ES2834970T3 - Conjunto de electrodo de membrana y dispositivo de producción de agua electrolizada utilizando el mismo - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de electrodo de membrana, que comprende: un ánodo tubular o con forma de varilla; un terminal del ánodo conectado al ánodo; en donde el terminal del ánodo tiene una porción de soporte del terminal del ánodo con forma de línea o de tira y una/s pinza/s del terminal del ánodo, que se extiende/n a la izquierda y a la derecha desde la porción de soporte del terminal del ánodo, que está/n curvada/s a lo largo de la periferia externa del ánodo, y la porción de soporte del terminal del ánodo junto con la/s pinza/s del terminal del ánodo forman la porción de retención del ánodo del terminal del ánodo para la retención del ánodo; un cátodo dispuesto en una posición separada del ánodo y orientado hacia el ánodo; y una membrana que separa el ánodo y el cátodo entre sí, en donde el cátodo tiene una porción de soporte del cátodo con forma de línea o de tira y una/s pinza/s del cátodo que se extiende/n a la izquierda, a la derecha o a ambos lados de la porción de soporte del cátodo, que está/n curvada/s a lo largo de la periferia externa del ánodo, la porción de soporte del cátodo y la/s pinza/s del cátodo forman la porción de retención del ánodo del cátodo para la retención del ánodo, una/s tira/s de membrana está/n proporcionada/s como membrana/s, la/s tira/s de membrana está/n dispuestas en la/s pinza/s del cátodo para estar en contacto con la/s misma/s de manera que el ánodo quede retenido por la porción de retención del ánodo del cátodo con la/s tira/s de membrana entre las mismas.
Description
DESCRIPCIÓN
Conjunto de electrodo de membrana y dispositivo de producción de agua electrolizada utilizando el mismo Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a un conjunto de electrodo de membrana compacto que puede producir de manera simple agua electrolizada que contiene ozono, peróxido de hidrógeno, ácido hipocloroso y similares en el hogar o en cualquier otro lugar y un dispositivo de producción de agua electrolizada compacto o portátil que utiliza el conjunto de electrodo de membrana.
2. Descripción de la técnica relacionada
El uso de agua electrolizada se ha descrito en publicaciones relacionadas con el establecimiento de la norma JIS para un dispositivo de producción de agua electrolizada para el hogar en 2005, las normas de gestión de higiene para almuerzos de colegio y un manual relacionado con los mismos que fueron establecidos por el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología en 2009, y las directrices para la Asociación de Higiene de Alimentos de Japón publicados bajo la supervisión del ministerio de Salud, Trabajo, y Bienestar en 2009. De ese modo, últimamente se ha centrado la atención a un dispositivo de producción de agua electrolizada.
El término "agua electrolizada" es un nombre genérico de una solución acuosa obtenida mediante la electrolización de agua como materia prima, tal como agua pura, agua corriente, agua blanda o una solución salina diluida, aplicando una tensión de corriente continua, conteniendo la solución acuosa un producto electrolizado tal como ozono, peróxido de hidrógeno, ácido hipocloroso o una mezcla de los mismos. Los dispositivos de producción de agua electrolizada habitualmente tienen una estructura de dos cámaras o tres cámaras en las que las soluciones o gases que están presentes en el lado del ánodo y el lado del cátodo están físicamente separados entre sí. Sin embargo, en algunos procesos de electrólisis, la mezcla de un anolito y un catolito juntos es necesaria o está permitida. En dicho caso, por consiguiente, el dispositivo de producción de agua electrolizada utilizado también tiene una estructura de una cámara.
En el caso en que un dispositivo de producción de agua electrolizada tenga una estructura de dos cámaras o tres cámaras, el “agua electrolizada ácida" se obtiene en el lado del ánodo. Los componentes principales del agua electrolizada ácida son agua con ozono, agua con peróxido de hidrógeno y agua con ácido hipocloroso. Por otro lado, el "agua electrolizada alcalina" se obtiene en el lado del cátodo. En el caso en que se utiliza un dispositivo de producción de agua electrolizada que tiene la estructura de una cámara, se obtiene una mezcla de agua electrolizada ácida y agua electrolizada alcalina como agua electrolizada.
Las Publicaciones de Solicitud de Patente no Examinada Japonesa n.° 2006-346203, 2008-73604, 2008-127583, 2009-125628, y 2009-138262 divulgan un conjunto de electrodo de membrana y un dispositivo de producción de agua electrolizada utilizando el conjunto de electrodo de membrana. El conjunto de electrodo de membrana y el dispositivo de producción de agua electrolizada se caracterizan porque se proporciona una membrana de intercambio iónico con forma de tira alrededor de la circunferencia de un ánodo tubular o con forma de varilla en forma de anillos o en forma de espiral, o se proporciona una membrana de intercambio iónico tubular alrededor de la circunferencia de un ánodo tubular o con forma de varilla en forma tubular, y un cátodo con forma de tira o con forma lineal se bobina alrededor de la superficie de la membrana de intercambio iónico en forma de anillos o en forma de espiral.
El conjunto de electrodo de membrana y el dispositivo de producción de agua electrolizada que utiliza el conjunto de electrodo de membrana tienen la siguiente estructura: se prepara un conjunto de electrodo de membrana proporcionando una membrana de intercambio iónico con forma de tira o tubular alrededor de un ánodo tubular o con forma de varilla, y bobinando un cátodo con forma de tira o con forma lineal alrededor de la superficie de la membrana de intercambio iónico. El conjunto de electrodo de membrana se fija en un tubo, y se conecta un terminal de alimentación de energía al ánodo y/o el cátodo en el tubo, formando de ese modo una unidad de electrólisis. Esta unidad de electrólisis, un recipiente que almacena materia prima agua, y un cabezal forman un dispositivo de expulsión de agua electrolizada. El agua electrolizada producida mediante la electrolización de la materia prima agua con la unidad de electrólisis se expulsa del cabezal.
De acuerdo con el conjunto de electrodo de membrana y el dispositivo de producción de agua electrolizada que se describe en los documentos de patente anteriores, el tamaño del dispositivo puede reducirse, una solución acuosa de materia prima puede electrolizarse utilizando el dispositivo compacto, y el agua electrolizada producida puede expulsarse y utilizarse inmediatamente.
Tal como se ha descrito anteriormente, en el conjunto de electrodo de membrana producido proporcionando una membrana de intercambio iónico con forma de tira alrededor de la circunferencia de un ánodo tubular o con forma de
varilla en forma de anillos o en forma de espiral o proporcionando una membrana de intercambio iónico tubular alrededor de la circunferencia de un ánodo tubular o con forma de varilla en forma tubular, y bobinando un cátodo con forma de tira o con forma lineal alrededor de la superficie de la membrana de intercambio iónico en forma de anillos o en forma de espiral, y el dispositivo de producción de agua electrolizada que utiliza el conjunto de electrodo de membrana, el ánodo, la membrana, y el cátodo están integrados entre sí. Por consiguiente, una vez que se produce el conjunto de electrodo de membrana, el conjunto de electrodo de membrana se manipula fácilmente y puede instalarse fácilmente en el dispositivo. Además, mediante el ajuste del diámetro del ánodo tubular o con forma de varilla, la forma en sección transversal del ánodo, el espesor y la anchura de la membrana de intercambio iónico, y en el caso de un cátodo con forma lineal, el intervalo del bobinado, seleccionando en forma apropiada el diámetro del tubo que alberga este conjunto para formar una cámara de contraelectrodos, y mediante la determinación apropiada del número de ánodos tubulares o con forma de varillas utilizados, se forma una trayectoria de flujo de gas-líquido adecuada como una cámara catódica y una cámara anódica. Además, la concentración de una especie de electrolitos en el agua electrolizada se puede ajustar hasta un valor deseado cambiando la cantidad de agua suministrada y el valor actual. Además, la esterilización se puede realizar con las especies de electrolitos en la concentración deseada expulsando o pulverizando el agua electrolizada obtenida sobre un objeto de destino.
Sin embargo, el dispositivo de producción de agua electrolizada que utiliza el conjunto de electrodo de membrana que se describe en los documentos patente anteriores tiene los siguientes problemas: Debido a que un cátodo con forma de tira o con forma lineal se bobina alrededor de la superficie de una membrana de intercambio iónico en forma de anillos o en forma de espiral (de aquí en adelante, este electrodo se denomina "electrodo de tipo bobinado"), lleva tiempo bobinar el cátodo con forma lineal alrededor de la superficie de una membrana de intercambio iónico, y es difícil hacer que la resistencia del bobinado y el intervalo del bobinado sean uniformes. Además, en este electrodo de tipo bobinado, el desempeño de fijación (fuerza de retención) del alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico puede disminuir. En el caso en que el tamaño del dispositivo de producción de agua electrolizada se reduce, es necesario un proceso calificado para producir el dispositivo. De ese modo, es difícil mecanizar el proceso, dando como resultado un incremento en los costes de producción.
Los siguientes dos métodos son concebibles como un método para fijar (retener) el alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico en el electrodo de diamante de tipo bobinado.
(1) Primer método de fijación (método de no unión)
Una membrana de intercambio iónico con forma de tira se bobina alrededor de un ánodo constituido por un electrodo de diamante con forma de varilla, y después se bobina un alambre de cátodo alrededor de la membrana de intercambio iónico en forma de espiral. De ese modo, el alambre del cátodo se deforma plásticamente para fijar el alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico. Después del bobinado, el alambre del cátodo se bobina nuevamente de alguna manera por la recuperación elástica. Sin embargo, debido a la elasticidad de la membrana de intercambio iónico, el alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico se retienen en el ánodo constituido por un electrodo de diamante con forma de varilla en forma de contacto cercano.
(2) Segundo método de fijación (método de unión)
En el caso en que el número de bobinados es pequeño o el alambre de cátodo es delgado, la fuerza para retener la membrana de intercambio iónico es más pequeña que el caso que se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, el rebobinado se suprime, por ejemplo, bobinando fuertemente el alambre de cátodo una pluralidad de veces de una manera de contacto cercano al comienzo y al final del bobinado del alambre del cátodo. De ese modo, el alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico se retienen en el ánodo constituido por un electrodo de diamante.
En general, desde el punto de vista de la complicación del proceso y los costes, el método de no unión, que es el primer método de fijación, se emplea preferentemente como método para fijar (retener) el alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico en el ánodo constituido por un electrodo de diamante.
Sin embargo, en el caso en que se emplea el método de no unión y se reduce el tamaño del electrodo de diamante de tipo bobinado existente que tiene un alambre de cátodo fijo en una forma de no unión, se producen los siguientes problemas: específicamente, cuando el número de bobinados del alambre del cátodo se reduce, la fuerza de fricción en una dirección axial del electrodo de diamante se reduce en conformidad con el número reducido de bobinados. Como resultado, el alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico se desplazan fácilmente en la dirección axial.
Además, cuando el número de bobinados se reduce (por ejemplo, a aproximadamente 1 a 3), debido a que el inicio y el final del bobinado no están vinculados, la fuerza de retención (presión) del alambre del cátodo que presiona la membrana de intercambio iónico en el electrodo de diamante disminuye. Por consiguiente, en el caso en el que la electrólisis se realiza a una cierta densidad de corriente utilizando un electrodo de diamante que tiene un pequeño número de bobinados del alambre del cátodo, se cree que la tensión del electrodo de diamante se hace más alta que en el caso en que el número de bobinados del alambre del cátodo es mayor. De ese modo, en el caso en que se utiliza el electrodo de diamante de tipo bobinado existente y el número de bobinados del alambre del cátodo se
reduce, es necesario fijar ambos extremos del alambre del cátodo uniendo de manera que el alambre del cátodo y la membrana de intercambio iónico no se desplacen en la dirección axial del electrodo de diamante y se obtenga una fuerza estable para retener la membrana de intercambio iónico.
Por otro lado, en el caso en que se emplea el método de unión, que se consigue mediante el segundo método de fijación, y el tamaño del electrodo de diamante se reduce (es decir, el número de bobinados se reduce), la cantidad de material de del ánodo constituido por un electrodo de diamante y el proceso de bobinado se reducen, reduciendo así los costes. Sin embargo, la configuración (el número de etapas) del proceso del bobinado no cambia. En consecuencia, la relación de los costes del proceso de bobinado y los costes totales de los electrodos de diamante aumenta. Además, debido a que es necesario fijar los dos extremos del alambre del cátodo mediante la unión, se incrementa la etapa de unión.
Tal como se ha descrito anteriormente, en el caso en el que un electrodo de diamante compacto se produce al reducir el número de bobinados en el electrodo de diamante de tipo bobinado existente, los costes de producción del electrodo de diamante por la cantidad de O3 generado se incrementa significativamente.
El documento US 3980544 A describe un aparato para la sujeción de un diafragma fabricado en cada una de las secciones de los electrodos.
El documento US3878082 A describe una celda electrolítica de diafragma para la producción de cloro a partir de una solución de cloruro de metal alcalino acuosa usando un material de lámina preformada como diafragma mediante el uso de retenedores elasto-poliméricos.
Como una solución de los problemas (tal como desestabilización en la fijación de la forma debido a una disminución en la fuerza para retener una membrana de intercambio iónico con un alambre de cátodo, un aumento en la tensión de la celda electrolítica, fijando ambos extremos de un alambre de cátodo para suprimir estos problemas, y un aumento en el hombre-hora causada de ese modo) provocado en la reducción en el tamaño del electrodo de diamante, la presente invención proporciona un conjunto de electrodo de membrana de tipo abrazadera en el que se utiliza un cátodo con forma de abrazadera en lugar de un alambre de alambre.
Sumario de la invención
Para solucionar los problemas anteriores, la presente invención proporciona un conjunto de electrodo de membrana compacto que de manera simple puede producir agua electrolizada que contiene ozono, peróxido de hidrógeno, ácido hipocloroso, y similares en el hogar o en cualquier otro lado y a través del cual puede realizarse la esterilización o desinfección utilizando el agua electrolizada producida, el conjunto de electrodo de membrana que tiene una nueva estructura de electrodos de tipo abrazadera en vez de la estructura de electrodos de tipo bobinado existente. La presente invención también proporciona un dispositivo de producción de agua electrolizada compacto o portátil que utiliza el conjunto de electrodo de membrana.
Un primer aspecto de la presente invención proporciona un conjunto de electrodo de membrana, tal como se define en la reivindicación 1, que incluye un ánodo tubular o con forma de varilla; un terminal del ánodo conectado al ánodo, en donde el terminal del ánodo tiene una porción de soporte del terminal del ánodo con forma lineal o de tira y una/s pinza/s del terminal del ánodo que se extiende/n a la izquierda y la derecha desde la porción de soporte del terminal del ánodo, que está/n curvada/s a lo largo de la periferia externa del ánodo,
y
la porción de soporte del terminal del ánodo junto con la/s pinza/s del terminal del ánodo forman la porción de retención del ánodo del terminal del ánodo para la retención del ánodo; un cátodo dispuesto en una posición separada del ánodo y orientado hacia el ánodo; y una membrana que separa el ánodo y el cátodo entre sí, en el que el cátodo incluye una porción de soporte del cátodo con forma lineal o con forma de tira y una/s pinza/s del cátodo que se extiende/n a la izquierda, derecha, o tanto izquierda como derecha desde la porción de soporte del cátodo y que está/n curvada/s a lo largo de una periferia externa del ánodo, la porción de soporte del cátodo y la/s pinza/s del cátodo forman una porción de retención del ánodo del cátodo, reteniendo la porción de retención del ánodo el ánodo, una/s tira/s de membrana y la/s tira/s de membrana está/n proporcionada/s como membrana y dispuesta/s en la/s pinza/s del cátodo para estar en contacto con la/s pinza/s del cátodo de manera que el ánodo quede retenido por la porción de retención del ánodo del cátodo con la/s tira/s de membrana entre las mismas.
El cátodo puede incluir una porción de alimentación de energía del cátodo, el terminal del ánodo puede incluir una porción de alimentación de energía del terminal del ánodo, y la porción de alimentación de energía del cátodo y la porción de alimentación de energía del terminal del ánodo pueden estar dispuestas para que se extiendan en la misma dirección.
La pinza del cátodo puede incluir una porción izquierda de la pinza del cátodo y una porción derecha de la pinza del cátodo que se extienden desde la porción de soporte del cátodo en forma bilateralmente simétrica.
Puede proporcionarse más de un par de la porción izquierda de la pinza del cátodo y la porción derecha de la pinza
del cátodo, y la pinza del cátodo puede extenderse a la izquierda y derecha desde la porción de soporte del cátodo y puede tener una forma de peine.
La tira de membrana puede estar dispuesta para estar continuamente en contacto con la porción izquierda de la pinza del cátodo y la porción derecha de la pinza del cátodo.
Las puntas de la porción izquierda de la pinza del cátodo y la porción derecha de la pinza del cátodo pueden estar curvadas hacia fuera de manera que la porción de retención del ánodo del cátodo tenga sustancialmente la forma de la letra Q cuando se ve desde una dirección axial del ánodo.
El terminal del ánodo incluye una porción de soporte del terminal del ánodo con forma lineal o con forma de tira y una pinza del terminal del ánodo que se extiende a la izquierda y a la derecha desde la porción de soporte del terminal del ánodo y que está curvada a lo largo de una periferia externa del ánodo, y la porción de soporte del terminal del ánodo y la pinza del terminal del ánodo pueden formar una porción de retención del ánodo del terminal del ánodo, donde la porción de retención del ánodo retiene el ánodo.
La pinza del terminal del ánodo puede estar curvada de manera que la porción de retención del ánodo del terminal del ánodo tenga sustancialmente la forma de la letra Q o la letra C cuando se ve desde una dirección axial del ánodo.
El ánodo puede tener una longitud de 3 mm o más y 100 mm o menos.
El ánodo puede tener un diámetro externo de 0,5 mm o más y 10 mm o menos.
La tira de membrana puede tener un espesor de 0,1 mm o más y 2 mm o menos.
La tira de membrana puede tener una anchura de 0,2 mm o más y 5 mm o menos.
El ánodo puede tener un electrodo de diamante conductor de la electricidad.
La membrana puede ser una membrana de intercambio iónico.
Un segundo aspecto de la presente invención proporciona un dispositivo de producción de agua electrolizada que incluye el conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, en el que la materia prima agua se electroliza utilizando el conjunto de electrodo de membrana para producir agua electrolizada.
El dispositivo de producción de agua electrolizada además puede incluir un recipiente que almacena la materia prima agua, en el que la materia prima agua se electroliza mediante el suministro de energía al conjunto de electrodo de membrana para producir agua electrolizada.
El dispositivo de producción de agua electrolizada además puede incluir una porción del flujo de agua a través del cual se permite que pase la materia prima agua, en el que la materia prima se electroliza mediante el suministro de energía al conjunto de electrodo de membrana para producir agua electrolizada.
De acuerdo con los aspectos anteriores de la presente invención, debido a que se adopta una nueva estructura de conjunto de electrodo de membrana de tipo abrazadera en vez de la estructura de electrodos de tipo bobinado existente, pueden lograrse las ventajas que se describen más abajo.
(1) El tamaño del conjunto de electrodo de membrana puede reducirse. Específicamente, de acuerdo con la presente invención, las dimensiones del conjunto de electrodo de membrana son pequeñas, el grado de libertad de la ubicación de instalación es alto, y de ese modo se incrementa la versatilidad de un conjunto de electrodo de membrana compacto.
(2) Se mejora un desempeño estable. Específicamente, de acuerdo con la presente invención, puede realizarse la electrólisis mientras se retiene una membrana de intercambio iónico en un ánodo a una presión estable.
(3) Se mejora la productividad. Específicamente, de acuerdo con la presente invención, se simplifica la fabricación de un conjunto de electrodo de membrana a partir del método de bobinado de un alambre de cátodo al método de ajuste de una membrana de intercambio iónico en un cátodo junto con un ánodo, mejorando de ese modo la productividad.
(4) Los costes del equipo pueden reducirse. Específicamente, de acuerdo con la presente invención, la fabricación puede realizarse no mediante una máquina de bobinado costosa sino mediante una máquina de ajuste poco costosa.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1A es una vista en perspectiva que ilustra un conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una
realización de la presente invención;
la Fig. 1B es un dibujo de ensamblaje del conjunto de electrodo de membrana que se ilustra en la Fig. 1A, de acuerdo con una realización de la presente invención;
la Fig. 1C es una vista de desarrollo de un cátodo 3 del conjunto de electrodo de membrana que se ilustra en la Fig. 1A, de acuerdo con una realización de la presente invención;
la Fig. 1D es una vista de desarrollo de un terminal del ánodo 4 del conjunto de electrodo de membrana que se ilustra en la Fig. 1A, de acuerdo con una realización de la presente invención;
la Fig. 2A es una vista en perspectiva que ilustra un conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con otra realización de la presente invención;
la Fig. 2B es un dibujo de ensamblaje del conjunto de electrodo de membrana que se ilustra en la Fig. 2A, de acuerdo con otra realización de la presente invención;
la Fig. 3A es una vista que ilustra un dispositivo de producción de agua electrolizada de acuerdo con una realización de la presente invención; y
la Fig. 3B es una vista que ilustra un dispositivo de producción de agua electrolizada de acuerdo con otra realización de la presente invención.
Descripción de las realizaciones preferentes
Ahora se describirá una realización de un conjunto de electrodo de membrana de la presente invención con referencia a los dibujos.
Las Figs. 1A a 1D ilustran una realización de la presente invención. Tal como se ilustra en la Fig. 1A, un conjunto de electrodo de membrana 10 de la presente invención incluye un ánodo tubular o con forma de varilla 1, un terminal del ánodo 4 que está eléctricamente conectado al ánodo 1, un cátodo 3 dispuesto en una posición separada del ánodo 1 y orientado hacia el ánodo 1, y una membrana 2 que separa el ánodo 1 y el cátodo 3 entre sí.
Tal como se ilustra en las Figs. 1B y 1C, el cátodo 3 incluye una porción de soporte del cátodo con forma lineal o con forma de tira 14 y una pinza del cátodo 12 que se extiende a la izquierda y derecha desde la porción de soporte del cátodo 14 y que está curvada a lo largo de una periferia externa del ánodo 1. La porción de soporte del cátodo 14 y la pinza del cátodo 12 forman una porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3, donde la porción de retención del ánodo 5 retiene el ánodo 1. La membrana 2 incluye tiras de membrana 6. La membrana 2 que incluye las tiras de membrana 6 está dispuesta en la pinza del cátodo 12 para estar en contacto con la pinza del cátodo 12. De ese modo, el ánodo 1 lo retiene la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 con las tiras de membrana 6 entre los mismos. La pinza del cátodo 12 incluye una porción izquierda de la pinza del cátodo 12a y una porción derecha de la pinza del cátodo 12b que se extienden desde la porción de soporte del cátodo 14 en forma bilateralmente simétrica. Al menos se proporciona un par de la porción izquierda de la pinza del cátodo 12a y la porción derecha de la pinza del cátodo 12b. La pinza del cátodo 12 se extiende a la izquierda y derecha desde la porción de soporte del cátodo 14 y tiene una forma de peine. Cada una de las tiras de membrana 6 está dispuesta para que esté continuamente en contacto con la porción izquierda de la pinza del cátodo 12a y la porción derecha de la pinza del cátodo 12b.
Las porciones izquierdas de la pinza del cátodo 12a y porciones derechas de la pinza del cátodo 12b que se extienden desde la porción de soporte del cátodo 14 en forma bilateralmente simétrica pueden extenderse solamente al lado izquierdo o el lado derecho de la porción de soporte del cátodo 14. Además, cada una de las tiras de membrana 6 puede no estar continuamente en contacto con la porción izquierda de la pinza del cátodo 12a y la porción derecha de la pinza del cátodo 12b. Alternativamente, la tira de membrana 6 puede entrar en contacto con la pinza del cátodo 12 con una separación en la dirección axial de la porción de soporte del cátodo 14.
Cuando el ánodo 1 lo retiene la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3, la membrana 2 que incluye las tiras de membrana 6 debe entrar en contacto con la superficie externa del ánodo 1. Por ello, es necesario que la membrana 2 se inserte en la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 desde la pinza del cátodo 12. Para este fin, la pinza del cátodo 12 sustancialmente tiene la forma de la letra Q cuando se ve desde la dirección axial del ánodo 1, y se forma una porción guía 25 de la pinza del cátodo 12 de manera que las puntas de la pinza del cátodo 12 estén curvadas hacia fuera. Con esta estructura, el ánodo 1 puede insertarse fácilmente en la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3.
Es necesario que la pinza del cátodo 12 incluya al menos un par de la porción izquierda de la pinza del cátodo 12a y porción derecha de la pinza del cátodo 12b en conformidad con la cantidad de productos de reacción requeridos (tal como la cantidad de agua y la concentración) de manera que se proporcione un flujo uniforme de una solución electrolítica alrededor de cada una de las porciones de la pinza del cátodo (porciones de electrólisis) y se obtenga una buena eficiencia de electrólisis en total.
Con respecto a la tira de membrana 6, desde el punto de vista del flujo de la solución electrolítica, preferentemente se proporciona una pluralidad de tiras de membrana 6 para que entren en contacto con la superficie del ánodo 1 con una separación entre las mismas. Sin embargo, desde el punto de vista de la facilidad de la preparación de la tira de membrana 6, la tira de membrana 6 puede ser una tira simple. En este caso, preferentemente se proporciona una pluralidad de aberturas en la tira para mejorar la permeabilidad de gas-líquido.
Tal como se ilustra en la Fig. 1D, el terminal del ánodo 4 incluye una porción de soporte del terminal del ánodo con forma lineal o con forma de tira 24 y una pinza del terminal del ánodo 22 que se extiende a la izquierda y derecha desde la porción de soporte del terminal del ánodo 24 y que está curvada a lo largo de una periferia externa del ánodo 1. La porción de soporte del terminal del ánodo 24 y la pinza del terminal del ánodo 22 forman una porción de retención del ánodo 7 del terminal del ánodo 4, donde la porción de retención del ánodo 7 retiene el ánodo 1. La pinza del terminal del ánodo 22 está curvada de manera que la porción de retención del ánodo 7 del terminal del ánodo 4 sustancialmente tiene la forma de la letra Q o la letra C cuando se ve desde la dirección axial del ánodo 1. La retención del ánodo 1 por la porción de retención del ánodo 7 del terminal del ánodo 4 puede lograrse en forma de ajuste o en forma de deslizamiento. Por ello, la pinza del terminal del ánodo 22 sustancialmente puede tener la forma de la letra Q o la forma de la letra C. Se forma Una porción guía 27 de la pinza del terminal del ánodo 22 en las puntas de la pinza del terminal del ánodo 22. La porción guía 27 es apropiada para el caso en el que el ánodo 1 quede retenido por la porción de retención del ánodo 7 del terminal del ánodo 4 en forma de ajuste.
El intervalo de retención del ánodo 1 por la pinza del cátodo 12 de la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 es preferentemente aproximadamente 3/4 (270°) de la circunferencia del ánodo 1 de manera que el ánodo 1 se inserta fácilmente en la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 y es retenido moderadamente por la pinza del cátodo 12.
La retención del ánodo 1 por la pinza del terminal del ánodo 22 de la porción de retención del ánodo 7 del terminal del ánodo 4 puede lograrse en forma de ajuste o en forma de deslizamiento.
En las Figs. 1A a 1D, una porción de alimentación de energía del terminal del ánodo 26 está formada integralmente con la porción de soporte del terminal del ánodo con forma lineal o con forma de tira 24 del terminal del ánodo 4, y una porción de alimentación de energía del cátodo 16 está formada integralmente con la porción de soporte del cátodo con forma lineal o con forma de tira 14 del cátodo 3. La presente realización describe una estructura de un conjunto de electrodo de membrana terminal de un lado en el que la porción de alimentación de energía del cátodo 16 y la porción de alimentación de energía del terminal del ánodo 26 se extienden desde un lado del ánodo 1.
En la fabricación del conjunto de electrodo de membrana de la presente invención, en primer lugar, más de un par de la porción izquierda de la pinza del cátodo 12a y la porción derecha de la pinza del cátodo 12b de la pinza del cátodo 12 están curvadas a lo largo de una periferia externa del ánodo 1. Tal como se ilustra en la Fig. 1C, las porciones izquierdas de la pinza del cátodo 12a y las porciones derechas de la pinza del cátodo 12b se forman con anticipación para que se extiendan a la izquierda y derecha desde la porción de soporte del cátodo 14 del cátodo 3 en una forma de peine. De ese modo, se forma la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 que se ilustra en la Fig. 1B.
Posteriormente, una porción de pinza del terminal del ánodo izquierda 22a y una porción de pinza terminal del ánodo derecha 22b de la pinza del terminal del ánodo 22 están curvadas a lo largo de la periferia externa del ánodo 1. Tal como se ilustra en la Fig. 1D, la porción de pinza del terminal del ánodo izquierda 22a y la porción de pinza del terminal del ánodo derecha 22b se forman con anticipación para que se extiendan a la izquierda y derecha desde la porción de soporte del terminal del ánodo 24 del terminal del ánodo 4. De ese modo, se forma la porción de retención del ánodo 7 del terminal del ánodo 4 que se ilustra en la Fig. 1B.
Después, un extremo del ánodo 1 queda retenido por la porción de retención del ánodo 7 del terminal del ánodo 4. Después, una pluralidad de tiras de membrana 6 están dispuestas en intervalos en la superficie del cuerpo del ánodo tubular o con forma de varilla 1.
Después, el cuerpo del ánodo 1 queda retenido por las porciones izquierdas de la pinza del cátodo 12a y porciones derechas de la pinza del cátodo 12b de la pinza del cátodo 12 de la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 con la pluralidad de tiras de membrana 6 entre los mismos.
Las tiras de membrana 6 pueden estar dispuestas en las superficies de las porciones izquierdas de la pinza del cátodo 12a y las porciones derechas de la pinza del cátodo 12b de la pinza del cátodo 12 de la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 en vez de estar bobinadas alrededor del cuerpo del ánodo 1.
Las Figs. 2A y 2B ilustran otra realización de la presente invención. Las Figs. 2A y 2B ilustran la estructura de un conjunto de electrodo de membrana terminal de ambos lados que se produce utilizando los mismos componentes que aquellos que se ilustran en las Figs. 1A a 1D de manera que la porción de alimentación de energía del cátodo 16 y la porción de alimentación de energía del terminal del ánodo 26 se extienden a ambos lados del ánodo 1. A continuación, se describirán los componentes de la presente invención.
Ánodo 1
El ánodo 1 utilizado en la presente invención es un cuerpo tubular o en forma de varilla compuesto de un material conductor de la electricidad. Se utiliza un electrodo preparado recubriendo una superficie de una base tal como una varilla o una tubería con un catalizador de ánodo como el ánodo 1. La sección transversal de la base se selecciona preferentemente de un círculo, un cuadrado, una elipse, un cilindro circular hueco, un tubo cuadrangular, y similares, pero no se limita a ellos. Los ejemplos del catalizador de ánodo que cubre la superficie de la base incluyen óxido de plomo, óxido de estaño, metales nobles tal como platino, óxidos de metales nobles, carbono, y diamante conductor de la electricidad. Desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión, se utilizan preferentemente metales nobles tales como platino e iridio, óxidos de los mismos, y diamante conductor de la electricidad. La base preferentemente tiene una larga vida útil y resistencia a la corrosión con el fin de evitar que una superficie tratada se contamine. Se utilizan preferentemente metales de válvulas tal como titanio y niobio y aleaciones de los mismos como la base. Se considera que el diamante conductor de la electricidad es prometedor como un catalizador anódico debido a que la conductividad eléctrica del mismo puede controlarse mediante el dopaje del diamante conductor de la electricidad con un dopante tal como boro. Se ha informado que el diamante conductor de la electricidad es inactivo con respecto a la reacción de descomposición de agua y, en una reacción de oxidación, el ozono y peróxido de hidrógeno se producen además de oxígeno cuando se utiliza el diamante conductor de la electricidad. El uso del diamante conductor de la electricidad permite que la reacción electrolítica avance fácilmente, y de ese modo estos peróxidos se producen en forma significativamente eficiente mediante la electrólisis. Además, cuando se utiliza el diamante conductor de la electricidad, se producen un radical de OH y un oxidante de un electrolito además de las especies de electrolitos anteriores. De ese modo, el efecto de esterilización y blanqueo debido a estos productos de reacción y las especies de electrolitos anteriores puede utilizarse sinérgicamente.
Cuando se utiliza el diamante conductor de la electricidad, no solamente puede utilizarse Si (de cristal simple o policristalino) sino también Nb, Ta, Zr, Ti, Mo, W, grafito, carburos, etc. como la base. El material de la base puede seleccionarse apropiadamente de acuerdo con el uso.
La longitud y el diámetro del ánodo 1 se seleccionan basándose en la cantidad de productos de reacción requeridos (tal como la cantidad de agua y la concentración). El ánodo 1 preferentemente tiene una longitud de 3 mm o más y 100 mm o menos, y un diámetro externo de 0,5 mm o más y 10 mm o menos.
La sección transversal del ánodo 1 preferentemente se selecciona de un círculo, un cuadrángulo, una elipse, un cilindro circular hueco, un tubo cuadrangular, y similares, pero no se limita a los mismos.
Se pueden formar irregularidades en la superficie del ánodo 1. Alternativamente, cuando el ánodo 1 se compone de un material hueco, las aberturas pueden formarse en la superficie del ánodo 1. Estas irregularidades y aberturas son eficaces para mejorar la permeabilidad de gas-líquido.
Membrana 2
Puede utilizarse una membrana neutra o una membrana de intercambio iónico como la membrana 2 con el fin de mantener de forma estable las sustancias activas producidas por la reacción del electrodo. La membrana puede estar compuesta de una resina de hidrocarburo o fluororresina. Sin embargo, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión del ozono y peróxidos, la primera resina es preferible. Una membrana de intercambio iónico tiene una función de evitar que las sustancias producidas en el ánodo y el cátodo se consuman en los electrodos opuestos y permitir que la electrólisis avance rápidamente en el caso en que un líquido tiene una baja conductividad eléctrica. Por consiguiente, preferentemente se utiliza una membrana de intercambio iónico en el caso en que un líquido que tiene poca conductividad eléctrica, por ejemplo, se utiliza agua pura como materia prima. La formación de irregularidades en una superficie de la membrana 2 o la formación de aberturas en una superficie de un electrodo es preferible debido a que se puede mejorar la permeabilidad de gas-líquido.
El uso de una membrana de intercambio iónico como la membrana 2 evita que las sustancias producidas en el ánodo 1 y el cátodo 3 se consuman en los electrodos opuestos y permite que la electrólisis avance con rapidez, incluso en el caso en que un líquido tiene una baja conductividad eléctrica. Por consiguiente, preferentemente se utiliza una membrana de intercambio iónico en el caso en que se utiliza un líquido que tiene pobre conductividad eléctrica, por ejemplo, agua, como materia prima. Cuando se utiliza una membrana de intercambio iónico como la membrana 2, la membrana de intercambio iónico puede estar compuesta por una fluororresina o una resina de hidrocarburo. Sin embargo, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión del ozono y peróxidos, es preferente la primera resina.
La membrana 2 preferentemente tiene un espesor de 0,1 mm o más y 2 mm o menos, y una anchura de 0,2 mm o más y 5 mm o menos. Cuando la anchura de la membrana 2 es más pequeña que la anterior, la resistencia física de la membrana 2 se vuelve insuficiente y de ese modo la membrana 2 se corta fácilmente. Cuando la anchura de la membrana 2 es más grande que la anterior, se suprimen la transferencia de masa de la materia prima de la electrólisis y los productos de una separación, lo que da como resultado un aumento en la tensión y una disminución
en el rendimiento de la corriente. Cuando se utiliza una pluralidad de tiras de membrana 6 como la membrana 2, la separación entre las tiras de membrana 6 preferentemente es aproximadamente 0,1 a 10 mm. También es preferible proporcionar aberturas en la membrana 2 con anticipación para mejorar la permeabilidad de gas-líquido del conjunto de electrodo de membrana. La dimensión de cada una de las aberturas es preferentemente 1 a 10 mm en términos de perímetro de la sección.
Cátodo 3
La porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 utilizada en la presente invención tiene conductividad eléctrica y preferentemente tiene elasticidad debido a que es necesario retener la porción de retención del ánodo 5. Además, la porción de retención del ánodo 5 del cátodo 3 preferentemente tiene alta resistencia a la oxidación debido a que el ozono y peróxidos están disueltos en el agua electrolizada producida mediante la electrólisis.
La reacción en el cátodo 3 es principalmente la generación de hidrógeno. Una base del cátodo 3 preferentemente está compuesta por, por ejemplo, acero inoxidable, circonio, o níquel. En la superficie de la base, se puede proporcionar un metal del grupo del platino, níquel, circonio, oro, plata, carbono, diamante, o similares como catalizador de cátodo que no se fragiliza por el hidrógeno.
El espesor de la placa del cátodo 3 es generalmente preferentemente 0,1 a 3,0 mm, a fin de retener moderadamente la membrana en la varilla del ánodo, aunque depende de la cantidad de energía suministrada.
Terminal del ánodo 4
El terminal del ánodo 4 utilizado en la presente invención retiene el ánodo 1 en forma de ajuste o en forma de deslizamiento, y de ese modo el material del terminal del ánodo 4 tiene conductividad eléctrica. Debido a que el terminal del ánodo 4 necesita retener el ánodo 1, el terminal del ánodo 4 preferentemente tiene elasticidad.
Un dispositivo de producción de agua electrolizada en la presente invención habitualmente tiene una estructura de una cámara. Mediante la electrólisis, el agua electrolizada ácida se produce en el lado del ánodo y el agua electrolizada alcalina se produce en el lado del cátodo. Sin embargo, el agua electrolizada ácida y el agua electrolizada alcalina se producen como agua electrolizada mixta.
En la presente invención, cuando la materia prima agua se suministra al dispositivo de producción de agua electrolizada y la energía se suministra al dispositivo, la materia prima agua entra en contacto con el ánodo y el cátodo en el dispositivo de producción de agua electrolizada y se electroliza para producir agua electrolizada.
La Fig. 3A ilustra un dispositivo de producción de agua electrolizada de acuerdo con una realización de la presente invención. Un conjunto de electrodo de membrana 10 se conecta a una porción de alimentación de energía proporcionada en un recipiente 28. La materia prima agua se suministra al recipiente 28, y la energía se suministra desde una fuente de alimentación de energía 30 al conjunto de electrodo de membrana 10, electrolizando de ese modo la materia prima agua. De ese modo, se produce el agua electrolizada.
La Fig. 3B ilustra un dispositivo de producción de agua electrolizada de acuerdo con otra realización de la presente invención. Un conjunto de electrodo de membrana 10 se conecta a una porción de alimentación de energía proporcionada en una porción del flujo de agua 29 de agua de materia prima, por ejemplo, una línea de suministro de agua. La energía se suministra desde una fuente de alimentación de energía 30 al conjunto de electrodo de membrana 10 mientras que la materia prima agua se suministra en forma continua a la porción de flujo de agua 29, electrolizando de ese modo la materia prima agua. De ese modo, se produce agua electrolizada activa similar. Se selecciona un material que no es corroído por la materia prima agua como material de un tanque que funciona como recipiente en el que se almacena la materia prima agua o el material de la porción del flujo de agua tal como una línea de suministro de agua.
Con respecto a las condiciones de electrólisis, la temperatura es preferentemente 5 °C a 40 °C y la densidad de corriente es preferentemente 0,01 a 1 A/cm2 desde el punto de vista de la actividad de estabilidad de las sustancias producidas.
El conjunto de electrodo de membrana que se ilustra en la Fig. 1A es un conjunto de electrodo de membrana terminal de un lado en el que la porción de alimentación de energía del cátodo 16 y la porción de alimentación de energía del terminal del ánodo 26 se extienden desde un lado del ánodo 1. En el caso en que se utiliza este conjunto de electrodo de membrana, preferentemente se prepara una toma para la fijación de un electrodo de tipo abrazadera, donde la toma se Ilustra en la Fig. 3A o 3B. Con esta estructura, se puede realizar un trabajo de conexión de cables, que hasta ahora se ha llevado a cabo utilizando un contacto de engarzado, soldadura, soldadura en barra, o similares, con solo insertar un terminal de un electrodo en la toma. Además, el electrodo se separa fácilmente de la toma. De ese modo, también se lleva a cabo fácilmente un trabajo de sustitución del electrodo.
Tal como se ha descrito anteriormente, en el conjunto de electrodo de membrana de terminal de un lado en el que la porción de alimentación de energía del cátodo 16 y la porción de alimentación de energía del terminal del ánodo 26 se extienden desde un lado del ánodo 1, la conexión de un electrodo y una propiedad de mantenimiento (fijación y desprendimiento del electrodo) se mejoraron notablemente. Por ejemplo, se utilizan preferentemente Ti o acero inoxidable que tienen alta resistencia a la corrosión, como material de un accesorio de metal de alimentación de energía de la toma de corriente que entra en contacto el terminal del ánodo y el cátodo.
Materia prima agua y agua electrolizada producida
Puede utilizarse agua pura, agua blanda, agua corriente, agua de pozo, o similar como materia prima agua. Cuando se utiliza el agua corriente o agua de pozo como materia prima agua, el agua preferentemente se controla para que sea levemente ácida a fin de suprimir el depósito de Ca y Mg.
En el caso en que la materia prima agua tiene una baja conductividad y una relación de la pérdida de resistencia con respecto a la tensión de la celda no es despreciable, es preferible aumentar la conductividad. En tal caso, una sal tal como Na2SO4, K2SO4, NaCl, KCl, o Na2CO3 se disuelve preferentemente en la materia prima agua como un electrolito. Estas sales pueden producir peróxidos como resultado de la electrólisis y tienen un efecto residual de la esterilización. La concentración de la sal preferentemente está en el intervalo de 0,01 a 10 g/l. Un electrodo compuesto de platino o similares tiene una propiedad que la presencia de un ion cloruro aumenta la eficiencia de la producción de ozono. En consecuencia, la materia prima agua se prepara preferentemente en consideración de esta propiedad.
Cuando el objetivo del tratamiento es agua que tiene un alto contenido de iones metálicos, tal como agua corriente y agua de pozo, un hidróxido o un carbóxido puede depositarse sobre la superficie del cátodo, lo cual inhibe la reacción. Además, un óxido tal como sílice se deposita sobre la superficie del ánodo. Como una contramedida para esto, se puede suministrar una corriente inversa en intervalos apropiados (en intervalos de un minuto a una hora). En este caso, la acidificación se produce en el cátodo y la alcalinización se produce en el ánodo, y de ese modo una reacción de eliminación del depósito procede fácilmente como resultado de la aceleración por el flujo de gas generado y agua suministrada. Alternativamente, el conjunto de electrodo de membrana se puede lavar con un ácido en intervalos regulares.
La composición y la concentración del agua electrolizada producida pueden controlarse de acuerdo con el propósito. Para el tratamiento de los alimentos, debe producirse agua de hipoclorito alcalina electrolizada, agua electrolizada ligeramente ácida, o agua con ozono. Para la esterilización y el blanqueo, se seleccionan apropiadamente peróxidos en conformidad con el objetivo del tratamiento. La concentración de ácido hipocloroso es 1 a 100 ppm, la concentración de agua con ozono es 1 a 20 ppm, la concentración de ácido persulfúrico es 1 a 100 ppm, y la concentración de ácido percarbónico es 1 a 100 ppm.
Ejemplos
Ahora se describirá un Ejemplo que se refiere a la producción de agua electrolizada de acuerdo con la presente invención. Sin embargo, la presente invención no se limita al mismo.
EJEMPLO 1
Se utilizó un electrodo de diamante conductor de la electricidad que tenía un diámetro de 2 mm y una longitud de 8 mm como ánodo 1. Se utilizó una placa de acero inoxidable (SUS 304, espesor: 0,3 mm) como un cátodo 3. Se utilizaron dos tiras de una membrana de intercambio iónico (Nafion (marca comercial registrada) 324 fabricadas por DuPont, espesor: 0,152 mm, anchura: 2 mm) como una membrana 2. Las membranas de intercambio iónico con forma de tira se intercalaron entre el ánodo 1 y el cátodo 3 que tenían dos pinzas para preparar un conjunto ánodomembrana-cátodo. Se utilizó agua de intercambio iónico (velocidad de flujo: 80 ml/minuto) como agua de materia prima. Se condujo un ensayo utilizando el conjunto de electrodo de membrana anterior en una corriente de 0,056 A. La concentración de agua ozono en una solución producida después de una hora desde el comienzo de la electrólisis fue 0,26 ppm.
EJEMPLO COMPARATIVO 1
Se utilizó un electrodo de diamante conductor de la electricidad que tenía un diámetro de 2 mm y una longitud de 50 mm como ánodo. Se utilizó un alambre inoxidable (SUS 304, diámetro: 0,5 mm) como un cátodo. Se utilizó una tira de una membrana de intercambio iónico (Nafion (marca comercial registrada) 324 fabricada por DuPont, espesor: 0,152 mm, anchura: 2 mm) como membrana de intercambio iónico. El cátodo y la membrana de intercambio iónico se bobinaron alrededor del ánodo dos veces en forma de espiral. De ese modo, se intentó producir un conjunto de electrodo de membrana.
Sin embargo, en la producción del conjunto de electrodo de membrana compacto que se ha descrito anteriormente,
aun cuando el alambre del cátodo se bobinaba utilizando una máquina de bobinado existente, el alambre del cátodo se desbobinó fácilmente. No pudo obtenerse un conjunto de electrodo de membrana que pueda utilizarse en un dispositivo de producción de agua electrolizada.
Los resultados anteriores mostraron que el dispositivo de producción de agua electrolizada compacto o portátil de acuerdo con la presente invención no pudo obtenerse utilizando el conjunto de electrodo de membrana de tipo bobinado existente.
De acuerdo con la presente invención, las siguientes ventajas se logran reduciendo el tamaño de un conjunto de electrodo de membrana mediante la adopción de una nueva estructura de electrodos tipo abrazadera en vez de la estructura de electrodos de tipo bobinado existente. Específicamente, el grado de libertad de la ubicación de instalación de un conjunto de electrodo de membrana puede incrementarse para aumentar la versatilidad del conjunto de electrodo de membrana compacto. El agua electrolizada que tiene una calidad estable puede producirse reteniendo una membrana de intercambio iónico en un ánodo a una presión estable. Además, la fabricación del conjunto de electrodo de membrana se simplifica para mejorar la productividad. El conjunto de electrodo de membrana puede producirse utilizando una máquina de ajuste poco costosa sin utilizar una máquina de bobinado costosa, y de ese modo los costes del equipo pueden reducirse. De ese modo, el conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con la presente invención puede utilizarse en el campo del uso de agua electrolizada producida por un dispositivo compacto o portátil.
Claims (14)
1. Un conjunto de electrodo de membrana, que comprende:
un ánodo tubular o con forma de varilla;
un terminal del ánodo conectado al ánodo; en donde el terminal del ánodo tiene una porción de soporte del terminal del ánodo con forma de línea o de tira y una/s pinza/s del terminal del ánodo, que se extiende/n a la izquierda y a la derecha desde la porción de soporte del terminal del ánodo, que está/n curvada/s a lo largo de la periferia externa del ánodo, y
la porción de soporte del terminal del ánodo junto con la/s pinza/s del terminal del ánodo forman la porción de retención del ánodo del terminal del ánodo para la retención del ánodo;
un cátodo dispuesto en una posición separada del ánodo y orientado hacia el ánodo; y
una membrana que separa el ánodo y el cátodo entre sí,
en donde el cátodo tiene una porción de soporte del cátodo con forma de línea o de tira y una/s pinza/s del cátodo que se extiende/n a la izquierda, a la derecha o a ambos lados de la porción de soporte del cátodo, que está/n curvada/s a lo largo de la periferia externa del ánodo,
la porción de soporte del cátodo y la/s pinza/s del cátodo forman la porción de retención del ánodo del cátodo para la retención del ánodo,
una/s tira/s de membrana está/n proporcionada/s como membrana/s,
la/s tira/s de membrana está/n dispuestas en la/s pinza/s del cátodo para estar en contacto con la/s misma/s de manera que el ánodo quede retenido por la porción de retención del ánodo del cátodo con la/s tira/s de membrana entre las mismas.
2. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cátodo y el terminal del ánodo tienen una porción de alimentación de energía, respectivamente, y ambas porciones de alimentación de energía están dispuestas para que se extiendan en la misma dirección.
3. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene las pinzas del cátodo formadas con las pinzas del cátodo izquierda y derecha, que se extienden desde la porción de soporte del cátodo en forma simétrica bilateral.
4. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con la reivindicación 3,
en el que se proporcionan más de un par de las porciones de pinzas del cátodo izquierda y derecha, y
las pinzas del cátodo se extienden a ambos lados izquierdo y derecho desde la porción de soporte del cátodo y tienen una forma de peine.
5. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en el que la/s tira/s de membrana está/n dispuesta/s para que estén continuamente en contacto con ambas porciones de pinzas del cátodo izquierda y derecha.
6. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las puntas de ambas porciones de pinzas del cátodo izquierda y derecha están curvadas hacia fuera de manera que la porción de retención del ánodo del cátodo tiene la forma de la letra “Q”, cuando se ve desde una dirección axial del ánodo.
7. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la/s pinza/s de terminal del ánodo está/n curvada/s de manera que la porción de retención del ánodo del terminal del ánodo tiene la forma de las letras “Q” o “C”, cuando se ve desde una dirección axial del ánodo.
8. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el ánodo tiene una longitud de 3 mm - 100 mm.
9. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el ánodo tiene un diámetro externo de 0,5 mm - 10 mm.
10. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la/s tira/s de membrana tiene/n un/os espesor/es de 0,1 mm - 2 mm.
11. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la/s tira/s de membrana tiene/n una/s anchura/s de 0,2 mm - 5 mm.
12. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el ánodo es un electrodo de diamante eléctricamente conductor.
13. El conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que
la/s membrana/s es/son una/s membrana/s de intercambio iónico.
14. Un dispositivo de producción de agua electrolizada, que está configurado para producir agua electrolizada mediante la electrolización de la materia prima agua, utilizando el conjunto de electrodo de membrana de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, preferentemente que tiene, además, un recipiente que almacena la materia prima agua o una porción de flujo de agua a través de la que se permite que pase la materia prima agua, en donde la materia prima agua se electroliza mediante el suministro de energía al conjunto de electrodo de membrana para producir agua electrolizada.
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