CN107268025A - 一种电解食盐水电极 - Google Patents

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Abstract

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电解食盐水电极主要由正极电极片、负极电极片、隔膜组成，正极电极片、负极电极片、隔膜三个部分平行紧密安装，隔膜在正极电极片与负极电极片之间、正极电极片由两层导电塑料(橡胶)，正极集流体组成，正极集流体在两层导电塑料(橡胶)层的中间，正极集流体的有效面积为导电塑料(橡胶)层有效面积的10％‑‑100％；负极电极片结构分为三种：a.由钛合金网制造，b.在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)，c.在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金，这三种结构的平面均加工有通孔。

Description

一种电解食盐水电极
技术领域
本发明涉及一种电解食盐水电极制造技术，主要使用于电解食盐水制造次氯酸钠，本项目属于电解技术领域。
背景技术
电解食盐水制造次氯酸钠技术的发展已经有很多年了，电解食盐水制造的次氯酸钠水溶液广泛应用于生活用品、公共环境的除菌、消毒，还可以去除蔬果表面残留的农药；电解食盐水制作的次氯酸钠水溶液在应用于公共场合的除菌、消毒效果更佳，原因为：电解食盐水制造的次氯酸钠溶液喷涂到生活用品表面、地面以后可以全部挥发，没有任何残留，不会对环境造成任何伤害。
电解食盐水设备的技术核心在于电解电极的制造技术，由于下述原因：a.电解食盐水产生的次氯酸钠氧化性非常强；b.正电极过电位很高；以上两个原因就造成电解食盐水的电极必须选用导电性能良好的、耐氧化、氧过电位比较低、不与次氯酸钠起反应的材料制作，而能同时满足电解食盐水电极要求的材料很少，这就造成电解食盐水目前使用的电极基本上都是表面涂覆稀有金属，目前制造电解食盐水正负极电极使用的材料主要有铂、铱釕合金、钛合金表面电镀金属铂、钛合金表面涂覆铱釕合金、石墨板等，铂、铱釕合金材料属于稀有金属，存在价格很高的问题，这就使制造电极成本过于昂贵，很难大面积推广使用，石墨电极价格比较低，而石墨电极电解效率低下，容易腐蚀，容易造成电解食盐水的污染。
发明内容
为了克服现有电解食盐水所使用电极存在的上述问题，本发明提供一种电解食盐水电极，电解食盐水电极由正负两个电极片组成，电极片制作采用耐次氯酸钠腐蚀、导电性能良好的导电塑料(橡胶)与金属集流体复合在一起的方式，减少稀有金属的使用量，将金属集流体夹在两层导电塑料(橡胶)的中间，电解食盐水的电化学反应依靠导电塑料(橡胶)层完成，金属集流体只是起到传输电流，增强电极片强度的目的。负极电极片有三种结构，a由钛合金网制造，b在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)层，c.在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金，负极电极片的平面均匀分布有通孔，使负极电极片产生的氢气能够迅速离开负极电极片表面进入电解液中；正极电极片由两层导电塑料(橡胶)层、正极集流体组成，正极集流体在两层塑料(橡胶)导电层的中间。在正极电极片结构中，正极集流体的有效面积为导电塑料(橡胶)层有效面积的10％--100％，由于正极集流体有效面积为导电塑料(橡胶)层有效面积的10％，这就可以减少稀有金属的使用量，降低电解食盐水电极的制造成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电解食盐水电极主要由正极电极片、负极电极片、隔膜组成，正极电极片、负极电极片、隔膜三个部分平行紧密安装，隔膜在正极电极片与负极电极片之间、正极电极片由两层导电塑料(橡胶)，正极集流体组成，正极集流体在两层导电塑料(橡胶)层的中间，正极集流体的有效面积为导电塑料(橡胶)层有效面积的10％--100％；负极电极片结构分为三种：a.由钛合金网制造，b.在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)，c.在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金，这三种结构的平面均加工有通孔。
导电塑料(橡胶)层：由石墨粉与塑料共混成具有耐次氯酸钠溶液氧化、导电性能良好塑料(橡胶)制造，石墨粉与塑料的配比为(1-3)∶2(重量比)，塑料可以选择聚四氟乙烯、氟橡胶、氯化聚乙烯、三元乙丙橡胶等，石墨粉可以选择胶体石墨、高纯石墨等。石墨粉与塑料(橡胶)通过橡胶共混设备混合均匀，然后做成胶片，根据需要裁剪为具有一定形状的胶片。
集流体：集流体分为正极电极片集流体(以下简称正极集流体)、负极电极片集流体(以下简称负极集流体)，正极集流体由钛合金网或者钛合金板表面涂覆金属铂或者涂覆铱釕合金制造。负极集流体可以由钛合金网直接制作负极集流体，也可以采用与正极集流体相同的在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金的方式，也可以在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)层。制作正负极集流体的钛合金网或者钛合金板厚度控制在0.2-1mm之间，钛合金网孔最大尺寸(边长或者直径)≤10mm。
正极集流体制造工艺：
1.正极集流体外形分为两种，平板网或者平板。
2.钛合金网或者钛合金板厚度控制在0.2-1mm之间。
3.在钛合金网或者钛合金板表面涂覆金属铂或者涂覆铱釕合金，涂覆厚度控制在3-7微米之间。
4.按要求将涂覆了金属铂或者涂覆铱釕合金的钛合金网或者钛合金板进行裁剪。
负极集流体制造工艺
1.负极集流体外形为平板网状。
2.钛合金网厚度控制在0.2-1mm之间。
3.直接将钛合金网按负极电极片要求进行裁剪。
4.在钛合金网表面涂覆金属铂或者涂覆铱釕合金，涂覆厚度控制在3-7微米之间，按负极电极片要求将进行裁剪。
正极电极片的制作工艺为：
1.将石墨粉与塑料(橡胶)通过橡胶共混设备混合均匀，然后做成胶片，根据需要裁剪为具有一定形状的胶片，石墨粉与塑料的配比为：(1-3)∶2(重量比)。
2.将涂覆金属铂或者涂覆铱釕合金的钛合金网或者钛合金板冲压成与胶片相同形状。
3.在压制正极电极片的模具腔体底部放入导电塑料(橡胶)层，在导电塑料(橡胶)层上部放入正极集流体，再在正极集流体的上部平铺导电塑料(橡胶)层，然后给压制正极电极片的模具加热、加压，将导电塑料(橡胶)层与正极集流体压制在一起，模具温度控制在80--180℃之间，导电塑料(橡胶)层与正极集流体承受压力在30-70kg/cm2之间，压制时间控制在1-3分钟之间。
4.正极电极片的成型厚度控制在1-2mm之间。
负极电极片的制作工艺：
负极电极片结构分为三种：
1.第一种结构：直接由钛合金网裁剪为负极电极片(在这种结构中，负极集流体就是负极电极片)。
2.第二种结构：在钛合金网表面涂覆金属铂或者涂覆铱釕合金，然后裁剪为负极电极片(在这种结构中，负极集流体就是负极电极片)。
3.第三种结构：在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)，将塑料(橡胶)用适当的溶剂溶解为胶体溶液，再将石墨粉与胶体溶液混合均匀，石墨粉与塑料的配比为：(1-3)∶2(重量比)，塑料(橡胶)与溶剂的比例为1∶(8-12)(重量比)。将石墨粉与胶体溶液混合均匀后喷涂或者刷涂在钛合金集流体的两面，待溶剂挥发以后，按照选用的塑料(橡胶)固化工艺进行固化，固化以后导电塑料(橡胶)层的厚度在0.05-0.1mm之间，用这种工艺制作的负极电极片厚度控制在0.5-2mm之间。
隔膜的选择与制作：隔膜孔径在50---300目之间，隔膜厚度在0.1-0.3mm之间，隔膜具有离子导电的功能。隔膜可以选择绝缘类滤布、滤网，按电极外形尺寸要求将滤布、滤网进行裁剪。隔膜可以选择尼龙滤网、涤纶滤布、聚四氟乙烯滤网等。
电解食盐水电极的装配：按以上步骤制作完成的正极电极片、负极电极片装配顺序为，正极电极片、隔膜、负极电极片平行摆放，将正极电极片、隔膜、负极电极片用机械的方法固定压紧，使正极电极片、隔膜、负极电极片平面之间紧密接触，尽量降低正极电极片与负极电极片之间的电阻。
电解食盐水电极结构有三种：
电解食盐水电极第一种结构：
电解食盐水电极共分为3个部件，a.正极电极片，b.在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)制作的负极电极片，c.隔膜，将3个部件平行摆放，用机械的方法予以固定压紧。
电解食盐水电极第二种结构：
电解食盐水电极共分为3个部件，a.正极电极片片，b.由钛合金网直接裁剪制作的负极电极片，c.隔膜，将3个部分平行摆放，用机械的方法予以固定压紧。
电解食盐水电极第三种结构：
电解食盐水电极共分为3个部件，a.正极电极片片，b.在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金的负极电极片，c.隔膜，将3个部件平行摆放，用机械的方法予以固定压紧。
本发明的有益效果是：一种电解食盐水电极结构可以降低制作电解食盐水电极的生产成本，由于电解食盐水最终产物是次氯酸钠，而次氯酸钠是目前唯一可以作为食品添加剂的消毒剂、杀菌剂，电解方法生产的次氯酸钠最大的优点在于使用完以后没有残留，对环境没有任何影响，这样就可以使电解食盐水的应用范围能够进一步的扩大，减少细菌、病菌的传播，尽量减少其它消毒剂的应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种电解食盐水电极第一种结构原理图。
图2是一种电解食盐水电极第二种结构原理图。
图3是一种电解食盐水电极正极电极片结构原理图。
图4是一种电解食盐水电极负极电极片第三种结构原理图。
图5是钛合金网原理结构图。
图号说明：1.导电塑料(橡胶)层，2.正极集流体，3.隔膜，4.负极集流体，5.正极电极片，6.负极电极片，7.正极导电出线，8.负极导电出线
具体实施方式
实施例1：参照图1，图1中的隔膜3采用涤纶滤布，孔径为80目；导电塑料(橡胶)层1采用氯化聚乙烯与高纯石墨粉共混制造，具体工艺为：
A.氯化聚乙烯与高纯石墨粉比例为1∶1(重量比)。
B.按二甲苯∶氯化聚乙烯＝10∶1(重量比)比例将氯化聚乙烯溶解在二甲苯中。
C.在氯化聚乙烯完全溶解在二甲苯溶剂以后，加入高纯石墨粉，用橡胶共混机将氯化聚乙烯与高纯石墨粉混合均匀，并制作为1-2mm的胶片，按电极要求尺寸裁剪。
D.正极电极片5的正极集流体2用钛合金网表面涂覆金属铂制作，正极集流体2厚度0.5mm。
正极电极片5制作方法：在模具腔体底部平铺一层导电塑料(橡胶)层1，放入涂覆金属铂的正极集流体2，再在正极集流体2上方放入导电塑料(橡胶)层1，然后给模具加热加压，模具温度为120℃，导电塑料(橡胶)层1承受压力50kg/cm2，压制1分钟，然后从模具腔体取出压制好的正极电极片5。负极电极片6制作方法：在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)层1。橡胶选用氯化聚乙烯，用二甲苯溶剂将氯化聚乙烯溶解为胶体溶液，再将高纯石墨粉与胶体溶液混合均匀，高纯石墨粉与氯化聚乙烯的配比为：1∶1(重量比)。氯化聚乙烯橡胶与二甲苯溶剂的比例为1∶8(重量比)。将高纯石墨粉与氯化聚乙烯胶体溶液混合均匀后喷涂或者刷涂在钛合金网的两面，待溶剂挥发以后，按照选用的氯化聚乙烯橡胶固化工艺进行固化，固化完成后就完成了负极电极片6的制作。
电解食盐水电极装配：将制作完成的正极电极片5、负极电极片6、隔膜3平行摆放，用机械的方法予以固定压紧，尽量降低正极电极片5与负极电极片6两者之间的接触电阻，至此完成了一种电解食盐水电极第一种结构的制作。
实施例2：参照图2，图2中的隔膜3采用尼龙滤布，孔径为120目；导电塑料(橡胶)层1采用氯化聚乙烯与胶体石墨粉共混制造，具体工艺为：
A.氯化聚乙烯与胶体石墨粉比例为0.5∶1(重量比)。
B.按二甲苯∶氯化聚乙烯＝10∶1(重量比)比例将氯化聚乙烯溶解在二甲苯中。
C.在氯化聚乙烯完全溶解在二甲苯溶剂以后，加入胶体石墨粉，用橡胶共混机将氯化聚乙烯与石墨粉混合均匀，并制作为1-2mm的胶片，按电极要求尺寸裁剪。
D.正极电极片5的正极集流体2用钛合金网表面涂覆铱釕合金制作，正极集流体2厚度0.5mm。
正极电极片5制作方法：在模具腔体底部平铺一层导电塑料(橡胶)层1，放入涂覆铱釕合金的正极集流体2，再在正极集流体2上方放入导电塑料(橡胶)层1，然后给模具加热加压，模具温度为120℃，导电塑料(橡胶)层1承受压力50kg/cm2，压制1分钟。然后从模具腔体取出压制好的正极电极片5。负极电极片6制作方法：直接用0.5mm钛合金网裁剪完成
电解食盐水电极装配：将制作完成的正极电极片5、负极电极片6、隔膜3平行摆放，用机械的方法予以固定压紧，尽量降低正极电极片5与负极电极片6两者之间的接触电阻，至此完成了一种电解食盐水电极第二种结构的制作。

Claims (7)

1.一种电解食盐水电极，主要由正极电极片(5)、负极电极片(6)、隔膜(3)组成，其特征是：正极电极片(5)、负极电极片(6)、隔膜(3)三个部分平行紧密安装，隔膜(3)在正极电极片(5)与负极电极片(6)之间、正极电极片(5)由两层导电塑料(橡胶)层(1)，正极集流体(2)组成，正极集流体(2)在两层导电塑料(橡胶)层(1)的中间。
2.根据权利要求1所述的一种电解食盐水电极，其特征是：电解食盐水电极结构有三种；
电解食盐水电极第一种结构：
电解食盐水电极共分为3个部件，a正极电极片(5)，b.在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)(1)制作的负极电极片(6)，c.隔膜(3)，将3个部件平行摆放，用机械的方法予以固定压紧；
电解食盐水电极第二种结构：
电解食盐水电极共分为3个部件，a.正极电极片(5)，b.由钛合金网直接裁剪制作的负极电极片(6)，c.隔膜(3)，将3个部分平行摆放，用机械的方法予以固定压紧；
电解食盐水电极第三种结构：
电解食盐水电极共分为3个部件，a.正极电极片(5)，b.在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金的负极电极片(6)，c.隔膜(3)，将3个部件平行摆放，用机械的方法予以固定压紧。
3.根据权利要求1所述的一种电解食盐水电极，其特征是：正极集流体(2)的有效面积为导电塑料(橡胶)层(1)有效面积的10％--100％。
4.根据权利要求1所述的一种电解食盐水电极，其特征是：负极电极片(6)结构分为三种：a.由钛合金网制造，b.在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)层(1)，c.在钛合金网表面涂覆金属铂或者铱釕合金，这三种结构的平面均加工有通孔。
5.根据权利要求1所述的一种电解食盐水电极，其特征是：导电塑料(橡胶)层(1)由石墨粉与塑料共混成具有耐次氯酸钠溶液氧化、导电性能良好的导电塑料(橡胶)(1)制造，石墨粉与塑料的配比为(1-3)∶2(重量比)。
6.根据权利要求1所述的一种电解食盐水电极，其特征是：负极电极片(6)结构分为三种；
a.第一种结构：直接由钛合金网裁剪为负极电极片(6)；
b.第二种结构：在钛合金网表面涂覆金属铂或者涂覆铱釕合金，然后裁剪为负极电极片(6)；
c.第三种结构：在钛合金网表面涂覆导电塑料(橡胶)层(1)，将塑料(橡胶)用适当的溶剂溶解为胶体溶液，再将石墨粉与胶体溶液混合均匀，石墨粉与塑料的配比为(1-3)∶2(重量比)，塑料(橡胶)与溶剂的比例为1∶(8-12)(重量比)，将石墨粉与胶体溶液混合均匀后喷涂或者刷涂在钛合金集流体的两面，待溶剂挥发以后，按照选用的塑料(橡胶)固化工艺进行固化，固化以后导电塑料(橡胶)层(1)的厚度在0.05-0.1mm之间，用这种工艺制作的负极电极片(6)厚度控制在0.5-2mm之间。
7.根据权利要求1所述的一种电解食盐水电极，其特征是：正极集流体(2)制造工艺；
A.正极集流体(2)外形分为两种，平板网或者平板；
B.钛合金网或者钛合金板厚度控制在0.2-1mm之间；
C.在钛合金网或者钛合金板表面涂覆金属铂或者涂覆铱釕合金，涂覆厚度控制在3-7微米之间；
控制在3-7微米之间；
D.按要求将涂覆了金属铂或者涂覆铱釕合金的钛合金网或者钛合金板进行裁剪。
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