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)，與已有技術相比，本發(fā)明選取耐酸廉價的鐵合金網(wǎng)既充當催化劑，又充當了微孔導電板，把陰極催化劑與微孔導電板合二為一，無論從材質(zhì)上還是結(jié)構(gòu)上都是本領域技術的一大創(chuàng)新，其顯著優(yōu)點是陰極催化效果好，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)

【技術領域】
[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)，屬電化學領域。

【背景技術】
[0002]臭氧應用越來越進入廣泛的領域，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。因為原料是純水，所以電解生成物是純正的氫氣、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)勢正在得到重視，其應用領域逐漸加大。
[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與微孔導電板4構(gòu)成陰極結(jié)構(gòu)，陽極催化劑3與微孔導電板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電板是兩種不同的材質(zhì)，是通過化學、電化學、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)的缺點有兩方面:一、通常采用的陰極催化劑鉬、鈀、銠貴金屬價格昂貴；二、制造工藝復雜、生產(chǎn)中不易保證品質(zhì)。這兩方面的缺點導致膜電極成本居高不下，嚴重影響膜電極電解臭氧發(fā)生器的商業(yè)化進程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的旨在克服已有技術中存在的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本廉價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)明的技術方案是:一種膜電極電解臭氧發(fā)生器的陰極催化劑，特點是，陰極催化劑為含有Mo、Cr、Ni的鐵合金。
[0012]進一步地，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 彡 0.03%、Si ( 1%、Mn ( 2%、C 彡 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。對采用含有Mo、Cr、Ni的鐵合金作為陰極催化劑的膜電極電解臭氧發(fā)生器進行了長時間的運行實驗，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，同時該鐵合金網(wǎng)又充當了微孔導電板，能夠透水透氣。
[0016]與已有技術相比，本發(fā)明選取了耐酸、廉價的含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電板合二為一，無論從材質(zhì)上還是結(jié)構(gòu)上都是本領域技術的一大創(chuàng)新。其顯著優(yōu)點是陰極催化效果好，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)與已有技術的膜電極陰極結(jié)構(gòu)相比，其結(jié)構(gòu)簡單，強度更高，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)明極大地促進了膜電極電解臭氧發(fā)生器的產(chǎn)業(yè)化進程，對膜電極電解臭氧發(fā)生器的推廣應用具有重要意義。
[0018]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1—已有技術的電解臭氧發(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微孔導電板。

【具體實施方式】
[0021]實施例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 彡 0.02% Si ( 0.5% Mn ( 1%C彡0.02% P彡0.02% 其余為Fe 。
[0022]實施例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 彡 0.03% Si 彡 1% Mn 彡 1.5%C彡0.03% P彡0.03% 其余為Fe 。
[0023]實施例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 彡 0.03% Si ( 1% Mn ( 2% C 彡 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、電化學的再加工，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 彡 0.03%、Si ( 1%、Mn ( 2%、C 彡 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300-600目。
【文檔編號】C25B11/06GK104372374SQ201410671508
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】胡松 申請人:胡松, 楊曉峰