一种电解式臭氧发生器用电极的制作方法

1.本实用新型涉及电解式臭氧发生器领域，具体涉及一种电解式臭氧发生器用电极。


背景技术：

2.臭氧作为一种强氧化剂，具有氧化能力强，杀菌消毒效果良好，杀菌消毒后产物为氧气，无二次污染等优点，广泛应用于环境保护领域，例如，臭氧在饮用水处理、医疗用水处理、城市污水处理、食品消毒杀菌、空气净化等多个方面具有应用。臭氧普遍是现制现用，目前，人工产生臭氧的方法包括紫外线照射法、放射法、高压电晕放电法以及电解法等。在这些生产臭氧的方法中，紫外线照射法能耗高，产生的臭氧浓度较低；放射法需要利用放射源、成本高、安全性差；高压电晕放电法会产生氮氧化物，污染环境。而电解法制备臭氧，是利用直流电源电解含氧电解质，能够获得较高的臭氧浓度，且不会产生氮氧化物等有害物质，安全实用，便于推广。
3.传统的电解法采用电解式臭氧发生器制备臭氧，所采用的阳极电极多为析氧电位较高的二氧化铅或铂，阴极电极多为铂，存在以下问题：电流效率不高，电极寿命较短，耗电量大等。近年来，虽然市场上有硼掺杂的金刚石电极用于制备臭氧，但是依然存在电流效率不高，电极寿命较短、耗电量大等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电解式臭氧发生器用电极，以解决现有技术中电解式臭氧发生器用电极电流效率不高，电极寿命较短、耗电量大的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型的一种电解式臭氧发生器用电极的技术方案是：
6.一种电解式臭氧发生器用电极，从左至右依次包括阳极膜、第一离子交换膜、金属网、第二离子交换膜、阴极膜；阳极膜、阴极膜均由掺硼金刚石复合电极层构成；阳极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为tio2层、au层和掺硼金刚石层，阴极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为掺硼金刚石层、au层和tio2层。
7.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果：
8.本实用新型的电解式臭氧发生器用电极，阳极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为tio2层、au层和掺硼金刚石层，阴极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为掺硼金刚石层、au层和tio2层，使得该电极为具有z型载流子机制的电解式臭氧发生器用电极，与只有一层掺硼金刚石层的电极相比，z型载流子传输机制的耗能更少，载流子传输更容易发生，霍尔迁移率提高3倍，提高电极电流效率，降低耗电量，同时由于au层和tio2层对掺硼金刚石层起到保护的作用，增加了电极寿命。
9.进一步地，所述金属网为钛网。
10.有益效果：金属网选用钛网，有利于提高金属网的耐腐蚀性，提高电极的寿命。
11.进一步地，所述钛网为浸渍过聚四氟乙烯的钛网。
12.有益效果：选用浸渍过聚四氟乙烯的钛网，能够进一步提高金属网的耐腐蚀性，提高电极的寿命。
13.进一步地，所述金属网的目数为40-60。
14.有益效果：所述金属网的目数为40-60，能够保证电极的强度，同时提高离子的交换效率。
15.进一步地，所述第一离子交换膜为全氟磺酸离子交换膜，所述第二离子交换膜为全氟磺酸离子交换膜。
16.有益效果：所述第一离子交换膜为全氟磺酸离子交换膜，所述第二离子交换膜为全氟磺酸离子交换膜，能够提高离子交换效率，提高臭氧的生成效率。
17.进一步地，所述阳极膜、所述第一离子交换膜、所述金属网、所述第二离子交换膜、所述阴极膜之间的厚度比为(3-4):(1-2):1: (1-2): (3-4)。
18.有益效果：所述阳极膜、所述第一离子交换膜、所述金属网、所述第二离子交换膜、所述阴极膜之间的厚度比为(3-4):(1-2):1: (1-2): (3-4)，能够协调各层之间的效率，提高电极电流效率，降低耗电量，保证电极的寿命。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例1的电解式臭氧发生器用电极结构示意图。
20.附图标记说明：1-阳极膜；2-第一离子交换膜；3-金属网；4-第二离子交换膜；5-阴极膜；11-掺硼金刚石层；12-au层；13-tio2层。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
22.本实用新型的电解式臭氧发生器用电极的具体实施例1：
23.如图1所示，电解式臭氧发生器用电极，从左至右依次包括阳极膜1、第一离子交换膜2、金属网3、第二离子交换膜4、阴极膜5；阳极膜1、阴极膜5均由掺硼金刚石复合电极层构成；阳极膜1的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为tio2层13、au层12和掺硼金刚石层11，阴极膜5的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为掺硼金刚石层11、au层12和tio2层13；金属网3为钛网，金属网3的目数60；第一离子交换膜2为全氟磺酸离子交换膜，第二离子交换膜4为全氟磺酸离子交换膜，阳极膜1、第一离子交换膜2、金属网3、第二离子交换膜4、阴极膜5之间的厚度比为4:2:1: 2: 4。
24.钛网、全氟磺酸离子交换膜均为现有技术产品，可以采用市售商品。
25.掺硼金刚石复合电极层为现有技术产品，其制备方法参见中国专利申请文件公布号为cn110643957a中所述。
26.本实用新型的电解式臭氧发生器用电极，阳极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为tio2层、au层和掺硼金刚石层，阴极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为掺硼金刚石层、au层和tio2层，使得该电极为具有z型载流子机制的电解式臭氧发生器用电极，与只有一层掺硼金刚石层的电极相比，z型载流子传输机制的耗能更少，载流子传输更
容易发生，霍尔迁移率提高3倍，提高电极电流效率，降低耗电量，同时由于au层和tio2层对掺硼金刚石层起到保护的作用，增加了电极寿命。
27.本实用新型的电解式臭氧发生器用电极的具体实施例2，与实施例1不同之处在于，金属网3为浸渍过聚四氟乙烯的钛网，金属网的目数40。


技术特征：
1.一种电解式臭氧发生器用电极，其特征在于：从左至右依次包括阳极膜、第一离子交换膜、金属网、第二离子交换膜、阴极膜；阳极膜、阴极膜均由掺硼金刚石复合电极层构成；阳极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为tio2层、au层和掺硼金刚石层，阴极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为掺硼金刚石层、au层和tio2层。2.如权利要求1所述的电解式臭氧发生器用电极，其特征在于：所述金属网为钛网。3.如权利要求2所述的电解式臭氧发生器用电极，其特征在于：所述钛网为浸渍过聚四氟乙烯的钛网。4.如权利要求1所述的电解式臭氧发生器用电极，其特征在于：所述金属网的目数为40-60。5.如权利要求1所述的电解式臭氧发生器用电极，其特征在于：所述第一离子交换膜为全氟磺酸离子交换膜，所述第二离子交换膜为全氟磺酸离子交换膜。6.如权利要求1~5中任一项所述的电解式臭氧发生器用电极，其特征在于：所述阳极膜、所述第一离子交换膜、所述金属网、所述第二离子交换膜、所述阴极膜之间的厚度比为(3-4):(1-2):1: (1-2): (3-4)。

技术总结
本实用新型提供了一种电解式臭氧发生器用电极，从左至右依次包括阳极膜、第一离子交换膜、金属网、第二离子交换膜、阴极膜；阳极膜、阴极膜均由掺硼金刚石复合电极层构成；阳极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为TiO2层、Au层和掺硼金刚石层，阴极膜的掺硼金刚石复合电极层从左至右依次为掺硼金刚石层、Au层和TiO2层。本实用新型的电解式臭氧发生器用电极，提高电极电流效率，降低耗电量，同时由于Au层和TiO2层对掺硼金刚石层起到保护的作用，增加了电极寿命。加了电极寿命。加了电极寿命。


技术研发人员：王志强 张珂皓 王海龙 刘洋
受保护的技术使用者：河南省功能金刚石研究院有限公司
技术研发日：2022.04.01
技术公布日：2022/7/11