欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

獨(dú)立式流通型電容器的制作方法

文檔序號(hào):6875429閱讀:197來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:獨(dú)立式流通型電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明關(guān)于一種含帶電物質(zhì)的液體的電容去離子方法(capacitivedeionization;CDI)。尤其是,本發(fā)明是關(guān)于一種可以從無(wú)機(jī)及有機(jī)水溶液去除帶電物質(zhì)的可更換流通型電容器(flow-through capacitorFTC)。
海水淡化是產(chǎn)生淡水最具經(jīng)濟(jì)效益的方法。海水可整年免費(fèi)、無(wú)限量取得,不受到氣候的影響。然而,海水也是所有鹽水之中總?cè)芙夤腆w量(TDS)最高的一種水。此外,不論是有機(jī)或無(wú)機(jī)廢液,通常含有因?yàn)樗?、分解、凝聚、溶質(zhì)的生物或化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的帶電物質(zhì)。海水及液體中帶電物質(zhì)總量以TDS表示,單位為ppm(每百萬(wàn)分之一)。不論是去鹽或廢水處理,其主要目的為了降低TDS或去離子化,其純化的方法包括沉降、吸附、過(guò)濾、臭氧化等。上述方法在去離子化作用的上游或下游處進(jìn)行,以達(dá)預(yù)先處理或后處理進(jìn)液液體的目的。當(dāng)進(jìn)料液體的TDS降低到某一程度后可以應(yīng)用于家庭或工業(yè)用水。去離子化的方法例如是離子交換、蒸餾、逆滲透(RO)及電透析等一般技術(shù)。相比較而言,CDI為一種相當(dāng)新而且鮮為人知的技術(shù)。在選擇去離子化的方法時(shí),必須考慮材料及操作成本、濾液流量或產(chǎn)率;以及去鹽能力(salt rejection rate)。
用于去離子的離子交換樹脂大都是昂貴的合成樹脂,其運(yùn)作以無(wú)害離子交換有毒離子。使用時(shí),樹脂逐漸飽和,因而需要再生。離子交換樹脂的再生需要使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿以及大量的沖洗水。因此,離子交換耗費(fèi)非常多的水,而再生用的化學(xué)物造成二度污染。為了獲得淡水,蒸餾法必須加熱鹽水或原水。蒸餾后,留下的離子形成泥漿。蒸餾是一種耗費(fèi)能量的方法,并需要很大的空間,例如Nasser的第4,636,283號(hào)美國(guó)專利公開一種高度超過(guò)100m(>300ft)的蒸餾塔。不過(guò),蒸餾仍是世界上海水淡化被使用最廣泛的一種方法。就商業(yè)普及率而言,RO是次受歡迎的淡化方法。RO使用薄膜將淡水從鹽水中萃取出來(lái),而離子仍存在于原水中。RO需要高壓,例如800-1200psig,以強(qiáng)迫濾液(純水)通過(guò)薄膜的極微小孔隙。高操作壓力及低濾液流量是RO的二項(xiàng)缺點(diǎn)。RO的高操作壓力表示需要高操作成本,而低濾液流量則會(huì)造成低產(chǎn)率。電透析方法利用DC電場(chǎng)及離子可穿透的薄膜進(jìn)行去離子作用。每個(gè)電透析單元里至少含有三個(gè)部分,即陽(yáng)極室,中間室及陰極室。鹽水在中間室流動(dòng),離子因?yàn)楸∧さ倪x擇性穿透作用及靜電引力而被吸引到陽(yáng)極室或陰極室。就減少污染的觀點(diǎn),RO及電透析等薄膜技術(shù)并不捕捉或集中離子。因此,這些技術(shù)僅能作為液體純化之用,無(wú)法用以降低污染。相反地,CDI為一種可以同時(shí)進(jìn)行純化及降低污染的技術(shù),其進(jìn)液液體的回收率高。
如同固體粒子容易以過(guò)濾介質(zhì)去除,電場(chǎng)可以有效地留住帶電物質(zhì)。離子對(duì)于靜電引力能實(shí)時(shí)且可逆地反應(yīng),此為自然現(xiàn)象。在含有帶電物質(zhì)的液體中,以兩平行導(dǎo)電板之間通過(guò)電流的方式最容易產(chǎn)生此種靜電引力。當(dāng)帶電物質(zhì)流過(guò)帶電的兩電極間時(shí),帶電物質(zhì)將迅速被吸附于電極表面上,借此可使TDS降低。此種去鹽方法稱為電容去離子(CDI),進(jìn)行CDI的裝置已知為一種流通型電容器(FTC)。FTC的應(yīng)用已經(jīng)在三十年前由J.Newman等人公開在J.ElectrochemSoc.Electrochemical Technology,March 1971,P.510-517,“利用多孔碳電極的去鹽方法”。該案內(nèi)容在此以參考方式并入本案。另外,在此舉出三個(gè)代表性CDI公知技術(shù)作參考,分別為Andelman的美國(guó)專利第5,779,891號(hào),Hanank的美國(guó)專利第5,858,199號(hào)及Farmer的美國(guó)專利第5,954,937號(hào)。此三件專利案在此也以參考方式并入本發(fā)明?!?91專利使用石墨布作為集電板,及使用活性碳作為離子吸附材料,以通過(guò)物理壓縮形成電極。活性材料與集電板之間沒有使用電氣結(jié)合性比物理壓縮好的化學(xué)鍵結(jié)。黃金壓縮接點(diǎn)被用以結(jié)合電極線及導(dǎo)線,導(dǎo)線再連接至DC電源。使用貴重金屬,就經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)而言,無(wú)法使FTC變成消費(fèi)性產(chǎn)品。此外,891′專利將鉑或其它過(guò)渡金屬摻入碳電極,以電解方法分解碳?xì)渎然?CHCs)。為了得到更高的去毒效率,CHC最好以臭氧處理,而非電解。為了獲得最短及最直接的流徑,′891專利在電極上開孔,并對(duì)準(zhǔn)液體進(jìn)液管的出水孔。如此設(shè)計(jì),不僅犧牲電極的吸附表面積,電極也要有特定的排列組裝,使制作工藝變復(fù)雜,而增加裝置成本及降低產(chǎn)品利潤(rùn)。
為了從液體中分離帶電物質(zhì),′199專利結(jié)合電場(chǎng)與化合物的離心力成為地球自轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)力(Coriolis force)。在設(shè)備中加裝機(jī)械旋轉(zhuǎn)器,將造成高操作成本,且使用者操作不易。除了碳材,′199專利也公開混合金屬氧化物,例如氧化鉭及氧化釕,作為離子吸附的活性材料。然而,上述氧化物非常昂貴,并不適用于處理大量液體?!?37專利使用昂貴的合成氣凝膠碳作為離子吸附材料,提供去鹽之用。此碳材料,是由間苯二酚與甲醛聚合反應(yīng)形成高分子,接著在如900psi高的壓力下,于液態(tài)二氧化碳中進(jìn)行超臨界點(diǎn)干燥,最后以500-1200℃碳化干燥的膠體。根據(jù)Pekela美國(guó)專利第4,997,804號(hào),單批次制備氣膠碳要花上二周,該案內(nèi)容在此以參考方式并入本發(fā)明。制作工藝時(shí)間長(zhǎng)及使用高處理壓力與高溫度,會(huì)使FTC的材料成本變高。此外,′937專利使用襯墊,螺栓,螺帽,端板及數(shù)對(duì)電極以組合成一多層FTC。如此復(fù)雜的FTC結(jié)構(gòu),容易漏液且缺乏工業(yè)用的便利性。CDI確實(shí)是一種降低液體TDS的實(shí)用技術(shù)。然而,CDI需要更多研究尋找經(jīng)濟(jì)的材料及FTC裝置,以致于可以容易大量制造,并且讓使用者容易操作該技術(shù),成為具有實(shí)質(zhì)經(jīng)濟(jì)效益的回收廢液、降低廢水量及從海水制造淡水的裝置。
本發(fā)明的再一目的是提供一種流通型電容器,可以有效地淡化海水。
本發(fā)明的又一目的是提供一種流通型電容器,可以降低其制造的成本,并且降低其損耗的能源。
本發(fā)明的另一目的是提供一種流通型電容器,可以方便攜帶,并且簡(jiǎn)易操作。
利用CDI去除離子的方法是利用一種與超電容器(超電容器可以存儲(chǔ)數(shù)千法拉(F)電荷)的儲(chǔ)能相同的機(jī)制。CDI及超電容器均以雙層電容(DLC)為主,如1879年Helmholtz所述的雙層結(jié)構(gòu),作為去離子或能量存儲(chǔ)之用。根據(jù)本發(fā)明,首先合成納米粒子,包括鐵鹽(ferrite),例如水合氧化鐵FexOyHz,其中1.0≤x≤3.0,0.0<y≤4.0及0.0≤z≤1.0,而且粒子的主要成分為黑色磁鐵礦(Fe3O4)。接著,通過(guò)滾筒涂布法,粉末涂布法或電泳沉積法,將這些微粒固定在適當(dāng)?shù)募姲迳?,以形成一體的FTC電極,以提供廢液處理及去鹽之用。水合氧化鐵粉末利用便宜的起始材料制得,而且制造程序簡(jiǎn)單快速。本發(fā)明的離子吸附材料因此具有經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明所提供的FTC以二片電極同心卷繞而得,兩片電極間并用數(shù)個(gè)狹窄膠條相隔。電極卷筒的中心預(yù)留供插入一根多孔進(jìn)液管的空間。分隔膠條可以隔絕兩個(gè)電極,使流體限制于FTC的內(nèi)流動(dòng),并且使流體在電容器里面沿著所卷繞的電極板橫向流動(dòng)。在蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)下,液體可在FTC中自由流動(dòng),并在離開電容器前,以水平及向外前進(jìn)方式流過(guò)全部的電極表面。離子因此具有與電極的全部可用的表面積接觸并被吸附的最大機(jī)會(huì)。本發(fā)明的FTC不僅使制造電極的活性材料用量達(dá)最小,而且電極及電容器的產(chǎn)量容易自動(dòng)化。因此,本發(fā)明使FTC成為消費(fèi)者負(fù)擔(dān)得起的純化及去鹽消費(fèi)產(chǎn)品。如同其它設(shè)計(jì)的FTC,本發(fā)明的電容器也可借助改變電極的電性而完全再生。而且,當(dāng)再生無(wú)法恢復(fù)電容器的原有的去離子能力時(shí),電容器可更換并丟棄或回收。本發(fā)明的離子吸附材料及更換型FTC的集電板均可回收再用,因此有益于環(huán)保。
如同吸附碳材,離子交換樹脂及RO薄膜通常皆為卡匣式的包裝,更換型FTC也可設(shè)計(jì)成卡匣型式。此FTC可以放置于一個(gè)容器內(nèi),容器外殼上設(shè)有流體的輸入及輸出口,二個(gè)可連接電源的接點(diǎn)及一內(nèi)有襯墊的頂蓋。前述卡匣及其所有附件可用射出成型制得。將FTC置入卡匣筒內(nèi),然后將液體進(jìn)液管插入FTC卷筒的中心,利用插入(snap-on)連接器連接電極導(dǎo)線與頂蓋上的電氣接頭,然后用手旋緊具有螺紋的頂蓋,使卡匣密封?;謴?fù)一具CDI的處理單元花費(fèi)不到一分鐘的時(shí)間,而且不需要任何工具。操作CDI需要如0.5伏特及100毫安的低DC電能,如此低的電能可以由電池、太陽(yáng)能電池及燃料電池提供。與蒸餾法、RO及電透析法比較,CDI的耗能低很多。使帶電物質(zhì)留在電極表面上,只需要很低的DC電壓,然而化學(xué)反應(yīng)或電解反應(yīng)都應(yīng)該避免,因?yàn)樗鼈儗?duì)CDI能量效率及電極壽命有不良影響。由于CDI以電能取代化學(xué)品再生FTC的電極,因此沒有二次污染。另外,貴重金屬離子,例如Au3+及Pd2+可以通過(guò)CDI技術(shù)集中及濃縮,再以電鍍或化學(xué)方法轉(zhuǎn)化成有用的形式。
由于體積小,重量輕而且可以利用電池操作,CDI成為一種可便攜式的液體純化及海水淡化的去鹽技術(shù)。除了容易將CDI納入任何已有的廢液處理系統(tǒng),本發(fā)明還提供經(jīng)濟(jì)的離子吸附材料及容易使用的FTC裝置。本發(fā)明的目標(biāo)在于幫助人們減少?gòu)U液,并自鹽水去除帶電物質(zhì)而獲得淡水。
本發(fā)明應(yīng)用經(jīng)證實(shí)具有活性的超電容器的電極活性材料,來(lái)制備CDI的離子吸附電極。為了獲得電極的最大面積,利用溶膠-凝膠(sol-gel)技術(shù)或電解技術(shù)制備鐵鹽(ferrite)的納米粉末,例如黑色磁鐵礦(Fe3O4)及其復(fù)合物。根據(jù)電容測(cè)量及其它測(cè)試,將合格的粉末轉(zhuǎn)化成構(gòu)成流通型電容器(FTC)卷筒的電極。連同進(jìn)液管,將FTC放入一個(gè)密封容器以形成CDI處理單元。

圖1顯示卡匣筒里液體輸入及輸出的剖面視圖,其中為了簡(jiǎn)化說(shuō)明,省略繪示FTC。這個(gè)結(jié)構(gòu)與過(guò)濾碳材、離子交換樹脂及RO薄膜的卡匣筒類似。液體進(jìn)液管102及容器主體108可以通過(guò)射出成型方法,以工程塑料,例如丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)或纖維強(qiáng)化塑料(FRP)制得。液體從進(jìn)液管102的噴孔射出后,經(jīng)過(guò)出液口104離開容器前,將流過(guò)FTC的全部電極表面。液體以水平并向外方式被引導(dǎo),流過(guò)其可接觸的電極的每一寸表面,因此可以增加帶電物質(zhì)與FTC電極之間的接觸時(shí)間。因?yàn)檫M(jìn)液流經(jīng)FTC的最長(zhǎng)路徑,因此帶電物質(zhì)可以最有效地被處理。利用壓縮襯墊110及112使容器頂蓋106緊貼附于容器主體108,防止液體外漏。容器頂蓋106可用與液體進(jìn)液管102和容器主體108相同的材料模制而得,而襯墊110與112則是由氯丁二烯橡膠、丁基橡膠或硅酮橡膠做成。在頂蓋106周圍及容器主體108邊緣上,設(shè)置鉆孔114,以容納固定螺栓及螺帽。在另一具體實(shí)施例里,頂蓋106與容器主體108可形成能互相吃合的螺紋,以便用手拴緊。FTC組裝的形成及液體信道的產(chǎn)生,在下列各節(jié)中分別說(shuō)明。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實(shí)施例,一種FTC組合結(jié)構(gòu),其中二個(gè)電極片201及202與二個(gè)相同的分隔片203相互交疊合并同心卷繞成一卷筒,在卷筒中心處有一通孔。在圖2中所示的FTC以電極201為卷繞的最內(nèi)層,以構(gòu)成中空卷筒的內(nèi)壁。然而,在實(shí)際的應(yīng)用時(shí),并不以此為限,也可以以分隔片203為卷繞的最內(nèi)層,以構(gòu)成中空卷筒的內(nèi)壁。FTC組合結(jié)構(gòu)的制造,可通過(guò)一般用于電容器及電池工業(yè)的卷繞機(jī)械設(shè)備,而輕易達(dá)到自動(dòng)化。所需寬度的電極片及相關(guān)配件可以連續(xù)輸入卷繞設(shè)備中,卷繞成預(yù)定直徑的卷筒。卷筒經(jīng)過(guò)切割并以膠帶固定后,形成獨(dú)立式FTC組合結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,F(xiàn)TC組合結(jié)構(gòu)為一種超電容器的素子,只是缺少電解質(zhì)及外殼。一旦電極經(jīng)過(guò)切割,集電板將外露并且產(chǎn)生毛邊,此可能造成短路及其它對(duì)FTC組裝的傷害。因此,切割后需要補(bǔ)救程序,例如去毛邊及鈍化絕緣。FTC組合結(jié)構(gòu)的中央通孔的直徑與進(jìn)液管102的外徑吻合,且102的外徑(OD)及內(nèi)徑(ID)均可隨需要而設(shè)計(jì)。另外,如圖2所示,直徑1/16″的小孔均勻分布于進(jìn)液管102的兩側(cè)上,孔與孔之間的間距大約為1/2″。依據(jù)所要的FTC組裝的處理能力,進(jìn)液管102的大小(就OD,ID而言)及進(jìn)液孔洞的直徑與數(shù)量皆可隨之調(diào)整。CDI容器主體108和進(jìn)液管102與FTC須電氣絕緣。電容器與容器108之間沒有電氣連通。電極201與202是通過(guò)各種沉積方法,將活性材料,如磁鐵礦(Fe3O4)或其復(fù)合物涂覆于金屬箔,例如鋁箔、銅箔、鈦箔、不銹鋼箔或鎳箔上而成。其中活性材料的導(dǎo)電度不小于10-2Siemen/cm,而磁通量密度不小于10Gauss。FTC電極的制作,也可以輕易地透過(guò)任何用以形成電極的沉積方法,例如滾涂法、浸涂法、旋涂法、粉末涂覆法或電泳沉積法。如果使用涂覆方法,例如滾涂法,則將上述粉末與黏結(jié)劑在適當(dāng)?shù)娜軇﹥?nèi)混合以形成涂覆漿液,其中黏結(jié)劑包括例如聚二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE)。當(dāng)使用相同的電極來(lái)制造FTC組合結(jié)構(gòu)時(shí),電極的極性是由電極與外電源之間的連接決定。電極201或202可以通過(guò)連接至電源的正極而成為陽(yáng)極,而另一電極202或201則成為陰極。任一種連接都對(duì)FTC組合結(jié)構(gòu)的去離子化功效沒有影響。如熟悉此項(xiàng)技術(shù)者所知,載有離子吸附材料的基底箔也傳導(dǎo)電子,因此稱為集電板。集電板不會(huì)改善離子吸附材料的導(dǎo)電度,但會(huì)影響FTC的耗電量及壽命。雖然圖2沒有顯示,但是電極導(dǎo)線可用基底箔的耳片(tab),或?qū)⑵渌饘倨渣c(diǎn)焊或機(jī)械壓合固定于集電板上。集電板或電導(dǎo)線都不能與進(jìn)液直接接觸,否則可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并因而影響CDI的效率。
圖3繪示根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實(shí)施例,在FTC組合結(jié)構(gòu)里面形成液體信道。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2與圖3,模制分隔片203包括水平膠條302及垂直支架304。膠條302用以隔絕兩個(gè)電極201、202,以使流體限制于FTC的內(nèi)流動(dòng),并且用以導(dǎo)引FTC里面的液流,使流體在電容器里面沿著所卷繞的電極板橫向流動(dòng)。而支架304用以支撐水平膠條302。因而,水平膠條302的厚度比支架304厚,以使流體能在水平膠條302之間流動(dòng)。例如膠條302的厚度為1mm,而支架304為0.1mm厚。水平膠條302為矩形帶狀,高約0.5mm到1mm,而寬約1mm。上下膠條位于電極的上下邊緣,中間的膠條間隔約30mm。頂部膠條與底部膠條都略超出電極的邊緣,例如0.2mm。垂直支架304的寬度沒有限制,只要能支撐膠條302,并覆蓋最少的電極表面即可。垂直支架304的間距至少30mm,寬度約2mm而厚度約0.1mm。利用分隔片203緊置于電極201與202之間,如圖2所示,分隔片的頂部膠條與底部膠條都與電極邊緣平行,用以限制液體在FTC組合結(jié)構(gòu)里面。然而,中間膠條形成許多(0.5-1)mm×30mm的水平信道,使液體的流動(dòng)實(shí)際上沒有受到限制。一旦液體從進(jìn)液管102流出(如圖1所示),則液體被限制在上述的信道中呈水平及向外流動(dòng)。沿著這些信道,液體流過(guò)電極所有可接觸的表面。因?yàn)橹Ъ?04占用相當(dāng)大的電極表面積,因此在支架上形成數(shù)個(gè)孔洞以補(bǔ)償電極面積的損失。較小的分隔片間隙雖然可產(chǎn)生較大的電容,但是使液體流動(dòng)的限制則變大,適當(dāng)?shù)拈g隙取決于電容及阻力的平衡。用以隔離的膠條的高度可以從0.3mm到1mm,更佳為0.5mm到1mm。本發(fā)明的另一制造分隔膠條而不用垂直支架的較佳具體實(shí)施例,使用產(chǎn)生1mm×1mm膠條的網(wǎng)印,其中膠條可用例如硅酮、橡膠或聚胺基甲酸乙酯等彈性高分子做成,水平橫跨于電極上。分隔膠條與電極的一體化,可以簡(jiǎn)化FTC組合結(jié)構(gòu)的制作過(guò)程。在本發(fā)明里,經(jīng)模制或網(wǎng)印的分隔片的作用有三1)提供電極電氣絕緣,以避免短路,2)限制液體于FTC組合結(jié)構(gòu)里面,3)定義流體在FTC組合結(jié)構(gòu)里面的流動(dòng)路徑。除了彈性,構(gòu)成FTC組合結(jié)構(gòu)的分隔片的高分子材料應(yīng)能抵抗可能存在于進(jìn)液中的各種污染物,例如酸、堿、鹽、有機(jī)物質(zhì)及微生物。
FTC為凈水及去鹽的CDI技術(shù)的核心。若CDI可變成如常被用于廢液處理的過(guò)濾、離子交換及逆滲透等一樣的普遍技術(shù),則FTC的使用應(yīng)該很方便。一般而言,任何廢液處理技術(shù)的可更換組件的使用,應(yīng)如同更換電燈泡或電池那般容易。前述本發(fā)明的FTC組合結(jié)構(gòu)可符合該項(xiàng)需求。雖然FTC組合結(jié)構(gòu)可以單獨(dú)執(zhí)行廢液處理,但是最好連同圖4所示的容器使用。圖4為圖1的容器的俯視圖,因此以相同圖標(biāo)標(biāo)示同一組件。如圖4所示,可更換的FTC組合結(jié)構(gòu)415放入容器主體108內(nèi),利用六個(gè)螺帽417及容器頂蓋106密封。另一密封方法,將能吻合的公母螺紋設(shè)置于頂蓋106及容器108上,然后用手旋緊。在容器頂蓋106頂上有二個(gè)電氣接頭411及413以連接電源,例如干電池、燃料電池或太陽(yáng)能電池。以插入式(snap-on)連接器完成FTC的電極與接頭411和413之間的電氣連接(未示出)。廢液是經(jīng)過(guò)進(jìn)液管102進(jìn)入容器108,并在液體經(jīng)過(guò)出液口104離開容器前,使液體橫向平流經(jīng)過(guò)FTC組合結(jié)構(gòu)415。進(jìn)液管102與出液口104之間沒有直接連通。FTC組合結(jié)構(gòu)415可能須定期更換,其它組件則可無(wú)限期使用。因?yàn)槌娙萜骺捎脽o(wú)機(jī)或有機(jī)水溶液作為電解液,所以不論廢液是否為無(wú)機(jī)或有機(jī)水溶液,只要離子存在于液體中,F(xiàn)TC組合結(jié)構(gòu)均能將帶電物質(zhì)從所有廢液中去除。本發(fā)明可根據(jù)所需的CDI生產(chǎn)量,制造需要的FTC組合結(jié)構(gòu)415大小(以直徑及高度計(jì))。本發(fā)明的一較佳具體實(shí)施例使用黑色磁鐵礦粉末或其復(fù)合物,組成大小約60mmΦ×150mm的FTC組合結(jié)構(gòu)415,以發(fā)展利用CDI降低TDS的商業(yè)化FTC產(chǎn)品。本發(fā)明的特色之一,在于使進(jìn)液流經(jīng)FTC組合結(jié)構(gòu)的最長(zhǎng)的路徑,使FTC電極的所有有效面積都能用以吸附帶電物質(zhì),因此可以達(dá)到去離子作用的最高生產(chǎn)率。以下列出數(shù)組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以供參考,然而該些數(shù)據(jù)僅用以說(shuō)明,而非限制本發(fā)明。本發(fā)明可提供一種經(jīng)濟(jì)且容易使用的CDI技術(shù)作為凈水及去鹽之用。
液體NaCl水溶液,導(dǎo)電度為1040μS/cm電壓1.0DC伏特液體流速50ml/min
卡匣數(shù)1,2及3個(gè)每50ml流出液收集一次后,以導(dǎo)電度計(jì)測(cè)量。測(cè)量使用1個(gè),2個(gè)及3個(gè)卡匣所收集的第一個(gè)50ml流出液的導(dǎo)電度,各得842S/cm,676μS/cm及385μS/cm,代表每一組FTC組合的去離子率為19%,35%及63%。圖5B顯示流體僅流經(jīng)不同卡匣數(shù)的去離子率。然而圖5A顯示所收集的后半部流出液的導(dǎo)電度急速增加,表示FTC的電極表面很快被覆蓋。然而,所有流出液均不曾到達(dá)進(jìn)液的濃度。當(dāng)CDI為可用于液體處理中,去除帶電物質(zhì)的唯一方法時(shí),則FTC的大小及數(shù)目可以量身訂作,以符合需求。液體在CDI系統(tǒng)流通動(dòng)的方式,也可以巧妙規(guī)劃,以達(dá)到所要的目的。
液體CuSO4水溶液,導(dǎo)電度為1420μS/cm電壓1.0DC伏特液體流速50ml/min卡匣數(shù)2個(gè)第一個(gè)收集的50ml流出液的導(dǎo)電度測(cè)量為724μS/cm,表示當(dāng)流體在非常低電壓下,一流經(jīng)FTC便有49%的離子被移除。
液體經(jīng)稀釋的海水,導(dǎo)電度為793μS/cm電壓1.0DC伏特液體流速50ml/min卡匣數(shù)2個(gè)第一個(gè)收集的50ml流出液的導(dǎo)電度測(cè)量為619μS/cm,總計(jì)有21%的離子被移除。本例與實(shí)施例1的卡匣數(shù)同為2個(gè),但是本實(shí)施例的去離子能力較差。這可能是因?yàn)楹K慕M成較NaCl溶液更為復(fù)雜。
液體NaCl水溶液,導(dǎo)電度為1082μS/cm電壓1.0DC伏特液體流速50ml/min卡匣數(shù)1個(gè)第一個(gè)收集的50ml流出液的導(dǎo)電度測(cè)量為779μS/cm,流體只流經(jīng)單一電容器卡匣時(shí),即移除28%的離子。因?yàn)榛钚蕴嫉谋砻娣e比Fe3O4大,所以利用復(fù)合物的FTC所得的去離子率比利用純金屬氧化物所得者更高。此觀察結(jié)果與超電容器的能量存儲(chǔ)理論相符。
從上述的實(shí)施例可知,本發(fā)明為液體純化及海水淡化的可行工具。由于材料便宜且容易制造,使用本發(fā)明的CDI可以加入污染控制及環(huán)境保護(hù)最常用的技術(shù)行列。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上,然其并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉此技術(shù)者,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種獨(dú)立式流通型電容器,其特征在于包括一第一電極,包括一第一活性材料及一第一導(dǎo)電箔,其中該第一活性材料與該第一導(dǎo)電箔合為一第一可繞性連續(xù)長(zhǎng)片;一第二電極,該第二電極包括一第二活性材料及一第二導(dǎo)電箔,其中該第二活性材料與該第二導(dǎo)電箔合為一第二可繞性連續(xù)長(zhǎng)片;一第一分隔片;一第二分隔片;其中該第一電極、該第一分隔片、該第二電極與該第二分隔片依序相疊合,而且同心卷成一中空卷筒,并且該第一分隔片與該第二分隔片在該中空卷筒內(nèi)的該第一及該第二電極之間具有一間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該分隔第一分隔片與該第二分隔片,分別由至少二長(zhǎng)膠條所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的流通型電容器,其特征在于該第一分隔片與該第二分隔片,分別還包括至少一支撐架,該支撐架配置在該些長(zhǎng)膠條之間,用以支撐該些長(zhǎng)膠條。
4.如權(quán)利要求3所述的流通型電容器,其特征在于該些長(zhǎng)膠條的厚度大于該支撐架的厚度。
5.如權(quán)利要求3所述的流通型電容器,其特征在于該支撐架具有數(shù)個(gè)開孔。
6.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料為具有FexOyHz化學(xué)式的化學(xué)組成,且1.0≤x≤3.0,0.0<y≤4.0,0.0≤z≤1.0。
7.如權(quán)利要求6所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料為Fe3O4。
8.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料為一含有Fe3O4的復(fù)合化合物。
9.如權(quán)利要求8所述的流通型電容器,其特征在于其中該含有Fe3O4的復(fù)合化合物的其它組份選自由活性碳、石墨、氧化錫、氧化鋅及氧化鈦所組成的族群。
10.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料由導(dǎo)電度不小于10-2Siemen/cm的材質(zhì)所構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于其中該第一活性材料與該第二活性材料是由磁通量密度不小于10Gauss的材質(zhì)所構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該第一導(dǎo)電箔與該第二導(dǎo)電箔選自由鋁、銅、鎳、不銹鋼及鈦所組成。
13.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該第一、第二電極通過(guò)滾涂法、浸涂法、旋涂法、粉末涂覆法或電泳沉積法將該第一、第二活性材料分別涂覆于該第一、該第二導(dǎo)電箔上而得到。
14.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該第一、第二電極將離子物質(zhì)吸附于其表面上,并且利用施加電壓于該第一、第二電極,以進(jìn)行液體的去離子化作用。
15.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于該第一、第二電極利用靜電吸引力吸附離子。
16.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于連接該第一電極于一電源的正極而連接該第二電極于該電源的負(fù)極,使該第一電極成為陽(yáng)極而該第二電極為陰極。
17.如權(quán)利要求1所述的流通型電容器,其特征在于連接該第二電極于一電源的正極而連接該第一電極于該電源的負(fù)極,使該第二電極成為陽(yáng)極而該第一電極為陰極。
18.一種獨(dú)立式流通型電容器,其特征在于包括一容器主體,其包括一開口與一出液口;一電容器主體,配置在該容器主體之中,其包括一第一電極,包括一第一活性材料及一第一導(dǎo)電箔,其中該第一活性材料與該第一導(dǎo)電箔合為一第一可繞性連續(xù)長(zhǎng)片;一第二電極,該第二電極包括一第二活性材料及一第二導(dǎo)電箔,其中該第二活性材料與該第二導(dǎo)電箔合為一第二可繞性連續(xù)長(zhǎng)片;一第一分隔片;一第二分隔片,其中該第一電極、該第一分隔片、該第二電極與該第二分隔片依序相疊合,且同心卷成一中空卷筒,且該第一分隔片與該第二分隔片在該中空卷筒內(nèi)的該第一及該第二電極之間具有一間隙;一容器頂蓋,配置于該容器主體的開口上;一進(jìn)液管,穿過(guò)該容器頂蓋,并且配置于該中空卷筒的一中心開口之中。
19.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該分隔第一分隔片與該第二分隔片,分別由至少二長(zhǎng)膠條所構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一分隔片與該第二分隔片,分別還包括至少一支撐架,該支撐架配置于該些長(zhǎng)膠條之間,用以支撐該些長(zhǎng)膠條。
21.如權(quán)利要求20所述的流通型電容器,其特征在于該些長(zhǎng)膠條的厚度大于該支撐架的厚度。
22.如權(quán)利要求20所述的流通型電容器,其特征在于該支撐架具有數(shù)個(gè)開孔。
23.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料為具有FexOyHz化學(xué)式的化學(xué)組成,且1.0≤x≤3.0,0.0<y≤4.0,0.0≤z≤1.0。
24.如權(quán)利要求23所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料為Fe3O4。
25.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料為一含有Fe3O4的復(fù)合化合物。
26.如權(quán)利要求25所述的流通型電容器,其特征在于其中而該含有Fe3O4的復(fù)合化合物的其它組份選自由活性碳、石墨、氧化錫、氧化鋅及氧化鈦所組成的族群。
27.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料由導(dǎo)電度不小于10-2Siemen/cm的材質(zhì)所構(gòu)成。
28.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一活性材料與該第二活性材料由磁通量密度不小于10Gauss的材質(zhì)所構(gòu)成。
29.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一導(dǎo)電箔與該第二導(dǎo)電箔選自由鋁、銅、鎳、不銹鋼及鈦所組成。
30.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一、第二電極是通過(guò)滾涂法、浸涂法、旋涂法、粉末涂覆法或電泳沉積法,將該第一、第二活性材料分別涂覆于該第一、該第二導(dǎo)電箔上而得到。
31.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一、第二電極將離子物質(zhì)吸附于其表面上,并且利用施加電壓于該第一、第二電極,以進(jìn)行液體的去離子化作用。
32.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該第一、第二電極利用靜電吸引力吸附離子。
33.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于其中連接該第一電極于一電源的正極而連接該第二電極于該電源的負(fù)極,使該第一電極成為陽(yáng)極而該第二電極為陰極。
34.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于連接該第二電極于一電源的正極而連接該第一電極于該電源的負(fù)極,使該第二電極成為陽(yáng)極而該第一電極為陰極。
35.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該頂蓋與該容器主體具有能互相契合的螺紋。
36.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該頂蓋與該容器主體是以螺栓與螺帽固定。
37.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于該進(jìn)液管與該容器主體的材質(zhì)是選自于丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)或纖維強(qiáng)化塑料(FRP)組成的族群。
38.如權(quán)利要求18所述的流通型電容器,其特征在于還包括配置于該頂蓋與該容器主體之間的一襯墊,用以防止液體外漏。
全文摘要
一種獨(dú)立式流通型電容器(FTC),此電容器是由同心卷繞的二個(gè)電極及二個(gè)分隔膠條構(gòu)成一中空卷筒。卷筒的中心開口可以插入液體進(jìn)液管以使流體輸送至FTC。電極的活性材料以Fe
文檔編號(hào)H01G4/35GK1417816SQ0113440
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月31日
發(fā)明者薛立人, 李靜惠, 薛家倩, 羅萬(wàn)鋌, 王世源, 謝玉霞, 謝翡珍 申請(qǐng)人:友昕科技股份有限公司
網(wǎng)友詢問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1
浦城县| 玛多县| 铜鼓县| 彰化市| 仙游县| 突泉县| 滁州市| 罗甸县| 苏尼特左旗| 从化市| 孟村| 辉南县| 沁水县| 商丘市| 黄梅县| 新龙县| 连城县| 吐鲁番市| 元氏县| 城固县| 宝清县| 库尔勒市| 新巴尔虎右旗| 张家川| 舞阳县| 岐山县| 井陉县| 松桃| 旬邑县| 监利县| 奉新县| 渑池县| 乌兰县| 徐闻县| 姜堰市| 洛扎县| 阿尔山市| 泗阳县| 西昌市| 威海市| 彭泽县|