电解装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电解装置，其包括容纳溶液的电解池和安装在电解池中的一对电极。所述一对电极中的一个电极是碳电极，与电解池中的溶液接触的碳电极的液体接触部分仅由三维曲面构成。

Electrolysis device

The invention relates to an electrolytic device, which comprises an electrolytic cell containing a solution and a pair of electrodes installed in the electrolytic cell. One of the pairs of electrodes is a carbon electrode, and the liquid contact part of the carbon electrode in contact with the solution in the electrolytic cell is composed of only three-dimensional curved surface.

【技术实现步骤摘要】
电解装置
本专利技术涉及一种包含碳电极的电解装置。
技术介绍
用于电解的电极材料根据电解反应的目的而不同。例如，为了检测溶液中存在的金属离子，重要的是选择与金属离子的类型相容并且是耐受反复电解反应所致的电极劣化的材质的电极材料。碳电极通常在电化学中用作阳极或阴极。作为碳电极材料的碳是通过使碳颗粒固结而制造的，与金属电极相比较脆，在电力或如接触等物理力的作用下，颗粒间的结合容易破坏。也就是说，碳电极比金属电极具有更低的劣化耐性。注意，在本申请人开发的等离子光谱分析仪(日本特开2016-130734号公报)中，作为调查检测重金属(Pb或Hg)的检测灵敏度的结果，使用碳电极作为电极之一。日本特开2006-284240号公报描述了通过使玻璃碳的表面粗糙度为10μm以下来防止由于高温加热导致的玻璃碳的劣化。
技术实现思路
本公开的示例性实施方式涉及利用碳电极的形状来提高劣化耐性，并且尽可能地防止颗粒脱落。本公开的电解装置包括容纳溶液的电解池和安装在电解池中的一对电极。该一对电极中的一个电极是碳电极。与电解池中的溶液接触的碳电极的液体接触部分仅由三维曲面构成。三维曲面是没有顶点、侧边或边缘的面。在本公开的电解装置中，与电解池中的溶液接触的碳电极的液体接触部分仅由三维曲面构成。因此，液体接触部分不包括在施加电压时易于出现高电流密度的诸如侧边或顶点等形状。这防止了在温度升高或振动增加等时因来自于电流密度增加的高能量负荷所导致的碳颗粒从这些侧边或顶点脱落。附图说明图1A是电解池中碳电极的液体接触部分的优选形状的实例的示意性透视图，图1B是其平面图，图1C是图1B沿线I-I截取的截面图。图2A是电解池中碳电极的液体接触部分的优选形状的实例的示意性透视图，图2B是其平面图，图2C是图2B沿线II-II截取的截面图。图3A是电解池中的碳电极的液体接触部分的形状的优选实例的示意性透视图，图3B是其平面图，图3C是其侧面截面图。图4是电解池中的碳电极的液体接触部分的优选形状的实例的示意性侧面截面图。图5A是电解池上设置的收纳空间的实例的示意性透视立体图，图5B是沿着V-V方向观察的图5A的示意性截面图。图6A是示出了使用图1A的电解装置的等离子体光谱分析中的浓缩过程中的相关要素的示意性截面图，图6B是示出了其检测过程中的相关要素的示意性截面图。图7A是电解池中碳电极的液体接触部分的不合适形状的实例的示意性透视图，图7B是其平面图，图7C是图7B沿线VII-VII截取的截面图。图8A是电解池中碳电极的液体接触部分的不合适形状的实例的示意性透视图，图8B是其平面图，图8C是图8B沿线VIII-VIII截取的截面图。具体实施方式如上所述，在本公开的电解装置的第一方面中，电解装置包括容纳溶液的电解池和安装在电解池中的一对电极。所述一对电极中的一个电极是碳电极。与电解池中的溶液接触的碳电极的液体接触部分仅由三维曲面构成。所述一对电极是固体电极，其具体实例为棒状电极等。作为电极的材料，只要一个电极为碳即可，另一电极的材料没有特别限制，只要材料是固体导电性材料即可，并且例如其材料可以根据检测物质的类型适当地确定。另一电极的材料例如可以是非金属，可以是金属，或者可以是其混合物。当另一电极的材料为非金属时，则另一电极的材料可以例如包括一种非金属，或者可以包括两种以上非金属。非金属的实例包括碳。当另一电极的材料为金属时，另一电极的材料可以例如包括一种金属，或者可以包括两种以上金属。金属的实例包括金、铂、铜、锌、锡、镍、钯、钛、钼、铬和铁。当另一电极的材料包括两种以上金属时，该电极的材料可以是合金。合金的实例包括黄铜、钢、INCONEL(注册商标)、镍铬合金和不锈钢。所述一对电极可以例如是相同的材料或者可以是不同的材料。电极的尺寸没有特别限制，只要其为使得电极的至少一部分可以置于电解池中的尺寸即可。如上所述，碳电极的液体接触部分仅由三维曲面构成。三维曲面是不包含任何顶点、侧边或边缘的面。例如，可以将三维曲面定义为连续面，其为这样的面：当从液体接触部分截取任何给定的截面并将液体接触部分的溶液侧的轮廓线写成函数时，该轮廓线在其上的所有点处都是可微分的。在函数上的任何给定点都是可微分的，这意味着在给定点处使用左极限的切线和使用右极限的切线是相互一致的(即切线的斜率相同)。具体而言，碳电极的液体接触部分上不存在“侧边”、“顶点”或“边缘”。从这个意义上说，三维曲面可以是平面。接下来，参照图1A～1C、图2A～2C、图3A～3C、图4、图7A～7C和图8A～8C的示意性图示，对碳电极30形状的实例进行说明。要注意的是，除碳电极30之外，设置在电解池10内部或外部的结构在这些图中未示出。在图7A和图7B中示意性示出的实例中，圆柱形碳电极30的一个底面侧被安装成从电解池10的侧面向电解池10的内部突出。于是，底面的外周边缘变成侧边32。位于电解池10中的碳电极30的一部分(液体接触部分31)随后呈现例如图7C所示的矩形截面。由于侧边32，该截面的轮廓线包括直角顶点，因此碳电极30的液体接触部分31不是由本专利技术中所称的仅仅“三维曲面”构成。要注意的是，截面的轮廓线在顶点是不可微分的。由于采用这种形状，当施加电压时，侧边32部分处的电流密度倾向于较高，导致在电解反应过程中碳颗粒容易崩落。这样的碳电极30对于本方面的电解装置而言不是优选的。而且，在图8A和图8B中示意性示出的实例中，圆柱形碳电极30的一端处的尖端渐缩成锥形。该尖端被安装成从电解池10的侧面向电解池10的内部突出。于是，尖端是顶点33。设置于电解池10中的碳电极30的部分随后如图8C所示在经过尖端的截面中呈现箭头形状。截面的轮廓线包括由于顶点33而形成的角顶点，因此碳电极30的液体接触部分31不是由本专利技术中所称的仅仅“三维曲面”构成。要注意的是，截面的轮廓线在顶点是不可微分的。由于采用这样的形状，在施加电压时，顶点33处的部分的电流密度倾向于较高，导致在电解反应过程中碳颗粒容易崩落。这样的碳电极30对于本构成的电解装置而言也是不优选的。另一方面，在图1A和图1B中示意性示出的实例中，圆柱形碳电极30的一端具有半球形状，并且碳电极30被安装为使得半球形部分从电解池10的侧面向电解池10的内部突出。在这种情况下，设置于电解池10中的碳电极30的部分呈现出具有以下轮廓线的截面，例如，如图1C所述，其包括平行的直线，然后弯曲成在尖端处汇合的相应圆弧。截面部分的轮廓线不包括任何侧边、顶点或边缘，因此碳电极30的液体接触部分31由本专利技术中所称的仅仅“三维曲面”构成。要注意的是，截面的轮廓线在每个点处都是可微分的。由于采用这样的形状，不存在施加电压时电流密度趋于极高的部分，并且在电解反应期间碳颗粒变得较不容易崩落。在图2A和图2B中示意性示出的实例中，圆柱形碳电极30被安装为其长度方向与电解池10的长度方向正交的状态以及碳电极30的侧面的一部分露出在电解池10的内部的状态。于是，设置于电解池10中的碳电极30的部分呈现如图2C所示的圆弧形状的截面。截面的轮廓线不包括侧边、点或边缘，因此碳电极30的液体接触部分31由本专利技术中所称的仅仅“三维曲面”构成。要注意的是，截面的轮廓线在每个点处都是可微分的。由于采用这样的形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解装置，其包括：容纳溶液的电解池；和安装在所述电解池中的一对电极，其中：所述一对电极中的一个电极是碳电极；并且与所述电解池中的所述溶液接触的所述碳电极的液体接触部分仅由三维曲面构成。

【技术特征摘要】
2017.02.16 JP 2017-0266791.一种电解装置，其包括：容纳溶液的电解池；和安装在所述电解池中的一对电极，其中：所述一对电极中的一个电极是碳电极；并且与所述电解池中的所述溶液接触的所述碳电...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠井督夫，
申请(专利权)人：爱科来株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP