一种主要为陶瓷材料的电解水装置用的电极的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设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】
[0002] 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W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。
【发明内容】
[0003] 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W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：在陶瓷材料中渗 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。
[0004] 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W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W定义为：在电解一定量的水W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负值或含氨量数值）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（OR巧负值与较高含氨（H、&、m量的现象，完全忽视了 阴极区水形成较高ORP负值与负氨or)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：
[0005] 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，令水分子解体成为氨、氧离子或氨氧离子根，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0RP(负氧化还原电位）负值及其相应的氨含量（负 氨含量）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"，W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，该对于强化"杂质电解效应"有重要意义；新发现之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W创造活性电子与活性氨H结合为负氨的较 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，该是什么原因呢？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，该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W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W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 局电解水的指标。
[0006] 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。该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氨氧离子、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：
[0007] 第一，若较多杂质被电解，其释放的电子、离子较多，其