专利名称：电化学电解槽及其运行方法
技术领域：
本发明涉及电化学电解槽(electrochemical cell)领域，特别 涉及用于电解处理水的电解槽(cell)。
背景技术：
在现有技术中已知若干用于电解水处理的电化学电解槽，例如产 生次氯酸盐和臭氧用于水消毒的电解槽，或者产生氧气用于生物杀灭 处理的电解槽。这些电解槽的主要问题之一是形成结垢产物，例如不 溶性盐的水垢(scale)、藻类或其它微生物生长等，特别是在电解槽 中的阴极表面上。这样的结垢产物通常是非导电性的并且对电化学处 理的电流效率有害，以及妨碍电解质到达活性反应位置，从而必须被 定期去除。原则上，这意味着要拆解其中安装有结垢电极的电解槽， 从而除维护程序的基本费用之外净损失生产率。此外，用于电化学应 用的电极通常包括涂覆有催化活性組分的薄层的惰性导电基材，在许 多情形中所述催化活性组分包含非常昂贵的贵金属或其氧化物。通过 机械方式从这些活性电极表面去除盐垢或藻类涉及破坏这样的脆弱 (delicate)活性涂层的风险，这意味着更加严重的经济损失。
为了避免这些昂贵且有风险的维护程序，现有技术中公开的一种 措施在于每隔有限的时间段周期性地反转电极极性，这可导致建立 有利于使水垢脱离或溶解的短暂条件(例如使临时作为阳极的结垢阴 极表面附近的酸度局部提高)或者针对于藻类的生物杀灭作用(例如 在结垢的阴极表面上短暂地形成氯气)。
在本领域中被称为电流反转的这种技术的不同实施方案是已知的
并且已被用于诸如以下的用途具有次氯酸盐产生的海水电解、用于 游泳池水的氯化装置中的电流反转以及水电解处理中的碳酸钙水垢的去除。在所有这些例子中，阴极定期在预定的循环中作为阳极工作有
限的时间在电流反转模式下的运行时间越长，电极清洁越有效。
然而，如果以反转条件运行过长时间，则除了当电解槽以清洁模 式运行而不产生所希望的产物时导致可能的净电流效率下降以外，还 可能发生对电极的破坏。在大多数情形中，阴极的阳极运行对于专门 为阴极运行而设计的材料的完整性而言是有害的，包括一些优选的阴 极基材例如不锈钢、镍和镍合金。在大多数情形中，设计用于利用断 续电流反转运行的电解槽被迫利用钛阴极，必须用贵金属涂层的适当 层保护该钛阴极。另一方面，对于被迫作为阴极运行的专门设计的阳 极材料而言，电流反转的有害影响也可能非常严重，并且通常在电流 反转模式下发生氢气析出，这并非对于所有的涂层和基材均是无害的 反应。因此对有待以周期性电流反转运行的电解槽的结构材料的选择 自由度降低，并且通常需要折衷以满足所有的不同要求。受以上局限 显著影响的典型工业应用的例子是上述的游泳池水氯化，特别是当待 处理水的硬度高时，以及船舶压舱水的船上处理，其为国际法规所要 求用以破坏非本地形式的海洋生物并且同时受结垢现象以及生物阴极 结垢的影响。
因此希望提供这样的电化学电解槽其中在不中断生产并且不反 转电极极性的情况下实现结垢产物的去除。还希望提供适合于如下应 用的电化学电解槽产生氧气和/或次氯酸盐，压舱水的生物杀灭处理 或游泳池水的氯化。
发明概述
在一个实施方案中，本发明针对于一种电化学电解槽，该电解槽 包含第一和第二阳极/阴极对，每一个所述阳极/阴极对包含被非导 电介质隔开的阴极和阳极；和将所述第一和第二阳极/阴极对连接至电 源的至少一个驱动装置，所述驱动装置和所述电源适合于如下交替供 应直流电流
-在第 一运行状态中，将所述直流电流供应给所述第 一 阳极/阴极对的所述阴极以及供应给所述第二阳极/阴极对的所述阳极，剩余的阴 极和阳极处于开路，和
-在第二运行状态中，将所述直流电流供应给所述第二阳极/阴极 对的所述阴极以及供应给所述第一阳极/阴极对的所述阳极，剩余的阴 极和阳极处于开路。
在另一个实施方案中，本发明针对于包含如下的电极组件
(a) 至少两个阳极/阴极对，每一对包含阳极、非导电部件、阴 极；和
(b) 至驱动装置的连接件，其能够将阳极电流引向阳极并将阴极 电流引向阴极。
在另一个实施方案中，本发明针对于包含如下的电极组件(a) 至少两个阳极/阴极对，每一对包含阳极、非导电部件、阴极；和(b) 至驱动装置的连接件，其能够将阳极电流引向阳极并将阴极电流引向 阴极。
在另一实施方案中，本发明针对于包含如下的电极组件(a)多 个阳极/阴极组，其包含位于阴极对之间的中央阳极；(b)在组件端 部的第一和第二末端阳极/阴极对；和(c)能够将阳极电流引向阳极 并将阴极电流引向阴极的驱动装置。
在又一个实施方案中，本发明针对于与驱动装置结合的阳极/阴极 对，所述驱动装置能够将阳极电流引向阳极并将阴极电流引向阴极， 其中所述电极对的所述阳极或所述阴极交替运行在笫一运行状态或第 二运行状态。
附图简述
将通过参照附图的以下描述阐述本发明的上述目标以及其它特征 和优点，其中
图1显示了根据本发明一个实施方案的电解槽，其包含由机电开 关的配置构成的驱动装置。
图2显示了根据本发明一个实施方案的电解槽，其包含由二极管的配置构成的驱动装置。
图3显示了根据本发明一个实施方案的电解槽，其包含处于伪双 极配置的两个附加阳极/阴极对的组件。
图4显示了根据本发明另一个实施方案的组件，其包含经设置在
电解槽内形成多个腔室的多个阳极/阴极组。
图5显示了根据本发明一个实施方案的组件，其包含图4的替代 实施方案。
图6是显示在池型氯化器中运行之后有反转和无反转电极的外观 的照片。
发明详述
下面将参照附图描述本发明的一个或多个实施方式，其中通篇中 同样的附图标记用于指代同样的元件，并且其中所示的结构并不一定 按比例绘制。
对于本发明，下列术语应具有以下含义
术语"a，，或"an"实体是指一个或多个所述实体；例如，"阳极" 或"阳极/阴极对，，是指一个或多个这些阳极或至少一个阳极。因此， 在本文中可交换地使用"a，，或"an"、"一个或多个，，以及"至少一 个，，。还应指出，可交换地使用术语"包含"、"包括"和"具有"。 此外，"选自…中一种或多种"的化合物是指其后所罗列的化合物中 的一种或多种，包括所述化合物中的两种或更多种的混合物(即组合)。
本发明包含具有设置成阳极/阴极对的电极的电化学电解槽，每对 中的阳极和阴极被非导电介质隔开，通过驱动装置连接到电源，所述 驱动装置适合于以如下方式交替地供应直流电流在第 一运行状态中 向 一个对中的阴极以及另 一对中的阳极进行供应，然后在第二运行状 态中向第一对中的阳极以及第二对中的阴极进行供应，其中在每个运 4亍状态下不供应电流的阳极和阴极被保持为开路。
驱动装置包括如下的一种或多种继电器或者本领域已知的其它 类型的机电或电子固态开关的配置(arrangement)，或者二极管的配置，其能够将阳极电流引向阳极并将阴极电流引向阴极。在这二者中 的任一情形中，开关或二极管可被安装在电源内或者直接与电极相连， 安装在电解槽中或者安装在连至电解槽的线路中。当使用机电或电子 (固态)开关时，电源包含连续电源并且所述开关被布置成协同运行
的双开关的偶对(couple)， 一个双开关交替地将阳极/阴极对中的阳 极或阴极连接至电源，而另 一个双开关将相邻的阳极/阴极对中相反极 性的电极连接至电源。这样的机电或固态继电器可以具有通常称为"双 刀双掷"的形式。
当使用二极管时，电源包含换向直流电流源并且所述二极管被布 置成相反极性的偶对，每个二极管偶对与一个阳极/阴极对相连，使得 将阳极连接至电源的所有二极管具有一种极性而将阴极连接至电源的 所有二极管具有相反的极性。对于超过两个(2)阳极/阴极对，还可 以使用 一組四个(4 ) 二极管使得一对二极管控制流向并联的一组电极 对的电流同时第二对二极管控制流向同样并联的第二组电极对的电 流。
为了使本发明的电解槽适当地工作，在一个实施方案中阴极和/ 或阳极是多孔的以<更防止电解质和电流的阻塞。阴极可以由本领域中 已知的任何典型阴极材料制成，包括不锈钢、镍或镍合金中的一种或 多种，而阳极包含提供有催化涂层的钛基材，所述催化涂层由贵金属 或其氧化物制成。这样的设置能够通过避免阳极以电流反转模式运行 来增加阳极的寿命以及允许替代性的阴极材料。钛阴极会发生氢化 (hydridisation)，这可能是电解槽寿命的另外限制因素。由于本发 明电解槽的阴极不需要以阳极运行，因此可以使用替代材料，例如不
锈钢和镍合金，如Incone^或Hastel 1oy⑧族合金，另外不需要对这些 材料进行催化。Hastelloy⑧是Haynes Ltd.的商标，而Incone产是INC0 Ltd.的商标。也可以使用其它金属基材以容许用于特定的用途，包括 锆、铌和钽或它们的合金。在一个实施方案中，可以向阴极基材施加 电催化涂层以促进阴极反应。在一个实施方案中，该电催化涂层包括 铂族的金属或氧化物，单独或组合使用。在另一个实施方案中，还可以使用高表面积材料，例如Raney镍或其它多孔镍材料(Ni/Zn， Ni/Al， Ni/Al/Mo)。对于一些用途，例如臭氧产生或有机物破坏或有机物合 成，使用掺杂硼的金刚石(BDD)作为阳极材料(单独使用或施加于适 当的基材)将是适宜的。也可以使用BDD作为阴极材料，单独或以涂 层形式使用。类似地，被称为Magneli相(例如Ti407 )的钛的低价 氧化物也可以用作阳极或阴极，作为涂层或单片结构。
所述阴极可以为编织线材、金属网、带孔板或任何其它开放结构。 所述阴极可以由条带或细棒形成且其间具有间隔以容许电解质流通。 阴极还可以短于阳极，或者偏离阳极，以允许酸性电解质流过阴极的 前缘从而促进其上的水垢的去除。电极还可以包含两对或更多对的同 心圆筒，其中多孔阴极(即丝网)形成为圓筒形然后安装在片状(或 网状)阳极的附近，但不与所述阳极电接触。然后与第一对同心安装 较小的类似形成的电极对。
图1显示了本发明电解槽(100)的一个实施方案。电解槽(100)包 含至少两个阳极/阴极对(110、 120)。第一阳极/阴极对(110)包含被一 个或多个非导电部件(401a) 、 (401b)隔开的板状阳极(201)和网状阴极 (301)，而第二阳极/阴极对(120)包含被一个或多个非导电部件 (402a)、 (402b)隔开的板状阳极(202)和网状阴极(302)。阳极和阴极
阳极的堵塞(blinding)。在一个实施方案中，该间隙为约0.05 mm 至约10 mm。在另一个实施方案中，该间隙为约0. 5 nini至约1. 5 mm。 两个相邻的阳极/阴极对之间的恰当间距也是重要的，以允许一致、有 效的清洁。在一个实施方案中，阳极/阴极对之间的间距(表示为一对 中的阴极与相邻对中的面对阴极之间的间距)将为约3.0mm至约4.5 mm。在图l所示的实施方案中，非导电部件(401a，b) (402a，b)包含位 于阳极/阴极对(110) 、 (120)之间的多个非导电的不连续分隔物。在另 一实施方案中，非导电部件包含一个或多个非导电材料条带。在另一 实施方案中，在不使用非导电部件的情况下将阳极/阴极对(110)、 (120) 保持在分隔的位置，例如开槽的端片或带调整片的构造。在一个实施方案中，非导电部件(401a，b) (402a，b)包含任何非导 电的材料，例如聚合物材料，包括但不限于聚丙烯；聚四氟乙烯(PTFE ); 乙烯氯三氟乙烯聚合物(ECTFE),如Hala^， Aus imont化学公司的 注册商标；聚乙烯；聚偏二氟乙烯(PVDF)例如Kynar , E. I. DuPont De Nemours Company的注册商标；聚氯乙烯(PVC);氯化聚氯乙烯 (CPVC);或氯丁橡胶。在一个实施方案中，所述非导电材料是橡胶 材料，其中包括EPDM;和Viton⑧，E. I. Du Pont De Nemours & Company 的注册商标。
阴极(30D、 (302)彼此面对，实心阳极(201)、 (202)被设置在它 们的外侧，但是本领域的技术人员可容易地得出其它等效的电极配置， 例如使多孔阳极彼此面对而实心阴极设置在外侧。在一个实施方案中， 阳极和阴极都可为多孔的。
电解槽(100)通过驱动装置连接至连续电源(501)的极柱(pole )， 所述驱动装置包含两个协同运行的双开关，第一开关(701)连接至电源 (501)的正极柱(601)而第二开关(702)连接至电源(501)的负极柱 (602)。计时器(510)或者本领域已知的其它等效装置控制开关(701) 和(702)的同时运行，如曲线箭头所描绘的。所述开关的位置因此周期 性地在如下两种构造之间交替直实线箭头所示的构造，即阳极(201) 连接至正极柱(601)且阴极(302)连接至负极柱(602);和虚线箭头所 示的构造，即阳极(202)连接至正极柱(601 )且阴极(301 )连接至负极 柱(602)。在前一种构造中，在第一运行状态中向电极(201)和(302) 供电使得所述电极起作用(act ive )，而在第二运行状态中向电极(301) 和(202)供电使得所述电极不起作用(non-active)或处于开路。相反 地，在后一种构造中，电极(201)和(302)处于开路而电极(301)和(202) 被供电。例如，在用于受钙和镁的碳酸盐结垢影响的池型氟化器的次 氯酸盐电解槽的情形中，在被供电的阳极处生成的氯气和氧气产生的 酸性电解质流过邻近的开路阴极，引起水垢溶解。另一阳极/阴极对中 的阳极也处于开路且因此不发生作为阴极的有害运行。
图2显示了本发明的另一实施方案，其中电解槽(101)与图1中的基本相同，区别是用于供应直流电流的驱动装置包含二极管(801, 810)、 (802， 811)的配置。与图1的电解槽相同的元件以相同的附图 标记表示。在该实施方案中，电源包含换向直流电流源(502);再次通 过计时器(511)或本领域中已知的等效装置来控制极性反转。每个阳极 /阴极对的每个电极通过至少一个二极管连接至换向电流源(502)的极 柱(603)和(603')。将阴极(301)和(302)连接至各极柱(603)和(603') 的二极管(801)和(802)具有相同的极性，而将阳极(201)和(202)连接 至各极柱(603)和(603O的二极管(810)和(811)具有相反的极性，如图 2所示。电解槽(101)的功能与图1中电解槽(100)的等效在对一个 电极对的阳极和另一电极对的阴极进行供电的同时，通过二极管配置 使剩余的阴极和阳极基本上处于开路，使得在任何给定的时间下存在 两个电极执行期望的电化学过程(工作模式)而两个保持在开路(清 洁模式)。在这两种情形中，本领域技术人员可根据特定过程的要求， 容易地设定调节在这两种构造之间的切换的参数。例如，这两种构造 可以按几分钟至几小时的周期交替。本领域的技术人员还将易于观察 到，电解槽(100)和(101)适合于堆叠成模块配置，以获得所需尺寸的 单极电解装置。
可提供单极型连接方便地将本发明的电解槽(IOO)以模块方式与 其它等效电解槽堆叠来形成电解装置。尽管在许多情形中单极电解装 置是优选的选择以便使电解槽容量倍增，然而对于其它应用双极型电 解装置将是有利的。尽管上文所述的本发明电解槽并未显示适合于以 双极型方式进行连接，然而可以通过插入组件来获得伪双极型电解装 置。图3显示了一个替代性的实施方案，其中伪双极构造提供了双倍 生产能力的电解槽，其基本上具有常规的两电解槽双极堆的相同特征 和优点；这通过在前图的电解槽之一中插入如下的组件来获得，每个 所述组件包含两个附加阳极/阴极对。本领域的技术人员将易于观察 到，可以用任何数目的这种插入组件获得图3中的伪双极配置，直至 获得所需的尺寸。图3的伪双极电解槽(102)来源于在图2的电解槽 (101)中插入一个由两个附加阳极/阴极对构成的组件，然而本领域的技术人员易于理解如何调整图1的电解槽以实现基本相同的结果。
如图3所示，电解槽(102)的附加阳极/阴极对的组件包含第一附 加对(130)和第二附加对(140)，该第一附加对(130)包含由一个或多个 非导电部件(403a) (403b)隔开的阳极(210)和阴极(310)，而第二附加 对(140)也包含由一个或多个非导电部件(404a) (404b)隔开的阳极 (211)和阴极(311)。该组件的两个附加对(130)、 (140)被布置成背对 背关系并且由不可渗透的非导电部件(410)隔开。显示了实心阳极和网
电部件(410)获得所述背对背关系，然而本领域的技术^; i于确定出 以不同方式设置和定向的实心和多孔电极的不同组合。如图所示，第 一附加对(130)的阳极(210)通过二极管(820)连接到第二附加对(140) 的阴极(311)，而第二附加对(130)的阳极(211)通过另 一个二极管(821) 连接到第一附加对的阴极(310),且二极管(821)具有与二极管(820) 相反的极性。以这种方式，根据电源(502)的极性，将为阴极之中的两 个例如(301)和(311)以及阳极之中的两个例如(210)和(202)进行供电
(工作模式)，而剩余的阳极和阴极将基本上处于开路(清洁模式)。 图4中显示了本发明的另一实施方案。电极组件(900)包含多个阳 极/阴极组(901a)、 (901b)、 (901c)，其中，中央阳极(902a)、 (902b)、 (902c)位于阴极对(903a) 、 (903b) 、 (903c)之间并且被中央阳极 (902a)、 (902b)、 (902c)每一侧上的非导电部件(909)隔开。組件900 的端部(904a) 、 (904b)上是第一和第二末端阳极/阴极对(90Sa)、 (905b)。阳极/阴极组(901a) 、 (901b) 、 (901c)以及末端阳极/阴极对 (905a)、 (905b)分别通过二极管(906a)、 (906b) 、 (906c) 、 (906d)、 (906e)连接。末端对(905a)、 (905b)以及所述组(901b)通过二极管 (爆a)、 (906c)和(906e)连接到电源(910)的极柱(907)，且所述组 (901a) 、 (901c)通过二极管(906b)和(906e)连接到电源(910)的极柱 (908)。
图5显示了图4的替代实施方案。与图4中的组件相同的元件以 相同的附图标记表示。组件(95Q)包含第一和笫二阳极/阴极組(901a)、 (901b)，所述第一和第二阳极/阴极组(901a) 、 (901b)包含位于阴 极对(903a) 、 (903b)之间且被非导电部件(909)隔开的中央板状阳极 (902a)、 (902b)。所示实施方案基本上等效于图5的实施方案，区别 在于在通过驱动装置(906a) 、 (906b)连接之前将适当的电极并联以便 使所用的二极管数目最少化，而并非如图5中那样为每个阳极/阴极组 (901a)、 (901b)和对(905a)、 (905b)设置一组二极管。
实施例
下面的实施例用以证实本发明的特定实施方案。本领域的技术人 员应当理解的是，下述实施例中所公开的技术体现了本发明人发现的 能很好实施本发明的技术，因此可以认为其构成本发明实施的优选方 式。然而，基于本公开内容，本领域的技术人员应认识到，在不背离 本发明范围的情况下，在所公开的特定实施方案中可以做出许多改变 但仍获得相同或类似的结果。
实施例1
用商品Ru02/Ti02涂层(EI/TECH Systems Corp， Chardon, 0H， U.S.A.)涂覆钛阳极(0. 89mm厚)。阴极是在90。C的18%HC1中蚀刻 过的钬金属网(0.89 mm厚)。将这些电极切成5.5 cm x 15.25 cm。 将3. 2 mm的钬棒连接到阳极并且将另 一根连接到阴极。通过如下方式 制造电极对将小的橡胶塾片(0.55咖)放在阳极的每个角落处，然 后用塑料夹子将网状阴极夹至该阳极。向每个电极连接6 amp二极管 (Radio Shack 276-1661 )，其取向使得阳极电流将流向阳极而阴极 电流将流向阴极。所述二极管远离电极的相反端连接在一起。将两个 这样的阳极/阴极对插入塑料外壳中，并在每一端用2" (5.08 cm)直 径的螺紋连接件固定以形成电化学电解槽。通过二极管将直流电源的 正引线连接至一个电极对，并且将负引线连接到另一电极对。制备两
个这样的电解槽。这两个电解槽均连接到与150加仑(568升)水箱 相连的循环泵(30 g/m)，该水箱含有化/1的NaCl且含有300 mg/1的Ca(以碳酸钾形式)。使所述电解槽以310 A/m'在室温(约20-25 °C )运行1星期。 一个电解槽的运行没有电流反转。以如下方式运行 另一个电解槽使用电子计时器/继电器每3小时使电流反转。在一星 期后，将这些电解槽打开并检查水垢。无反转的阴极被水垢严重附结 从而遮蔽了网状结构，据估计约为5mm厚。进行反转的电解槽具有小 于2 mffl的壳层。将这些电解槽清洁并使用6小时的反转循环重新启 动。在一星期后，对阴极的检查显示仅有最少量的沉积物。
实施例2
以1000 A/m2的在室温下于4 g/1 NaCl、 70 g/1 Na2S04中运行如 同实施例1中的两个电极对且每1分钟进行电流反转，直至电压迅速 增加(这表明钝化)。对于两次独立的测试所需的时间为1750小时和 1950小时。相比之下，利用相同材料作为阳极和阴极(即无附着的网 状阴极)的运行导致仅226小时和273小时的寿命。因此，本发明的 涂覆钛基材的寿命平均延长超过7倍。
实施例3
按照实施例1的方式运行如实施例1中所述的包含两个电极对的 电解槽，且电流反转时间为IO分钟、1小时、3小时和6小时。在5-8 天的运行之后，积聚的水垢显著少于无电流反转运行的电解槽。
实施例4
将一组(2对)电极(5. 3 x 15. 3 cm)安装在游泳池氯化器外 壳中。使来自500加仑水箱的电解质流通经过所述池氯化器。所迷电 解质是4 g/1 NaCl并具有300 mg/1 Ca (以CaC03形式)，pH 7. 6-8, 0, 室温(20-25°C)。第二个池氯化器外壳安装有相同的电极组(包括二 极管)并且关于第一电解槽的电解质流动串联放置(但是在第一电解 槽之后)。第一电解槽连接至电源和继电器计时器以便每3小时使电
流反转。第二电解槽连接至相同的电源，但是不对该电解槽进行电流反转。使这些电解槽在30niA/ci^下连续运行 3. 5天。在移除并拆解 时，电极具有如图6中的照片所示的外观。无反转电解槽中的网状阴 极(左手侧的组)几乎被水垢沉积物填满。相邻(未运行)阳极也具 有水垢沉积物。正如所预期的，阳极和未运行阴极是清洁的。对于进 行周期性电流反转的电解槽(图6中右手侧的组)，在最后为"off" 的阴极上存在轻微的水垢沉积物(图6中右手侧的阴极)，而最后为 "on"的阴极(从右侧起第二个阴极)上存在略微较严重的沉积。这 两者的结垢均显著少于对照阴极。出于比较，图6中央的阳极/阴极对 包含未运行的电极。
因此，可以看出，随着时间流逝，无反转电解槽中的水垢将积聚 至其电解槽性能劣化的程度，而经反转的电极能够无限期地继续运行，
因为水垢被周期性去除。
应当理解的是，上述说明书并不限制本发明，可以在不背离本发 明范围的情况下根据不同的实施方案实施本发明，并且本发明的范围 由所附权利要求书限定。
权利要求
1.电化学电解槽，其包含第一和第二阳极/阴极对，每一个所述阳极/阴极对包含被非导电部件隔开的阴极和阳极；和将所述第一和第二阳极/阴极对连接至电源的至少一个驱动装置，所述驱动装置和所述电源适合于如下交替供应直流电流-在第一运行状态中，将所述直流电流供应给所述第一阳极/阴极对的所述阴极以及供应给所述第二阳极/阴极对的所述阳极，剩余的阴极和阳极处于开路，和-在第二运行状态中，将所述直流电流供应给所述第二阳极/阴极对的所述阴极以及供应给所述第一阳极/阴极对的所述阳极，剩余的阴极和阳极处于开路。
2. 根据权利要求1的电解槽，其中所述至少一个驱动装置包含二 极管或者机电或电子开关的配置。
3. 根据权利要求1或2的电解槽，其中每对中的阳极和阴极之间 的多巨离为约0.05 mm至约10 mm。
4. 根据权利要求3的电解槽，其中每对中的阳极和阴极之间的距 离为约0. 5 mm至约1. 5 mm。
5. 根据前述权利要求中任一项的电解槽，其中 一对中的阴极与相 邻对中的面对阴极之间的距离为约3. 0 mra至约4.5 mm。
6. 根据权利要求2-5中任一项的电解槽，其中所述电源包含换向 直流电流源并且所述二极管配置包含第一和第二二极管偶对，每个偶 对中的二极管具有相反的极性，所述第一二极管偶对连接至所述第一 阳极/阴极对，且所述第二二极管偶对连接至所述第二阳极/阴极对，将所述阴极连接至所述电源的所述二极管具有相同的极性，而相对于 将所述阴极连接至所述电源的所述二极管而言将所述阳极连接至所述 电源的所述二极管具有相反的极性。
7. 根据权利要求2-5中任一项的电解槽，其中所迷电源是连续电 源且所述机电或电子开关包含第一和第二协同运行的双开关，所述第 一双开关将所述第一阳极/阴极对中的所述阳极或所述阴极交替地连 接至所述电源，而所述第二双开关将所述第二阳极/阴极对中的所述阴 极或所述阳极交替地连接至所述电源。
8. 根据权利要求3-6中任一项的电解槽，进一步包含至少一个如 下的组件，该组件包括插入在所述第 一和第二阳极/阴极对之间的两个 附加阳极/阴极对，每个附加对包含由非导电介质隔开的阴极和阳极， 所述附加阳极/阴极对被布置成背对背关系并且由非导电的不可渗透 介质隔开，所述第一附加阳极/阴极对的阳极通过至少一个第一二极管 连接到所述第二附加阳极/阴极对的阴极，所述第二附加阳极/阴极对 的阳极通过至少一个第二二极管连接到所述第一附加阳极/阴极对的阴极，所述附加阳极/阴极对的所述至少一个第一二极管与所述至少一 个第二二极管具有相反的极性。
9. 根据前述权利要求中任一项的电解槽，其中所述阴极是多孔的。
10. 根据前述权利要求中任一项的电解槽，其中所述阴极的构成 材料包含一种或多种下述成分钛，锆，钽，铌及它们的合金，不锈 钢，镍及镍合金，掺杂硼的金刚石，石墨，或玻璃碳。
11. 根据前述权利要求中任一项的电解槽，其中所述阴极材料具 有包含铂族金属或氧化物和/或掺杂硼的金刚石的电催化涂层。
12. 根据前述权利要求中任一项的电解槽，其中所述阳极包含具 有贵金属氧化物涂层的钛基材。
13. 根据前述权利要求中任一项的电解槽，其中所述阳极包含基 材，该基材具有掺杂硼的金刚石的涂层，或者其中使用自支持的掺杂 硼的金刚石的阳极。
14. 根据前述权利要求中任一项的电解槽，其中所述阳极和/或阴 极包含Magneli相的钛的低价氧化物，或者作为金属基材上的涂层或 者作为单片电极。
15. 单极电解装置，其包含根据权利要求1-6中任一项的电解槽 的模块配置。
16. 电极组件，包含(a)至少两个阳极/阴极对，每一对包含阳极、非导电部件、阴 极；和(b )至驱动装置的连接件，该驱动装置能够将阳极电流引向阳极 并将阴极电流引向阴极。
17. 根据权利要求16的组件，其中所述驱动装置包含二极管的配置。
18. 根据权利要求16的组件，其中所述驱动装置包含机电或电子 (固态)继电器。
19. 使用电极产生氧气或次氯酸盐的方法，该方法包括提供根 据权利要求1-9中任一项的电化学电解槽；和在所述电解槽中产生氧气和/或次氯酸盐。
20. 使用电极进行压舱水的生物杀灭处理的方法，该方法包括 提供根据权利要求1-9中任一项的电化学电解槽；和对压舱水进行生 物杀灭处理。
21. 使用电极用于氯化游泳池水的方法，该方法包括提供根据 权利要求1-9中任一项的电化学电解槽；和对游泳池水进行氯化。
22. 与驱动装置结合的阳极/阴极对，所述驱动装置能够将阳极电 流引向阳极并将阴极电流引向阴极，其中所述对的所述阳极或所述阴 极以第 一运行状态或第二运行状态交替运行。
23. 根据权利要求22的阳极/阴极对，其中所述第一运行状态是 起作用状态而第二运行状态是不起作用状态或开路。
24. 电极组件，包含(a) 多个阳极/阴极组，其包含位于阴极对之间的中央阳极；(b) 该组件端部的第一和第二末端阳极/阴极对；和(c) 能将阳极电流引向阳极并将阴极电流引向阴极的驱动装置。
25. 根据权利要求24的组件，其中每个阳极/阴极对中的每个电 极通过至少一个驱动装置连接至换向电流源的极柱。
26. 根据权利要求24的组件，其中每个阳极/阴极组中的每个电 极在连接到驱动装置之前被并联。
27. 电化学电解槽，其基本如上文参照附图所述。
全文摘要
本发明涉及电化学电解槽，该电化学电解槽包含阳极/阴极对(110、120)的配置，其中通过如下方式防止水垢积聚或类似的结垢现象交替运行一个对中的阳极(201、202)或阴极(301、302)以及相邻对中的相应反电极，每个对中的非运行电极处于开路。电解质溶解处于开路的电极上的水垢沉积物，而不诉诸于有害的电流反转。
文档编号C02F1/467GK101622200SQ200880006107
公开日2010年1月6日 申请日期2008年3月19日 优先权日2007年3月20日
发明者K·L·哈迪 申请人:德诺拉工业有限公司