一种可自动清洗的电解装置及其自动清洗方法与流程

本发明涉及净化水槽装置领域，尤其是指一种可自动清洗的电解装置及其自动清洗方法。

背景技术：

水通电后产生电解反应，反应式是：h20＝h⁺+0h^-，电解反应产生的氢根(h⁺)和氢氧根(0h^-)分别在阴极和阳极发生还原反应和氧化反应，生成的氧气和氢气会分别附着在阳极和阴极，由于氢键比氢氧键更容易打开而形成氢气，即使对于含有电解质的水(如自来水或含矿物质的纯水)来说，在电解时，水中的阴离子如(c1^-)移向阳极发生氧化反应，而阳离子(ca²⁺、mg²⁺、na⁺)移向阴极发生还原反应。通过隔膜电解方式，用直流电对自来水进行电解，在阳极产生含次氯酸的酸性电解水，在阴极产生的氢氧化钠的碱性电解水。电解水的功能是与相同浓度的次氯酸钠相比，次氯酸的消毒速度大概是前者的80倍，电解水可以更好有效的进行卫生管理，更加环保。

本申请人的在先申请(申请号：2018105223911)，提出了一种应用于水槽中消毒杀菌的电解装置，包括水槽、注水装置、净化模块和控制模块；所述水槽包括槽体和水平面板，所述槽体的底部开设有排水口，所述排水口下方设置有排水阀；所述注水装置设置于所述槽体的上方；所述净化模块安装于所述槽体的侧壁外部，并通过槽体侧壁的开口与槽体相连通，所述净化模块与所述控制模块电连接；所述净化模块包括净化发生器和水体动力驱动装置，所述水体动力驱动装置设置于所述净化模块内；所述净化发生器设置有若干个电解单元，所述电解单元包括相对设置的阳极、阴极，以及位于阳极和阴极之间的电解隔膜，所述阳极和所述电解隔膜之间的区域构成阳极区，所述阴极和所述电解隔膜之间的区域构成阴极区，所述水体动力驱动装置为水泵，所述水泵的入口设置有进水管，进水管内设置有进水阀；所述水泵通过阳极出水管和右水槽连通，所述水泵通过阴极出水管和左水槽连通，所述阳极出水管内设置有阳极出水阀，所述阴极出水管内设置有阴极出水阀；所述水泵通过阳极区连通水管与阳极区连通，所述阳极区连通水管内设置有阳极连通阀，所述水泵通过阴极区连通水管与阴极区连通，所述阴极区连通水管内设置有阴极连通阀。

在先申请在使用的过程中，电极在长时间电解以后，电极表面容易发生结垢和产生附着物，特别是水质较差的环境中，1个月左右就会生成污垢，进而会发生腐蚀，影响电极的使用寿命，需要进行电极清洗。电极清洗常用的方法有：机械清除法，通过在电极上安装特殊的机械结构来实现电极清除。目前采用两种方式：一种是采用机械刮除器；另一种是在管状电极中，装上清除污垢用的钢丝刷；超声波清洗的方法，利用超声波的能量将污垢击碎，达到清洗的目的；电击穿法，使用交流高压电定期加到电极和介质之间。使用电击穿法必须是流量计中断测量、传感器与转换器信号线断开、停电情况下进行；提高测量管内的平均流速和使用尖头小面积电极。

然而，上述方法均不适合本申请的在先申请，因此，仍需要开发一种能够清洗电极的电解槽。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可自动清洗的电解装置，通过使电解单元的正负极进行对调，达到电极板自动清洗及延长电极板寿命作用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可自动清洗的电解装置，包括净化模块和控制模块，所述净化模块与所述控制模块电连接；所述净化模块包括净化发生器和水体动力驱动装置；所述净化发生器设置有电解单元，所述电解单元包括相对设置的阳极、阴极，以及位于阳极和阴极之间的电解隔膜，所述阳极和所述电解隔膜之间的区域构成阳极区；所述阴极和所述电解隔膜之间的区域构成阴极区；所述水体动力驱动装置为水泵，所述水泵的入口设置有进水管，所述进水管设置有进水阀，所述水泵设有阳极出水管和阴极出水管；所述水泵通过阳极区连通水管与阳极区连通，所述水泵通过阴极区连通水管与阴极区连通；所述控制模块包括控制器，所述控制器控制所述电解单元和进水阀的开启和关闭；在所述电解单元在工作过程中，通过控制模块使电解单元的电极的极性对调。

与现有技术相比，本发明的一种可自动清洗的电解装置，具有以下有益效果：

(1)使用时，先使阳极区和阴极区充满水，然后通电使得电极表面发生电解反应，使阳极区产生酸性电解水，可以用来杀菌消毒，阴极区产生碱性电解水，可以用来清洗有机物。对于设有两个水槽的水槽装置，使阳极出水管和右水槽连通，即可在左水槽通过水泵泵入阳极水，然后进行杀菌消毒操作；使阴极出水管和左水槽连通，即可在左水槽通过水泵泵入阴极水，然后进行清洗有机物的操作；

(2)电极正常工作电解时分别在阴极和阳极发生还原反应和氧化反应，本发明通过控制模块在程序设置的时间里，对电解单元的正负极进行对调，而调换电极后，电极分别在阴极和阳极发生氧化反应和还原反应，即电极发生了逆向反应，这样可以让电极表面吸附的污垢因电解反应而分离并溶解在水中，以及平衡正负极的使用寿命。实践证明，正常0.3微米的电极在不对调的情况下通常寿命在2年左右，电极对调可使寿命延长至3-4年；

(3)所述水体动力驱动装置整体设置于所述净化模块内，能促进所述净化模块内的净化水与槽体内的清洗用水进行交换；

(4)本发明的电解装置，在使用一段时间后，其电极能进行自动清洗，并且在自动清洗时也不影响正常工作的使用，使应用本发明的水槽装置无需拆开或停机进行维护，确保水槽装置的正常使用。

优选的，所述阴极区和所述阳极区均设置有ph传感器，所述ph传感器与所述控制模块电连接。当阳极区的水体的ph值小于5时，即可满足杀菌的需求；而阴极区的水体的ph值大于9时，即可满足去除有机物的需求；通过设置ph传感器即可快速判断电解时间，节能减排，使用便捷。

优选的，所述电极表面设置有稀土金属元素的涂层；所述涂层能在电极片表面形成无数微细孔隙，并且该微细孔隙呈蜂窝状，当控制模块的程序在设定的时间里使电极正负对调时，电极间产生的磁场可使电解产生的液体在磁场的作用下发生对流，同时，由于电极表面的孔隙呈蜂窝状，会引起液体发生旋流，从而加快对电极表面污垢的清洗和剥离。

优选的，所述净化模块一端上设置有电极后盖板，所述电极后盖板与所述净化模块的轮廓形状一致，所述电极后盖板可密封所述净化模块；通过设置电极后盖板，便于人们打开所述电极后盖板对电极进行检修，防止自动清洗出现故障时难以维护。

优选的，所述电极后盖板顶部设置有横板，所述横板可插入所述净化模块的侧壁内；横板可以让电极后盖板插入侧壁中，使得二者的密封更加牢固。

上述的电极后盖板顶部和横板设计合理，便于维护时取出电极，而且密封性良好，避免液体从电解装置和水槽的连接处泄露。

优选的，所述横板上设置有密封层，所述密封层材料为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯密封性能良好，可有效防止漏水。

本发明的另一目的是提供一种上述可自动清洗的电解装置的自动清洗方法，包括以下步骤：

(1)启动电解装置使电解单元进行电解，电解电流为i1，电解电压为v1，运行设定时间t1后进入清洗程序；

(2)通过控制模块控制水体动力驱动装置释放阴极区和阳极区的水，通过控制模块控制水体动力驱动装置使阴极区和阳极区重新装载水；

(3)通过控制模块使电解单元的极性对调，设置电解电流为i2，电解电压为v2，清洗时间为t2；

(4)完成清洗，释放电解单元的电解水溶液，恢复控制模块电源初始的接入方式。

优选的，电解电流i1与电解电流i2的关系为0.1i1＜i2＜3i1；电解电压v1与电解电压v2的关系为0.6v1＜v2＜6v1。

优选的，电解电流i1与电解电流i2的关系为0.8i1＜i2＜1.2i1；电解电压v1与电解电压v2的关系为1v1＜v2＜3v1，t2与t1之比为0.1-0.5:1。

优选的，步骤(3)中，若阴极区ph传感器检测到ph值小于4，则控制模块停止驱动电解单元执行清洗程序。电解装置在正常使用情况下，阳极区的液体的ph值小于5时，即可满足杀菌的需求，因此，只需阴极区ph传感器的数字显示ph小于4时，即可确保电极清洗充分。

与现有技术相比，本发明的一种可自动清洗的电解装置的自动清洗方法，具有以下有益效果：

(1)通过控制模块程序设置的时间里对调电解单元的正负极，让电极发生了逆向反应，这样可以让电极表面吸附的污垢发生电解而分离，以及平衡正负极的使用寿命，正常0.3微米的镀层电极不对调的情况下寿命在2年，而本电解装置的电极对调后，大大延长了电解电极的使用寿命，使其工作寿命稳定在3-4年；

(2)本发明的电极在使用的同时，可以进行自动清洗，无需停机，完全不影响水槽装置的日常使用，另外，本发明能有效防止电极表面吸附污垢，从而避免残留在电极表面的污垢对水质造成的污染，使用方便，用户体验好。

附图说明

图1是本发明的爆炸图；

图2是本发明的组装示意图；

图3是净化模块的示意图；

图4是本发明的电极后盖板打开的侧视图；

图5是本发明的电极后盖板关闭的侧视图；

图6是应用本发明的水槽装置的示意图。

标号说明：

水槽1、注水装置2、净化模块3、净化发生器31、水泵32、阳极出水管33、阴极出水管34、阳极35、阴极36、电解隔膜37、阳极出水阀38、阴极出水阀39、进水管310、进水阀311、阳极连通阀312、阴极连通阀313、控制模块4、排水阀5、触摸式控制面板6、滤网7、右水槽8、左水槽9、槽体10、水平面板11、电极后盖板12、横板13。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的实施方式：

实施例一

参见图1至图5，本实施例的一种可自动清洗的电解装置，包括净化模块3和控制模块4，所述净化模块3与所述控制模块4电连接；所述净化模块3包括净化发生器31和水体动力驱动装置。

所述净化发生器31设置有电解单元，所述电解单元包括相对设置的阳极35、阴极36，以及位于阳极35和阴极36之间的电解隔膜37，所述阳极35和所述电解隔膜37之间的区域构成阳极区(图中未示出)；所述阴极36和所述电解隔膜37之间的区域构成阴极区(图中未示出)。

所述水体动力驱动装置为水泵32，所述水泵32的入口设置有进水管310，所述进水管310设置有进水阀311；所述水泵32设有阳极出水管33和阴极出水管34，所述阳极出水管33内设置有阳极出水阀38，所述阴极出水管34内设置有阴极出水阀39；所述水泵32通过阳极区连通水管(图中未示出)与阳极区连通，所述阳极区连通水管内设置有阳极连通阀312，所述水泵32通过阴极区连通水管(图中未示出)与阴极区连通，所述阴极区连通水管内设置有阴极连通阀313。

所述控制模块4包括触摸式控制面板6、控制器(图中未示出)和电源(图中未示出)，所述控制器和电源设置于所述控制面板下方；所述控制器可控制所述电解单元的开启和关闭；所述控制器通过电信号控制所述进水阀311、所述阳极出水阀38、所述阴极出水阀39、所述阳极连通阀312和所述阴极连通阀313的开启和关闭；在所述电解单元在工作过程中，通过控制模块4使电解单元的电极的极性对调；具体地，电极的极性对调操作方法为，所述控制模块4控制电源的电压的输出方向，使电解单元的极性发生转换。

所述控制模块4根据实际需要通过控制进水阀311、阳极出水阀38、阴极出水阀39、阳极连通阀312和阴极连通阀313的启闭，即可确保净化发生器31内水体的流入和流出，以及净化发生器31内水体的流出方向。

所述阴极区和所述阳极区均设置有ph传感器，所述ph传感器通过电信号与所述控制模块4连接，ph传感器的测量结果可在控制模块4上以数字方式显示。当阳极区的水体的ph值小于5时，即可满足杀菌的需求；而阴极区的水体的ph值大于9时，即可满足去除有机物的需求；通过设置ph传感器即可快速判断电解时间，节能减排，使用便捷。

所述阴极36电极面积大于所述阳极35电极面积，所述阳极35电极面积为3500-5000mm²，所述阴极36电极面积为400-5500mm²。

在标准大气压和温度下，阳极35上析氧反应的电极电势为1.23v，但是由于阴极36和阳极35反应都牵涉到多步电子转移的过程，而每个电子转移过程都会引入反应动力学能垒(活化能)。这些活化能的叠加会导致实际电解水的电压远大于1.23v，而这部分多施加的电压被称为过电势。除了活化能之外，离子转移率，电导性，表面气泡的通畅性以及反应熵都会导致更大的过电势。氢离子(h⁺)电解时所需的过电势相对较小，由于阴极36面积大于阳极35，阴离子在阳极35产生的副反应更容易影响氢氧根的氧化反应程度，而阳离子在阴极36产生的副反应对氢根影响相对要小，这样有助于阴极水的产生，提高除污能力。由于日常生活中，很多时候需要清洗有机污染物，提高有机污染物的清洁能力，更有利于实际生产应用。同时，根据水槽的规模，设计合理的电极面积。

所述电极表面设置有稀土金属元素的涂层(图中未示出)；所述涂层能在电极片表面形成无数微细孔隙，并且该微细孔隙呈蜂窝状，当控制模块4的程序在设定的时间里使电极正负对调时，电极间产生的磁场可使电解产生的液体在磁场的作用下发生对流，同时，由于电极表面的孔隙呈蜂窝状，会引起液体发生旋流，从而加快对电极表面污垢的清洗和剥离。

所述净化模块3一端上设置有电极后盖板12，所述电极后盖板12与所述净化模块3的轮廓形状一致，所述电极后盖板12可密封所述净化模块3；通过设置电极后盖板12，便于人们打开所述电极后盖板12对电极进行检修，防止自动清洗出现故障时难以维护。

所述电极后盖板12顶部设置有横板13，所述横板13可插入所述净化模块3的侧壁内；横板13可以让电极后盖板12插入侧壁中，使得二者的密封更加牢固。

上述的电极后盖板12顶部和横板13设计合理，便于维护时取出电极，而且密封性良好，避免液体从电解装置和水槽的连接处泄露。

所述横板13上设置有密封层(图中未示出)，所述密封层材料为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯密封性能良好，可有效防止漏水。

与现有技术相比，本发明的一种可自动清洗的电解装置，具有以下有益效果：

(1)使用时，先使阳极区和阴极区充满水，然后通电使得电极表面发生电解反应，使阳极区产生酸性电解水，可以用来杀菌消毒，阴极区产生碱性电解水，可以用来清洗有机物。对于设有两个水槽的水槽装置，使阳极出水管33和右水槽连通，即可在左水槽通过水泵32泵入阳极35水，然后进行杀菌消毒操作；使阴极出水管34和左水槽连通，即可在左水槽通过水泵32泵入阴极36水，然后进行清洗有机物的操作；

(2)电极正常工作电解时分别在阴极36和阳极35发生还原反应和氧化反应，本发明通过控制模块4在程序设置的时间里，对电解单元的正负极进行对调，而调换电极后，电极分别在阴极36和阳极35发生氧化反应和还原反应，即电极发生了逆向反应，这样可以让电极表面吸附的污垢因电解反应而分离并溶解在水中，以及平衡正负极的使用寿命。实践证明，正常0.3微米的电极在不对调的情况下通常寿命在2年左右，电极对调可使寿命延长至3-4年；

(3)所述水体动力驱动装置整体设置于所述净化模块3内，能促进所述净化模块3内的净化水与槽体内的清洗用水进行交换；

(4)本发明的电解装置，在使用一段时间后，其电极能进行自动清洗，并且在自动清洗时也不影响正常工作的使用，使应用本发明的水槽装置无需拆开或停机进行维护，确保水槽装置的正常使用。

实施例二

参见图1和图6，本实施例公开了一种应用实施例一的可自动清洗的电解装置的水槽装置，其包括水槽1、注水装置2和电解装置；电解装置包括净化模块3和控制模块4。

所述注水装置2为水龙头，所述水槽1包括槽体10和水平面板11，所述槽体1的底部开设有排水口，所述排水口下方设置有排水阀5。所述净化模块3安装于所述槽体10的侧壁外部，并通过槽体侧壁的开口与槽体10相连通，所述净化模块3与所述控制模块4电连接。

所述槽体10设有右水槽8和左水槽9；所述净化模块3包括净化发生器31和水体动力驱动装置，具体地，水体动力驱动装置为水泵32，所述水泵32通过阳极出水管33和右水槽8连通，所述水泵32通过阴极出水管34和左水槽9连通。

所述槽体10侧壁的开口上设置有滤网7，从而对进入净化模块3内的水体进行过滤。

实施例三

本发明的另一目的是提供一种实施例一的可自动清洗的电解装置的自动清洗方法，包括以下步骤：

(1)启动电解装置使电解单元进行电解，电解电流为i1，电解电压为v1，运行设定时间t1后进入清洗程序；

(2)通过控制模块控制水体动力驱动装置释放阴极区和阳极区的水，通过控制模块控制水体动力驱动装置使阴极区和阳极区重新装载水；

(3)通过控制模块使电解单元的极性对调，设置电解电流为i2，电解电压为v2，清洗时间为t2；

(4)完成清洗，释放电解单元的电解水溶液，恢复控制模块电源初始的接入方式。

电解电流i1与电解电流i2的关系为0.1i1＜i2＜3i1；电解电压v1与电解电压v2的关系为0.6v1＜v2＜6v1。

电解电流i1与电解电流i2的关系为0.8i1＜i2＜1.2i1；电解电压v1与电解电压v2的关系为1v1＜v2＜3v1，t2与t1之比为0.1-0.5:1。

步骤(3)中，若阴极区ph传感器检测到ph值小于4，则控制模块停止驱动电解单元执行清洗程序。电解装置在正常使用情况下，阳极区的液体的ph值小于5时，即可满足杀菌的需求，因此，只需阴极区ph传感器的数字显示ph小于4时，即可确保电极清洗充分。

与现有技术相比，本发明的一种可自动清洗的电解装置的自动清洗方法，具有以下有益效果：

(1)通过控制模块程序设置的时间里对调电解单元的正负极，让电极发生了逆向反应，这样可以让电极表面吸附的污垢发生电解而分离，以及平衡正负极的使用寿命，正常0.3微米的镀层电极不对调的情况下寿命在2年，而本电解装置的电极对调后，大大延长了电解电极的使用寿命，使其工作寿命稳定在3-4年；

(2)本发明的电极在使用的同时，可以进行自动清洗，无需停机，完全不影响水槽装置的日常使用，另外，本发明能有效防止电极表面吸附污垢，从而避免残留在电极表面的污垢对水质造成的污染，使用方便，用户体验好。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。