[发明专利]离子交换装置及其离子交换材料的再生方法

权利要求书

1.电化学装置，其包括：

电化学电池，其包括：

复合阳离子交换构件，其包括导电基质和与所述导电基质物理接触的阳离子交换材料；

复合阴离子交换构件，其包括导电基质和与所述导电基质物理接触的阴离子交换材料；和

在所述复合阳离子交换构件与所述复合阴离子交换构件之间的隔室，所述隔室包括用于引入进料流的入口和用于从所述隔室中引出输出流的出口；和

控制装置，其经构造以在再生阶段以所述复合阳离子交换构件上的导电基质失去电子且所述复合阴离子交换构件上的导电基质获得电子的方式传输电流到所述复合阳离子交换构件和所述复合阴离子交换构件。

2.权利要求1的电化学装置，其中所述控制装置可操作以在去离子阶段使所述复合阳离子交换构件和所述复合阴离子交换构件放电。

3.权利要求1的电化学装置，其中所述阳离子交换材料包括弱酸性阳离子交换材料、强酸性阳离子交换材料或其组合。

4.权利要求1的电化学装置，其中所述阴离子交换材料包括弱碱性阴离子交换材料、强碱性阴离子交换材料或其组合。

5.权利要求1的电化学装置，其中所述阴离子交换材料包括导电聚合物，所述导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩或其任何组合。

6.权利要求1的电化学装置，其中所述导电基质包括导电基材和导电高表面积部分。

7.权利要求6的电化学装置，其中所述导电基材包括不锈钢、石墨、钛、铂、铱、铑、导电氧化物、导电聚合物和碳复合材料中的任一种或任何组合。

8.权利要求6的电化学装置，其中所述导电高表面积部分包括碳、碳纳米管、石墨、碳纤维、碳布、碳气凝胶、活性炭、金属粉末和金属氧化物中的任一种或任何组合。

9.权利要求6的电化学装置，其中所述导电高表面积部分具有如通过氮吸附BET方法测量的100-5000m²/g的表面积。

10.权利要求9的电化学装置，其中所述阳离子交换材料或阴离子交换材料与所述导电高表面积部分的接触界面大于所述导电高表面积部分的表面积的10％。

11.权利要求9的电化学装置，其中所述阳离子交换材料或阴离子交换材料与所述导电高表面积部分的接触界面大于所述导电高表面积部分的表面积的40％。

12.权利要求6的电化学装置，其中所述导电高表面积部分包括多个孔，且其中所述孔的平均直径大于1纳米。

13.权利要求1的电化学装置，其中所述导电基质包括纳米图案化或纳米结构化的导电材料且包括微凸以形成高表面积部分。

14.权利要求1的电化学装置，其中传输到复合阳离子交换构件和所述复合阴离子交换构件的电流被控制，使得在再生阶段复合阳离子交换构件与复合阴离子交换构件之间的差分电压为0-10V。

15.权利要求1的电化学装置，其还包括用于支撑所述电化学电池的外壳。

16.权利要求15的电化学装置，其还包括各自在所述外壳内限定隔室的至少两个电化学电池。

17.权利要求16的电化学装置，其还包括在相邻的两个电化学电池之间的至少一个间隔物。

18.电化学组件，其包括：

外壳，其包括用以引导进料流去离子化的至少一个入口和用于在去离子阶段期间引出稀物流的至少一个出口；

在所述外壳中平行排列且在每两个相邻复合离子交换构件之间限定多个隔室的多个复合离子交换构件，所述多个复合离子交换构件包括在两个隔室之间的至少一个双极复合构件，所述双极构件包括至少一种导电基质、在一侧上的阳离子交换材料和在另一侧上的阴离子交换材料；和

控制装置，其经构造以在再生阶段以所述双极复合构件的阳离子交换侧上的导电基质失去电子且所述双极复合构件的阴离子交换侧上的导电基质获得电子的方式传输电流。

19.权利要求18的电化学装置，其中所述双极复合构件包括在所述阳离子交换材料与所述阴离子交换材料之间的导电且离子不可渗透的薄膜。