基于原位过氧化氢电合成的消毒设备及方法

本发明涉及消毒设备，尤其涉及一种基于原位过氧化氢电合成的消毒设备及方法。背景技术：1、循环风消毒作为一种典型的消毒模式，因其所具备的多场景适用性以及改善空气循环的附加优势，在空气消毒领域得到了广泛应用。目前，结合滤网过滤功能，在循环风消毒模式的加持下，以紫外线、臭氧、含氯消毒剂、等离子体或其组合体作为核心消毒因子的空气消毒技术和设备集成得到了大量研究。但是，却始终面临着消毒发生模块本体密闭要求高、消毒因子残余量不可控、释放有害分解物质、额外部件需求多的缺陷，对应伴随的就是在设备非理想化运行的客观存在可能性下对人体眼部、皮肤、呼吸道黏膜的刺激作用，导致部分空气消毒设备在消毒净化空气的同时，也在一定程度上成为了潜在危险源。2、为了化解这一系列风险，立足于消毒因子的物质特性，过氧化氢消毒液成为了优选方案，不仅具备广谱高效的消杀性能、鉴于其分解物绿色、无毒，对人体也无毒害作用。然而，目前对于过氧化氢消毒液的获取，多源于工业上通过蒽醌法或电解法大规模集中化制备的高浓度过氧化氢溶液。一方面，在生产和运输过程中面临着大量材料试剂、电力能源和浓度损耗以及爆炸危险；另一方面，还增加了稀释备用的繁琐操作。此外，无法轻易获取却存在极大需求量的消毒液耗材也成为矛盾点，严重限制了用户对于消毒设备的使用。3、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。技术实现思路1、为解决上述技术问题，本发明提出一种基于原位过氧化氢电合成的消毒设备及方法，实现了空气消毒的高效性以及所需耗材的减量化。2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：3、第一方面，本发明公开了一种基于原位过氧化氢电合成的消毒设备，包括基体外壳、循环风模块、过氧化氢生成器和消毒模块，所述基体外壳内设有容纳腔，所述循环风模块、所述过氧化氢生成器和所述消毒模块分别设置于所述容纳腔内；所述过氧化氢生成器包括反应壳体、反应阳极、空气阴极，其中所述反应壳体内设有反应腔，且所述反应壳体的一侧面处开设有与所述反应腔连通的孔洞，所述反应阳极固定设置于所述反应腔中，所述空气阴极密封固定于所述孔洞处，且所述空气阴极和所述反应阳极相互间隔设置，其中所述空气阴极包括催化层、支撑层和扩散层，所述催化层和所述扩散层分别通过预设比例的聚四氟乙烯和导电炭黑的混合材料负载至所述支撑层的相对的两侧而形成，且所述催化层设置于所述支撑层靠近所述反应壳体的一侧，所述扩散层设置于所述支撑层远离所述反应壳体的一侧；所述消毒模块包括消毒壳体和传动组件，所述消毒壳体内设有消毒腔，所述消毒腔设有开口端，所述传动组件连通所述反应腔与所述消毒腔以用于在所述反应腔和所述消毒腔之间进行液体循环；所述循环风模块用于将所述容纳腔以外的空气吸入至所述消毒腔内，所述基体外壳的至少部分侧壁处开设多个透气孔。4、优选地，所述基体外壳包括外壳部和盖体部，所述盖体部盖合连接于所述外壳部的上端口处，所述循环风模块的部分以及所述过氧化氢生成器和所述消毒模块分别设置于所述外壳部所形成的所述容纳腔内，所述循环风模块的另一部分设置于所述盖体部所形成的容纳腔内。5、优选地，所述循环风模块包括循环风风扇和循环风风道，所述盖体部上开设孔洞，所述循环风风扇固定设置于所述盖体部以通过所述孔洞将所述容纳腔以外的空气吸入至所述容纳腔内，所述循环风风道的一端设置于与所述循环风风扇对应的位置处，另一端插入至所述消毒腔内，以用于将所述循环风风扇吸入的空气导入至所述消毒腔内。6、优选地，多个所述透气孔设置于所述基体外壳的侧壁上靠近所述基体外壳的底部的位置处，且在多个所述透气孔的内侧嵌设滤网。7、优选地，所述消毒壳体固定设置于所述容纳腔的腔体底部处，所述反应壳体固定设置于所述消毒壳体的上侧。8、优选地，所述空气阴极和所述反应阳极平行设置，且二者的间距为1mm-10mm。9、优选地，所述预设比例是指聚四氟乙烯与导电炭黑的质量比为0.2-5，且所述催化层和所述扩散层分别是采用辊压法将所述混合材料负载至所述支撑层的相对的两侧而形成的。10、优选地，所述催化层的厚度为5μm-50μm。11、第二方面，本发明公开了一种基于原位过氧化氢电合成的消毒方法，包括以下步骤：12、在第一方面所述的消毒设备的所述消毒腔中加入电解液之后，运行所述传动组件以在所述反应腔和所述消毒腔之间进行液体循环，所述空气阴极利用水和所述扩散层的氧气传质，在水和所述催化层接触的界面处进行双电子氧还原反应，生成过氧化氢；13、所述循环风模块将所述容纳腔以外的空气吸入至所述消毒腔内，通过所述消毒腔内的液体消毒的气体经过所述消毒腔的开口端和多个所述透气孔排出。14、优选地，所述电解液为硫酸钠、氯化钠或水，所述反应阳极和所述空气阴极上所施加的电压在20v以内。15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明公开的基于原位过氧化氢电合成的消毒设备，包含了采用双电子氧还原技术原位电合成低浓度过氧化氢消毒液的过氧化氢生成器，其中的反应阳极设置于反应腔中，空气阴极密封固定设置于反应壳体上与反应腔连通的孔洞处，其中的空气阴极包括支撑层以及负载于支撑层相对的两侧的催化层和扩散层，催化层与反应腔连通，扩散层暴露于空气中，且催化层和扩散层分别采用预设比例的聚四氟乙烯和导电炭黑的混合材料制成，其中可以使得空气阴极在水和催化层接触的界面处的气-液-固三相界面，消耗氧气和水及电子，发生双电子氧还原反应原位合成过氧化氢，法拉第电流效率接近100%。与依赖于从阳极反应或外部曝气中获得氧气的全浸没式阴极相比，该生成器生产过氧化氢需要的氧气是直接来源于空气，空气阴极的催化层合成过氧化氢消耗氧气，反应的三相界面形成了和大气中氧气的分压差，空气阴极利用由氧气分压驱动的自呼吸功能，可以源源不断地从空气中通过空气阴极的扩散层对反应所消耗的氧气进行补充，突破了氧气来源和传质限制，从而实现了更高的过氧化氢生产效率和浓度。而本发明中的消毒设备将该过氧化氢生成器与消毒模块、循环风模块进行结合，将外界空气通过过氧化氢溶液进行消毒后排出，以同步实现基于自呼吸空气阴极的双电子氧还原技术原位高效制备过氧化氢和将其有效应用于循环风消毒的双重功能，实现了空气消毒的高效性，且该消毒原理下电解液的消耗非常慢，实现了所需耗材的减量化。另外，其中消毒腔可以存储溶液用于消毒且消毒腔与独立的过氧化氢发生器实现循环，使得反应腔可以设置得较小，仅需极少量溶液即可完全浸没电极，避免由溶液液面下降所导致的电极无效工作面积以及非必要的电能损耗问题；而且过氧化氢生成器中所采用的电极构件具备本体主动吸气功能，克服了氧气源限制，无需添设任何氧气发生装置进行反应驱动，大幅降低运行能耗。16、在进一步的方案中，扩散层采用质量比为0.2-5的聚四氟乙烯与导电炭黑的混合材料制成，使得其能够具有强疏水的性质，表面接触角大于140°，可以有效地防止水淹没氧气扩散传质的通道，从而进一步提升了氧气的传质效率。17、在进一步的方案中，催化层的厚度设置得足够薄（5μm-50μm），一方面提高了电场排斥作用将所生产过氧化氢推离阴极的效率，从而避免生产的过氧化氢在扩散到溶液的过程中被分解，另一方面，氧气的传质距离变短，提高了氧气的传质效率。