阵列式臭氧水发生器的制作方法

本技术涉及臭氧水制备，具体属于一种利用导电金刚石在线制备臭氧水的臭氧水发生器。

背景技术：

1、导电金刚石电极有宽电化学势窗、低背景电流、极耐臭氧腐蚀，以及低吸附等特性，导电金刚石电极加固体电解质膜是目前获得臭氧水的较佳方式，具有获得容易，通电即得。相比空气臭氧，不会产生硝酸根离子。相比电解氯化钠的获得次氯酸钠的消毒方式，电解氯化钠不能在线，次氯酸钠浓度不好控制，有刺激性气味，有强烈腐蚀性等，而电解盐酸获得次氯酸方案具有需要加药，盐酸具有腐蚀性，次氯酸浓度不好控制，加次氯酸需要加压等弊端。而导电金刚石电解获得臭氧水可以在线获得，溶解在水的臭氧气味小，消毒产物为无任何污染的氧；具有不可比拟的优势。导电金刚石在线制备臭氧水在消毒、食品、医疗、电子、紧急吸氧等有广阔的前景。

2、在在线制备臭氧水时候，需要考虑进水、出水的水通道、电流连接走向，电流在导电金刚石的电解工作界面和工作方式等要素。一般解决方案是在固体电解质膜上建通道，或导电金刚石上开孔，或利用导电金刚石颗粒的间隙建水通道。

3、固体电解质膜建通道增加了电流回路电阻，一般臭氧水发生器工作在大电流区域，电流在24v/0.1a-20a,通道的加入等于等效电阻的增加，减少了电解效能，必然转变为发热能，减少和增加的变动是指数级别的。

4、导电金刚石上开孔，由于金刚石的一面工作面必然是固体电解质膜相贴近，导致这个开孔是死端，并不能形成真正意义的通道。

5、导电金刚石颗粒间隙方式，由于间隙率不够，并不能形成通道所要求最小流通量，气堵效应明显，导电金刚石不能发挥最大的电解效能。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，根据本实用新型的实施例，希望提出一种阵列式臭氧水发生器，旨在解决在线臭氧水电解器进水、产水出水、电流三者的协调和性能的最优化。

2、根据实施例，本实用新型提供的一种阵列式臭氧水发生器，包括第一电极、第二电极、绝缘隔片、固体电解质膜、进水口、出水口、螺丝孔、位槽和导电固定胶，其中：

3、所述第一电极包括第一电极金属片和第一电极金刚石阵列，第一电极金刚石阵列通过位槽、导电固定胶固定在第一电极金属片上；

4、所述第二电极包括第二电极金刚石阵列和第二电极金属片，第二电极金刚石阵列通过位槽、导电固定胶固定在第二电极金属片上；

5、所述第一电极金刚石阵列和第二电极金刚石阵列的金刚石阵列间距构成通道；

6、所述进水口出水口通过通道联通，构成水流通道；

7、所述第一电极金属片和第二电极金属片上设置有位槽，用于固定金刚石；

8、所述第一电极和第二电极上的金刚石端面分别上下贴紧固体电解质膜保持较松的一种贴面贴紧状态，典型端面压强值p＝0-0.01mpa，构成第一电极到固体电解质膜，再到第二电极的电流回路，此回路的内阻值直接决定了臭氧水的发生器的性能和效率；

9、所述绝缘隔片置于第一电极第二电极之间，螺丝孔上螺丝固定后，构成适合在线的耐压密封空间，内部具有电解功能的臭氧水发生器。

10、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述第一电极金属片与第一电极金刚石阵列通过导电固定胶电性连接及粘结加固。第二电极金刚石阵列与第二电极金属片通过导电固定胶电性连接及粘结加固，省略位槽。臭氧水发生器通常工作在大电流区，导电固定胶能提供过降低内阻提高性能和可靠性。

11、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述第一电极金属片与第一电极金刚石阵列通过位槽电性连接及固定，第二电极金刚石阵列与第二电极金属片通过位槽电性连接及固定，省略位槽。臭氧水发生器通常工作在大电流区，位槽提供固定位和减少一定的内阻。

12、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述第一电极金刚石阵列、第二电极金刚石阵列由整片电极金刚石刻槽构成，效果与金刚石阵列相同。由横竖交错的多条槽构成，槽深度0.1-0.5mm，槽宽0.01-1mm。

13、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述第一电极金刚石阵列和第二电极金刚石阵列的金刚石材料为掺硼或磷等具有sp3键结构的导电金刚石(片)(bbd)。通常由硅基片材真空微波电离乙炔还原成金刚石碳，同时硼烷掺硼沉积在硅片上，获得金刚石涂层。

14、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述第一电极金刚石阵列和第二电极金刚石阵列的阵列数量n≥1,本实用新型的关键特征点之一是在于通过位槽固定电极金属片,使金刚石与固体电解质膜的间隙或松紧程度任意调节，通过绝缘隔片厚度调节金刚石与固体电解质膜的间隙或松紧程度。

15、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述绝缘隔片材质为绝缘材料+金属支撑+绝缘材料的组合。如聚亚酰胺片+钛片+聚亚酰胺片的组合。组合既有聚亚酰胺的电绝缘性，耐温耐化学，又有钛片的刚性，挤压不变形性。绝缘隔片厚度真正做到精确精密。是本实用新型的较优方案。

16、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述导电固定胶材质为耐臭氧的材料，如环氧树脂或改性聚酰亚胺、或硅胶等材料加高目数银粉按照一定的比例加溶剂调配而成。

17、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述第一电极金属片和第二电极金属片材质为钛、不锈钢、金、白金、改性复合石墨，等耐臭氧腐蚀导电金属。

18、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述绝缘隔片材质为陶瓷，聚四氟乙烯，聚酰亚胺或聚酯等有定绝缘性能和强度的材料构成。通过调节绝缘隔片的厚度来调节第一电极第二电极的上的阵列金刚石面与固体电解质膜距离间隙，或贴面松紧压强大小。

19、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，通过调节绝缘隔片厚度来调节第一电极和第二电极的上的阵列金刚石与固体电解质膜贴紧程度，贴紧压强为p＝0-0.5mpa。典型压强值p＝0-0.01mpa。贴紧状态时，构成第一电极到固体电解质膜再到第二电极的电流回路。臭氧水发生器工作时，金刚石表面产生臭氧气体，构成气隙，臭氧水和臭氧气体通过气隙流通。贴紧压强或贴近间距直接改变了臭氧水发生器的工作方式和工作效率。但任何时候，输出臭氧浓度均可以通过电流电压调节获得最终稳定的浓度值。

20、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，通过调节绝缘隔片厚度来调节第一电极和第二电极的上的阵列金刚石面与固体电解质膜的间隙，间隙距离为1.5mm-0mm。典型值0.02mm。间隙状态时，水作为短促的导电电解质，参与电流回路，臭氧水通过间隙流通。

21、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述固体电解质膜为全氟磺酸膜、全氟磺酸离子聚合物膜、非全氟磺酸离子聚合物膜中的一种。进一步地，所述非全氟磺酸离子聚合物膜为阳离子树脂膜、阴离子树脂膜、全氟阳离子交换膜中的一种，也可以是其他耐腐蚀的固体电解质膜。

22、优选地，本实用新型前述阵列式臭氧水发生器中，所述第一电极金属片和第二电极金属片分别连接dc-dc-adj正负极，正负极定期切换，切换条件可以是时间或每次启动时切换，以防止臭氧水发生器内部碳酸钙结垢的形成，和金刚石电解能力的极性钝化。

23、相对于现有技术，本实用新型应用金属电极开定位槽，单端面固定导电金刚石，通过绝缘隔片，使导电金刚石与与固体电解质膜保持约一定的贴面间隙，或者低压强轻微贴紧的状态.同时多片导电金刚石阵列，阵列间距和贴面的间隙构成水源水，臭氧水出水、臭氧气、电流回路的多通道组合统一。