CN201377001Y - 膜电极电解臭氧发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了膜电极电解臭氧发生器，其包括质子交换膜(2)、阳极催化剂层(3)、阳极微孔板(4)、导流板(5)、阴极结构(1)，其特征在于其设有框体(6)，框体(6)内设框体密封槽(11)，框体密封槽(11)内设密封装置(7)，框体(6)通过螺丝(9)与阴极结构(1)紧固在一起使密封装置(7)与质子交换膜(2)、阳极催化剂层(3)及框体(6)完全紧密接触密封，本实用新型结构简单，成本低、密封性能良好，容易实现工业化规模生产，确保电解臭氧发生器经长时间运行，仍能保持优良的密封性，使电解臭氧发生器产生稳定的臭氧产生量，而达成性能稳定。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种以纯水为原料的膜电极电解臭氧发生器，属于电解臭氧发生器技术领域。
背景技术：
目前，以纯水为原料的电解臭氧发生器的有多种结构，例如：本实用新型人向中国专利局提出的专利号为ZL200520113829.9的实用新型名称为“电解臭氧发生器一种阳极结构”的实用新型专利。还有中国专利申请号97122126.X，实用新型名称为“电解式臭氧发生装置”的实用新型专利。
上述结构，有如下缺点：
1、臭氧具有极强的氧化腐蚀性，在运行过程中，大体积的密封装置与臭氧直接接触，因表面积较大更容易受到臭氧的氧化腐蚀，经过长时间运行之后，导致密封装置物理特性发生老化，密封性能下降，进而密封失效，使其产生的气体与原料水的泄漏。
2、采用多处密封装置方式密封，不但增加成本或使操作工艺变的复杂，且无论与臭氧接触面积多么细小都无法完全避免被臭氧氧化腐蚀，而导致密封失效。
3、在经过长时间的运行之后，硅橡胶材质的密封装置无法抵抗高浓度臭氧的氧化腐蚀，将快速的老化变硬、失去弹性，而导致密封失效。
4、在紧固之后，紧固力同时提供密封装置变形密封与阳极催化剂层压紧质子交换膜所需要的两个压力，由于使密封装置变形密封所需要的力与阳极催化剂层压紧质子交换膜所需要的力并不相同，将导致另一方的受力过大或过小，使密封性能或阳极催化剂层与质子交换膜压紧力受到影响，导致膜电极电解臭氧发生器性能不稳定，进而臭氧产生量下降。
5、在经过运行之后，阳极催化剂层的厚度会逐渐变薄，而厚度变薄后，紧固压板无法继续提供足够的压力，也无法快速的补偿因厚度变薄后所失去的压力，直接使电解臭氧发生器的阳极结构松散，阳极催化剂层与质子交换膜压紧力不足，使膜电极电解臭氧发生器的臭氧产生量下降。
6、常规阴极结构具有阴极固定板、防腐片、框架、导流板、密封装置、阳极微孔板、阴极催化剂层等，因此，零件种类繁多，增加生产与组装复杂，进而影响产品可靠性，导致生产成本提高。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种结构简单，成本低、密封性能良好，容易实现工业化规模生产，确保电解臭氧发生器经长时间运行，仍能保持优良的密封性，使电解臭氧发生器产生稳定的臭氧产生量，而达成性能稳定的膜电极电解臭氧发生器。
本实用新型可以通过如下措施来达到：一种膜电极电解臭氧发生器，其包括质子交换膜、阳极催化剂层、阳极微孔板、导流板、阴极结构，其特征在于其设有框体，框体内设框体密封槽，框体密封槽内设密封装置，框体通过螺丝与阴极结构紧固在一起使密封装置与质子交换膜、阳极催化剂层及框体完全紧密接触密封。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的框体通过螺丝与阴极结构紧固在一起使密封装置与质子交换膜、阳极催化剂层、阳极微孔板及框体完全紧密接触密封。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的框体通过螺丝与阴极结构紧固在一起使密封装置与质子交换膜、阳极催化剂层、导流板及框体完全紧密接触密封。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的框体通过螺丝与阴极结构紧固在一起使密封装置与质子交换膜、阳极催化剂层、阳极微孔板、导流板及框体完全紧密接触密封。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的密封装置为一氟塑料包覆O型圈。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的框体密封槽为斜面槽。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的框体由框体外围、薄壁体和导电柱包覆体连为一体构成，导电柱包覆体中的导电柱上设有紧固压板，紧固压板通过螺丝与阴极结构紧固在一起。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的薄壁体为弧型、V型或平面型。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的导电柱镶崁在导电柱包覆体内。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的阴极结构设有阴极固定板，阴极固定板上设有螺丝孔、排水孔，阴极固定板上设有导流槽，导流槽之间通过沟槽连通，并与排水孔连通，阴极固定板上设有阴极微孔板，阴极微孔板上设有阴极催化剂层。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的导流槽为环形导流槽。
为了进一步实现本实用新型的目的，所述的阴极固定板采用金属钛材料制成。
本实用新型与已有技术相比具有如下积极效果：
1.由于本实用新型密封装置采用氟塑料包覆O型圈，因氟塑料基本不受臭氧所氧化腐蚀，且完整严密的在O型圈外层包覆，在电解臭氧发生器长时间运作后，仍能保持优良的密封性，将不会因其产生的臭
氧气体氧化腐蚀，而造成密封装置失效，导致产生的气体与原料水的泄漏，使膜电极电解臭氧发生器产生稳定的臭氧产生量，而达成性能稳定。
2.在框体通过机械紧固与阴极结构紧固为一体后，框体的密封槽将密封装置通过框体密封槽使其定形定位的挤压变形，其斜面槽将使密封装置四周产生压力，使密封装置与质子交换膜、阳极催化剂层、阳极微孔板、导流板、框体紧密接触，进而达到完全密封作用。
3.本实用新型将框体6和紧固压板8均通过螺丝以机械紧固方式与阴极结构1紧固在一起，并由紧固压板8将紧固力传导至导电柱13，由于密封装置7受力变形后内圈为平直滑顺，紧固力将藉由导电柱13顺利通过导流板5、阳极微孔板4，传导至阳极催化剂层3与质子交换膜2，提供所需稳定的压紧力。另外，由于导电柱13受力，加上与导流板5存在配合间隙，其周边与外侧必然产生变形，通过薄壁体6-2产生变形，吸收此变形量，使薄壁体6-2外侧完全不受螺丝10及紧固压板影响，进而密封装置变形量与密封性能不发生变化，因此，薄壁体使密封装置变形密封与阳极催化剂层压紧质子交换膜所需要的两个不同压力完全独立，保持电解臭氧发生器的性能稳定。
4.在经过运行之后，阳极催化剂层的厚度会逐渐变薄，当厚度变薄后，紧固压板及时将紧固力将藉由导电柱透过薄壁体使导电柱向下位移，快速且敏捷的补偿阳极催化剂层因厚度变薄后所失去的压力，避免阳极催化剂层与质子交换膜压紧力不足，使膜电极电解臭氧发生器的臭氧产生量下降。
5.本实用新型阴极结构的阴极固定板上设有螺丝孔，用来紧固膜电极臭氧发生器整体与连接直流电源的阴极电极，与常规阴极固定板有相同功能。本实用新型的阴极固定板上设有导流槽，可容纳原料水，在沟槽内原料水和气体产物对流、扩散，具有导电与冷却功能，与常规导流板相同功能。本实用新型的阴极固定板上设有排水孔，可将阴极的水和气体产物由排水孔顺利排出。本实用新型的阴极固定板采用金属钛材料制成，防止其腐蚀，不需要任何防腐的材料与防腐的处理工艺。因此阴极固定板具有紧固、导流、冷却、水气排出的功能，结合了常规阴极固定板、防腐片、框架、导流板的所有功能，与现有技术的臭氧发生器相比，具有制备工艺简单、组装方便，进而降低成本20～30％。
附图说明：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的框体的结构示意图；
图3是图1的阴极结构的结构示意图；
图4是图3的阴极固定板的结构示意图。
具体实施方式：
实施例：膜电极电解臭氧发生器(参见图1-图4)，其阴极结构1设有阴极固定板1-5，阴极固定板1-5采用金属钛材料制成，阴极固定板1-5的周边均匀设有螺丝孔1-1，阴极固定板1-5上设有环形导流槽1-2，环形导流槽1-2的中部设有横向沟槽1-4，环形导流槽1-2之间通过沟槽1-4相通，并与排水孔1-3连通。阴极固定板1-5上放上阴极微孔板1-7，阴极微孔板1-7放上阴极催化剂层1-8，其层厚在0.1～5mm，阴极催化剂层1-8上放上质子交换膜2(杜邦Nafion117)。在质子交换膜2与电解臭氧发生器阴极结构相对的另一面放上阳极催化剂层3，其层厚在0.1～5mm，阳极催化剂层3为二氧化铅材料制作的膜层。其制作方式可以是将阳极催化剂颗粒自由铺放在质子交换膜2上，然后将阳极微孔板4(阳极微孔板表面经处理设有导电耐蚀保护层)盖在阳极催化剂层3上，该阳极微孔板4为多孔钛板，阳极微孔板4的孔径为10～500μm，将导流板5压在阳极微孔板4上，导流板5的一面与阳极微孔板4紧密接触，用密封装置7将导流板5、阳极微孔板4和阳极催化剂层3周边封绕，密封装置为氟塑料包覆O型密封圈。再将框体6置于密封装置7上方，框体6内设有框体密封槽11，框体密封槽11为斜面槽，密封装置7置于框体密封槽11内，将框体6通过螺丝9以机械紧固方式与阴极结构1的阴极固定板1-5紧固在一起，密封装置7通过框体密封槽11使其定形定位的挤压变形，达到与质子交换膜2、阳极催化剂层3、阳极微孔板4、导流板5、框体6紧密接触，进而达到完全密封。框体6由框体外围6-3、薄壁体6-2和导电柱包覆体6-1连为一体构成，薄壁体6-2设在框体外围6-3和导电柱包覆体6-1之间，导电柱包覆体6-1的中心镶嵌有导电柱13，薄壁体6-2可以为弧型、V型或平面型等弹性的或可伸缩的结构。将紧固压板8放置在导电柱13上，将紧固压板8通过螺丝10以机械紧固方式与阴极结构1的阴极固定板1-5紧固在一起，由紧固压板8将紧固力传导至框体6中心，通过薄壁体6-2产生变形，使其密封装置7不受螺丝10紧固紧固压板8的影响，导致密封性能发生变化。
此结构的膜电极电解臭氧发生器的寿命长于10000小时。
Claims (12)
1、膜电极电解臭氧发生器，其包括质子交换膜(2)、阳极催化剂层(3)、阳极微孔板(4)、导流板(5)、阴极结构(1)，其特征在于其设有框体(6)，框体(6)内设框体密封槽(11)，框体密封槽(11)内设密封装置(7)，框体(6)通过螺丝(9)与阴极结构(1)紧固在一起使密封装置(7)与质子交换膜(2)、阳极催化剂层(3)及框体(6)完全紧密接触密封。
2、按照权利要求1所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的框体(6)通过螺丝(9)与阴极结构(1)紧固在一起使密封装置(7)与质子交换膜(2)、阳极催化剂层(3)、阳极微孔板(4)及框体(6)完全紧密接触密封。
3、按照权利要求1所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的框体(6)通过螺丝(9)与阴极结构(1)紧固在一起使密封装置(7)与质子交换膜(2)、阳极催化剂层(3)、导流板(5)及框体(6)完全紧密接触密封。
4、按照权利要求1所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的框体(6)通过螺丝(9)与阴极结构(1)紧固在一起使密封装置(7)与质子交换膜(2)、阳极催化剂层(3)、阳极微孔板(4)、导流板(5)及框体(6)完全紧密接触密封。
5、按照权利要求1或2或3或4所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的密封装置(7)为一氟塑料包覆O型圈。
6、按照权利要求1所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的框体密封槽(11)为斜面槽。
7、按照权利要求1所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的框体(6)由框体外围(6-3)、薄壁体(6-2)和导电柱包覆体(6-1)连为一体构成，导电柱包覆体(6-1)中的导电柱(13)上设有紧固压板(8)，紧固压板(8)通过螺丝(10)与阴极结构(1)紧固在一起。
8、按照权利要求7所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的薄壁体(6-2)为弧型、V型或平面型。
9、按照权利要求7所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的导电柱(13)镶崁在导电柱包覆体(6-1)内。
10、按照权利要求1所述的膜电极电解臭氧发生器，其特征在于所述的阴极结构(1)设有阴极固定板(1-5)，阴极固定板(1-5)上设有螺丝孔(1-1)、排水孔(1-3)，阴极固定板(1-5)上设有导流槽(1-2)，导流槽(1-2)之间通过沟槽(1-4)连通，并与排水孔(1-3)连通，阴极固定板(1-5)上设有阴极微孔板(1-6)，阴极微孔板(1-6)上设有阴极催化剂层(1-7)。
11、按照权利要求8所述的膜电极电解臭氧发生器的阴极结构，其特征在于所述的导流槽(1-2)为环形导流槽。
12、按照权利要求8所述的膜电极电解臭氧发生器的阴极结构，其特征在于所述的阴极固定板(1-5)采用金属钛材料制成。
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