[发明专利]一种阴极氧还原臭氧发生器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种阴极氧还原臭氧发生器及其使用方法，包括用于传递H+的质子交换膜，所述质子交换膜一侧设有阳极区，所述质子交换膜另一侧设有阴极区，所述阳极区包括阳极膜渗透电极、设有臭氧输出口及进水孔的第一电解池壳体，所述阴极区包括氧还原阴极膜渗透电极、设有氧气输入口及排水孔的第二电解池壳体，通过充气机向氧气输入口输送氧气与H+反应成水，避免产生氢气，消除实际使用中的安全隐患。

技术领域

本发明属于电解臭氧技术领域，具体涉及一种阴极氧还原臭氧发生器及其使用方法。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂，因其氧化能力强，具有较强的杀菌消毒效果，杀菌消毒后产生氧气，不会产生二次污染，因此在环境保护等领域越来越受到重视。目前，臭氧已经广泛应用到饮用水处理、医疗用水处理、城市污水处理、食品消毒杀菌、空气净化等各个方面。然而，由于臭氧容易自分解，不易储存，因此在采用臭氧时，普遍是现制现用。

目前，市场制取臭氧的方法主要分为电晕放电法、紫外线辐射法和固体聚合物膜(PEM膜)电极低压电解法。其中，PEM膜电极低压电解法是一种新型的电化学方法制备臭氧，利用直流电源电解含氧电解质，与电晕放电法和紫外线辐射法比较，该方法具有制备臭氧气体浓度高、不含氮氧化物等致癌物质、制备成本低、膜电极使用寿命长、所采用的直流电源的电压可以低至3-5伏，安全实用，便于推广、设备安装和维护简单等优点，成为一种最具市场竞争力的臭氧制备方法。

PEM电解法产出臭氧的原理是采用低压直流导通固态膜电极的正负两极电解去离子水，水在阳极溶液界面上以质子交换的形式被分离为氢氧分子，氧分子在阳极介面上因高密度电流产生的电子激发而获得能量，并聚合成臭氧。

一般臭氧发生器阳极采用析氧电位较高的二氧化铅或铂，阴极采用铂或铂碳，如专利 CN87202205、CN97212224.9等，大部分的研究围绕以纯水为原料的固体电解质臭氧发生器展开，其构成部件一般包括质子交换膜和两极（阳极、阴极）对应的催化剂、多孔集流片、导 流板和壳体。从部件功能离散化学角度考虑，将电催化活性材料与粘结材料（如PTFE）混合，压制成单独的催化剂片，与独立的阳离子交换膜、多孔集流片、导流板及防腐片等一起构成臭氧发生器，可方便和规范生产制造过程，如专利CN97122126、CN200680051679；从功能集成角度考虑，将催化剂层通过电镀、沉积的方法结合到导电透水基体上，然后要两片电极间设置质子交换膜，可构成臭氧发生器，以实现构成部件的集成化，如专利CN01126593、 CN200610138715；专利CN200520113829还提出在电解质膜和多孔板之间采用自由铺放形式放置催化剂颗粒的阳极结构，期望能够便于加工和组装臭氧发生器。

现有技术中，大部分低压点解式臭氧发生器析氢阴极使得氢从阴极溶液界面上直接被排放，如授权公告号CN108411331B的中国发明专利，公开了一种低压电解臭氧发生器的膜电极组件及其制备方法，虽提高臭氧产生效率，然而实际使用中其排出的氢气产生可能存在的安全隐患，因此急需一种臭氧发生器产生臭氧的同时避免产生氢气，消除安全隐患。

发明内容

本发明提供一种阴极氧还原臭氧发生器及其使用方法，避免产生氢气，消除安全隐患。