[发明专利]超级电容器脱盐装置及脱盐方法

说明书

技术领域

本发明涉及脱盐技术，尤其是指超级电容器脱盐装置以及脱盐方法。

背景技术

现有的超级电容器脱盐装置通常包括一对端电极以及形成于两端电极之间供待处理进料流经过的腔室。向两端电极施加相反的电源极性以在其间形成电场。两端电极之间也可以设置一个或者多个双极性电极以形成更多腔室来处理多股进料流。

由于容量限制，现有的超级电容器脱盐装置周期性地工作在充电模式和放电模式下。在充电模式期间，所有腔室处于脱离子状态，流过所有腔室的进料流中的离子在电场的作用下吸附在电极(包括端电极或者双极性电极)上，进料流的离子浓度降低形成稀释液，所有腔室形成稀释腔室。当这些电极的容量达到饱和或者接近饱和的时候，该超级电容器脱盐装置通过短接端电极切换至放电模式下。在放电模式期间，端电极或者双极性电极内的离子在电场作用下，释放到流经这些腔室的进料流中。这样进料流的离子浓度升高，形成浓缩液，所有腔室形成浓缩腔室，电极得以再生。采用这样的结构和工作模式，既不能连续生产稀释液，也不能连续地生产浓缩液。

另外，为了回收在放电模式期间产生的能量，一些现有的超电容式脱盐装置还设置有能量回收装置。回收的能量被重新应用到处于充电模式下的另一超电容式脱盐装置上。虽然这种方式的能量回收能够降低综合能耗，但是设置能量回收装置导致生产成本增加。而且，能量回收装置本身具有电阻，会消耗掉一部分回收的能量。

发明内容

有鉴于此，需要提供一种改进的超级电容器脱盐装置和脱盐方法，其能够连续地产水(稀释液和浓缩液)。另外，需要一种超级电容器脱盐装置，其不需要额外设置能量回收装置就可以回收放电模式期间产生的能量。

本发明的一个实施例提供了一种超级电容器脱盐装置。该超级电容器脱盐装置包括一对端电极以及至少一个位于所述端电极之间的双极性电极；所述至少一个双极性电极在其相反表面上均设有离子交换材料；其中所述相反表面上的离子交换材料均是阳离子交换材料或者均是阴离子交换材料。

本发明的一个实施例提供了一种超级电容器脱盐系统。该超级电容器脱盐系统包括电源以及数个超级电容器脱盐堆体；所述超级电容器脱盐堆体包括数个单电极，所述单电极包括与电源连接的第一单电极对以及位于第一单电极对之间的第二单电极对；所述超级电容器脱盐堆体还包括形成于所述第一单电极对与第二单电极对之间供待处理进料流通过的数个腔室；其中所述第二单电极对由位于不同超级电容器脱盐堆体的相邻单电极以串联形式电性连接形成，且所述相邻单电极相反表面上设有离子交换材料；所述相反表面上的离子交换材料均是阳离子交换材料或者均是阴离子交换材料。

本发明的实施例还提供了一种超级电容器脱盐方法。该超级电容器脱盐方法包括提供超级电容器脱盐装置，所述超级电容器脱盐装置包括一对端电极，至少一个位于所述端电极之间的双极性电极以及形成于所述端电极和所述至少一个双极性电极之间的数个腔室，所述至少一个双极性电极在其相反表面上设有离子交换材料，所述离子交换材料均是阳离子交换材料或者均是阴离子交换材料；向所述端电极施加相反电源极性以在所述端电极之间产生电场；向所述腔室内引入进料流；同时在至少一个腔室内产生至少一股稀释液和在至少另一腔室内产生至少一股浓缩液，其中产生稀释液的腔室定义为第一腔室，产生浓缩液的腔室定义为第二腔室；周期性地切换连接到端电极的电源极性；以及周期性地切换所述进料流的引入位置以连续地在所述第二腔室产生所述至少一股稀释液和在所述第一腔室产生所述至少一股浓缩液。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，以期更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明超级电容器脱盐装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明超级电容器脱盐装置的另一实施例在0-6500秒期间的充电曲线图；

图3是图2所示的超电容式脱盐装置的一个腔室在0-6500秒期间输出溶液的电导率曲线图；

图4为本发明超级电容器脱盐系统的一个实施例在第一阶段的结构示意图；

图5为图4所示的超级电容器脱盐装置在第二阶段的结构示意图；

图6为本发明超级电容器脱盐系统的另一实施例的的结构示意图。

具体实施方式

图1示意了本发明的一个实施例超级电容器脱盐装置10。超级电容器脱盐装置10包括一对端电极12、14以及一个位于两端电极12、14之间的双极性电极16。在一个实施例的工作过程中，一个电源(未图示)向两端电极12、14施加相反的电源极性以在两端电极12、14之间产生电场。