0021]實施例1，本發明膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金，其鐵合金的成分含量為:
Mo 2-2.5% Cr 16-16.5% Ni 10-12% S ≤ 0.02% Si ( 0.5% Mn ( 1%C≤0.02% P≤0.02% 其餘為Fe 。
[0022]實施例2，本發明膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金，其鐵合金的成分含量為:
Mo 2.5-3% Cr 16.5-17% Ni 11-13% S ≤ 0.03% Si ≤ 1% Mn ≤ 1.5%C≤0.03% P≤0.03% 其餘為Fe 。
[0023]實施例3，本發明膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金，其鐵合金的成分含量為:
Mo 2-3% Cr 16-18% Ni 10-14% S ≤ 0.03% Si ≤1% Mn ≤ 2% C ≤ 0.03%P≤0.035% 其餘為 Fe 。
[0024]參考圖2所示，由上述鐵合金作為陰極催化劑的電解臭氧發生器的膜電極結構，是由上述實施例的鐵合金絲編織成的鐵合金絲網2 (也是陰極催化劑2)，不需要經過任何其它化學、電化學的再加工，剪裁至膜電極所需的形狀，然後直接將其覆在離子交換膜I的一側即可。實施中， 鐵合金網的網孔目數在300-600目為最好。
【權利要求】
1.一種膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑，其特徵是，陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金。
2.根據權利要求1所述的膜電極電解臭氧發生器的陰極催化劑，其特徵是，所述陰極催化劑的合金成分含量是: Mo 2-3%、Cr 16-18%、Ni 10-14%、S ≤ 0.03%、Si ( 1%、Mn ( 2%、C ≤ 0.03%、P^0.035%、其餘為 Fe。
3.一種膜電極電解臭氧發生器陰極結構，其特徵是，所述陰極結構是由含Mo、Cr、Ni的鐵合金製成的鐵合金網。
4.根據權利要求3所述的膜電極電解臭氧發生器陰極結構，其特徵是，所述鐵合金網孔目數為300-6 00目。
【文檔編號】C25B11/03GK104073836SQ201410346820
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】胡松 申請人:胡松, 楊曉峰