一种免电控释型自驱动防污装置的制作方法

：本发明属于海生物污损防护领域，具体涉及一种免电控释型自驱动防污装置，用于防止船舶或海洋设施污损，特别是通海水舱、小型航行器透水结构、高精运动机构等复杂局部结构的防污。

背景技术

0、背景技术：

1、海洋是巨大的生态体系，海洋生物可以在各种海洋工程装备表面附着生长形成污损，船舶发生污损后会发生航速降低和管路堵塞等诸多问题，还会诱发腐蚀、降低换热效率、增大噪音；海工设施的活动机构污损则会显著影响运动能力。海生物污损一直是各型海洋装备和船舶普遍面临的挑战之一，需要采用有效措施防止海生物污损附着。

2、从技术路线的角度出发，防污分为物理法、化学法和生物法，其中，物理法是物理清除或减少或阻止生物附着，包括机械清除、水喷射流除污、超声波、紫外线、低表面能涂料等；化学法是利用特定化学物质对生物进行杀灭或抑制附着，包括直接加入药剂、化学防污涂料、电解海水防污、电解铜铝防污、臭氧等；生物法是某些生物机制抑制附着，包括生物防污剂、仿生涂料等。防污技术的选择与使用工况、材料、经济性、可靠性等因素有关。

3、目前，海洋装备实际采用的防污技术包括防污涂料、电解海水、电解铜铝、超声波、紫外照射技术等。其中，涂层技术一般对涂装表面有效，对于水舱空间内来说防污效果不佳；其他几种防污技术均需要电源供给，对于海洋装备中的通海水舱结构、小型航行器透水结构、运动机构来说，内部涂装施工困难且涂料寿命不足；舷外系统供电紧张，耐压水密穿舱排线等要求高，成本加高。

4、在现有技术中，俄罗斯专利2020119751公开的一种保护水下物体免受生物污染的装置，包含阳极和阴极，二者与电流源连接，阳极是由铜和铝颗粒压制而成的电极，阴极是金属板，阳极和阴极通过电绝缘垫片固定；中国专利99812186.x公开的一种在与海水接触的构造物的接触海水一侧的表面上产生氧，抑制海洋生物在构造物接触海水一侧的表面上附着生长的防污装置，包括：通过绝缘性粘接剂设置在与海水接触的构造物的接触海水侧表面上的阳极形成部件，包覆在阳极形成部件上、电化学活性稳定的电触媒，与海水接触地设置的导电体，正极与阳极形成部件或电触媒连接、负极与导电体连接、内置有自动电位控制部件的外部直流电源，所述外部直流电源，其正极和负极之间的电位设定为不会在海水中产生氯而可以产生氧的值；中国专利201110359816.x公开的一种分布式钛合金管路电解防污装置，主体结构包括直流电源、电解阳极、法兰式阴极、电缆、开关元件和钛合金管路，在直流电源上的正极输出端分别电连通安装有十个开关元件，构成相对独立的十路正电压输出端，在钛合金管路上分别间隔式分布置有十个电解阳极，开关元件通过电缆分别独立连接电解阳极；在钛合金管路的一端处安装有法兰式阴极，法兰式阴极与直流电源的负极输出端电连接；将钛合金管路内壁进行处理，制备成能够电解海水产生氯气和次氯酸根有效防污剂的电解阳极；电解阳极位于钛合金管路连接处，电解阳极的间隔长度由水的最大流量及直流电源的电流输出能力确定；均需要外部电源驱动。中国专利202011270494.7公开的一种基于微米尺寸双金属层片结构原电池的抗生物污损涂层，由两种微米级厚度的金属层片相互搭接交替堆叠形成，且两种金属层片的电负性不同；其中一种金属层片选择铜或铜合金材料，另一种金属层片选择比铜或铜合金的电负性高的材料；或者，其中一种金属层片选择铜材料，另一种金属层片选择铜合金材料；或者，两种金属层片选择两种电负性不同的铜合金材料；当抗生物污损涂层浸入导电水溶液后，铜或铜合金的层片与另一种金属层片形成原电池，铜或铜合金被氧化释放铜离子；其利用两种微米级厚度金属层片相互搭接交替，堆叠形成涂层涂覆于构件表面。但是，根据电化学原理，限于铜基础的双金属间电压差小于200mv、堆叠阴阳极裸露面积不大，驱动力必然不足，铜离子释放困难甚至钝化，此外，作为涂层的双金属涂层厚度有限，无法长寿命设计，特别是金属涂层体系会对被喷涂部位形成新的电偶腐蚀问题，对结构造成加速腐蚀的严重问题，不利于实际应用。因此，急需一种无需供电、安装简单、可根据舱室条件和寿命需求设计的防污装置。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种免电控释型自驱动防污装置，免于外配电源、适于水深变化，具备寿命设计和防污剂释放速率调控功能，方便安装更换，不会引起牵连问题。

2、为了实现上述目的，本发明涉及的免电控释型自驱动防污装置的主体结构包括框架板及其上间隔设置的若干个阴极板和阳极板，框架板与阴极板和阳极板之间还设置有绝缘密封材料；

3、框架板的两端设置骨架板；

4、框架板通过骨架板与壳体螺栓式连接；

5、壳体上设置有若干个通孔和透水孔；

6、通孔带有绝缘套管，方便壳体与骨架板的连接；

7、框架板带有凹槽，方便阴极板和阳极板的插接。

8、本发明涉及的壳体和绝缘套管的材质均包括聚氯乙烯和聚四氟乙烯；

9、透水孔是海水流入壳体内部的通道，也是防污离子的释放通道；

10、阴极板的基体采用钛合金，外表面经活化处理后涂覆烧结制备高比表面的贵金属氧化物涂层，氧化物涂层的比表面积与防污剂释放速率直接相关，根据被防污结构所处水体和交换量确定防污剂的释放速率；

11、阳极板是由以铜微米粉为主，添加银粉、有机辣椒素等抑菌防污成份的材料，通过冷等静压方法冷压成块体，采用过盈配合的方式置于框架板上，块体的大小与防污寿命直接相关，根据被防护结构总体的防污寿命需求核算块体规格；

12、绝缘密封材料包括环氧树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯，旨在外表面隔离阴极板和阳极板，防止阴极板和阳极板之间界面优先溶解导致的结构脱落和效能下降。

13、本发明与现有技术相比，提供了一种自我驱动牺牲型防污装置，利用高电位的氧化物与杂化的铜合金两种材料在海水中的大电位差驱动阳极加速溶解，使其自主释放铜离子、银离子、辣椒素等多重防污成分，在一定水域范围内达到有效防污浓度，对海洋装备中的通海水舱、小型航行器透水结构、高精运动机构等复杂局部结构进行有效防污，且防污剂释放速率、防污寿命和结构形式能够根据被保护结构所处环境进行设计，免于外配电源、适于水深变化，不存在与其他结构异种金属接触加速腐蚀问题，牵连工程小，方便安装和更换；其结构简单，易于日常更换，满足定制化防污需求，能够显著提高防污效能，同时，使用寿命和防污剂释放速率可调控，具有积极的社会和经济价值。

技术特征：

1.一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，主体结构包括框架板及其上间隔设置的若干个阴极板和阳极板。

2.根据权利要求1所述的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，框架板的两端设置骨架板。

3.根据权利要求2所述的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，框架板通过骨架板与壳体螺栓式连接。

4.根据权利要求3所述的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，壳体上设置有若干个通孔和透水孔，透水孔是海水流入壳体内部的通道，也是防污离子的释放通道。

5.根据权利要求4所述的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，通孔带有绝缘套管，壳体和绝缘套管的材质均包括聚氯乙烯和聚四氟乙烯。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，框架板带有凹槽。

7.根据权利要求6所述的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，框架板与阴极板和阳极板之间还设置有绝缘密封材料，绝缘密封材料包括环氧树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯。

8.根据权利要求6的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，阴极板的基体为钛合金，外表面经活化处理后涂覆烧结制备贵金属氧化物涂层；

9.根据权利要求6所述的一种免电控释型自驱动防污装置，其特征在于，使用时：

技术总结本发明属于海生物污损防护领域，具体涉及一种免电控释型自驱动防污装置，主体结构包括框架板及其上间隔设置的若干个阴极板和阳极板，框架板与阴极板和阳极板之间还设置有绝缘密封材料，利用高电位的氧化物与杂化的铜合金两种材料在海水中的大电位差驱动阳极加速溶解，使其自主释放铜离子、银离子、辣椒素等多重防污成分，在一定水域范围内达到有效防污浓度，对海洋装备中的通海水舱、小型航行器透水结构、高精运动机构等复杂局部结构进行有效防污，且防污剂释放速率、防污寿命和结构形式能够根据被保护结构所处环境进行设计，免于外配电源、适于水深变化，不存在与其他结构异种金属接触加速腐蚀问题，牵连工程小，方便安装和更换。技术研发人员：刘广义,白舒宇,郝福耀,郭智俐,陈志强,邢路阔,黄国胜,许立坤受保护的技术使用者：洛阳船舶材料研究所（中国船舶集团有限公司第七二五研究所）技术研发日：技术公布日：2024/7/11