[发明专利]一种制备过氧化氢的流动式电化学装置

说明书

本发明公开一种制备过氧化氢的流动式电化学装置，设有一个以上的反应器和外接电源，所述反应器包括电解液腔体、阴极电极和阳极电极，所述电解液腔体相对的面上分别设有进液口和出液口，所述阴极电极和阳极电极设置在所述电解液腔体内部，所述外接电源分别与所述阴极电极和阳极电极电连接，所述阴极电极和阳极电极之间设有分隔电极、增强电解液涡流效应的隔板，所述隔板为绝缘隔板。本发明的制备过氧化氢的流动式电化学装置是一种设计简单的流动式过氧化氢发生装置，使用日常生活中常见的自来水或者自然水体作为电解液就可以发生氧化还原电化学反应合成过氧化氢，而且可以根据需要通过添加电解质溶质来提高产生的过氧化氢溶液浓度，简单易用。

技术领域

本发明涉及电化学设备领域，具体涉及一种制备过氧化氢的流动式电化学装置。

背景技术

过氧化氢，分子式H₂O₂，作为除水外的另一种氢的氧化物，是一种天然存在于空气和水中是一种天然存在的化学物质。过氧化氢有较强的氧化性，其还原产物为水，不引入杂质且不污染环境，因此是一种用途十分广泛的氧化剂，是各种工业应用的重要化学品，在化学合成、纸浆和造纸、纺织品漂白、清洁和蚀刻、环境保护等领域都有应用。早在18世纪，人类就发现并开始使用过氧化氢，然而，现有工业中生产过氧化氢，制备工艺繁琐，需要使用大规模、能量密集的生产设备。而且，过氧化氢溶液不稳定，在运输和储存需要合适的容器来防止过氧化氢被光降解，其自然分解出的氧气也对运输和储存设施带来了额外的设备成本和潜在的安全隐患，增加了相应的成本。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的生产过氧化氢溶液的设备规模大、耗能高，不便于现场应用的问题，本发明提供一种新型高效清洁、小型分散式、无隔膜，通过二电子氧还原反应来产生过氧化氢的流动式电化学反应装置。反应装置的电解液腔体内设有用于产生过氧化氢的阴极电极和阳极电极以及支撑分隔电极的隔板；当电解液流过电化学反应器时，在合适电极材料以及催化剂的作用下，二电子氧还原反应在阴极进行，以电解液中的溶解氧气为反应物，生成的过氧化氢会扩散至电解液中，同时对阳极会同步进行水氧化反应，以电解液中的水为反应物，生成氧气，溶解到电解液中或分散为气泡被流动的电解液带出。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种制备过氧化氢的流动式电化学装置，设有一个以上的反应器和外接电源，所述反应器包括电解液腔体、阴极电极和阳极电极，所述电解液腔体相对的面上分别设有进液口和出液口，所述阴极电极和阳极电极设置在所述电解液腔体内部，所述外接电源分别与所述阴极电极和阳极电极电连接，所述阴极电极和阳极电极之间设有分隔电极并增强电解液涡流效应的隔板，所述隔板为绝缘隔板。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

如上所述的流动式电化学装置，所述隔板为格栅板、多孔板或三维多孔聚合纤维板中的一种或多种，所述隔板采用三维多孔聚合纤维材料、陶瓷或塑料中的一种制成。

如上所述的流动式电化学装置，所述阴极电极和阳极电极沿着所述电解液腔体的长度方向设置，所述阴极电极和阳极电极呈与所述电解液腔体内壁形状吻合的板状或弧板状，所述阴极电极和阳极电极相对地固定在所述隔板两侧的电解液腔体内壁上。

如上所述的流动式电化学装置，所述阴极电极和阳极电极沿着所述电解液腔体的长度方向设置，所述阴极电极呈圆筒状，所述阳极电极呈条状，所述阳极电极设置在所述阴极电极的轴心处，所述隔板为圆柱形的三维多孔聚合纤维板，所述隔板的大小与所述阴极电极吻合，所述隔板插装在所述阴极电极中，所述阳极电极插装在所述隔板中。

如上所述的流动式电化学装置，所述隔板包括固定部和导流部，所述固定部设有两块，所述固定部设置在电解液腔体的两侧并将所述阴极电极或阳极电极固定在电解液腔体的内壁上，所述导流部设有两块以上，所述导流部的一端固定设置在其中一块固定部上且另一端与另一块固定部之间留有间隙，相邻的导流部相互交错设置，使得导流部之间形成电解液流动的通道。