电极
专利汇可以提供电极专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 电极 ，包括：由多孔的相对低 导电性 材料制成的整体为长条状的中空体；和用于连接到电源的电导体，该电导体沿该中空体内部、并沿着该中空体的整个长度延伸，并在沿该中空体的长度方向上的间隔开的多个 位置 处与该中空体内壁表面 接触 ，使得来自电源的 电流 沿着该电极基本均匀地分布。，下面是电极专利的具体信息内容。
1、一种电极，其包括： 由多孔的相对低导电性材料制成的整体为长条状的中空体；和 用于连接到电源的电导体，该电导体沿该中空体内部、并沿着该中空体的整个长度延伸，并在沿该中空体的长度方向上的间隔开的多个位置处与该中空体内壁表面接触，使得来自电源的电流沿着该电极基本均匀地分布。
2 、如权利要求1所述的电极，其中该电导体是弹簧丝构成的 长条状线圈弹簧，其形状使得弹簧线圈在纵向间隔开的位置处被机械 地压迫至与所述中空体的内壁表面接触。
3 、如权利要求1所述的电极，其中该电导体包括若干个单独 的导体，在相应的纵向间隔开的位置处与该中空体内壁表面相接 触。
4 、如前述权利要求任一项所述的电极，其中该电导体的导电性 比该中空体的导电性高至少两个数量级。
5 、如权利要求1一3中任一项所述的电极，其中所述电极体由 TiOx形式的钛的亚化学计量低氧化物制成，其中x是在1.99〜1.7的 范围中。
6 、如权利要求1一3中任一项所述的电极，其中所述中空体至少 是200mm长。
7 、如权利要求1一3中任一项所述的电极，其中该电导体是由电 子管金属制成。
8 、 一种用于液体电解处理的装置，该装置包括： 一用于包含待处理液体的腔室、 一阳极和一阴极，所述阳极和阴极的至少之一个是如权利要求1一7中任一项的电极。
9 、如权利要求8所述的装置，其中所述液体是废水或水且所述 处理是除去污染物。
10 、 一种操作如权利要求8或9所述的装置的方法，其包 括：从电源供应电流至所述电极上，其中外部阳极区域的电流密度 是超过10A.m2,由此在电极上的任意两点之间的电压变化是低于 200mV 。
11 、 一种现场土壤补救系统，其中安装有如权利要求1一7中任 一项的电极。
12 、 一种进行氧化还原类型的反应的装置，其中安装有如权利 要求1一7中任一项的电极。
电极本申请是申请日为2000年7月3日、申请号为00809912.X、发 明名称为"电极"的中国专利申请的分案申请。技术领域本发明涉及由低导电性材料制成的电极，这种电极通常采用长条 状的中空体形式。该中空体优选是由钛的亚化学计量氧化物等制成， 在这种情况下，大多数有效制造方法都可使该中空体是多孔状的。背景技术举例言之，如果一个管状体长500mm，外径18mm，壁厚3mm， 体积电阻率是30mQ.cm，并且在其一端进行电连接并施以2.83A的 电流(旨在沿其长度方向上所有点处提供大约100A/m2的电流密度)， 那么计算得知在该电极的两端之间的电压降大约是750mV。在很多 的电化学应用中，由于这种电压降，就可能存在着其电势不足以执行 预期功能的电极区域。在阳极与阴极之间为1〜5V数量级的低电压 下操作的电解过程的场合(这种情况是优选的，因为这通常会导致较 低的用电成本)，不能保证电极的所有表面区域是等同有效的或者说 是完全有效的，特别是对于电解过程例如水处理更是这样，此时表现 出高的充气超电势（gassing overpotential)的电极表面更受欢迎(例如 低价氧化钛、二氧化铅、掺杂的二氧化锡)。在这种情况下，实际的 电流密度在这种电极两端之间的变化超过50% 。发明内容本发明的一个目的是提供一种与这种电极进'行电连接的方法，该
方法尤其是在电极体是由多孔材料构成的情况下将解决这类问题。一方面，本发明提供一种电极，其包括：由多孔的相对低导电性 材料制成的整体为长条状的中空体；和用于连接到电源的电导体，该 电导体沿该中空体内部、并沿着该中空体的整个长度延伸，并在沿该 中空体的长度方向上的间隔开的多个位置处与该中空体内壁表面接 触，使得来自电源的电流沿着该电极基本均匀地分布。所述电导体部件的导电性实质上高于(至少2个数量级)所述电极 体的导电性。 一种形式是，该连接装置是一根弹簧丝的线圈形状以致 于在力学上迫使该线圈以规则的间隔与中空体的内壁表面接触。所述中空体可以是由一系列材料制成。该电极中空体最优选是由 TiOx形式的钛的亚化学计量氧化物制成，其中x的取值范围是约 1.99〜1.7。这样的中空体一般是多孔状的，因为以这种材料制造圆柱 体或中空体的大多数成本低廉的方法容易导致多孔结构。可以有催化 元素存在。在一个优选实施例中，该电极体是由钛的亚化学计量氧化 物制成，而电极导体是电子管(valve)金属，由此可以形成耐久的电连 接。当本发明是适合使用体积电阻率高于大约20mQ.cm的材料时， 该中空体最好是至少200mm长。如果中空体材料的电阻率更高，则 本发明适用于所述中空体是至少150mm长的场合。本发明的电极适用于圆柱体电极几何形状是有利的许多处理中， 例如流体处理以消除污染物质以及污染土壤的现场补救。 一般地说， 水污染可以分组成七类，如下：1、 污水以及其它需氧废物；2、 传染性病原体；3、 植物养分；4、 外来有机化学品；5、 无机矿物和化合物；6、 沉积物；
7、放射性物质。污水与其它需氧废物一般可以被生物(有时是化学地)氧化成二 氧化碳和水的含碳有机材料。这些废物可能是有问题的。在市政、疗 养院、制革和屠宰场以及船舶排出的废水中通常可以发现传染性病原 体。这类污染物能够使人和动物包括牲畜致病。植物养分(例如氮和磷)能够促进水生植物的生长，该水生植物千 扰了水的使用且其后来腐烂产生难闻的气味并增加了水中需氧废物 的量。外来有机化学品包括洗涤剂、杀虫剂中使用的表面活性剂、各种 工业制品和其它有机化合物的降解产物。己知这些化合物之中的某些 在极低的浓度下对鱼类就有毒性。这些化合物之中的许多是不易生物 降解的。无机矿物和化合物通常见于市政和工业废水及城市径流中。这些 污染物可杀死或伤害鱼类和其它水生生物且也可影响水的饮用或工 业用途。 一个明显的例子是汞在水中存在。另一个例子是在北方、在 较冷的气候下用于除去路面冰冻的盐污染。沉积物是由暴雨和洪水从地面、耕地、未保护的林地、过度放牧 的牧场、露天矿、路面和城市推土区域上冲刷的土壤和矿物颗粒。沉 积物填塞了河道和水库；侵蚀了电轮机和泵送设备，降低水生植物可 以利用的阳光量；自来水过滤器；且冲积鱼巢、产卵和食品供应，由 此降低了鱼类和水生贝类动物繁殖。在水环境中的放射性物质通常来源于铀和钍的釆矿和冶炼；来源 于核电站和工业、医疗和科学实验用放射性材料。本发明可提供一种现场土壤补救系统和一种进行氧化还原类型 的反应的装置，其中都安装有本发明中所公开的电极。另一方面，本发明提供一种用于电解处理液体的装置，其包括-一用于包含待处理流体的腔室、 一阳极和一阴极，以及一电流电源， 所述阳极和阴极的至少之一是本发明中所公开的电极。
发现本发明在处理水和含水介质方面具有特别好的效果。在这种 情况下，电流是在阳极和阴极之间的小缝隙中通过，水也是从该小缝 隙通过。因为本发明的电极的结构，可保证沿电极的长度上将存在预定的最小电压例如3V。由低价氧化钛制成的电极具有高的充气超电势，即在任何明显的 电流通过之前所要求的电压，因为用于将水分解成氢气和羟基的表面 的催化活性低。除表面被催化的情况之外，这个电势是超过IV，所 以在接头附近对电流的有效驱动力是至多约为2V(如果总电压如上 述是3V的话)，而在另一端在非本发明的情况下由于在上述的条件下 沿电极发生电压降，所以电压是L25V。在另一方面，本发明提供了一种操作上述装置的方法，其包括： 从电源供应电流至具有低导电性的电极上，阳极外部区域的电流密度 是超过10A.m2，由此在电极上的任意两点之间的电压变化是低于 200mVo为了可以很好地理解本发明，现将参照附图通过举例的方式描述 本发明。附图说明图1显示了用于水处理的代表性电化学电池；图2是图1中所示的一个实施例的截面的局部放大图；以及图3是另一个实施例的截面的局部放大图。具体实施方式如图l所示，水处理系统包括一个电池，由此将待处理的水引入 至两个长条状管状体电极之间的环形区域2中，之间的环形间隙是小 的。每个电极通常是500mm长且是连接至直流电源4的各个电极上， 以致于一个电极是阴极5而另一个(例如，内电极)是阳极6。内电极的外径通常是18mm和环形间隙通常是2mm。当电流通过电极时，
发生了电解反应，诸如处理水以除去污染物。水是在电极之间的环形间隙中通过。通常电连接至内电极的一端且提供约2.83A电流。如内 电极是由壁厚为3mm和体积电阻率是30mQ.cm以下的低价氧化钛制 成时，在非本发明的情况下沿着内电极的长度将发生约750mV的电 压降，以致于在一端的电池电势将是约3V而在另一端为2.25V。根据本发明，图1的阳极6包括由低价氧化钛通过模塑、挤压等 等制成的长条状管IO。所述管是500mm长，内径为12mm和外径为 18mm,即壁厚为约3mm。根据本发明的一个实施例且如图2所示，电流供应器包含一根沿 管的内孔延伸的钛弹簧丝11。弹簧丝11的一端是连接至电源4上， 另一端可由端盖密封。弹簧的线圈是在纵向间隔开的位置处被机械地 压迫至与管的内壁接触，由此电源沿管的长度方向基本上均匀地分 布。结果，电池电压沿电池的整个长度上是基本上相等的且由此整个 长度在其电化学功能例如杀微生物、氧化和/或还原污染物方面均是 有效的。阴极可以是与阳极具有相同的形状或者它可以具有标准的样式。 在图3所示的实施例中，线圈弹簧是由沿管的长度方向上间隔开 的一系列单个接头替代。其中的附图标记12表示电导体。本发明是不限于所示的实施例。所述的水处理装置可包含电池组 且包括其它处理元件。不需要电极截面是圆形的。虽然就水处理而言 描述了本发明，但所述电极在需要长条状电极的任何场合下均是有用 的。此种应用包括现场土壤补救，和电化学合成反应，例如氧化还原 体系。
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