[发明专利]非质子性极性溶剂的除水装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶剂除水装置，具体地讲，涉及一种非质子性极性溶剂的除水装置。

背景技术

有机溶液，一些常温熔融盐等作为非质子性极性溶剂，反应时不会给出质子，却带有很强的极性，作为无水电镀溶液或电池用电解液的应用很广泛。在很多领域，为了达到电子元器件的高能量密度，小型化、轻量化的目的，这一类电解液被广泛应用。

无水电镀进行时，虽然使用了上述的电镀溶液，但工艺中其他步骤或原料带有的水分混入的情况很多。混入水分以后，电镀溶液中的电流无法做到均一稳定，无法形成高精度的电镀层。而且，上述水分会还常常被电解生成氢氧化物，与电镀溶液中的一些成分反应后会使电镀溶液的性能劣化，循环使用的次数减少。鉴于无水电镀溶液原料的价格非常高，产品成本会大大增加。特别地，电池制造工艺中出现上述问题后，电池的使用寿命会受影响。

传统工艺认为沸石具有较强的吸水性，其除水后水分残余量在5～10ppm之间，随着精密仪器对元器件的要求标准提高，这一除水标准也亟待突破。而且电镀溶液反复使用，每次电镀都会有水分混入，反复多次的使用后沸石的效果也会逐渐减退，需要进行重新处理后再投入使用，也会出现处理成本增大的问题。另外，对于相当一部分的电镀溶液，其用沸石或其他传统吸水性物质除去水分时需要高温配合才能达到所需标准，但是很多电镀溶液在高温加热后，性能反而劣化的更快。

非质子性极性溶剂中的水分，根据溶质的种类或水分的含量不同存在形态各异，在水分含量较高时，水分会像乳液状那样以水滴的形式存在，含量在1000ppm以下时就以分子的形式溶解。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种不用高温加热电镀用非质子性极性溶剂就可以高标准地的除去水分的方案。

本发明是采用以下技术方案实现的，其中所述比例均为质量百分比。

所述非质子性极性溶剂的除水装置，其包括一膜电极结合体，所述膜电极包括一固体电解质层，所述固体电解质层一侧设置有第一电极层，另一侧设置有第二电极层，上述的第一电极层及第二电极层加有大于水，小于非质子性极性溶剂的分解电压的电压，上述的第一电极层接触非质子性水溶液中的水分生成氢气，所述氢气放出的同时，电解出的氧离子，以所述固体电解质层为介质移动到第二电极层以氧气的形式放出，所述非质子性极性溶剂的分解电压大于水的分解电压；所述固体电解质层为以下物质中的一种：钇稳定氧化锆与氧化铈或LaGaO₃或LaFeO₃的混合物，其中所述比例均为质量百分比。

进一步地，选用氧化铈时其所占比例为97%～99%。

进一步地，选用LaGaO₃或LaFeO₃时其所占比例为0.5%～7%。

进一步地，所述电解催化剂呈网状包覆于所述第一电极层上。

进一步地，除水时采用圆环套圆环状的膜电极结合体，内侧设为第一电极层，外侧设为第二电极层，最内部为流动的非质子性极性溶剂。

本发明的有益效果在于无水电镀溶液及电池电解液等非质子性极性溶剂中混入的水分能够被高标准的除去，至水分含量1ppm以下，而且本发明中的膜电极结合体不同于沸石等消耗品，可以反复使用，微量除水亦不会耗去多少的电力，电镀成本大幅降低。

具体实施方式

所述非质子性极性溶剂除水装置，其利用一膜电极结合体，所述膜电极包括一固体电解质层，所述固体电解质层一侧设置有第一电极层，另一侧设置有第二电极层，上述的第一电极层及第二电极层加有电压，上述的第一电极层接触非质子性水溶液中的水分生成氢气，所述氢气放出的同时，电解出的氧离子，以所述固体电解质层为介质移动到第二电极层以氧气的形式放出。所述电压大于水，小于非质子性极性溶剂的分解电压。

上述电压的控制方式，可以根据作用温度，固体电解质层的种类，非质子性极性溶剂的种类，及除去水分的含量标准来实施相应的电压控制。水的分解电压（理论值1.23V）及过电压、电阻等，加起来通常有1.5V左右。大多数非质子性极性溶剂的分解电压在3～5V之间。按照这种方式，非质子性极性溶剂不会分解，而水分会被分解除去。换言之，本发明适用于分解电压大于1.5V的非质子性极性溶剂。