专利名称：用于净化水质的电解装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于净化水质的电解装置，尤其涉及一种使用类钻碳材料作为电极的电解装置。
背景技术：
水为一般生物体中的主要组成，更是人类存活所不可或缺的养分，因此为世界上极重要的天然资源。就日常生活中所取得的饮用水而言，其源头大多来自于海洋、溪水、湖水、河川等区域，然而，在这些地区，均具有大量水中生物，也将同时伴随如病毒、细菌(如大肠菌)、花粉(如甘草)、单细胞生物(如阿米巴原虫)、藻类(如绿藻)、尘蹒或虱子等等对人体有害的微生物存于水中。且对于工业盛行的区域来说，工厂运作所排放的废水更将可能对水质造成严重污染，使水中含有例如油污、漆屑、杀虫剂、戴奥辛或塑料等有机污染物；或是金属、矿物等无机物质，其一旦经长期饮用，将可能使人体发生各种病变。为此，水质净化为当前重要的卫生议题。由于微生物与金属可分别通过氧化及还原反应所去除，因此通常会利用电极在水中通电，通过电场的产生而净化水质。传统上的电极以金属制成，但因金属可能与水发生反应，使水分解，且其活性也可能受水质影响而改变，因此提出一种以钻石作为电极的电解装置，例如美国专利第6，3 ，875号，其揭示了一用于纯化水质的电化学电池，在一电解装置区内设有一电极组，该电极组中使用钻石作为阳极，以纯化受污染的水，另如美国专利公开第2007/0272550号也揭示类似技术。然而由于钻石具有高电阻，为改善其导电特性，另外提出了使用含硼钻石作为电极，例如日本专利第2008-266158号与第2005-176801号，揭示在一容器中设有一电解单元，该电解单元由阳极、阴极与隔膜所组成，其中阳极上沉积有一含硼钻石。由于若硼渗入钻石，将令其形成半导体，故可提升其电传导性。在应用上，因含硼钻石的表面特性为疏水性，因此在解离时所施加的电压可加大，也就是说，其对于氧化及还原水的能力较强，因此将使净化后的水质更为干净。此外，美国专利第6，306，270号；以及美国专利公开第2010/U6879号，也同样提出了以含硼钻石作为电极所构成的电解电池。由于含硼钻石必须以化学气相沉积法(chemical vapord印osition，简称CVD)镀于基材上，以此种制程而言，由于是在约800至900°C的高温下进行，于此环境下一般如钼、 铁、镍、钴的金属或其合金将容易催化钻石使其石墨化，所以其界面附着性不佳，在使用时钻石将容易脱离基材。因此，含硼钻石通常必须镀在可形成碳化物的基材上，例如硅或钨， 也因而限制了其基材的选择性。此外，因为含硼钻石的生产成本高昂，因此难以普遍应用在一般的电解水产品上。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于解决已知电解装置中，由于使用含硼钻石作为电极， 而导致生产成本高昂的问题。为达上述目的，本实用新型提供一种用于净化水质的电解装置，其用于解离一液体，其特征在干，所述用于浄化水质的电解装置包含至少一个第一电极、至少一个第二电极 以及至少一个电源，该第二电极与该第一电极相对设置，且该第一电极包括至少一个第一 类钻碳层，该第一电极与该第二电极之间形成一容置该液体的电解区域，该第一类钻碳层 与该电解区域相邻。该电源电气连接至该第一电极与该第二电极，令该电解区域得以产生 一电场而解离该液体。根据本实用新型的用于净化水质的电解装置的一实施例，其特征在于，该第二电 极包括至少一个第二类钻碳层，且该第二类钻碳层与该电解区域相邻，该第一电极与该第 二电极分別包括一承载该第一类钻碳层的第一基材以及一承载该第二类钻碳层的第二基 材，该第一基材与该第二基材的材料选择自由招、镍、镁及招镁合金所組成的群組。根据本实用新型的用于净化水质的电解装置的一实施例，其特征在于，该第一类 钻碳层与该第二类钻碳层分别具有一掺杂物，该掺杂物为硼或氮；或者，该掺杂物为氧或
風O经由以上可知，本实用新型的用于净化水质的电解装置相对于已知技术达到的有 益效果在于一、由于本实用新型使用类钻碳取代传统电解装置的含硼钻石作为电极材料，因 此在制造时可使用物理气相沉积法(physical vapord印osition，简称PVD)将类钻碳镀在 成本低廉的招基材上，因此将节省材料成本；ニ、由于该类钻碳层不会受酸性或碱性溶液的腐蚀，因此即使长期使用在水质恶 劣的环境中，也不致发生耗损；三、通过在该类钻碳层中掺杂硼或氮，该类钻碳层的导电性得以提高，因此在电解 时可加大该电源所提供的电压，令该液体内的杂质可因高电位而形成过氧化物，提升净化 效果；四、若在该类钻碳层中掺杂氧或氟，则可使该类钻碳层的疏水性得以提高，可避免 过度造成水的分解，提升净化效率。
图1为本实用新型的用于净化水质的电解装置第一实施例的立体示意图。图2为本实用新型的用于净化水质的电解装置第一实施例中设置该结合层的俯 视图。图3为本实用新型的用于净化水质的电解装置第二实施例的俯视图。图4为本实用新型的用于净化水质的电解装置第三实施例的俯视图。图5为本实用新型的用于净化水质的电解装置第四实施例的俯视图。图6为本实用新型的用于净化水质的电解装置第五实施例的立体示意图。符号说明10.第一电极11、15、17.第一类钻碳层110、150、170.正极面 12、16.第一基材13.第一结合层20.第二电极2U24.第二类钻碳层 210、M0.负极面22.第二基材23.第二结合层[0026]30.电源41a、41b.槽体412.出水孔50、51、52.电解区域61.第二分隔部
60.第一分隔部 70,71.金属板
40a,40b.容器 411.入水孔
42.上盖
具体实施方式
有关本实用新型的用于净化水质的电解装置的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下参照图1和图2，分别为本实用新型的用于净化水质的电解装置第一实施例的立体示意图以及设置该结合层的俯视图，该用于净化水质的电解装置包括至少一个第一电极 10、至少一个第二电极20以及至少一个电源30，该第一电极10与该第二电极20相对地设置于一容器40a内的两侧。本实施例中，该第一电极10由至少一个第一类钻碳层11沉积于一第一基材12上而得到；而该第二电极20由至少一个第二类钻碳层21沉积于一第二基材22上而得到，该第一基材12与该第二基材22的材料较佳地为铝，然而也可采用镍、镁或者是铝镁合金等材料，在实际应用上，该第二电极20也可直接选用一般金属电极。如图2 所示，为了增加该第一类钻碳层11、该第二类钻碳层21与该第一基材12、该第二基材22之间的附着性，可先分别设置一第一结合层13与一第二结合层23在该第一基材12与该第二基材22上，再将该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21镀于该第一结合层13与该第二结合层23上，该第一结合层13与该第二结合层23的材料可选择为钛、铬、钼或钨。该第一电极10与该第二电极20之间形成一电解区域50，其中该电解区域50内容置有一液体，且该第一类钻碳层11及该第二类钻碳层21分别与该电解区域50相邻，此外， 该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21分别具有一正极面110以及一负极面210。如图 2所示，该电源30电气连接至该第一电极10的第一基材12与该第二电极20的第二基材 22，当该电源30输出一电力时，可使得该正极面110与该负极面210产生相异极性并在该电解区域50产生一电场，以解离该液体。在本实施例中，该容器40a由一槽体41a与一上盖42所组成，该槽体41a包含一入水孔411与一出水孔412。该第一电极10与该第二电极20连接有多个第一分隔部60与多个第二分隔部61，该第一分隔部60与该第二分隔部61在该电解区域50内相互交错排列，使得该第一分隔部60与该第二分隔部61之间得以形成一电解流道，其中，该第一分隔部60与该第二分隔部61均以绝缘材质制成。因此，该液体可自该入水孔411进入该电解区域50，并在流经该电解流道的同时，受该电场的作用进行解离，最后再由该出水孔412排出，其中该液体可为自来水、海水或废水等。而除以上设置方式外，也可改变该第一分隔部 60与该第二分隔部61的数量与位置，以控制该液体在该电解区域50中以适当的速度流动。在本实用新型中，该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21可利用气相沉积方法分别镀于该第一基材12与该第二基材22。而气相沉积方法则较佳地为使用物理气相沉积法(physical vapord印osition，简称 PVD)，包括溅镀法(sputter d印osition)、热蒸 IJt(thermal evaporation) > ^^ ^ ^% ^ (electron beamphysical vapor deposition,简称 EBPVD)、脉冲激光沉积法(pulsedlaser deposition,简称 PLD)、离子化物理气相沉积法(ionized physicalvapor exposition，简称IPVD)或阴极电弧沉积法 (cathodic arccbposition，简称CAD)等。此外，为进一步改变该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21的特性，也可在该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21加入一掺杂物。其中，当该掺杂物为硼或氮时，可提升该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21的导电率；而若该掺杂物为氢或氟，则可增加其斥水性。在本实用新型中，该掺杂物的重量百分比较佳地为介于10至30之间。接下来，参照图3，为本实用新型的用于净化水质的电解装置第二实施例的俯视图，该第一电极10的数量为两组，分别将该第一基材12、16与该第一类钻碳层11、15设于该第二电极20的两侧，且该第二基材22相对该第二类钻碳层21的另一侧的表面还镀有另一第二类钻碳层对。该第一类钻碳层15与该第二类钻碳层M分别具有正极面150及负极面M0，因此除了该第一电极10与该第二电极20之间所形成的该电解区域50外，由该第一基材16及该第一类钻碳层15组成的该第一电极也与该第二电极20之间同样形成该电解区域51，且该第一类钻碳层15及该第二类钻碳层M与该电解区域51相邻。此外，本实施例中，该电源30的数量为两组，其分别连接至该第一基材12与该第二基材22 ；以及该第一基材16与该第二基材22，令该电解区域50、51可分别产生该电场。如该图所示，该入水孔 411与该出水孔412都设置于该槽体41a的一侧，且该槽体41a的另一侧形成一弯折段，令该液体经由该入水孔411进入该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21之间而在该电解区域50进行解离，再转弯流入该第一类钻碳层15与该第二类钻碳层M之间，经过该电解区域51进行解离，最后由该出水孔412排出。另如图4所示，为本实用新型的用于净化水质的电解装置第三实施例的俯视图， 其中，该入水孔411与该出水孔412分别设置于该槽体41a的两侧，当该液体进入该入水孔 411后，将分流至该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21之间而在该电解区域50进行解离；以及该第一类钻碳层15与该第二类钻碳层M之间而在该电解区域51进行解离，再由该出水孔412排出。参照图5，为本实用新型的用于净化水质的电解装置第四实施例的俯视图，该容器 40a内的两侧设置有两个可导电的金属板70、71，该第一电极10与该第二电极20分别设置于该金属板70、71上，且该第一电极10与该第二电极20的数量各为三组，该金属板70、71 可选用与该电极相同的材质。相互交错的该第一电极10由该第一类钻碳层11、17分别镀于该第一基材12的两侧所组成；该第二电极20由该第二类钻碳层21J4分别镀于该第二基材22的两侧所组成，分别位于两侧的该第一电极10与该第二电极20则通过在该第一基材12与该第二基材22的一侧镀有该第一类钻碳层17与该第二类钻碳层M所得到。该第一类钻碳层11、17具有该正极面110、170 ；该第二类钻碳层21J4具有该负极面210J40， 该第一电极10的该第一类钻碳层11与该第二电极20的第二类钻碳层21之间将形成该电解区域50 ；而该第一电极10的该第一类钻碳层17则与该第二电极20的第二类钻碳层M 之间形成该电解区域52，该第一类钻碳层11及该第二类钻碳层21分别与该电解区域50相邻；该第一类钻碳层17及该第二类钻碳层M分别与该电解区域52相邻。该电源30通过该金属板70、71而电气连接至该第一电极10的第一基材12与该第二电极20的第二基材 22。因此，当该液体进入该入水孔411后，将流经多组该电解区域52与该电解区域50进行解离，再由该出水孔412排出，在本实施例中，该电解区域50、52共有五个。[0039]参照图6，为本实用新型的用于净化水质的电解装置第五实施例的立体示意图，在该容器40b中，该槽体41b的底部与顶部各具有一开口，而该第一电极10与该第二电极20 则分别设于该开口，该第一电极10由该第一基材12与该第一类钻碳层11组成；而该第二电极20由该第二基材22与该第二类钻碳层21组成，该第一类钻碳层11与该第二类钻碳层21分别具有该正极面110与该负极面210，并在该第一电极10与该第二电极20之间形成该电解区域50，该第一类钻碳层11及该第二类钻碳层21与该电解区域50相邻，而该电源30 (图中未示)电气连接至该第一电极10的第一基材12与该第二电极20的第二基材 22。本实用新型中，该第一电极10或该第二电极20可通过以下方法制造得到，以该第一电极10作为举例说明。该第一基材11选择使用一铝板，先对该铝板进行一喷砂步骤，令其表面产生粗糙。再使用丙酮清洗该铝板，并以稀释后的盐酸对该铝板进行腐蚀，接着再用去离子水清洗该铝板。使用溅镀方法于该铝板先镀上该第一结合层13，该第一结合层13选择为钛，然后再同样以溅镀方法在该第一结合层13镀上该第一类钻碳层11。综上所述，本实用新型的用于净化水质的电解装置使用类钻碳材料作为电极材料，取代传统电解装置的含硼钻石，由于类钻碳材料可利用制程温度较低的物理气相沉积法制造，因此可沉积于铝板上，相对于含硼钻石针对制程温度较高的化学气相沉积法而仅可沉积于特定基材，本实用新型所揭露的电解装置还可节省材料成本。且由于类钻碳材料可抵抗酸性或碱性溶液的侵蚀，因此可在水质污染严重的环境长期使用。此外，因类钻碳掺杂硼或氮将增加其导电性，因此在进行电解时可加大该电源所提供的电压，令该液体内的杂质可因高电位而形成过氧化物，使水质更为干净。同时，若类钻碳掺杂氢或氟则具有更高的疏水性，因此可避免过度造成水的分解，提升净化效率。以上已对本实用新型进行详细说明，然而以上所述内容，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，不应限定本实用新型实施的范围。即凡根据本实用新型权利要求所作的均等变化与修饰等，都应仍属本实用新型的专利涵盖范围内。
权利要求1.一种用于净化水质的电解装置，其用于解离一液体，其特征在于，所述用于净化水质的电解装置包括至少一个第一电极(10)，包括至少一个第一类钻碳层(11、15、17)；至少一个第二电极(20)，与所述第一电极(10)相对设置，所述第一电极(10)与所述第二电极00)之间形成一容置所述液体的电解区域(50、51、52)，所述第一类钻碳层(11、15、 17)与所述电解区域(50、51、52)相邻；以及至少一个电源(30)，电气连接至所述第一电极(10)与所述第二电极00)。
2.根据权利要求1所述的用于净化水质的电解装置，其特征在于，所述第二电极00) 包括至少一个第二类钻碳层01、对)，且所述第二类钻碳层(21、24)与所述电解区域(50、 51、52)相邻。
3.根据权利要求2所述的用于净化水质的电解装置，其特征在于，所述第一电极(10) 与所述第二电极00)分别包括一承载所述第一类钻碳层(11、15、17)的第一基材(12、16) 以及一承载所述第二类钻碳层0144)的第二基材02)。
4.根据权利要求3所述的用于净化水质的电解装置，其特征在于，所述第一基材(12、 16)与所述第二基材0 的材料选择自由铝、镍、镁及铝镁合金所组成的群组中的一种材料。
5.根据权利要求4所述的用于净化水质的电解装置，其特征在于，所述第一基材(12) 与所述第一类钻碳层(11)之间以及所述第二基材0 与所述第二类钻碳层之间分别设有一第一结合层(13)与一第二结合层03)。
6.根据权利要求5所述的用于净化水质的电解装置，其特征在于，所述第一结合层 (13)与所述第二结合层的材料选择自由钛、铬、钼及钨所组成的群组中的一种材料。
7.根据权利要求1所述的用于净化水质的电解装置，其特征在于，所述用于净化水质的电解装置还包含分别连接至所述第一电极(10)与所述第二电极OO)的多个第一分隔部 (60)与多个第二分隔部(61)，所述第一分隔部(60)及所述第二分隔部(61)在所述电解区域(50)内相互交错排列，所述第一分隔部(60)与所述第二分隔部(61)之间形成一电解流道。
专利摘要一种用于净化水质的电解装置，其用于解离一液体，该电解装置包含至少一个第一电极、至少一个第二电极以及至少一个电源，该第一电极包括至少一个第一类钻碳层，该第一电极与该第二电极之间形成一容置该液体的电解区域，且该第一类钻碳层与该电解区域相邻，该电源则连接至该第一电极与该第二电极。该电源输出一电力使得该电解区域产生一电场，以解离该液体，由此达到杀菌和去除金属污染物的功效，由于使用该钻碳层作为电极，因此可使用气相沉积法镀于价格较为低廉的铝板上，因而降低生产成本。
文档编号C02F1/461GK202007148SQ20102026763
公开日2011年10月12日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者宋健民 申请人:宋健民