一种家庭用消毒液电解发生器的制作方法

本发明涉及电解氯化钠溶液生成次氯酸钠消毒液，具体涉及一种家庭用消毒液电解发生器。

背景技术：

次氯酸钠消毒液或者以次氯酸钠为主要充分的消毒液是最为重要的一类消毒杀菌产品，具有优秀的杀灭各类细菌的能力。通常其有效氯含量5.5%～6.5%。在宾馆、旅游、医院、食品加工行业、家庭等的卫生消毒方面具有极其广泛的用途，特别是在疫情期间，次氯酸钠消毒液更是一种不可替代的高效消杀剂。

目前，次氯酸钠消毒液主要以瓶装液体的方式进入家庭和单位使用，存在问题包括：1.由于消毒液存在一定的腐蚀性和毒性，运输较为困难；2.次氯酸钠消毒液长时间存放会引起活性组分的分解，导致其消毒杀菌性能降低，直至彻底失效；因此，开发一种适合于家庭使用的简便、安全、可靠的次氯酸钠消毒液制备装置具有十分重要的意义。特别是在应对大规模疫情的情况下，这种家庭用的装置可有效保证家庭消毒液的供给。

中国发明专利cn202808957u公布了一种消毒液发生器，该专利只是提出了一种将2个电解插入装有食盐水溶液进行电解的原理性思路，该发明存在的问题包括：（1）未能提出可行的电极材料及设计；（2）未能对阳极和阴极进行有效的分隔，阳极产生的氢气和阳极副产的氯气可能互串并引起电解效率降低、副反应及安全性方面的问题；（3）未能对电解产生的氢气和副产氯气进行处置，室内氢气的聚集会产生爆炸的风险，而有毒的氯气在室内达到一定浓度时，将对室内人员的健康产生严重的影响；（4）未能提出电解的终点控制技术，可能出现电解不足导致消毒液性能差、以及电解过度产生大量非活性和腐蚀性的氢氧化钠的问题；中国发明专利cn202201740u、cn202246891u提出的消毒液发生器专利均存在这些问题中的一些问题。使得这些专利缺乏实际使用价值。

技术实现要素：

针对目前的技术存在的问题，本发明提出了一种新型的家用消毒液发生器，该发生器通过电解食盐水的方式制得次氯酸钠消毒液，通过有效的阳极和阴极分隔设计以及气体控制及引出设计，确保了阳极产生的气体不会扩散到阴极产生副反应，阳极副产的氯气不会溢出损害室内人员的健康；螺旋阴极的设计可有效消除扩散限制，保证消毒液质量；低温保护套可确保反应在低温下进行，减少有害副反应及副反应产物的产生；智能终点自动判断，可保证不会生产大量的腐蚀性和无效的副产物。

本发明技术方案如下。

一种家庭用消毒液电解发生器，包括螺旋阳极、阴极、电解槽盖板、圆筒阴极室和电解槽；所述圆筒阴极室套设于电解槽内部，所述螺旋阳极螺旋缠绕于圆筒阴极室的外表面，所述阴极位于圆筒阴极室内部；所述圆筒阴极室的底部为开口设计且侧壁面开设有小孔，使得电解槽中的电解液与圆筒阴极室内的电解液连通；所述电解槽盖板上分别设置有氢气导出口和氯气导出口，所述氢气导出口连接圆筒阴极室与外部环境，所述氯气导出口连接阳极室与外部环境；当电解液的水位高于圆筒阴极室的外表面的小孔时，使得阳极室和阴极室形成分隔设计，以便于阳极室和阴极室内的气体控制及引出。

进一步地，所述电解槽位于控制器及保温底座上，且通过连接电缆将控制器及保温底座与电解槽盖板连接。

进一步地，所述电解液内部放置冰块，用于保持电解液的低温，抑制析出氯气的副反应发生。

进一步地，所述电解液为氯化钠溶液；所述氯化钠溶液质量百分比浓度为：1.0%到5.0%。

进一步地，所述螺旋阳极缠绕于圆筒阴极室外壁面，保证在无需搅拌的情况下反应的均匀性；同时，抑制副反应的发生；螺旋阳极的材料选自铂、钯、铑、铱以及由两种或者两种以上的贵金属形成的合金。

进一步地，所述螺旋阳极为钛、经过表面处理过的钛、氧化物或者氮化物材料；所述经过表面处理过的钛为钌铱钛氧化物处理的钛。

进一步地，所述阴极的结构采用网状结构，有利于生成氢气的逃出和氢氧根离子的扩散运动；阴极材料包括钛，镍，铂或铱；形状包括网状、螺旋状、平板或圆筒状。

进一步地，所述控制器配合ph值检测或者电量的计算，自动确定电解的终点，避免生成非活性的氢氧化钠副产物；同时，用户可根据需要自行控制消毒液中的有效成分的浓度。

进一步地，所述螺旋阳极和阴极分别与控制器连接，所述控制器与外部的直流电源连接。

本发明中，采用特殊的电解槽结构，圆筒的阳极区设计，使得阳极区和阴极区有效隔离开来，阴极和阳极产生的气体可以通过管道引出；可保温的箱体设计，可以保证在电解过程中保持电解液的低温状态，减少氯气析出的副反应的发生；

本发明其实现了阳极区和阴极区的良好隔离，通过管道引出阴极产生的氢气，避免了氢气与阳极生成物之间的副反应的发生和氢气逸出室内可能导致的危险；通过使阳极可能生成的氯气重新溶入溶液，可提高电解效率，同时，将多余的氯气用管道引出室外可保证氯气不会对室内人员造成伤害。

本发明其工作原理为：在电解槽中加入适量合适浓度的氯化钠溶液（食盐水），借助圆筒状的阴极设计及其相应的液封作用，形成了发生器的阳极区和阴极区，在电解液中加入冰块，借助低温保护套维持电解液的低温。在阳极和阴极加上合适的电压，阴极上产生的氢气通过管道引出排放室外或者用于制作富氢水，阴极生成的氢氧根离子通过圆筒阴极室的底部通道及孔道扩散到阳极，在阳极的作用下与氯反应生成次氯酸根离子，生成消毒液。为了防止阳极可能生成的氯气对于人员的伤害，阳极室生成的氯气可通过管道导回阳极溶液（使其与氢氧化钠反应）或者排放室外。用户可根据自己的需求设定电解时间，电解完成后，系统会自动切断电解电源，并声光提示消毒液制作完成，避免大量副产物氢氧化钠的生成。螺旋阳极可保证最大限度减少副反应的发生，网状阴极则保证氢气能够顺利逃逸和氢氧根离子的正常扩散。

本发明的家庭消毒液发生器按照如下方式工作：在电解槽中加入2-5wt%的氯化钠（食盐）溶液，并加入3-5块冰块，置于保温套中，连接好气体导出管道，在控制器上设置好后，开始进行电解，达到电解终点后，电解会自动停止。即完成消毒液的制备。

本发明的特征及优点在于：

1、特殊的电解槽设计：第一：实现了阳极区和阴极区的良好隔离，通过管道引出阴极产生的氢气，避免了氢气与阳极生成物之间的副反应的发生和氢气逸出室内可能导致的爆炸等危险；通过使阳极可能生成的氯气重新溶入溶液，提高了电解效率，同时，将多余的氯气用管道引出可保证氯气不会对室内人员造成伤害。第二：电解食盐水时，温度过高会导致大量有害的氯气的产生和溢出，低温则可大幅度减少生成氯气的副反应的发生，因此，本发生器设置了电解槽的低温保护套，保证了消毒液的质量和用户的身体健康；

2、螺旋电极设计：可有效保证消毒液的均匀性和电解的有效性，可有效避免由于缺乏搅拌带来的扩散限制问题；

3、智能的控制系统，配合ph值检测或者电量的计算，自动确定电解的终点，避免生成非活性的氢氧化钠副产物。

附图说明

图1为本发明家庭用消毒液电解发生器的整机组装图；

图2为本发明家庭用消毒液电解发生器部件及结构示意图；

图中各个部件如下：

螺旋阳极1、阴极2、氢气导出口3、氯气导出口4、电解槽盖板5、圆筒阴极室（底部开口，下部有若干小孔）6、连接电缆7、电解槽8、电解液9、冰块10、控制器及保温底座11，传感器12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1~图2所示，一种家庭用消毒液电解发生器，包括螺旋阳极1、阴极2、电解槽盖板5、圆筒阴极室6和电解槽8；所述圆筒阴极室6套设于电解槽8内部与盖板连接，所述螺旋阳极1螺旋缠绕于圆筒阴极室的外表面，所述阴极2位于圆筒阴极室6内部；所述圆筒阴极室6的底部为开口设计且筒壁下部开设有小孔，使得电解槽8中的电解液9与圆筒阴极室6内的电解液9连通；所述电解槽盖板5上分别设置有氢气导出口3和氯气导出口4，所述氢气导出口3连接圆筒阴极室6与外部环境，所述氯气导出口4连接阳极室与外部环境；当电解液9的水位高于圆筒阴极室的外表面的小孔时，使得阳极室和阴极室形成分隔设计，以便于阳极室和阴极室内的气体控制及引出。所述电解槽8位于控制器及保温底座11上，且通过连接电缆7将控制器及保温底座11与电解槽盖板5连接。所述电解液9内部放置冰块10或者冷水，用于降温。所述电解液为氯化钠溶液；所述氯化钠溶液质量百分比浓度为：2-5%。所述螺旋阳极1缠绕于圆筒阴极室6外壁面，保证在无需搅拌的情况下反应的均匀性；同时，抑制副反应的发生；螺旋阳极1的材料选自铂、钯、铑、铱以及由两种或者两种以上的贵金属形成的合金。所述螺旋阳极1为钛、经过表面处理过的钛、氧化物或者氮化物材料；所述经过表面处理过的钛为钌铱钛氧化物处理的钛。所述阴极2的结构采用网状结构，有利于生成氢气的逃出和氢氧根离子的扩散运动；阴极材料包括钛，镍，铂或铱；形状包括网状、螺旋状、平板或圆筒状。所述控制器配合传感器12（ph值检测或者电导率检测）或者电量的计算，自动确定电解的终点，避免生成非活性的氢氧化钠副产物；所述螺旋阳极1和阴极2分别与控制器连接，即控制器及保温底座11通过连接电缆7与电解槽盖板5内部的螺旋阳极1、阴极2及传感器12连接；所述控制器与外部的直流电源连接

本实施例中电解槽8采用工程塑料（如：聚碳酸酯、尼龙）或者有机玻璃制作，螺旋阳极2采用氧化钌氧化铱包覆的钛丝电极制作，阴极3采用镀铂钛网制作；220v直流电输入，经过整流变压后向电解槽提供3-5v的可变电压直流电，控制器11具有电解电流控制功能，可根据要求向电解槽提供合适的电解电流，整个电解过程中，采用先高电流密度，后低电流密度工作的方式，以减少副反应的发生。控制器还具有定时、电量计算、自动启停、完成提示、自动报警等功能，可配合ph值传感器、电量积算等，实现电解终点的精准控制。

以制备1000ml消毒液为例，制备消毒液时，先往电解槽中加入质量百分比浓度为2.0%的氯化钠溶液，然后加入3-5块小冰块，放置10分钟，使电解液温度降低；盖上上盖，检查阳极和阴极室是否良好分隔，阳极和阴极是否很好置于电解液中。连接好阳极和阴极气体的导出管道。然后在控制器中面板中选择需要的活性组分浓度，开启电解。控制器按照电解进程调节输入电解电流从1000ma逐渐降低至300ma,电解终点通过自动进行电解电量计算、或者传感器检测的ph值或者电导率来确定，电解完成，系统自动切断电解电流，并通过声光提示制作完成。本申请中在电解槽中加入合适浓度的氯化钠溶液（食盐水），并加入少量冰块维持系统的低温以抑制副反应，借助圆筒状的阳极设计和液封作用，形成了发生器的阳极区和阴极区，在阳极和阴极加上合适的电压，阴极上产生的氢气通过管道引出排放室外或者用于制作富氢水，阴极生成的氢氧根离子通过圆筒阳极室的底部通道及筒壁孔道扩散到阳极，在阳极的作用下与氯反应生成次氯酸根离子。为了防止阳极生成的氯气对于人员的伤害，阳极室生成的气体通过管道导回阳极溶液或者排放室外。电解完成后，系统会自动切断电解电源，并声光提示消毒液制作完成，避免大量氢氧化钠副产物的生成。