[发明专利]一种电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置和方法

权利要求书

1.一种电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，包括电解槽，所述电解槽内充满电解液，电解槽内设有与电源连通的极性相反的一组第一导电母线和第二导电母线，每个第一导电母线和第二导电母线上依次顺序间隔悬挂有石墨电极装置和对电极装置，其中石墨电极装置上的第一导电极耳和对电极装置上的第二导电极耳悬挂在第一导电母线上，石墨电极装置上的第一绝缘极耳和对电极装置上的第二绝缘极耳悬挂在第二导电母线上，电解槽上设有电解液出口，电解液出口通过设有第一开关阀的第一导管与泵连通后进入缓冲池，电解槽上还设有一组电解液进料口，每个电解液进料口通过设有第二开关阀的第二导管与缓冲池连通。

2.根据权利要求1所述的电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，所述石墨电极装置包括石墨和导电夹具，所述导电夹具设有第一金属夹片和第二金属夹片，石墨的边缘夹装在第一金属夹片和第二金属夹片之间，连接方式为金属-石墨-金属，接触面用紧固件固定，其中第一金属夹片从覆盖石墨边缘部分的一侧向外延伸形成条状的第一导电极耳，第一导电极耳被第一绝缘板夹装，第一绝缘板与第一导电极耳呈镜像对称部分的形状与第一导电极耳该对称部分的形状一致为第一绝缘极耳，第一导电极耳和第一绝缘极耳朝外的端部均设有方向一致的半径与导电母线线径相同的半圆孔，第一导电极耳的半圆孔部伸出第一绝缘板，所述石墨的外部设有包裹着石墨的滤袋膜，所述石墨电极装置与导电母线的连接方式采用悬挂方式将电极装置固定在母线上。

3.根据权利要求1所述的电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，所述对电极装置包括金属对电极板，电极板置于绝缘的离子交换膜支撑框架内，电极板从离子交换膜支撑架伸出的部分形成条状的第二导电极耳，第二导电极耳被第二绝缘板夹装，第二绝缘板与第二导电极耳呈镜像对称部分的形状与第二导电极耳该对称部分的形状一致为第二绝缘极耳，第二导电极耳和第二绝缘极耳朝外的端部设有方向一致的半径与导电母线线径相同的半圆孔，第二导电极耳的半圆孔部伸出第二绝缘板，所述离子交换膜支撑框架与对电极板工作面平行的两面均设有一组分隔框，每个分隔框内均设有与分隔框密封连接的离子交换膜，离子交换膜支撑框架置于电解槽内时朝上的端部设有一组导气孔、离子交换膜支撑框架伸入电解槽的下部设有一组导液孔，对电极装置采用悬挂方式固定在母线上，其中，对电极板的外形尺寸略大于石墨的外形尺寸。

4.根据权利要求1所述的电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，所述石墨电极装置和对电极装置的数量分别为N和N+1，相邻石墨电极装置和对电极装置构成一个电解单元，多个电解单元构成电极阵列，剥离方式为阳极剥离或阴极剥离，相邻石墨电极装置和对电极装置构成一个电解单元，阳极剥离时石墨阳极电极数量为N个，阴极电极为N+1个，阴极剥离时石墨阴极电极数量为N个，阳极电极为N+1个。

5.根据权利要求1所述的电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，所述第一导电母线和第二导电母线的数量为至少1个，同一个电极阵列可使用独立的第一导电母线和第二导电母线，此时单级电解槽1内导电母线数量为偶数，不同一个电极阵列也可以与相邻电极阵列共用一根导电母线，此时单级电解槽1内的导电母线数量为奇数。

6.根据权利要求1所述的电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，所述第一导电母线和第二导电母线上分别设有用于固定石墨电极装置和对电极装置的第一固定块和第二固定块，第一固定块和第二固定块分别在第一导电母线和第二导电母线可滑动，即通过第一固定块和第二固定块可调节石墨电极装置和对电极装置的间距。

7.根据权利要求1所述的电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，所述石墨电极装置和对电极装置的极距为1-10cm。

8.根据权利要求1所述的电极阵列电化学剥离石墨生产石墨烯的装置，其特征在于，所述石墨材质为石墨箔片、高定向热解石墨、天然鳞片石墨、石墨粉、活性炭、煤炭、煤焦、石油焦、生物炭中的一种。