一種用於氧負離子發生器的組合電極的製作方法

2023-12-05 14:20:26 3

專利名稱：一種用於氧負離子發生器的組合電極的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於氧負離子發生器的組合電極。
背景技術：
空氣負離子在改善空氣品質方面得到廣泛應用。最常用的空氣負離子發生技術是 電暈放電，即將充分高的電壓施加在一對電極上，利用強電場的作用，使放電極附近的電暈 區之外產生大量的空氣負離子。電暈放電雖然能產生大量的空氣負離子，但同時也產生較 多的臭氧和一氧化氮，給空氣帶來新的汙染物。空氣負離子的成分主要有氧負離子，它是以 與水分子結合的形式存在的，即O2-(H2O)nOi為自然數)，因而無法分解空氣有機汙染物，只 能藉助凝結和吸附作用，使空氣中的固相或液相汙染物微粒沉降，降低汙染物的濃度來淨 化空氣。可見，上述負離子技術無法充分發揮氧負離子的作用，距離有效改善空氣品質的要 求還有一定的距離。
發明內容本實用新型解決的技術問題是，提供一種用於氧負離子發生器的組合電極，該組 合電極在低壓電壓的作用下能產生具有高活性的氧負離子。為了解決上述問題，本實用新型提供一種用於氧負離子發生器的組合電極，其特 徵在於，所述組合電極4由相對向的第一電極1和第二電極3、介於這對電極之間的電絕緣 介質2以及起支撐固定作用的支承機構7組成，該組合電極具有一定電容量、具有儲存電子 和釋放電子的特性、使用低壓電壓，所述第一電極1為氧負離子產生機構，其表面附著對氧 氣敏感的半導體材料，所述第一電極1和第二電極3分別設有導線連接機構5和6。所述第一電極1為泡沫鎳網或泡沫鈦網或泡沫鐵鎳網，所述半導體材料為納米二 氧化鈦，所述第二電極3為不鏽鋼網或鈦金屬網或鐵絲網，所述電絕緣介質2為可通過氣體 的電絕緣層。所述電絕緣層為紗布或無紡布或由塗覆在所述第二電極3表面的電絕緣材料所 形成。所述電絕緣層為空氣。所述導線連接機構5和6為焊接在對應電極上的接線柱。所述支承機構7為非金屬框架或由粘結膠構成。本實用新型的有益效果如下本實用新型可以在低壓電壓的作用下產生氧負離子，不會產生臭氧和一氧化氮。 本實用新型由於使用較低電壓，電極周圍的空氣不會被電離，避免了產生臭氧和一氧化氮， 且所產生的氧負離子純度高、活性高。空氣負離子發生器的電極使用高壓電壓，在產生負離 子的同時，還產生無益的臭氧和一氧化氮，且負離子成分複雜，其中的氧負離子是以與水分 子結合的形式存在的，水分子包圍了氧負離子，使氧負離子無法直接與周圍的有機汙染物 接觸，因而抑制了其分解有機汙染物的作用。[0012]對氧氣敏感的半導體材料，如二氧化鈦、氧化鋯等，具有化學反應強、對氧氣敏感、 易於還原的特性，可作為氧傳感器的材料。由於二氧化鈦是常見的半導體材料，且對使用條 件沒有特殊要求，本實用新型優先選用二氧化鈦。常溫下，二氧化鈦與氧氣接觸時便發生強 烈的氧化還原反應，二氧化鈦上的電子還原氧氣分子生成氧負離子，所生成的氧負離子純 度高、活性高，能快速分解空氣有機汙染物。二氧化鈦失去電子後晶格結構發生變化，電阻 值增大，此時，二氧化鈦很容易被還原，恢復原來的晶格結構。失去電子的二氧化鈦被還原 後，繼續與氧氣進行反應生成氧負離子，此過程周而復始，便不斷產生氧負離子。為了使失 去電子的二氧化鈦得到還原，必須向它提供電子。為此，令一對電極組成具有一定電容量的 組合電極，並在其中的一個電極的表面附著二氧化鈦，然後對該電極施加負電壓，另一電極 施加正電壓，則可向附著二氧化鈦的電極儲存電子，此時，電極表面失去電子的二氧化鈦便 可從電極上獲取電子，從而被還原。另一方面，附著二氧化鈦的電極接負電壓時，該電極呈 負極性，可促使氧負離子離開該電極的表面，使二氧化鈦與氧氣的反應能繼續進行。二氧化 鈦從電極上獲取電子得到還原，繼而又和氧氣分子發生反應，二氧化鈦上的電子向氧氣分 子轉移，還原氧氣分子生成氧負離子，氧負離子離開電極進入空氣中，此過程即是電極釋放 電子的過程。也就是說，利用組合電極的儲存電子和釋放電子的特性，可實現向電極表面的 二氧化鈦提供電子，使失去電子的二氧化鈦得到還原，使附著二氧化鈦的電極能夠繼續產 生氧負離子。使用低壓電壓便可實現向上述附著二氧化鈦的電極儲存電子。由上述可見，本實用新型在低壓電壓的作用下能產生氧負離子，克服了現有技術 的缺點，有明顯的技術進步，而且本實用新型結構簡單、取材容易、可構成產能高的氧負離 子發生器，具有很強的實用性。
以下結合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明圖Ia是本實用新型一種用於氧負離子發生器的組合電極的A-A剖面圖。圖Ib是本實用新型一種用於氧負離子發生器的組合電極的主視圖。
具體實施方式
如圖la、lb所示是本實用新型一種用於氧負離子發生器的組合電極的A-A剖面圖 和主視圖(圖示為平板形結構，其它形狀未畫出，其原理與平板形相同)。所述組合電極4 由兩個相對向的電極，即第一電極1和第二電極3，以及介於這對電極之間的電絕緣介質2， 支撐和固定所述電極和所述絕緣介質的支承機構7組成，它具有一定的電容量，具有儲存 電子和釋放電子的特性。所述第一電極1的表面附著對氧氣敏感的半導體材料，能產生氧 負離子。所述第一電極1和第二電極3相應設有包含接線柱的導線連接機構5和6，供接入 電壓使用。導線連接機構可以有不同的形式，即從電極引出接線柱的方式有多種，例如單點 引出、多點引出等等。所述電極1、3可以有各自的大小和形狀，它們與絕緣介質2之間可以 是緊貼或者是有一定的間隙，以所組成的組合電極4具有一定的電容量為準。所述電極1、 3和絕緣介質2通過所述支承機構7結合成一個整體，組合成所述組合電極4。電極的材質 為電導體材料，為了增加電極的有效表面積，可採用多孔結構的金屬電極，例如金屬網、泡
4沫金屬等，並且在應用時讓氣流穿過電極，以增加空氣與電極的接觸面積。此外，電極也可 採用不透氣材料。從實用角度出發，所述第一電極1的材質結構優選為泡沫鎳網或泡沫鈦網或泡沫 鐵鎳網，所述半導體材料優選為納米二氧化鈦，即所述第一電極1優選為表面覆蓋納米二 氧化鈦的泡沫鎳網或泡沫鈦網或泡沫鐵鎳網；所述第二電極3優選為不鏽鋼網或鈦金屬網 或鐵絲網；所述電絕緣介質2則優選為可通過氣體的電絕緣層。所述電絕緣層可優先採用 紗布或無紡布，或者由塗覆在所述第二電極3表面的電絕緣材料(例如絕緣漆)所形成。在 電極面積足夠大，電極間的距離足以防止電極短路的情況下，絕緣介質也可由空氣充當。所 述導線連接機構5、6優選為單點引線結構，即將接線柱直接焊接到電極上。所述支承機構 7採用非金屬材料，例如塑料，做成框架，框架的形狀與電極的形狀相適應，並且在對應於所 述導線連接機構5和6的接線柱位置處設置通孔8和9，以放置所述接線柱。所述支承機 構7還可由粘結膠構成，即利用粘結膠，例如熱熔膠等，將所述電極1、3和絕緣介質2粘結 成一個整體，組合成所述組合電極4。所述第一電極1的材質結構以及二氧化鈦的粒徑、純度對氧負離子的產率有重大 影響，要求電極有良好的導電性能、足夠大的表面積，二氧化鈦的純度要儘量高、粒徑盡可 能小，以便增加參與反應的二氧化鈦分子的數量。泡沫鎳是常用的電極材料，具有優良的導 電性能，且比表面積大。納米二氧化鈦具有粒徑小，吸附能力強，有利於增進其與氧氣的反 應。因此，所述第一電極1首選為表面覆蓋納米二氧化鈦的泡沫鎳網。泡沫鎳網的孔隙率 越大，比表面積越大，氣阻越大，確定孔隙率時應考慮電極大小、氣流量等因素，通常孔隙率 可在40 IlOppi之間選取。泡沫鎳網厚度的選取原則是，孔隙率小，則取大厚度，孔隙率 大，則取小厚度。一般情況下，採用110ppiX1.5mm的泡沫鎳網可獲得良好的綜合性能。二 氧化鈦的粒徑小有利於增加二氧化鈦與氧氣的接觸，提高氧負離子的產率，可優選粒徑小 於20nm的二氧化鈦。上述二氧化鈦泡沫鎳網電極可採用如下方法製作①除去泡沫鎳網表 面的灰塵、氧化物等有害物質；②調製濃度為1. 5% 2. 5%的高純度二氧化鈦溶膠；③用 浸泡法將二氧化鈦負載到泡沫鎳網上。用浸泡法負載二氧化鈦的優點是泡沫鎳的表面都能 被二氧化鈦覆蓋。製作時可使用壓縮空氣控制二氧化鈦膜的厚度，其厚度以不產生粉化現 象為限。此外，也可採用其他方法製作，如噴塗法等。所述第二電極3的結構會影響所述組合電極4的電容量，即影響到電極儲存電子 的效果，最終影響氧負離子的產率。組合電極的電容量還與電極間的距離、絕緣介質等有 關，電容量的確定應與應用要求結合起來，具體值可用實驗的方法來確定。從經濟性方面考 慮，同時兼顧使用性能，所述第二電極3可首選不鏽鋼網。不鏽鋼網的孔數可在40 200 目之間選取，具體還要考慮電極大小、形狀等因素。所述絕緣介質2的作用主要是隔離所述第一電極1和第二電極3，防止它們接觸， 造成短路，其次，也可用來調節組合電極的電容量。對於一般用途，可選用無紡布、紗布等價 廉易得的絕緣材料，在滿足使用要求的情況下，儘可能選擇氣阻較低的材料。在所述第二電 極3的表面塗覆絕緣材料，例如絕緣漆，也可起到防止所述第一電極1和所述第二電極3短 路的作用，這樣可以省去獨立的絕緣層，使組合電極的結構更加簡潔。所述組合電極4可以做成各種各樣的形狀，如平板形、圓筒形、波紋狀、弧形、不規 則形狀等，應用靈活方便，具體根據實際應用要求而定。
5[0024]上述二氧化鈦泡沫鎳網在自然空氣環境中，其表面可產生氧負離子，這是由二氧 化鈦的特性決定的。實驗證明，在某種外力的作用下，例如電場力、氣流、光照射、熱輻射、高 溫水汽等的作用下，氧負離子可脫離二氧化鈦泡沫鎳網的表面進入空氣中。在沒有外部幹 擾的情況下，二氧化鈦失去電子後，其晶格結構穩定，因而它可以作為氧傳感器的材料。將 二氧化鈦泡沫鎳網作為一個極板，與它相對向加入另一個金屬極板，並在這對極板之間放 置絕緣層，防止極板接觸，調節兩極板之間的距離，同時測量這對極板的電容量，使其可測 到具體的數值。實驗表明，當極板之間的距離在一定範圍內時，可以測量到極板間存在電 壓，且該電壓值隨時間和不同環境因素出現變化，有時甚至會出現極性反轉。上述現象說 明，在對二氧化鈦泡沫鎳網加入幹擾因素後，二氧化鈦分子上出現明顯的電子變動跡象，由 此證明，二氧化鈦可起向極板以外輸送電子的作用。顯而易見，電容具有快速的充電儲能和 放電特性，對上述極板施加電壓，電源上的電子便會流向極板，儲存到極板上，此時，如果二 氧化鈦泡沫鎳網接負電壓，便有電子流入，由於二氧化鈦易於還原，失去電子後的二氧化鈦 可獲取來自電源的電子使晶格得到恢復。由上可見，通過準確配置極板的組成以及兩極板所形成的結構，使其具備有一個 極板能產生氧負離子；兩個極板形成一定的電容量，且能起儲存電子和釋放電子的作用，同 時配以必要措施，可組成具有實用價值的用於氧負離子發生器的組合電極。以下是一種可用於小型氧負離子發生器的平板形組合電極的具體參數第一電極1 泡沫鎳網的孔隙率為llOppi、厚度為1. 5mm、純度為不小於98%;納米 二氧化鈦的粒徑為5 lOnm、純度為不小於95%。第二電極3 80目不鏽鋼網。電絕緣層2 經密X緯密為118 X 110的紗布。製作步驟如下①按設定的尺寸和形狀裁剪二氧化鈦泡沫鎳網，然後在其邊緣適當位置焊接上接 線柱；②裁剪不鏽鋼網，形狀與上述泡沫鎳網相同，但尺寸較其大，兩者對應邊緣距離為 5mm左右，然後在靠近邊緣適當位置焊接上接線柱；③平鋪好不鏽鋼網，在其上鋪上紗布絕緣層，讓紗布完全蓋住不鏽鋼網；④將已裁剪好的二氧化鈦泡沫鎳網與不鏽鋼網對中並放到紗布絕緣層上，用適當 的力使三者儘量緊貼，然後繞著泡沫鎳網的邊緣填上熱熔膠，使三者牢固粘結成一體。上述組合電極配上合適的低壓電壓源、風機、殼體等便可組成實用的氧負離子發 生器，用於殺菌、去除空氣有機氣體汙染物，清新室內空氣。
權利要求一種用於氧負離子發生器的組合電極，其特徵在於，所述組合電極(4)由相對向的第一電極(1)和第二電極(3)、介於這對電極之間的電絕緣介質(2)以及起支撐固定作用的支承機構(7)組成，該組合電極具有一定電容量、具有儲存電子和釋放電子的特性、使用低壓電壓，所述第一電極(1)為氧負離子產生機構，其表面附著對氧氣敏感的半導體材料，所述第一電極(1)和第二電極(3)分別設有導線連接機構(5)和(6)。
2.根據權利要求1所述的用於氧負離子發生器的組合電極，其特徵在於，所述第一電 極(1)為泡沫鎳網或泡沫鈦網或泡沫鐵鎳網，所述半導體材料為納米二氧化鈦，所述第二 電極(3)為不鏽鋼網或鈦金屬網或鐵絲網，所述電絕緣介質(2)為可通過氣體的電絕緣層。
3.根據權利要求2所述的用於氧負離子發生器的組合電極，其特徵在於，所述電絕緣 層為紗布或無紡布或由塗覆在所述第二電極(3)表面的電絕緣材料所形成。
4.根據權利要求2所述的用於氧負離子發生器的組合電極，其特徵在於，所述電絕緣 層為空氣。
5.根據權利要求1所述的用於氧負離子發生器的組合電極，其特徵在於，所述導線連 接機構(5)和(6)為焊接在對應電極上的接線柱。
6.根據權利要求1所述的用於氧負離子發生器的組合電極，其特徵在於，所述支承機 構(7)為非金屬框架或由粘結膠構成。
專利摘要一種用於氧負離子發生器的組合電極，所述組合電極(4)由相對向的第一電極(1)和第二電極(3)、介於這對電極之間的電絕緣介質(2)以及起支撐固定作用的支承機構(7)組成，該組合電極具有一定電容量、具有儲存電子和釋放電子的特性、使用低壓電壓，所述第一電極(1)為氧負離子產生機構，其表面附著對氧氣敏感的半導體材料，所述第一電極(1)和第二電極(3)分別設有導線連接機構(5)和(6)。該組合電極整合了對氧氣敏感的半導體材料、電容的固有特性，實現從低壓電源提取電子供給所述半導體材料，從而能在低壓電壓的作用下不斷產生具有高活性的氧負離子。該組合電極配上適用的低壓電源可組成實用的氧負離子發生器。
文檔編號H01T23/00GK201623365SQ20102014806
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月29日 優先權日2010年3月29日
發明者馬驤彬 申請人:馬驤彬