專利名稱：一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極。
背景技術(shù)：
空氣負(fù)離子在改善空氣質(zhì)量方面得到廣泛應(yīng)用。最常用的空氣負(fù)離子發(fā)生技術(shù)是 電暈放電，即將充分高的電壓施加在一對電極上，利用強電場的作用，使放電極附近的電暈 區(qū)之外產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子。電暈放電雖然能產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子，但同時也產(chǎn)生較 多的臭氧和一氧化氮，給空氣帶來新的污染物?？諝庳?fù)離子的成分主要有氧負(fù)離子，它是以 與水分子結(jié)合的形式存在的，即O2-(H2O)nOi為自然數(shù))，因而無法分解空氣有機污染物，只 能借助凝結(jié)和吸附作用，使空氣中的固相或液相污染物微粒沉降，降低污染物的濃度來凈 化空氣?？梢姡鲜鲐?fù)離子技術(shù)無法充分發(fā)揮氧負(fù)離子的作用，距離有效改善空氣質(zhì)量的要 求還有一定的距離。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是，提供一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，該組 合電極在低壓電壓的作用下能產(chǎn)生具有高活性的氧負(fù)離子。為了解決上述問題，本實用新型提供一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，其特 征在于，所述組合電極4由相對向的第一電極1和第二電極3、介于這對電極之間的電絕緣 介質(zhì)2以及起支撐固定作用的支承機構(gòu)7組成，該組合電極具有一定電容量、具有儲存電子 和釋放電子的特性、使用低壓電壓，所述第一電極1為氧負(fù)離子產(chǎn)生機構(gòu)，其表面附著對氧 氣敏感的半導(dǎo)體材料，所述第一電極1和第二電極3分別設(shè)有導(dǎo)線連接機構(gòu)5和6。所述第一電極1為泡沫鎳網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫鐵鎳網(wǎng)，所述半導(dǎo)體材料為納米二 氧化鈦，所述第二電極3為不銹鋼網(wǎng)或鈦金屬網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)，所述電絕緣介質(zhì)2為可通過氣體 的電絕緣層。所述電絕緣層為紗布或無紡布或由涂覆在所述第二電極3表面的電絕緣材料所 形成。所述電絕緣層為空氣。所述導(dǎo)線連接機構(gòu)5和6為焊接在對應(yīng)電極上的接線柱。所述支承機構(gòu)7為非金屬框架或由粘結(jié)膠構(gòu)成。本實用新型的有益效果如下本實用新型可以在低壓電壓的作用下產(chǎn)生氧負(fù)離子，不會產(chǎn)生臭氧和一氧化氮。 本實用新型由于使用較低電壓，電極周圍的空氣不會被電離，避免了產(chǎn)生臭氧和一氧化氮， 且所產(chǎn)生的氧負(fù)離子純度高、活性高?？諝庳?fù)離子發(fā)生器的電極使用高壓電壓，在產(chǎn)生負(fù)離 子的同時，還產(chǎn)生無益的臭氧和一氧化氮，且負(fù)離子成分復(fù)雜，其中的氧負(fù)離子是以與水分 子結(jié)合的形式存在的，水分子包圍了氧負(fù)離子，使氧負(fù)離子無法直接與周圍的有機污染物 接觸，因而抑制了其分解有機污染物的作用。[0012]對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，如二氧化鈦、氧化鋯等，具有化學(xué)反應(yīng)強、對氧氣敏感、 易于還原的特性，可作為氧傳感器的材料。由于二氧化鈦是常見的半導(dǎo)體材料，且對使用條 件沒有特殊要求，本實用新型優(yōu)先選用二氧化鈦。常溫下，二氧化鈦與氧氣接觸時便發(fā)生強 烈的氧化還原反應(yīng)，二氧化鈦上的電子還原氧氣分子生成氧負(fù)離子，所生成的氧負(fù)離子純 度高、活性高，能快速分解空氣有機污染物。二氧化鈦失去電子后晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，電阻 值增大，此時，二氧化鈦很容易被還原，恢復(fù)原來的晶格結(jié)構(gòu)。失去電子的二氧化鈦被還原 后，繼續(xù)與氧氣進(jìn)行反應(yīng)生成氧負(fù)離子，此過程周而復(fù)始，便不斷產(chǎn)生氧負(fù)離子。為了使失 去電子的二氧化鈦得到還原，必須向它提供電子。為此，令一對電極組成具有一定電容量的 組合電極，并在其中的一個電極的表面附著二氧化鈦，然后對該電極施加負(fù)電壓，另一電極 施加正電壓，則可向附著二氧化鈦的電極儲存電子，此時，電極表面失去電子的二氧化鈦便 可從電極上獲取電子，從而被還原。另一方面，附著二氧化鈦的電極接負(fù)電壓時，該電極呈 負(fù)極性，可促使氧負(fù)離子離開該電極的表面，使二氧化鈦與氧氣的反應(yīng)能繼續(xù)進(jìn)行。二氧化 鈦從電極上獲取電子得到還原，繼而又和氧氣分子發(fā)生反應(yīng)，二氧化鈦上的電子向氧氣分 子轉(zhuǎn)移，還原氧氣分子生成氧負(fù)離子，氧負(fù)離子離開電極進(jìn)入空氣中，此過程即是電極釋放 電子的過程。也就是說，利用組合電極的儲存電子和釋放電子的特性，可實現(xiàn)向電極表面的 二氧化鈦提供電子，使失去電子的二氧化鈦得到還原，使附著二氧化鈦的電極能夠繼續(xù)產(chǎn) 生氧負(fù)離子。使用低壓電壓便可實現(xiàn)向上述附著二氧化鈦的電極儲存電子。由上述可見，本實用新型在低壓電壓的作用下能產(chǎn)生氧負(fù)離子，克服了現(xiàn)有技術(shù) 的缺點，有明顯的技術(shù)進(jìn)步，而且本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、取材容易、可構(gòu)成產(chǎn)能高的氧負(fù)離 子發(fā)生器，具有很強的實用性。
以下結(jié)合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明圖Ia是本實用新型一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極的A-A剖面圖。圖Ib是本實用新型一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極的主視圖。
具體實施方式
如圖la、lb所示是本實用新型一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極的A-A剖面圖 和主視圖(圖示為平板形結(jié)構(gòu)，其它形狀未畫出，其原理與平板形相同)。所述組合電極4 由兩個相對向的電極，即第一電極1和第二電極3，以及介于這對電極之間的電絕緣介質(zhì)2， 支撐和固定所述電極和所述絕緣介質(zhì)的支承機構(gòu)7組成，它具有一定的電容量，具有儲存 電子和釋放電子的特性。所述第一電極1的表面附著對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，能產(chǎn)生氧 負(fù)離子。所述第一電極1和第二電極3相應(yīng)設(shè)有包含接線柱的導(dǎo)線連接機構(gòu)5和6，供接入 電壓使用。導(dǎo)線連接機構(gòu)可以有不同的形式，即從電極引出接線柱的方式有多種，例如單點 引出、多點引出等等。所述電極1、3可以有各自的大小和形狀，它們與絕緣介質(zhì)2之間可以 是緊貼或者是有一定的間隙，以所組成的組合電極4具有一定的電容量為準(zhǔn)。所述電極1、 3和絕緣介質(zhì)2通過所述支承機構(gòu)7結(jié)合成一個整體，組合成所述組合電極4。電極的材質(zhì) 為電導(dǎo)體材料，為了增加電極的有效表面積，可采用多孔結(jié)構(gòu)的金屬電極，例如金屬網(wǎng)、泡
4沫金屬等，并且在應(yīng)用時讓氣流穿過電極，以增加空氣與電極的接觸面積。此外，電極也可 采用不透氣材料。從實用角度出發(fā)，所述第一電極1的材質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)選為泡沫鎳網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫 鐵鎳網(wǎng)，所述半導(dǎo)體材料優(yōu)選為納米二氧化鈦，即所述第一電極1優(yōu)選為表面覆蓋納米二 氧化鈦的泡沫鎳網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫鐵鎳網(wǎng)；所述第二電極3優(yōu)選為不銹鋼網(wǎng)或鈦金屬網(wǎng) 或鐵絲網(wǎng)；所述電絕緣介質(zhì)2則優(yōu)選為可通過氣體的電絕緣層。所述電絕緣層可優(yōu)先采用 紗布或無紡布，或者由涂覆在所述第二電極3表面的電絕緣材料(例如絕緣漆)所形成。在 電極面積足夠大，電極間的距離足以防止電極短路的情況下，絕緣介質(zhì)也可由空氣充當(dāng)。所 述導(dǎo)線連接機構(gòu)5、6優(yōu)選為單點引線結(jié)構(gòu)，即將接線柱直接焊接到電極上。所述支承機構(gòu) 7采用非金屬材料，例如塑料，做成框架，框架的形狀與電極的形狀相適應(yīng)，并且在對應(yīng)于所 述導(dǎo)線連接機構(gòu)5和6的接線柱位置處設(shè)置通孔8和9，以放置所述接線柱。所述支承機 構(gòu)7還可由粘結(jié)膠構(gòu)成，即利用粘結(jié)膠，例如熱熔膠等，將所述電極1、3和絕緣介質(zhì)2粘結(jié) 成一個整體，組合成所述組合電極4。所述第一電極1的材質(zhì)結(jié)構(gòu)以及二氧化鈦的粒徑、純度對氧負(fù)離子的產(chǎn)率有重大 影響，要求電極有良好的導(dǎo)電性能、足夠大的表面積，二氧化鈦的純度要盡量高、粒徑盡可 能小，以便增加參與反應(yīng)的二氧化鈦分子的數(shù)量。泡沫鎳是常用的電極材料，具有優(yōu)良的導(dǎo) 電性能，且比表面積大。納米二氧化鈦具有粒徑小，吸附能力強，有利于增進(jìn)其與氧氣的反 應(yīng)。因此，所述第一電極1首選為表面覆蓋納米二氧化鈦的泡沫鎳網(wǎng)。泡沫鎳網(wǎng)的孔隙率 越大，比表面積越大，氣阻越大，確定孔隙率時應(yīng)考慮電極大小、氣流量等因素，通?？紫堵?可在40 IlOppi之間選取。泡沫鎳網(wǎng)厚度的選取原則是，孔隙率小，則取大厚度，孔隙率 大，則取小厚度。一般情況下，采用110ppiX1.5mm的泡沫鎳網(wǎng)可獲得良好的綜合性能。二 氧化鈦的粒徑小有利于增加二氧化鈦與氧氣的接觸，提高氧負(fù)離子的產(chǎn)率，可優(yōu)選粒徑小 于20nm的二氧化鈦。上述二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)電極可采用如下方法制作①除去泡沫鎳網(wǎng)表 面的灰塵、氧化物等有害物質(zhì)；②調(diào)制濃度為1. 5% 2. 5%的高純度二氧化鈦溶膠；③用 浸泡法將二氧化鈦負(fù)載到泡沫鎳網(wǎng)上。用浸泡法負(fù)載二氧化鈦的優(yōu)點是泡沫鎳的表面都能 被二氧化鈦覆蓋。制作時可使用壓縮空氣控制二氧化鈦膜的厚度，其厚度以不產(chǎn)生粉化現(xiàn) 象為限。此外，也可采用其他方法制作，如噴涂法等。所述第二電極3的結(jié)構(gòu)會影響所述組合電極4的電容量，即影響到電極儲存電子 的效果，最終影響氧負(fù)離子的產(chǎn)率。組合電極的電容量還與電極間的距離、絕緣介質(zhì)等有 關(guān)，電容量的確定應(yīng)與應(yīng)用要求結(jié)合起來，具體值可用實驗的方法來確定。從經(jīng)濟(jì)性方面考 慮，同時兼顧使用性能，所述第二電極3可首選不銹鋼網(wǎng)。不銹鋼網(wǎng)的孔數(shù)可在40 200 目之間選取，具體還要考慮電極大小、形狀等因素。所述絕緣介質(zhì)2的作用主要是隔離所述第一電極1和第二電極3，防止它們接觸， 造成短路，其次，也可用來調(diào)節(jié)組合電極的電容量。對于一般用途，可選用無紡布、紗布等價 廉易得的絕緣材料，在滿足使用要求的情況下，盡可能選擇氣阻較低的材料。在所述第二電 極3的表面涂覆絕緣材料，例如絕緣漆，也可起到防止所述第一電極1和所述第二電極3短 路的作用，這樣可以省去獨立的絕緣層，使組合電極的結(jié)構(gòu)更加簡潔。所述組合電極4可以做成各種各樣的形狀，如平板形、圓筒形、波紋狀、弧形、不規(guī) 則形狀等，應(yīng)用靈活方便，具體根據(jù)實際應(yīng)用要求而定。
5[0024]上述二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)在自然空氣環(huán)境中，其表面可產(chǎn)生氧負(fù)離子，這是由二氧 化鈦的特性決定的。實驗證明，在某種外力的作用下，例如電場力、氣流、光照射、熱輻射、高 溫水汽等的作用下，氧負(fù)離子可脫離二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)的表面進(jìn)入空氣中。在沒有外部干 擾的情況下，二氧化鈦失去電子后，其晶格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而它可以作為氧傳感器的材料。將 二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)作為一個極板，與它相對向加入另一個金屬極板，并在這對極板之間放 置絕緣層，防止極板接觸，調(diào)節(jié)兩極板之間的距離，同時測量這對極板的電容量，使其可測 到具體的數(shù)值。實驗表明，當(dāng)極板之間的距離在一定范圍內(nèi)時，可以測量到極板間存在電 壓，且該電壓值隨時間和不同環(huán)境因素出現(xiàn)變化，有時甚至?xí)霈F(xiàn)極性反轉(zhuǎn)。上述現(xiàn)象說 明，在對二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)加入干擾因素后，二氧化鈦分子上出現(xiàn)明顯的電子變動跡象，由 此證明，二氧化鈦可起向極板以外輸送電子的作用。顯而易見，電容具有快速的充電儲能和 放電特性，對上述極板施加電壓，電源上的電子便會流向極板，儲存到極板上，此時，如果二 氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)接負(fù)電壓，便有電子流入，由于二氧化鈦易于還原，失去電子后的二氧化鈦 可獲取來自電源的電子使晶格得到恢復(fù)。由上可見，通過準(zhǔn)確配置極板的組成以及兩極板所形成的結(jié)構(gòu)，使其具備有一個 極板能產(chǎn)生氧負(fù)離子；兩個極板形成一定的電容量，且能起儲存電子和釋放電子的作用，同 時配以必要措施，可組成具有實用價值的用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極。以下是一種可用于小型氧負(fù)離子發(fā)生器的平板形組合電極的具體參數(shù)第一電極1 泡沫鎳網(wǎng)的孔隙率為llOppi、厚度為1. 5mm、純度為不小于98%;納米 二氧化鈦的粒徑為5 lOnm、純度為不小于95%。第二電極3 80目不銹鋼網(wǎng)。電絕緣層2 經(jīng)密X緯密為118 X 110的紗布。制作步驟如下①按設(shè)定的尺寸和形狀裁剪二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)，然后在其邊緣適當(dāng)位置焊接上接 線柱；②裁剪不銹鋼網(wǎng)，形狀與上述泡沫鎳網(wǎng)相同，但尺寸較其大，兩者對應(yīng)邊緣距離為 5mm左右，然后在靠近邊緣適當(dāng)位置焊接上接線柱；③平鋪好不銹鋼網(wǎng)，在其上鋪上紗布絕緣層，讓紗布完全蓋住不銹鋼網(wǎng)；④將已裁剪好的二氧化鈦泡沫鎳網(wǎng)與不銹鋼網(wǎng)對中并放到紗布絕緣層上，用適當(dāng) 的力使三者盡量緊貼，然后繞著泡沫鎳網(wǎng)的邊緣填上熱熔膠，使三者牢固粘結(jié)成一體。上述組合電極配上合適的低壓電壓源、風(fēng)機、殼體等便可組成實用的氧負(fù)離子發(fā) 生器，用于殺菌、去除空氣有機氣體污染物，清新室內(nèi)空氣。
權(quán)利要求一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，其特征在于，所述組合電極(4)由相對向的第一電極(1)和第二電極(3)、介于這對電極之間的電絕緣介質(zhì)(2)以及起支撐固定作用的支承機構(gòu)(7)組成，該組合電極具有一定電容量、具有儲存電子和釋放電子的特性、使用低壓電壓，所述第一電極(1)為氧負(fù)離子產(chǎn)生機構(gòu)，其表面附著對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，所述第一電極(1)和第二電極(3)分別設(shè)有導(dǎo)線連接機構(gòu)(5)和(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，其特征在于，所述第一電 極(1)為泡沫鎳網(wǎng)或泡沫鈦網(wǎng)或泡沫鐵鎳網(wǎng)，所述半導(dǎo)體材料為納米二氧化鈦，所述第二 電極(3)為不銹鋼網(wǎng)或鈦金屬網(wǎng)或鐵絲網(wǎng)，所述電絕緣介質(zhì)(2)為可通過氣體的電絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，其特征在于，所述電絕緣 層為紗布或無紡布或由涂覆在所述第二電極(3)表面的電絕緣材料所形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，其特征在于，所述電絕緣 層為空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，其特征在于，所述導(dǎo)線連 接機構(gòu)(5)和(6)為焊接在對應(yīng)電極上的接線柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，其特征在于，所述支承機 構(gòu)(7)為非金屬框架或由粘結(jié)膠構(gòu)成。
專利摘要一種用于氧負(fù)離子發(fā)生器的組合電極，所述組合電極(4)由相對向的第一電極(1)和第二電極(3)、介于這對電極之間的電絕緣介質(zhì)(2)以及起支撐固定作用的支承機構(gòu)(7)組成，該組合電極具有一定電容量、具有儲存電子和釋放電子的特性、使用低壓電壓，所述第一電極(1)為氧負(fù)離子產(chǎn)生機構(gòu)，其表面附著對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料，所述第一電極(1)和第二電極(3)分別設(shè)有導(dǎo)線連接機構(gòu)(5)和(6)。該組合電極整合了對氧氣敏感的半導(dǎo)體材料、電容的固有特性，實現(xiàn)從低壓電源提取電子供給所述半導(dǎo)體材料，從而能在低壓電壓的作用下不斷產(chǎn)生具有高活性的氧負(fù)離子。該組合電極配上適用的低壓電源可組成實用的氧負(fù)離子發(fā)生器。
文檔編號H01T23/00GK201623365SQ20102014806
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者馬驤彬 申請人:馬驤彬