技术领域本发明涉及一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极，属于无隔离膜电解水技术领域。(为简便起见，下文中用“水”一词代表短语“水或液体”)。
背景技术：
人类发明电解水技术已有近百年历史，普遍采用的是有隔离膜电解水技术，例如常见的电解水机，会同时产生酸性水与碱性水，存在浪费水、体积大、不便使用与携带等缺陷，主要问题是电解效率太低，需要数百瓦功率，其电极一般采用金属材料制作，要求较高，成本高。近年来，发明了无膜电解水技术，仅产生一种所需要的电解水，功率较小，节水节能，在电解电极材料使用方面出现了采用活性炭电极的技术方案。活性炭电极有比表面积大吸附性好耐腐蚀惰性强等不少优点，但是存在的缺点是做成硬度合适的固体形状较为困难，容易破碎，因此寻找新的合适材料作为电极，成了亟待解决的技术难题。申请人经过反复研究实验，发现：应用广泛的陶瓷材料可以作为电解水装置电极的基础材料使用，因此发明了主要使用陶瓷材料的电解水电极技术方案。
技术实现要素：
本发明提出一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极，是基于申请人根据长期实验验证，陶瓷材料作为电解水装置电极是可行的创新性技术方案。尤其是近年兴起的微孔陶瓷，广泛应用于各种液体的过滤、气体的过滤方面，在环境工程上得到了大量的应用，如工业用水、生活用水的处理、污水的净化等方面。微孔陶瓷具有良好吸附性、透气性、耐腐蚀性、环境相容性等，陶瓷内部均匀被覆银离子以及抗菌活性成分，具有抗菌防腐作用。申请人所做的实验装置检测数据确认：陶瓷或微孔陶瓷具有作为电解水装置电极基础材料的良好性能，做成为电解水电极使用有诸多独特优势。申请人通过实验证明：在陶瓷材料中掺入一定量的活性炭等材料，对于提高电解水效率与指标有特殊意义。申请人将陶瓷材料或陶瓷复合材料电极应用于所发现的电解水新原理与新方法时，获得了显著提高电解水效率与电解水指标的效果，拓宽了电解水电极所适用材料范畴与装置性能的多样性。将陶瓷材料电极应用于申请人发现的电解水新原理及显著提高电解水效率的方法，更可以获得较高电解水效率与电解水指标。本文所述电解水效率(或称水电解效率)，一般可以定义为：在电解一定量的水以及电解一定时间情况下，所制成的电解水某种代表性指标(例如电解还原水的ORP负值或含氢量数值)与所耗电量之比。换言之，某种电解方法或电解装置，电解同样水量达到同一电解水指标所耗电能越小，该装置电解水效率就越高。申请人发现的电解水新原理及显著提高电解水效率的方法，根源于对传统电解水机电解水原理存在重大缺陷的深层研究。传统电解水原理仅局限于所谓水分子电解产生的离子化学反应平衡方程，完全忽视了电解过程中水的杂质被电解所产生的电子与杂质微粒，及其对提高电解水指标与电解效率的重要意义，因此无从解释阴极区碱性水具有较高还原水关键指标即较高氧化还原电位(ORP)负值与较高含氢(H、H2、H-)量的现象，完全忽视了阴极区水形成较高ORP负值与负氢(H-)含量需要相当数量活性电子的关键现象，因此无法解决现有电解技术效率太低、即使加大电解电流也达不到预想较高电解水指标的难题。申请人长期研究获得六个新发现：新发现之一：电解水过程，为了提高电解水效率，首要的是电解水中的杂质。杂质被电解产生自由电子及有利于提高电解水指标的杂质微粒，本文简称“杂质电解效应”，杂质电解效应形成一定电解电流，令水分子解体成为氢、氧离子或氢氧离子根，本文简称为“水分子电解效应”。电解水效率与指标是“杂质电解效应”与“水分子电解效应”共同作用的结果；新发现之二：揭示了“杂质电解效应”产生的活性电子对于提高电解效率的双重意义，活性电子不仅可增加电解电流，并且对于电解制作还原水还具有另一重要意义，就是满足一定电解水指标例如电解还原水的ORP(负氧化还原电位)负值及其相应的氢含量(负氢含量)对电子之所需。故欲提高电解效率，电解工艺应尽可能强化“杂质电解效应”，以产生较多活性电子，实验证明：在电解水过程中，采用主要材料为陶瓷的电极比较金属材料电极要释放出显著多的杂质到水中，而混合活性炭等材料的陶瓷复合电极，水中杂质增加更多，这对于强化“杂质电解效应”有重要意义；新发现之三：是不同极性电极小间隙(尤其小于1mm的小间隙)对于强化“杂质电解效应”具有显著效果，尽管此前的无隔离膜电解水技术也曾提及不同极性电极间距小于3mm的设计考虑，但是并未了解小间距的实际意义，与之相配的工艺举措更无从谈起，不能达到显著提高电解水效率的效果；新发现之四：电解电极间隙小间距设计的另一重要意义，是可以创造活性电子与活性氢H结合为负氢的较多机会与较好条件，从而显著提高电解制作还原水的效率；新发现之五：不同极性电极小间隙小到某值，电解效率不升反降，这是什么原因呢？研究证实：要强化“杂质电解效应”，还需要在电解过程中保证水在不同极性电极间隙有一定流通性，这可促使较多水分子及杂质较多次反复被电解，从而强化“杂质电解效应”，提高水电解效率与电解水还原指标；对电解水过程中流通性的深入研究，解释了为什么电解电流增加到一定值后，电解水效率不升反降。重要原因在于：若电极间隙中水的流通性不好，会使得电极间隙中离子浓度过高，从而影响电解效率；新发现之六：对于电解外力驱动的流水例如自来水而言，在电极组件所占一定空间内，采取合理增加电解间隙面积的设计方案，有利于水中较多杂质与水分子较多次反复电解，可以提高水电解效率与电解指标。另外，在电解流速过快的流水情况下，对安装电解电极组件的通道，采取出水通道(出水口)比进水通道(进水口)适当狭窄的设计，可以降低水经过电解电极组件的流速，从而增加杂质与水分子被电解的时间与机会，提高电解水的指标。申请人通过对于上述六个新发现的综合分析，提出下述电解水新原理：电解水过程，首先，是电解水中杂质产生活跃电子，形成电流，将电能量转换为水分子的分解能量的过程，因此使得较多水分子获得较大电能而分解，是取得较高电解效率的基础，但获得较高电解效率，还需要具备另外的重要条件。这是因为电解过程同时还是：杂质被电解所释放的各种离子(尤其活跃电子)与水分子分解产生的各种氢氧离子、离子根发生理化作用的过程，在此过程中，为提高水的电解效率需要下列两个重要条件：第一，若较多杂质被电解，其释放的电子、离子较多，其与氢氧离子组合的几率就较高，电解水指标可能较高，电解效率也就较高，而在这一方面，陶瓷或微孔陶瓷材料复合电极比较金属等无孔隙电极有独特优势，一方面，水中杂质可以随电解电流吸引或排斥穿过陶瓷材料微孔，增加被电解的几率，另一方面电解过程中陶瓷尤其复合材料会释放极微小的杂质微粒，增加水中杂质含量，这对于提高电解水效率显然是有利的，是金属板面电极不具备的特性；第二，若能创造条件，使得杂质被电解释放的电子离子与氢氧离子组合的几率较高，电解水指标可能较高，电解效率也就较高。例如电解还原水的较高ORP负值与含氢量(申请人将两指标简要合称为“负氢”指标)，需要较多的活跃电子参与，因此，水中杂质被电解而释放较多电子以及电子与氢离子组合为负氢的几率较高，就可以提高负氢指标与电解效率。而在这一方面，陶瓷或微孔陶瓷材料复合电极比较金属等板面电极有独特优势，因为陶瓷材料表面微孔大幅度增加了电极比表面积，给电子与氢离子组合为负氢，提供了比金属板面不具备的更加有利的环境条件。申请人的电解水新原理揭示：提高电解制作还原水效率要采取三管齐下的工艺方法，既要强化水中杂质的电解，又要提高杂质电解释放的电子，还要增加电解所释放的电子与氢结合为负氢的几率。申请人研究发现了实现这三管齐下的具体电解工艺方法：一是适当减小不同极性电极电解间隙之间的距离，二是适当扩大不同极性电极电解间隙的面积，三是适当保持在电解水过程不同极性电极间隙中水进出的流动性，这三个工艺技术条件的协调实现，可以较好地兼顾强化杂质电解并提高还原指标的功效，从而显著提高电解水效率。本发明提出一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极，应用于申请人发现的电解水新原理与新方法，可获得锦上添花的较高电解水效率与指标，表1所列为采用一个陶瓷材料电极与一个金属电极方案作电解水处理的装置实际检测比对数据。表1：采用一个陶瓷材料电极与一个金属电极方案电解水装置实测数据注：电解电压10V，时间1分钟，常温，原水：ORP＝+396mv，氢含量＝0采用陶瓷电极技术方案电解效率比采用金属电极的技术方案显著较高，验证了上述有关分析。本发明一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极，其特征是：一种陶瓷电极，以陶瓷为主要材料；经过一定温度烧结而成预期固体形状；作为电解水或液体的装置的电解电极使用；可与不同极性的电极构成电解水或液体的电极组件，起到电解水或液体的作用。本发明内容之二：所述一种陶瓷电极，其陶瓷材料可以是微孔陶瓷材料。本发明内容之三：所述一种陶瓷电极，可掺入适量活性炭等材料做成主要为陶瓷材料的复合材料电极。本发明内容之四：所述一种陶瓷电极，可做成内有空间的容器形状，电极内空间可装入改变水质的材料。本发明内容之五：所述一种陶瓷电极，用作电解水或液体的电极，在电流通过情况下，会增加水或液体中的杂质，经过电解可提高电解水或液体的电导率。本发明内容之六：所述一种陶瓷电极，可掺入适量活性炭等材料做成主要为陶瓷材料的复合材料电极，用作电解水的电极，可强化电解效果，吸附或分解水中的余氯等有害物质，有利于净化水质。本发明内容之七：所述一种陶瓷电极，可以使用在电解水装置的电解电极组件中，其与不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺条件的特征是：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，使不同极性电极间隙中被电解的水得以更换，并使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。本发明内容之八：所述一种陶瓷电极，可与另外不同极性电极组成电解水电极组件，在满足所需的水在不同极性电极间隙中流动性前提下，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至2mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。本发明内容之九：所述电解电极组件，由两个不同极性的电极构成，电极之一为筒孔形状，筒状电极数目为N个，N等于或大于1，筒壁可无缺口或有缺口，各筒孔电极的位置为机械固定并相互电连接；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M等于或大于1；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入各对应筒孔中，对插的柱电极表面与筒孔电极相对表面之间留有对水作电解的间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在电极间隙中流动。基本技术方案：本发明一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极，其特征是：一种陶瓷电极，以陶瓷为主要材料；经过一定温度烧结而成预期固体形状；作为电解水或液体的装置的电解电极使用；可与不同极性的电极构成电解水或液体的电极组件，起到电解水或液体的作用。具体技术方案之一：所述一种陶瓷电极，其陶瓷材料可以是微孔陶瓷材料。具体技术方案之二：所述一种陶瓷电极，可掺入适量活性炭等材料做成主要为陶瓷材料的复合材料电极。具体技术方案之三：所述一种陶瓷材料电极，可做成内有空间的容器形状，电极内空间可装入改变水质的材料。具体技术方案之四：所述一种陶瓷电极，用作电解水或液体的电极，在电流通过情况下，会增加水或液体中的杂质，经过电解可提高电解水或液体的电导率。具体技术方案之五：所述一种陶瓷电极，可掺入适量活性炭等材料做成主要为陶瓷材料的复合材料电极，用作电解水的电极，可强化电解效果，吸附或分解水中的余氯等有害物质，有利于净化水质。具体技术方案之六：所述一种陶瓷电极，可以使用在电解水装置的电解电极组件中，其与不同极性电极之间所留间隙的间距按合理较小化原则设计，间隙距离在小于5mm、大于0mm之间，以利于强化水中杂质与水分子的电解；在电解电极组件所占一定空间内，不同极性电极之间间隙的面积按合理较大化原则设计，使得水中较多杂质及水分子能在电极间隙中较多次反复被电解；电解电极组件及其安装工艺条件的特征是：在电解水过程中，水在不同极性电极间隙中能较顺利流动，使不同极性电极间隙中被电解的水得以更换，并使较多杂质与水分子被不同极性电极较多次反复电解，增加杂质与水分子被不同极性电极电解的几率与数量，从而提高水的电解效率。具体技术方案之七：所述一种陶瓷电极，可与另外不同极性电极组成电解水电极组件，在满足所需的水在不同极性电极间隙中流动性前提下，电解电极组件不同极性电极之间的间距可以小至2mm或更小，以较利于在一定电解功率与一定电解电极组件结构下，强化水中杂质与水分子的电解，提高水电解的效率。具体技术方案之八：所述电解电极组件，由两个不同极性的电极构成，电极之一为筒孔形状，筒状电极数目为N个，N等于或大于1，筒壁可无缺口或有缺口，各筒孔电极的位置为机械固定并相互电连接；电极之二为柱状，各个柱位置为机械固定并相互电连接，柱状电极的柱数目为M个,M等于或大于1；柱为空心或实心、可无缺口或有缺口；筒状电极与柱状电极的高度不限，据所需选择；筒状电极与柱状电极对应插接，即柱状电极各柱插入各对应筒孔中，对插的柱电极表面与筒孔电极相对表面之间留有对水作电解的间隙；在电解工作过程中，电极间隙内的水可以流动；电极间隙两个端口位置的外部留有一定空间，以便水在被电解的过程中，能在电极间隙中流动。附图说明下面通过附图对本发明作进一步阐释。图1是本发明实施例1一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极图2是本发明实施例1一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极具体实施方式以下结合实施例1～2的附图1～2阐述实施例基本结构及基本工作原理。实施例1如图1所示为本发明一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极实施例1，即图1中电解水电极1，该电极为混合活性炭等材料的陶瓷复合电极。现结合图1所示电解水装置描述该陶瓷电极的技术特征与工作原理：10为电解槽，8为电解槽壁，13为电解槽水位线(可高可低)，9为电解电源，通过导线6、7分别连接两个不同极性电极1、2，2为电解槽8底部部分，1、2电极构成电极间隙3，间隙间距可视需要在一定范围内选择，合理较小化间隙3距离较为有利于电解水中杂质，提高电解效率，如小于5mm至大于0mm的范围；在装置需要电解电导率低的纯净水、蒸馏水等原水时，间隙3的间距可取较小值，如小于2mm，可以强化水及其中杂质的电解效果，获得较高电解水效率与指标；在电极间隙距离一定情况下，杂质与水分子被电解的几率及数量与间隙面积成正比，因此间隙3面积较大化可提高电解效率；图1中，电解槽壁8为适合做电解电极使用的材料，与底部2连接为导电性连接，因而成为电极2的一部分，与电极1构成电解间隙4，加强装置电解效果。实施例1装置工作过程：电极1、2浸泡在水中，电解电源9通过导线6、7给电极1、2提供电压，初始电流流过电极1、2及其间隙3、4中的水介质，陶瓷复合电极1在水中释放微量杂质，如图1中电极1周围及电极间隙3水中的黑色点点所示，经过电解产生电子等导电离子，增加电解电流，并且强化水分子电解效果，显著提高电解水效率。实施例1实验装置指标请参看表格1有关测试数据：表1：本发明实施例1应用于电解自然静止水实验装置检测数据注：电解时间3分钟，直饮水原水：ORP＝+401mv，氢含量＝0，余氯＝0，常温可见电极之一采用本发明陶瓷电极的电解效率比均为金属电极的方案显著提高，而且对有害物质余氯吸附或分解功能好。本发明应用于实施例2电解水装置，能使得电解水氢含量接近于业界公认的水饱和氢含量1.2～1.6ppm的至高水平。实施例2如图2所示为本发明一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极，应用于电解流水的电解水装置实施例2。10为电解槽，8为电解槽壁，电解电极组件由两个不同极性电极1、2构成，其中一个是主要为陶瓷材料的复合电极(两个均采用主要为陶瓷材料的复合电极也是可行方案之一)，电极1为筒孔状(下文简称孔状)，电极2为柱状，1与2可对应插接，柱状电极2的柱插入孔状电极的对应孔中，柱表面与孔表面之间留有电解间隙3，该间隙呈管状，图1中示意性画出了3个柱状电极与孔状电极构成的间隙3，间隙间距可视需要在一定范围内选择，如小于5mm至大于0mm的范围；必要时，间隙3的间距可取较小值，如等于或小于1mm，以便强化水及其中杂质的电解效果，这在装置需要电解电导率低的纯净水、蒸馏水等原水时，可以获得较高的电解水效率与指标；在电极间隙距离一定情况下，杂质与水分子被电解的几率及数量与间隙面积成正比，因此间隙3面积较大化可提高电解效率；图2中，电解槽壁8为适合做电解电极使用的材料，经由导线7连接到电解电源成为电极2的一部分，与电极1构成电解间隙4，加强装置电解效果；11、12分别为电解槽10的下部与上部空间，给空间11与12设计一定的体积，有助于电极间隙中水畅顺流动。因为在电解水过程中，间隙中的水分子被电解分解后，会产生氢气、氧气，氢、氧气泡会沿着间隙3向上飘逸，从而带动间隙3中水向上流动，从间隙3上部端口流出到空间12，这导致水从间隙3下端口外即空间11源源流入电极间隙中作补充，显然，若11、12过于狭窄，可能影响水在电极间隙的流通性，从而降低水的电解效率；综上所述，间隙3合理选择较小的间距与较大面积并满足间隙3中水具有一定流通性，这三方面协调兼顾的工艺技术方案可以显著提高电解效率；由于装置用于电解流动水，一般而言若间隙3端口外的空间11、12足够开阔，容易满足水在间隙中的流通性；值得注意的是另一个可能会使电解水效率降低的问题：若流入电解槽的流水流速过快，水流过电极间隙的流速也会过快，可能会降低电解效率，因此，当装置应用于电解流速过快的流水时，可在满足装置流量需求基础上，采取适当减缓电解槽中水流流速的设计，较简单方案是将电解槽10的出水口设计得比进水口显著狭窄一些，例如：图2中，13为电解槽8的进水口，14为出水口，将14比13设计得适当狭窄一些，可以使得水通过电解槽的流速有所减缓，而进入电极间隙的水流流速自然会随之适当减缓，从而使得水在间隙中电解的时间有所延长，从而加强水的电解效果。图2中电极1、2周围水中黑色点点表示陶瓷复合电极所产生的杂质，经过间隙3电解可产生电子等导电离子，增加电解电流，并且强化水分子电解效果，显著提高电解水效率；电极寿命实验证实：由于本发明复合电极产生的杂质极为微量，电极可以满足产品长期使用的需要。实施例2实验装置指标请参看表格2有关测试数据：表2：本发明实施例1应用于一次性电解外力驱动的流动水实验检测数据注：电解电压8V，原水：ORP＝+401mv，氢含量＝0，常温可见电解效率较高，电解水指标满足实用性产品优质指标要求。电解流水时，电解时间仅有零点几秒，能获得如此优异指标可见本发明具有创新性与良好实用性。本发明一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极不限于上述实施例1、2形式的装置，而是可以应用于任何发挥其技术功能特征的装置中。