TW434190B - Electrolytic cell for producing acidic water and alkaline water - Google Patents

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434190 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項洱填寫本頁) 本發明係關於一種產生高純度酸性水及/或鹼性水，二 者皆未污染有金屬之電解電池。如此產生的高鈍度酸性水 及/或鹼性水可用於清潔電子裝置例如半導體及液晶。 發明背景 電子部件的生產及清潔中，供此等目的特別準備的介質 包括例如硫酸*氫顛酸，過氧化氫及氫氛酸。清潔介質依 據期望用途仍然適合使用。但此等清潔介質係經由特別純 化經由化學製程生產的對應產物獲得。純化工作複雜，原 因為牽涉去除金屬成分步驟，例如由生產過程的催化劑已 經引進化學品內部之金鼷成分。結果經純化產物昂貴I此 外，即使小心進行纯化操作，如此純化產物仍無法經常滿 足先進電子装置許可雜質含量不斷降低。因此需要有新穎 替代技術。 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 其中一種替代技術係使用臭氧化水。特別已知電解產生 的高度的臭氧化水極端有效，例如可用於電子裝置。但因 單獨使用臭氧化水於某些情況下不足，故仍持續需要一種 處理液其具有一種或多種臭氧化水未擁有的功能，钾如氧 化功能及遒原功能，及其又不含金靥元素。 此等處理液中包括所謂酸性水或超酸性水。酸性水通常 具有pH3或Μ下及氧化-遷原電位（0RP) 1 . 2伏或Μ上，因此 具有氧化能力。結果酸性水具有例如分解有機物質或溶解 金匾沈積物而去除此等雜質的效果，已經被使用於電子裝 置之清潔等。__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210X297公f ) 一 4 - 434190 A? B7 經滴部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 2 ) 1 ί 於 電 解 電 池 中 酸 性 水 之 生 產 同 時 贅 具 pHIO或Μ上及0RP 1 0伏或以下之鹼性水於電解電池之陰搔腔室生產作為副產 1 物 0 使 用 此 等 鹼 性 水 供 清 潔 等 已 經 到 達 使 用 階 段 c> 先 1 1 此 等 改 質 酸 性 及 鹸 性 水 (電解活性水或電解離子水> 具 有 閱 讀 背 I 如 同 高 純 度 酸 Ίι 鹼 及 過 氧 化 氫 等 化 學 劑 同 等 清 潔 效 果 0 因 而 之 注 意 事 1 1 電 解 活 性 水 顯 著 昂 貴 故 可 達 成 顯 著 降 低 成 本 0 t 1 酸 性 水 及 鹼 性 水 之 電 Λ〇3 解 生 產 中 通 常 使 用 二 腔 室 型 電 解 再 1 電 池 其 分 配 成 —~1 個 陽 極 腔 室 及 一 涸 陰 極 腔 室 而 Μ 離 子 交 換 寫 本 頁 裝 1 膜 作 為 隔 膜 0 欲 使 用 此 型 電 解 電 池 進 行 電 解 適 當 支 持 電 1 i 解 質 添 加 至 電 解 液 俾 賦 與 離 子 導 電 性 0 但 如 此 產 生 的 清 m 1 水夂半含有支持電解質殘留其中 或 污 染 有 金 靥 離 子 及 顆 1 1 粒 其 係 來 白 組 成 電 解 電 池 主 體 内 壁 材 料 被 電 解 液 溶 解 〇 若 iT- 1 此 種 污 染 清 潔 水 用 於 清 m 電 子 裝 置 例 如 半 導 體 及 液 晶 清 i 1 潔 水 所 含 金 靨 離 子 及 其 他 污 染 物 黏 著 於 半 導 體 rfX£ 表 面 黏 著 I I 的 雜 質 可 能 引 起 例 如 絕 緣 故 障 等 問 題 0 1 結 果 未 生 產 可 用 於 例 如 清 潔 電 子 裝 置 之 高 純 度 酸 性 水 及 1 I 鹼 性 水 使 用 其 中 未 含 有 電 解 質 之 電 脑 解 液 及 使 用 離 子 交 換 1 ! 膜 進 行 電 解 故 膜 本 身 可 作 為 固 體 電 解 質 0 此 種 方 法 中 * .1 當 超 純 水 用 作 陽 棰 電 解 m 及 陰 極 電 解 液 時 幾 乎 並 無 任 何 雜質被引遠用作進料的陽極電解液及 陰 極 電 解 液 t 或 引 進 1 如 此 產 生 的 酸 性 水 及 鹼 性 水 .0 換 言 之 可 產 生 所 需 高 純 度 1 1 \ 酸 性 水 及 m 性 水 〇 1 1 前 述 電 破 解 中 於 陽 懊 腔 室 產 生 酸 性 水 (陽極水）之效率及 1 1 於 陰 極 腔 室 產 生 鹼 性 水 (陰極水）之效率可隨進料水的種類 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） -5 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印掣 五、發明説明（ 3) 1 i 電 極 催 化 劑 種 類 及 電 解 條 件 包 括 電 流 密 度 改 變 〇 此 外 * 1 ! 酸 性 水 及 m 性 水 需 要 量 隨 期 望 用 途 而 異 ΰ 結 果 當 單 一 電 解 1 'I 電 池 (可為二腔室或三腔室電池）用於同 時 獲 得 酸 性 水 及 鹼 請 閱 \ 1 性 水 時 其 中 一 種 水 可 能 產 生 過 量 而 造 成 成 本 增 高 0 aft· 雖 然 讀 背 而 之 注 1 希 望 隨 需 要 適 當 調 整 酸 性 水 及 鹼 性 水 產 量 f 但 此 種 調 整 於 1 1 意 1 I 習 知 裝 置 事 實 上 不 可 能 0 事 項 1 1 * 1 習 知 用 於 生 產 高 純 度 酸 性 水 及 高 純 度 鹼 性 水 之 電 解 電 池 本 裝 中 進 行 電 解 同 時 添 加 水 特 別 超 純 水 視 需 要 添 加 至 胆 m 極 側 頁 1 I 及 陰 極 側 之 單 電 解 電 池 因 而 於 單 —. 電 解 電 池 同 時 獲 得 酸 1 f 性 水 及 鹼 性 水 0 此 種 技 術 通 常 獲 得 過 量 鹸 性 水 而 過 量 鹼 1 性 水 被 拋 棄 〇 但 特 別 當 超 純 水 用 作 電 解 液 時 拋 棄 過 量 產 1 訂. 物 例 如 鹼 性 水 極 為 不 經 濟 原 因 為 超 純 水 本 身 極 為 昂 貴 且 1 1 生 產 需 要 長 時 間 〇 1 I 此 外 前 述 習 知 電 解 電 池 有 無 法 解 決 的 問 題 * 雖 然 微 量 I 1 ， 但 電 極 材 料 移 動 通 過 離 子 交 換 膜 至 對 電 極 側 而 降 低 如 此 1 產 生 的 電 解 水 純 度 0 因 此 種 電極材_的溶解 量 至 多 約 數 十 1 1 Ρ Ρ b 故其污染對使用純度如同離子交換水之進料水之尋 1 I 常 用 途 不 會 造 成 問 題 C 但 污 染 有 電 極 材 料 超 過 電 子 裝 置 清 1 潔 用 酸 性 或 鹼 性 水 之 容 許 雜 質 濃 度 0 1 1 發 明 概 要 I 因 此 本 發 明 之 g 的 係 提 供 一 種 可 解 決 前 述 先 前 技 術 問 題 I I 之 可 產 生 酸 性 水 及 ±JCk. m 性 水 之 電 解 電 池 亦 即 種 電 解 電 池 I I 經 由 僅 Μ 個 別 需 要 量 電 解 超 純 水 產 生 酸 性 水 及 鹼 性 水 同 時 \ I I 維 持 其 間 適 當 平 衡 因 此如此產生的全部電稱水皆可有效利 1 1 _ a 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規桔（210X297公釐） 6 ο η Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 4 ) 1 1 用 而 無 需拋 棄 多 餘 量 及 其 可 有 效 減 少 由 於 電 極 材 料 溶 解 1 1 引 起 的 污染 0 ! '1 前 述 本發 明 之 S 的 可 經 由 提 供 種 電 解 電 池 達 成 該 電 請 £ 1 1 閲 解 電 池 可藉 電 解 超 純 水 於 含 陽 極 之 陽 極 腔 室 產 生 酸 性 水 及 讀 背 I 1¾ I 於 含 陰 極之 陰 捜 腔 室 產 生 鹼 性 水 該 電 解 電 池 包 含 一 涸 電 之 注 1 I 意 1 J 解 酸 性 水產 生 單 元 包 含 藉 第 一 離 子 交 換 膜 隔 開 的 陽 極 腔 事 項 1 I 再 1 室 及 一 個含 輔 助 陰 極 之 輔 助 陰 極 腔 室 ^— 個 電 解 m 性 水 產 填 本 裝 生 單 元 包含 藉 第 二 離 子 交 換 膜 隔 開 的 陰 極 腔 室 及 — 個 含 輔 頁 1 I 助 陽 極 之輔 肋 陽 極 腔 室 及 可 涸 別 控 制 的 電 力 供 應 供 分 1 ! 別 供 電 給電 解 酸 性 水 產 生 單 元 及 電 解 JCA 限 性 水 產 生 m 元 0 此 1 種 電 解 電池 構 成 二 腔 室 型 或 三 腔 室 型 電 解 電 池 C 1 訂 IMJ 画 式 之 簡單 說 明 1 I 圖 1為示β 增說明根S 1 t t發明ΐ ，二 二腔室型多電極電解電池 1 1 I 之 __. 個 具體 例 之 圖 m 垂 直 剖 面 圖 0 1 I 匾 2為示例說明根據本發明之三腔室型多電極電解電池 1 ''冰 之 値 具體 例 之 圖 解 垂 直 剖 面 圖 0 1 t 圖 1及圖2之 參 考 m 號 標 示 之 结 構 件 如 下 〇 1 I 1 電解電池主體 1 2 分隔壁 1 1 3 電解酸性水產生單元 I 4 電解鹼性水產生單元 I I 5 第- -離子交換膜 I 1 6 陽極腔室 Ϊ I | 7 輔助陰極腔室 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Λ4規楛（ 210X297公#) 7 a./ A7 B7 五、發明説明（5 8 9 01 2 345678 I1| ......一 !—=»'= | T11H» 1 T!i 膜 換 交室 子腔 離極室 陽陽腔 二 肋極極 第 輔陰陽 □ □ 入出 液 液電電 極極 解 解極極 陰陽 電 電陰陰 肋 肋極極 極肋助 輔輔陰陽陽輔輔 π 人 液 解 Π 出 液 解 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本頁 - ix. 11 CNJ 2 2 口 P 人出 液 液口口 解 解入出 電電液 液 極極解解源源 陽陽電 電電電 肋 助極極 一 二 輔輔陰 陰第第 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 12 3 3 3 3 5 6 7 3 3 3 池離離 室室室 電陽陽 腔腔腔 解一 二 極間極 電第第 陽中陰 膜 換 體交 主子 膜 換 交 子 板 隔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規輅（210X 297公f ) 8 41341 90^ A7 Η 7 五、發明説明（6 ) 38 陽 極 39 輔 助 陰 極 40 輔 助 陽 極 41 陰 極 42 陽 極 電 解 液 入 α 43 陽 極 電 解 液 出 Ρ 44 中 間 腔 室 電 解 質 入 Ρ 45 中 間 腔 室 電 解 質 出 口 46 陰 極 電 解 液 人 Ρ 47 陰 極 電 解 液 出 □ 48 第 ____. 電 源 49 第 二 電 源 發明 之詳细說明 本發明之電解電池之特點為個別控制酸性水產生及·性 水產生之電源。如此可使產生酸性水及產生鹼性水之電力 用量個別維持於其個別最佳值。換言之，電解電池包含其 ---^-------裝-----^--訂------\ (誚先閱讀背面之注意事項再填ΪΪ?本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 之純。所係元。需 水高 室水水 單量所 性需 腔性性 此源水 鹼所 極酸鹼 ，電性 生 ， 陽量度 又需鹼 產中 至要純 。 所及 中元 應需高 室水水 其單 供得需 腔性性 及生僅獲所極鹼酸 元 產水應 ，陰量度 單水 純供中 至要純 生性 超可元 應需高 產酸，為單 供得量 水解 生整生 僅獲要 性電 產調產 水應需 酸。室應水純供生 解元 腔供性超恰產 電單 極源鹼 ， 為 Μ 之生 陽電解 生整可 水產 於之電 產調水 性水係 元 〇 室應純 酸性 水單量腔供超 生鹼 性此源極源此 產解酸 ’ 電 陰電如 中 電度又 需於之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公f ) 9 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 7 ) 1 1 最 低 量 供 應 〇 1 f 本 發 明 裝 置 可 為 二 腔 室 型 電 解 電 池 或 三 腔 室 型 電 解 電 池 1 1 〇 當 本 發 明 装 置 組 成 為 二 腔 室 型 電 解 電 池 時 其 包 含 產 生 請 閱 讀 背 έι 冬 1 1 酸 性 水 之 第 一 電 解 電 池 及 產 生 鹼 性 水 之 第 二 電 解 電 池 〇 此 1 1 二 組 成 電 解 電 池 可 個 別 設 置 或 可 結 合 成 —1 體 而 組 成 一- 個 多 1 意 1 I 電 極 電 解 電 池 其 中 兩 涸 組 成 電 池 係 藉 片 分 隔 壁 分 隔 0 第 事 項 1 | 1 — 電 解 電 池 之 陰 極 腔 室 及 第 二 電 解 電 池 之 陽 極 腔 室 分 別 作 填 本 裝 為 輔 肋 陰 極 腔 室 及 輔 肋 陽 極 腔 室 雖 然 較 佳 供 歷 超 純 水 至 頁 1 1 輔 助 電 極 腔 室 但 相 對 廉 價 水 例 如 純 度 可 m 美 的 離 子 交 換 I 1 水 或 另 —- 種 水 可 供 應 至 輔 肋 電 極 腔 室 〇 原 因 為 此 等 腔 室 未 ! 用 於 生 產 高 純 度 酸 性 水 及 鹼 性 水 〇 無 論 第 一 及 第 二 電 解 電 1 訂 池 偽 個 別 設 置 或 结 合 成 一 體 而 組 成 個 多 電 極 電 解 電 池 * 1 1 較 佳 調 整 輔 助 陰 極 腔 室 之 陰 極 及 輔 肋 陽 極 腔 室 之 陽 極 使 其 1 1 具 有 相 等 電 位 Μ 防 不 必 要 的 耗 電 0 1 1 二 腔 室 型 電 解 電 池 中 電 解 酸 性 水 產 生 單 元 之 輔 肋 陰 極 1 腔 室 <τττ~ 熟 需 供 atB Μ 電 解 液 〇 原 因 為 水 連 同 陽 離 子 之 滲 透 陽 離 ( 1 子 量 之 數 倍 量 (以莫耳計） 由 陽 極 腔 室 移 動 至 陰 極 腔 室 若 I I 供 應 水 至 輔 肋 陰 極 腔 室 水 無 需 為 超 純 水 而 可 為 相 對 廉 價 1 1 水 例 如 離 子 交 換 水 或 另 種 纯 度 可 相 媲 美 的 水 L' 此 外 電 1 1 解 鹼 性 水 產 生 單 元 之 輔 助 陽 極 腔 室 也 無 需 供 磨 超 純 水 〇 1 電 解 進 行 之 同 時 使 電 流 流 經 電 解 酸 性 水 產 生 單 元 之 陽 極 1 1 及 輔 助 陰 極 腔 室 之 陰 極 而 量 對 m 於 酸 性 水 需 要 量 及 Μ 1 I 酸 性 水 需 要 量 之 取 小 需 要 量 供 應 超 純 水 給 電 解 酸 性 水 產 生 ί 1 1 m 元 之 陽 極 腔 室 0 結 果 可 怡 >λ 需 要 量 於 陽 極 腔 室 產 生 酸 性 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規栝（2丨0X29"?公f ) 10 A7 明 説明發 r 五 亦鹼元 。 解 單 生電生 產給產 式水水 方純性 同超鹼 相應解 K 供電 可及於 水電量 性供要 鹼量需 。算M 力計恰 電別可 及個此 水K因 純時 -超同元 費解單 浪電生 未行產 而進水 水即性 前 為 作 〇 時 力池 電 電 及解 水 電 純型 超室 費腔 浪三 未成 而組 水池 性電 鹼解 生電 產之 室明 腔發 極本 陰 當 之 酸 生 產二 於知 置習 設。 室間 腔室 間腔 中極 之 陰 室之 腔水 極性 陽鹼 助生 輔產 及及 室室 控 控 »ΗΏ η_Η 極槿 陰陽 肋之 輔水 逑性 室 腔 交 引 子被 離料 陽材 過極 通陽 透 之 滲液 子解 離電 陽極 著陽 陲於 伴解 於溶 由 經 為已 題 ， 問動 有移 池之 電 水 解之 電膜 型換 材交 極子 陽離 量陽 小過 有通 吏 動 即移 ’ 法 中無 池乎 電幾 解料 電 材 型極 室陽 腔 ’ 三 室 於腔 〇 間 室 中 腔進 極引 陰被 進料 性性陽 鹼鹼之 的及室 生水腔 產性間 所酸中 室需節 腔所調 極生望 陰產希 於與而 止參反 防接 ο 又直需 此會所 如不應 。室反 室腔解 腔間電 極中行 陰 。 進 入染非 進污且 顏被 ， 換水水 產產 止 會 防不 此故 如 ， , 室 應 控 flnv 反間 解 中 電 於& S 發未 止應 防 反 可 解 故 電 ’ 因 位 。 電質 等物 至 的 極要 陰必 及不 極生 (1ί先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印t 離 之 膜 換 交 子 過 通 透 滲 , 加 染 增污 會 見 不 罕 此 膜 因換 , 交 子子 凝 雜 的此 要如 必 ，， 不量 生子 經室 流腔 流間 電中 使 經 時 流 同及 解 ’ 電極 行 陰 進肋 也輔 > 之 中 室 池腔 電間 解 中 電 及 型 極 室陽 腔 之 三 室 型腔 此極 陽 水性 性酸 酸 之 於量 應要 對需 量生 流產 電M 別時 個同 ’ 解 極 電 陰行 之進 室 fe 腔 。 極量 陰要 及 需 極 之 陽水 助性 輔 _ 之及 掻室 陰腔 及 極 室陰 腔及 極室 陽腔 至 極 水 陽 It JV?Λζ 越 ϊ *-量 供要 量 需 要別 需 個 低 Μ 最 恰 別 可 個 果 之 結 水 。 性 行 鹸 進 及室 水腔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公t ) 11 11

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 ) 產生酸性水及鹼性水而不會浪費超純水及電力1•中間腔室 可被供應離子交換水° 本發明中*各種抗性性質絕佳的全氟化碳陽離子交換膜 較佳作爲隔膜，將電解電泡分隔成陽極腔室及陰極腔室或 分隔成陽極腔室，中間腔室及陰極腔室。全氟化碳陽離子 交換膜可分成雨類，亦即磺酸鹽型全氟化碳陽離子交換膜 及菝酸鹽型全氟化碳陽離子交換膜由於陽離子交換膜具 有超高電阻，故可使用該膜獲得穩定電解操作。但因本發 明中除酸性水及鹼性水外不會產生可能損害離子交換膜之 腐蝕性物質，故由經濟觀點看來可使用廉價但防蝕性略复 的烴類陽離子交換膜。 用於產生酸性水之陽極腔室之陽極較住具有陽極材料塗層 其於酸性水產生過程中不會溶解於陽極電解液。陽極材料範例 包括鉑族金屬例如鉑、釕、銥、姥、鈀、及餓1及鉑族金屬氧 化物例如氧化釕及氧化銥<用於產生鹼性水之陰極腔室之陰極 較佳爲具有一塗佈有，在製造鹼性水的過程中不溶於陰電極的 陰極材料。陰極材料範例包括鉑族金屬，例如：鉑、紅，鐵、 铑、耙，及餓，及鉑族金屬氧化物，例如：氧化釕及氧化錢6 若使用例如不銹鋼、鎳或鈦等金屬作爲陰極替代，例如以或 if氧化物塗佈陰極，則不僅過壓（〇 v e r Y ο 1 t a g e )增加而導致電 解電壓及電力成本增加，同時陰極也被電解顯著消耗-而釋放金、 屬離子被引進入如此產生的鹼性水中。使用所得鹼性水淸_ # 導體或液晶，結果導致金屬離子造成絕緣故障的風險增胃。 陰極集電極當使用時較佳爲锆製成。原因爲非銷製集·^ I I I I I---11 ! ----- ! I 訂· I 111 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 修正買 4341 90 A7 B7 五、發明説明（U)) 極而由不锈鋼或鎳製成大量溶解於陰極電解液，使用此種 集電極所得鹼性水不適用於清潔電子裝置。 用於輔助陽極腔室*輔肋陰極腔室或中間腔室之電極較 佳具有催化性質足夠引起一般水電解，原因為此種電極不 會直接參與酸性水或鹼性水的產生。選擇電極用於此等腔 室時，不會污染產生酸性水及鹼性水之性質比催化性能更 重要。例如包含鉑族金靨或其氧化物例如鉑，氧化銥或氧 化釕之電極較佳用作輔肋陽極腔室或中間腔室之陰極。換 言之|即使此等材料溶解於電解液，其溶解僅獲得陰離子 ，其通過設置於輔肋陽極腔室或中間腔室與生產鹼性水之 陰極腔室間之陽離子交換膜。如此可保護陰極腔室之鹼性 水不受污染。 經滴部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如前述，流經電解酸性水產生單元之陽極及輔肋陰極之 電流及流經電解鹼性水產生單元之輔助陽極及陰極之電流可 分開控制《雖然一個直流電源可用於分開控制兩種電流， 但也可使用個別電源。後述情況下，當陽極電解液之電源 及陰極電解液之電源調整為經常個別為負或為正時，具有 共通電位之中間腔室或點可接地。此種裝置之優點為整體 電壓可保持低。此外，容易舍併使用商業電源。因此可達 成降低成本ΰ 有些情況其中如此產生的酸性水及鹸性水含有小量陽離 子及陰離子作雜質。此等陽離子雜質或陰離子雜質可經由 本發明所得酸性水或鹼性水通過填充Μ陽離子樹脂或陰離 子樹脂且安裝於電解電池外側之柱去除，如此獲得具有又 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2】ΟΧ 297公釐} " ~ 13 - 4341 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 11 ) 1 ί V 更 高 純 度 的 酸 性 水 或 鹼 性水。 1 1 圖 1為示例說明根據本發明之二腔室型多電極電解電池 1 之 一 個 具 體 例 之 圖 解 垂 直剖面圖。 η 先 閱 1 ί 電 解 電 池 主 體 1 Μ分隔壁2分隔成電解酸性水產 生S元3 讀 背 ,f7 1 1 及 電 解 m 性 水 產 生 單 元 4。電解酸性水產生單元3 Μ第一陽 冬 1 I 意 1 I 離 子 交 換 膜 5分隔成陽極腔室6及輔肋陰極腔室7 ^而電解 事 項 1 I 再 1 鹼 性 水 產 生 單 元 4 Μ第二陽離子交換膜8分隔成輔 肋陽極腔 填 Η 本 裝 室 9及陰極腔室10 < ，第- -陽離子交換膜5具有包含 多孔不可 頁 、 1 I 溶 材 料 之 陽 極 11 及 包 含 多孔鉑之輔肋陰極12;陽 極1 1及輔 1 1 肋 陰 極 12分 別 於 陽 極 腔 室側及輔肋陰極腔室側與 膜5緊密 1 接 觸 〇 第 二 陽 離 子 交旗暖8具有包含多孔不可溶材料之輔助 1 訂 陽 極 13及 包 含 多 孔 鉑 之 陰極14;輔助陽極13及陰 極1 4分別 1 I 於 輔 肋 陽 極 腔 室 側 及 陰 極腔室側與膜8 f密接觸 5 1 I 陽 極 腔 室 6 輔肋陰極腔室7，輔肋陽極腔室9及陰極腔 1 1 室 10分 別 具 有 陽 極 電 解 疲人口 15及陽極電解液出 口 16 * 輔 1 ''水 肋 陰 極 電 解 液 入 □ 17及 輔肋陰極電解液出口 18* 輔肋陽極 1 1 電 解 疲 入 P 19及 輔 助 陽 極電解液出口 20，及陰極 電解液入 1 1 P 21 及 陰 極 電 解 液 出 □ 22成形於腔室底板及頂板 。此外， I I 第 — 電 源 23 連 接 至 陽 極 11及輔肋陰極12，第二電 源2 4連接 1 1 至 輔 助 陽 極 13及 陰 極 14 。輔助陰極12及輔肋陽極 1 3藉引線 1 彼 此 連 接 而 保 持 於 等 電 位0 1 1 欲 於 具 有 前 述 結 構 之 電解電池主體1產生高純度酸性水 1 1 及 鹸 性 水 超 純 水 及 電 解供應量可裉據酸性水及 鹼性水之 1 1 I 需 要 量 計 算 隨 後 開 始 電 解。隨後，由第一電源23供應之電 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規梠（210X 297公嫠） —14 A7 B7 經濟部中央標嗥局負工消費合作社印製 五、發明説明 ( 12 ) 1 1 r 流 K 收r 對 應 於 酸性 水 需要 量 之 數 量 流 經 陽 極 11及 補 助 陰 極 12 1 1 t 及 由 第 —* 電源 24供應 之 電 流 Μ 對 應 於 鹼 性 水 需 要 量 之 數 I 量 流 經 輔 助 陽極 13及陰 極 14 0 同 時 超 純 水 Μ 對 應 於 酸 性 水 請 先 閱 1 ! 需 要 童 之 數 量通 過 陽極 雷 解 液 入 □ 15供 uta m 至 陽 極 腔 室 6 ， 讀 背 1 1 及 超 純 水 Μ 對應 於 鹼性 水 需 要 量 之 量 通 過 陰 極 電 m 液 人 P 之 注 1 1 21 供 應 至 陰 極腔 室 10 ^ 廉 價 且 具 相 對 高 純 度 y 電 解 液 (純 息 事 項 ! I 再 1 水 ) 例如離子交換水供應至輔肋陰極腔室7及 輔 肋 陽 極 腔 填 裝 Η 本 室 9 頁 1 | 結 果 於 陽 極腔 室 6及陰極腔室10分別產生的酸性水及鹼 1 1 1 性 水 恰 為 需 要量 〇 換言 之 此 等 水 係 Μ 涸 別 使 用最低量 超 純 1 水 及 電 力 產 生0 1 訂 圖 2為示例說明根據本發明之三腔室型多電極電解電池 1 i 之 -- 個 具 體 例之 圖 解垂 直 剖 面 圖 0 1 I 電 解 電 池 主體 31以第 一 陽 離 子 交 換 膜 及 第 二 陽 離 子 交 換 1 ! 1 膜 分 隔 j*ro 成 陽 極腔 室 34， 中 間 腔 室 3 5及 陰 極 腔 室 36 〇 中 間 腔 室 35内 部 大 部分 空 間被 隔 板 37 占 據 〇 第 一 陽 離 子 交 換 瞑 32 1 1 具 有 多 孔 陽 極3 8及 輔助 陰 極 39其 分 別 於 陽 極 腔 室 側 及 中 間 1 1 腔 室 側 緊 密 接觸 膜 3 2 - 第 一 陽 離 子 交 換 膜 33具 有 多 孔 輔 助 1 陽 極 40及 多 孔陰 極 41分 別 於 中 間 腔 室 側 及 陰 極 腔 室 側 緊 密 1 1 I 接 ftp m 膜 33 ° 1 陽 極 腔 室 34， 中 間腔 室 3 5及 陰 極 腔 室 36分 別 具 有 陽 極 電 1 1 解 液 人 P 42及陽 極 電解 液 出 □ 4 3 9 中 間 腔 室 電 解 質 人 P 44 1 j 及 中 間 腔 室 電解 質 出口 45 及 陰 極 電 解 液 入 □ 4 6及 陰 極 電 1 I 解 液 出 □ 47 成形 於 各個 腔 室 之 底 板 及 頂 板 此 外 > 第 一 電 1 1 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規柢（210 X 297公楚） -15 -

4341 SO A7 137 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明 (13 ) 1 1 源 48 連 接 至 陽 極 38及 輔 助 陰 極 39 - 第 —· 電 源 49 連 接 至 輔 肋 ί 1 陽 極 40及 陰 極 41 ί» 輔 肋 陰 極 39及 輔 助 陽 極 40 藉 引 線 彼 此 連 I 接 而 保 持 等 電 位 C 先 Ml 1 1 欲 於 具 有 前 述 結 構 之 電 解 電 池 主 體 3 1 生 產 高 純 度 酸 性 水 讀 背 1 | 面 | 及 鹸 性 水 可 如 同 面 圖 1顯示裝置之例 於開始電解前根據 之 注 1 I 意 1 | 酸 性 水 及 m 性 水 需 要 量 計 算 超 純 水 及 電 力 供 應 量 0 m 川i 後 使 事 項 1 I η 1 第 __ 電 源 48供 應 之 電 流 Μ 對 應 於 酸 性 水 需 要 量 之 量 流 經 陽 A 本 裝 極 38及 輔 助 陰 極 39 〇 及 使 第 二 電 源 49供 應 之 電 流 W 對 確 於 頁 1 | m 性 水 需 要 量 之 量 流 經 輔 肋 陽 極 40及 陰 極 41 〇 同 時 如 同 _ 1 1 1所示裝置之例超純水Μ個別對應於酸性水及鹸性水需要 1 量 之 量 供 應 至 陽 極 腔 室 34及 陰 極 腔 室 36 雛 子 交 換 膜 水 等 1 訂 供 應 至 中 間 腔 室 35 〇 1 [ 结 果 酸 性 水 及 鹼 性 水 可 怡 Μ 其 需 要 量 分 別 於 陽 極 腔 室 34 1 1 1 及 陰 極 腔 室 36 產 生 0 換 之 此 等 水 可 使 用 個 別 最 小 量 超 I 1 純 水 及 電 力 產 生 ! 使 用 根 據 本 發 明 之 電 解 電 池 之 產 生 酸 性 水 及 鹼 性 水 之 實 1 1 例 列 擧 如 下 0 但 此 等 踅 例 絕 非 視 為 限 制 本 發 明 範 圍 1 [ 質 例 1 [ .1 圖 1所示電解電池用於生產酸性水及鹼性水- 1 1 納 弗 昂 (N a f i 〇 η } 11 7 (杜 邦 公 司 製 造 )用作陽 離子交換 1 膜 〇 具 有 氧 化 催 化 劑 支 撐 其 上 的 钛 製 多 孔 陽 極 及 具 有 鉑 1 1 催 化 劑 支 撐 其 上 的 鈦 製 陰 極 附 著 於 陽 離 子 交 換 膜 而 分 別 於 I I 陽 極 側 及 陰 極 側 緊 密 接 觸 0 \ 1 I 箱 形 電 解 電 池 Μ 含 氟 樹 脂 製 造 的 分 隔 壁 分 隔 成 兩 部 分 * 1 1 本紙張尺度適用中國國家椟準（CNS ) Λ4規柢（210X 297公# ) -16 43419ϋ Α7 Β7 五、發明説明（14 ) 因此形成由一個電解酸性水產生單元及一個電解鹼性水產 生單元組成的多電極電解電池。具有陽極及陰極緊密附著 其上之陽離子交換膜嵌合至個別兩個翬元*因此將電解酸 性水產生單元分隔成陽極腔室及輔助陰極腔室，及將電解 鹸性水產生翬元 分s成輔助陽極腔室及陰極腔室。 超純水及電力需要量係基於酸性水及鹼性水之需要量個 別為420升/小時及420升/小時計算。結果供應產生酸性水 之超純水及電力計算垦分別為4 2 0升/小時及1 2 0安，而供 應K產生鹼性水之量分别為120升/小時及60安。 超純水Μ個別計算量供應至陽極腔室及陰極腔室，而使 用第一及第二電源使電流流經陽極及輔助陰極及流經輔助 陽極及陰極。结果酸性水Μ需要量於陽極腔室產生，及鹼 性水以需要量於陰極腔室產生。如此產生的酸性水及鹼性 水各自具有雜質含量相對於各元素不高於10〇PPt。 比較例1 如實例1製造之具有陽極及陰極二者緊密附著其上之陽 離子交換膜用於形成一個由陽極腔室及陰極腔室組成的電 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (誚先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 解電池。使電流Μ 1 2 0安/小時滾經陽極及陰極，同時分別 Μ 4 2 0升/小時及4 2 0升/小時速率供應超純水給陽極腔室及 陰極腔室。結果酸性水及鹼性水分別Μ 420升/小時及420 升/小時速率產生如此產生之酸性水及鹸性水量無法獨 立増減。亦即鹼性水之產生量大於需要量。如此產生的酸 性水及鹼性水個別具雜質含量不高於lOOppt。 如前述本發明之經由電解超純水於陽極腔室產生酸性水 本紙張尺度適用中國國家標準（〇~$)六4規格（210/297公釐） 17 A7 B7 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 五、發明説明（15 ) 1 1 及 於 陰 極 腔 室 產 生 m 性 水 之 電 解 電 池 包 含 一 個 電 解 酸 性 水 1 I 產 生 單 元 包 含 陽 極 腔 室 及 輔 肋 陰 極 腔 Μ 藉 第 —' 離 子 交 換 膜 | 隔 開 f 一 個 電 解 鹼 性 水 產 生 單 元 包 含 陰 極 腔 室 及 輔 助 陽 極 誚 先 閱 讀 背 面 I 1 腔 室 藉 第 二 離 子 交 換 膜 隔 開 及 第 二 可 分 別 控 制 之 電 源 供 1 1 分 別 供 電 給 電 解 酸 性 水 產 生 單 元 及 電 解 鹼 性 水 產 生 單 元 0 1 I 意 1 I 本 發 明 中 酸 性 水 及 鹼 性 水 分 別 係 於 電 解 酸 性 水 產 生 單 元 事 JS 1 I 再 1 及 電 解 jtA 醑 性 水 產 生 單 元 產 生 0 各 使 用 雜 子 交 換 膜 作 為 隔 填 膜 能 固 體 本 裝 而 且 功 係 作 為 電 解 質 ο 又 可 個 別 控 制 之 電 源 供 頁 1 I 應 電 力 給 各 個 單 元 〇 因 兩 個 單 元 可 個 別 控 制 故 取 決 於 待 1 1 產 生 之 酸 性 水 及 鹼 性 水 需 要 量 而 供 應 的 超 鈍 水 及 電 力 量 可 1 獨 立 就 酸 性 水 生 產 及 鹼 性 水 生 產 個 別 固 定 及 控 制 〇 此 外 ， 1 訂 因 各 件 離 子 交 換 膜 作 為 電 解 質 故 無 需 個 別 添 加 電 解 質 〇 1 I 亦 即 可 消 除 如 此 添 加 電 解 質 導 致 酸 性 水 及 m 性 水 污 染 之 習 1 1 I 知 裝 置 問 題 即 可 獲 得 高 純 度 酸 性 水 及 高 純 度 m 性 水 0 因 1 1 此 使 用 最 低 需 要 量 超 純 水 (其昂貴） 可 Μ 比 較 先 1 <* 刖 技 術 遠 1 更 低 的 成 本 有 效 生 產 高 純 度 酸 性 水 及 高 純 度 鹼 性 水 0 電 力 1 1 用 量 也 可 根 據 待 產 生 之 酸 性 水 及 鹼 性 水 減 少 〇 如 此 就 兩 方 1 I 面 皆 可 獲 得 經 濟 操 作 0 1 '1 雖 m 本 發 明 之 電 解 電 池 可 製 造 為 — 腔 室 型 或 二 腔 室 型 電 1 I 池 各 假 電 解 電 池 可 以 最 低 需 要 量 (原因如前述）使 用 超 纯 1 水 及 電 力 產 生 需 要 量 之 酸 性 水 及 鹼 性 水 0 Μ 二 腔 室 型 電 池 1 I 為 例 j 因 組 成 電 解 電 池 (電解槽翬元）藉分隔 壁 等 分 隔 ΓΠ3 故 可 1 ! 防 止 雜 質 移 動 因 此 產 生 高 純 ftp 度 酸 性 水 及 高 純 度 鹼 性 水 〇 1 1 1 三 腔 室 型 電 池 為 例 t 雜 質 由 陽 極 腔 室 移 動 至 陰 極 腔 室 可 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規栝（2丨0X 297公嫠） 18 - 434! 90 A7 137 五、發明説明（ΐβ 及肋係 電 人 水 輔的型 界 性 使目室 業 酸 作要腔 但 度 工主三 ， 。 純 佳的於。明改 高較 整及應 發修 得池調，反本及 獲 電位費 的明化 可 解電浪要說變 此 電種星 必例種 因 型此能 不體各 ， 室=止 生具出 制腔 位防 發定做 抑 三電例 室特圍 被 及等之 腔照範 室 池有池間參及 腔 電具電 中及髓 間。解極解制细精 中水 電陽電 抑詳其 有性型 助型例經雜 在鹼 室輔室 之已悖 存度 腔及腔 池然未 於鈍二 極二 電雖可 由高 陰於解 士 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 19

Claims (1)

1. 4341 3 A8 B8 C8 D8 S2. 12. ~ β 修正本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 . 一種電解電池，其係供經由電解超純水於包括一個陽 極的陽極腔室產生酸性水及於包括一個陰極的陰極腔室產 生鹼性水，該電解電池包含一個電解酸性水產生單元包含 該陽極腔室及一個藉第一離子交換膜隔開的包括輔助陰極 之輔助陰極腔室，一個電解鹼性水產生單元包含該陰極腔 室及一個藉第二離子交換膜隔開之包括輔肋陽極之輔跆陽 極腔室 < 及可個別控制之電源供電給各該電解酸性水產生 軍冗及電解鹼性水產生單冗。 2 .如申請專利範圍第1項之電解電他，其中，又包含調 整輔劭陰極腔室之陰極及輔助陽極腔室之陽極具有相等電 位之裝置。 3 . —種二腔室型電解電池·其係供經由電解超純水而於 包括陽極的陽極腔室產生酸性水及於包括陰極的陰極腔室 產生鹼性水，該電解電池包含一個第一電解電池單元以第 一離子交換膜分隔成陽極腔室及包括輔助陰極之輔助陰極 腔室·一個第二電解電池單元以第二離子交換膜分隔成陰 極腔室及包含輔助陽極之輔舫陽極腔室•及可個別控制之 電源洪烘電給各該第一電解電池單元及第二電解電池單 J U 、 4 , 一種三腔室型電解電池，其係供經由電解超純水而於 包g腸極之陽極腔室產生酸性水及於包括陰極之陰極腔室 產生鹼性水，該電解電池以第一及第二離子交換膜分隔成 一個陽極腔室，一個包括補助陽極及輔助陰極之中間腔 室，及一個陰極腔室、該陽極腔室之陽極與中間腔室之輔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） ------------ ^ -----r---訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3/ Ί AS ^ B8 C8 DS 六、申請專利範圍 助陰極係以笫一離子交換膜緊密接觸，該陰極腔室之陰極 與中間腔室之輔助陽極係以第二離子交換膜緊密接觸，該 電解電池又包含調整中間腔室之輔肋陽極及輔助陰極具有 相等電位之裝置，及個別控制流經陽極腔室之陽極及中間 腔室之輔妨陰極之電流量以及個別控制流經中間腔室之輔 助陽極及陰極腔室之陰極之電流量之裝置。 5 .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中，該電解酸 性水産生單冗係與電解鹼性水產生單冗分開設置。 6 .如申請專利範圍第1項之電解電泡，其中*該電解酸 性水產生單元係透過一道分隔壁毗鄰電解鹼性水產生單 元。 7.如申請專利範圍第1項之電解電池，其中·該輔肋陰 極腔室之陰極與輔助陽極腔室之陽極係電連接。 S .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中，該陽極腔 室之陽極及輔助陰極腔室之輔助陰極係以第一離子交換膜 緊密接觸，而陰極腔室之陰極與輔肋陽極腔室之陽極係以 第二離子交換膜緊密接觸。 9 .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中，該可分別 控制之電源包括第一及第二電源。 1 0 .如申請專利範圍第3項之二腔室型電解電池，其中， 又@含調節輔助陰極腔室之陰極及輔肋陽極腔室之陽極具 有相等電位之裝置。 ! i .如申請專利範圍第3項之二腔室型電解電池，其中1 該輔助陰極腔室之陰極及輔助陽極腔室之陽極係電連接。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装 *----r---訂--------- ^341 9〇 as B8 CS ___ D8 六、申請專利範圍 1 2 .如申請專利範圍笫3項之二腔室型電解電池，其中， 該陽極腔室之陽極及輔助陰極腔室之輔助陰極係以第一離 子交換膜緊密接觸，而陰極腔室之陰極舆輔助陽極腔室之 陽極係以第二離子交換膜緊密接觸。 1 3 .如申請專利範圍第4項之三腔室型電解電池，其中， 該中間腔室係插置於該陽極腔室與陰極腔室間。 14. 如申請專利範圍第4項之三腔室型電解電池，其中， 該個別控制電流童之裝置包含第一及第二個別控制電源。 15. 如申請專利範圍第4項之三腔室型電解電池，其中， 該輔助陽極與中間腔室之輔助陰極係電連接。 1 6 .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中，該分別用 以製造酸性水和鹼性水的陽極和陰極，均塗佈有至少含有 一鉑族金屬，或一鉑族金屬氧化物支撐於上的觸媒層。 1 7 .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中，該離子交 換膜係由含氟聚合物製成。 ill--------- 裝----r---訂--------線 {請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）