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一種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑及陰極結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號(hào):5283363閱讀:350來源:國知局
一種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑及陰極結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑及陰極結(jié)構(gòu),采用含Mo、Cr、Ni的鐵合金作為陰極催化劑,進(jìn)一步地,將該鐵合金制成鐵合金絲網(wǎng)后直接作為膜電極的陰極結(jié)構(gòu),與已有技術(shù)相比,本發(fā)明選取耐酸廉價(jià)的鐵合金網(wǎng)既充當(dāng)催化劑,又充當(dāng)了微孔導(dǎo)電板,把陰極催化劑與微孔導(dǎo)電板合二為一,無論從材質(zhì)上還是結(jié)構(gòu)上都是本領(lǐng)域技術(shù)的一大創(chuàng)新,其顯著優(yōu)點(diǎn)是陰極催化效果好,陰極結(jié)構(gòu)非常簡單,成本大幅度降低,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
【專利說明】—種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑及陰極結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑及陰極結(jié)構(gòu),屬電化學(xué)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]臭氧應(yīng)用越來越進(jìn)入廣泛的領(lǐng)域,膜電極電解臭氧發(fā)生器采用純水作原料,電解水生成氫氣、氧氣和臭氧。因?yàn)樵鲜羌兯噪娊馍晌锸羌冋臍錃?、氧氣和臭氧,不可能有例如氮氧化物類的有害物質(zhì),膜電極電解臭氧發(fā)生器這種特殊優(yōu)勢(shì)正在得到重視,其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸加大。
[0003]電解臭氧發(fā)生器的核心是膜電極,膜電極的結(jié)構(gòu)包括:離子交換膜1、分別置于離子交換膜I兩側(cè)的陰極催化劑2、陽極催化劑3及微孔導(dǎo)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(dǎo)電板4構(gòu)成陰極結(jié)構(gòu),陽極催化劑3與微孔導(dǎo)電板4構(gòu)成陽極結(jié)構(gòu)(參見圖1)。
[0004]現(xiàn)有電解臭氧發(fā)生器膜電極的陰極催化劑通常采用鉬、鈀、銠貴金屬單質(zhì),微孔導(dǎo)電板通常采用鈦微孔板,陰極催化劑與鈦微孔板構(gòu)成陰極結(jié)構(gòu),現(xiàn)有技術(shù)中有多種工藝制作方法:
例如一:將鉬、鈀、銠貴金屬單質(zhì)以化學(xué)鍍的方法鍍到鈦微孔板的一側(cè),形成膜電極陰極結(jié)構(gòu)。
[0005]例如二:鉬、鈀、銠貴金屬化合物以燒結(jié)方法燒結(jié)在鈦微孔板的一側(cè),形成膜電極陰極結(jié)構(gòu)。
[0006]例如三:由活性炭吸附鉬、鈀、銠,再用聚四氟乙烯粘結(jié)活性炭粉末碾壓成陰極催化劑獨(dú)立膜片,與鈦微孔板配合安裝構(gòu)成膜電極陰極結(jié)構(gòu)。
[0007]陰極催化劑獨(dú)立膜片的制備工藝過程如下: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——制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并碾壓成膜片。
[0008]以上所述的陰極結(jié)構(gòu)中的陰極催化劑與微孔導(dǎo)電板是兩種不同的材質(zhì),是通過化學(xué)、電化學(xué)、物理等工藝方法,使二者結(jié)合構(gòu)成陰極結(jié)構(gòu)。
[0009]以上所述幾種陰極結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)有兩方面:一、通常采用的陰極催化劑鉬、鈀、銠貴金屬價(jià)格昂貴;二、制造工藝復(fù)雜、生產(chǎn)中不易保證品質(zhì)。這兩方面的缺點(diǎn)導(dǎo)致膜電極成本居高不下,嚴(yán)重影響膜電極電解臭氧發(fā)生器的商業(yè)化進(jìn)程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的旨在克服已有技術(shù)中存在的缺點(diǎn),提供一種結(jié)構(gòu)簡單,成本廉價(jià)的膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑及陰極結(jié)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑,特點(diǎn)是,陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金。
[0012]進(jìn)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%、其余為 Fe。
[0013]一種膜電極電解臭氧發(fā)生器陰極結(jié)構(gòu),特點(diǎn)是,所述陰極結(jié)構(gòu)是由含Mo、Cr、Ni的鐵合金制成的鐵合金網(wǎng),該鐵合金網(wǎng)孔目數(shù)為300-600目最好。
[0014]本發(fā)明的膜電極陰極催化劑采用含Mo、Cr、Ni的鐵合金,它突破了現(xiàn)有電解臭氧發(fā)生器膜電極陰極催化劑的常規(guī)技術(shù)。對(duì)采用含有Mo、Cr、Ni的鐵合金作為陰極催化劑的膜電極電解臭氧發(fā)生器進(jìn)行了長時(shí)間的運(yùn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果證明:含Mo、Cr、Ni的鐵合金催化劑催化效果等同于鉬、鈀、銠貴金屬陰極催化劑的催化效果。
[0015]本發(fā)明采用含Mo、Cr、Ni的鐵合金作為陰極催化劑,進(jìn)一步地,將該鐵合金制成鐵合金絲網(wǎng)后直接作為膜電極的陰極結(jié)構(gòu),即,本發(fā)明電解臭氧發(fā)生器膜電極的陰極結(jié)構(gòu)就是一層耐酸的鐵合金網(wǎng),該鐵合金網(wǎng)既是陰極催化劑,起到催化劑的作用,同時(shí)該鐵合金網(wǎng)又充當(dāng)了微孔導(dǎo)電板,能夠透水透氣。
[0016]與已有技術(shù)相比,本發(fā)明選取了耐酸、廉價(jià)的含Mo、Cr、Ni的鐵合金,采用該鐵合金網(wǎng)直接作為電解臭氧發(fā)生器膜電極的陰極結(jié)構(gòu),把陰極催化劑與微孔導(dǎo)電板合二為一,無論從材質(zhì)上還是結(jié)構(gòu)上都是本領(lǐng)域技術(shù)的一大創(chuàng)新。其顯著優(yōu)點(diǎn)是陰極催化效果好,陰極結(jié)構(gòu)非常簡單,成本大幅度降低,總成本僅是現(xiàn)有的鉬、鈀、銠陰極催化劑總成本的幾十分之一,經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。而且,顯而易見,一層耐酸的鐵合金絲網(wǎng)與已有技術(shù)的膜電極陰極結(jié)構(gòu)相比,其結(jié)構(gòu)簡單,強(qiáng)度更高,不易破裂,不存在催化劑脫落現(xiàn)象,更加耐壓,透氣、透水性好。
[0017]本發(fā)明極大地促進(jìn)了膜電極電解臭氧發(fā)生器的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,對(duì)膜電極電解臭氧發(fā)生器的推廣應(yīng)用具有重要意義。
[0018]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1—已有技術(shù)的電解臭氧發(fā)生器的膜電極結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2——本發(fā)明的電解臭氧發(fā)生器的膜電極結(jié)構(gòu)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(dǎo)電板。

【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1,本發(fā)明膜電極電解臭氧發(fā)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% 其余為Fe 。
[0022]實(shí)施例2,本發(fā)明膜電極電解臭氧發(fā)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% 其余為Fe 。
[0023]實(shí)施例3,本發(fā)明膜電極電解臭氧發(fā)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% 其余為 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(fā)生器的膜電極結(jié)構(gòu),是由上述實(shí)施例的鐵合金絲編織成的鐵合金絲網(wǎng)2 (也是陰極催化劑2),不需要經(jīng)過任何其它化學(xué)、電化學(xué)的再加工,剪裁至膜電極所需的形狀,然后直接將其覆在離子交換膜I的一側(cè)即可。實(shí)施中, 鐵合金網(wǎng)的網(wǎng)孔目數(shù)在300-600目為最好。
【權(quán)利要求】
1.一種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑,其特征是,陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑,其特征是,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%、其余為 Fe。
3.一種膜電極電解臭氧發(fā)生器陰極結(jié)構(gòu),其特征是,所述陰極結(jié)構(gòu)是由含Mo、Cr、Ni的鐵合金制成的鐵合金網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜電極電解臭氧發(fā)生器陰極結(jié)構(gòu),其特征是,所述鐵合金網(wǎng)孔目數(shù)為300-6 00目。
【文檔編號(hào)】C25B11/03GK104073836SQ201410346820
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】胡松 申請(qǐng)人:胡松, 楊曉峰
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