用于在电化学次氯酸盐生成期间氢减少的可持续氧化还原剂供应的脉冲电源制造技术

公开了一种操作电化学电池的方法，该方法包括将水溶液引入到电化学电池中，跨过阳极和阴极施加电流以产生产物，监测电压、溶解氢或水溶液的条件，以及响应于测量的参数中的一个以脉冲波形施加电流。公开了一种电化学系统，该电化学系统包括：电化学电池，该电化学电池包括阳极和阴极；水溶液源，该水溶液源具有流体地可连接至电化学电池的出口；用于测量参数的传感器；以及控制器，该控制器被配置成响应于参数测量值而使阳极和阴极以脉冲波形施加电流。还公开了抑制电化学电池内氢气积累的方法。还公开了有助于电化学电池的操作的方法。

Pulse power supply for sustainable redox supply for hydrogen reduction during electrochemical hypochlorite generation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在电化学次氯酸盐生成期间氢减少的可持续氧化还原剂供应的脉冲电源相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(E)要求于2017年3月8日提交的标题为“ImplementationofFeedbackControlforImprovedElectrochemicalSystemDesign”的美国临时申请序列号62/468,544、于2017年3月6日提交的标题为“Half-CellElectrochemicalConfigurationsforSelf-CleaningElectrochlorinationDevices”的美国临时申请序列号62/467,518和于2017年3月9日提交的标题为“PulsedPowerSupplyforSustainableRedoxAgentSupplyforHydrogenAbatementDuringElectrochemicalHypochloriteGeneration”的美国临时申请序列号62/469,224的优先权，这些申请中的每一个通过引用以其整体并入本文用于所有目的。
本文公开的方面和实施方案总体上涉及电化学装置，并且更具体地涉及电氯化电池和电氯化装置、操作它们的方法以及使用它们的系统。概述根据一个方面，提供了操作电化学电池的方法。所述方法可以包括将水溶液引入到电化学电池中在电化学电池的阳极和阴极之间；在足以从电化学电池中的水溶液生成产物化合物的电压跨过阳极和阴极施加电流；监测选自由电压、在电化学电池中产生的产物溶液中溶解氢的浓度以及与氢气产生相关的水溶液的条件组成的组的至少一个参数；以及响应于所述至少一个参数在预定范围之外，以脉冲波形跨过阳极和阴极施加电流。在一些实施方案中，所述方法可以包括从由被引入到电化学电池中的水溶液的流量、溶解氧浓度、溶解氢浓度、pH、ORP和温度组成的组中选择水溶液的条件。所述方法还可以包括基于水溶液的条件来控制电流的脉冲的持续时间、脉冲电流的发生率和跨过阳极和阴极施加的电流的大小中的一个或更多个。所述方法还可以包括基于水溶液的条件来控制水溶液的引入速率。在一些实施方案中，所述方法包括选择足以防止在电化学电池中产生氢气的预定范围。所述方法可以包括基于水溶液的流量、电压和产物溶液中溶解氢的浓度中的至少一个来控制电流的脉冲的持续时间、脉冲电流的发生率以及跨过阳极和阴极施加的电流的大小中的一个或更多个。所述方法可以包括至少基于所述产物溶液流出电化学电池的流量、产物溶液中产物化合物的浓度以及水溶液中氯化物的浓度中的一个或更多个来控制水溶液引入到电化学电池中的速率。在一些实施方案中，所述方法可以包括将氧化剂引入到电化学电池上游的水溶液中。引入氧化剂可以包括将气态氧、臭氧、空气、富含氧的空气和过氧化氢中的一种或更多种引入到水溶液中。所述方法可以包括响应于电压在约0.5V和4.0V的范围之外，以脉冲波形跨过阳极和阴极施加电流。根据另一个方面，提供了抑制电氯化电池中氢气积累的方法。所述方法可以包括将液体电解质引入到电氯化电池中在电氯化电池的阳极和阴极之间；监测选自由跨过阳极和阴极施加的电压、在电氯化电池中生成的产物溶液中溶解氢的浓度以及液体电解质的条件组成的组的至少一个参数，所述液体电解质的条件选自由被引入到电氯化电池中的液体电解质的流量、溶解氧浓度、溶解氢浓度、pH、ORP和温度组成的组；以及响应于该参数在足以防止在电氯化电池内产生氢气的范围之外，以脉冲波形跨过阳极和阴极施加电流。根据另一个方面，提供了电化学系统，所述电化学系统包括电化学电池，该电化学电池包括壳体，所述壳体具有入口、出口、设置在所述壳体内的阳极和阴极；水溶液源，该水溶液源具有流体地可连接至电化学电池的入口的出口；第一传感器，该第一传感器被构造和布置成测量电压和在电化学电池中生成的产物溶液中溶解氢的浓度中的至少一个；以及控制器，该控制器是可电连接至第一传感器的，并且被配置为响应于电压和溶解氢浓度中的至少一个超过预定阈值，使电流以脉冲波形跨过阳极和阴极被施加。所述系统还可以包括第二传感器，所述第二传感器被构造和布置成测量水溶液的条件，所述水溶液的条件选自由水溶液的流量、溶解氧浓度、溶解氢浓度、pH、ORP和温度组成的组。在一些实施方案中，所述系统可以包括控制器，该控制器是可电连接至第二传感器的，并且被配置为响应于水溶液的条件在预定范围之外，使电流以脉冲波形跨过阳极和阴极被施加。在一些实施方案中，所述系统可以包括控制器，该控制器是可电连接至第二传感器的并且被配置成基于水溶液的条件来调节水溶液引入到电化学电池中的速率。控制器可以被配置成响应于产物溶液中溶解氢浓度在足以在电化学电池的操作期间在阴极处引起氢积累的预定范围之外，使电流以脉冲波形跨过阳极和阴极被施加。控制器可以被配置成基于水溶液的流量、电压、溶解在水溶液中的氧的浓度和溶解在水溶液中的氢的浓度中的至少一个，在电流的脉冲的持续时间、脉冲电流的发生率以及跨过阳极和阴极施加的电流大小中的一个或更多个中来调节阳极和阴极。在一些实施方案中，所述系统还可以包括氧化剂源，所述氧化剂源流体地可连接至电化学电池的上游的水溶液源。氧化剂源可以被构造和布置成将过氧化氢从电化学电池的出口输送到水溶液源。所述系统还可以包括控制器，所述控制器被配置成至少基于电化学电池中存在的氢气的量、溶解在水溶液中的氢的浓度、溶解在水溶液中的氧的浓度和溶解在电化学电池中生成的产物溶液中的氧的浓度中的一个来调节氧化剂引入到水溶液中的速率。所述系统还可以包括第三传感器，所述第三传感器被构造和布置成测量电化学电池中产生的产物溶液的条件，所述产物溶液的条件选自由产物溶液中产物化合物的流量、pH、ORP、温度和浓度组成的组。在一些实施方案中，所述系统可以包括控制器，所述控制器是可电连接至第三传感器的并且被配置成基于产物溶液的条件来调节水溶液引入到电化学电池中的速率。水溶液源可以包括海水、微咸水和盐水中的至少一种。根据又一方面，提供了有助于电化学电池的操作的方法。所述方法可以包括提供电化学系统，提供用于将液体电解质连接至电化学电池的入口的指令，以及提供用于将电化学电池的出口连接至使用点的指令。所述电化学系统可以包括电化学电池，该电化学电池包括壳体，所述壳体具有入口、出口、设置在所述壳体内的阳极和阴极；第一传感器，所述第一传感器被构造和布置成测量电压和在电化学电池中生成的产物溶液中溶解氢的浓度中的至少一个；第二传感器，所述第二传感器被构造和布置成测量流体地可连接至电化学电池的入口的液体电解质的条件，所述条件选自由液体电解质的流量、溶解氧浓度、溶解氢浓度、pH、ORP和温度组成的组；以及控制器，所述控制器是可电连接至第一传感器和第二传感器中的一个或更多个的，所述控制器被配置成响应于电压、产物溶液中溶解氢的浓度和液体电解质的条件中的至少一个在预定范围之外，使电流以脉冲波形跨过阳极和阴极被施加。在一些实施方案中，提供包括电化学电池的电化学系统包括提供包括电氯化电池的电化学系统，并且提供用于将液体电解质连接至电化学电池的入口的指令包括提供用于将含氯化物的水溶液连接至电化学电池的入口的指令。本公开内容预期前述方面和/或实施方案的任何一个或更多个的所有组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作电化学电池的方法，所述方法包括以下步骤：将水溶液引入到电化学电池中在所述电化学电池的阳极和阴极之间；在足以从所述电化学电池中的所述水溶液生成产物化合物的电压跨过所述阳极和所述阴极施加电流；监测选自由所述电压、在所述电化学电池中产生的产物溶液中溶解氢的浓度以及与氢气产生相关的所述水溶液的条件组成的组的至少一个参数；以及响应于所述至少一个参数在预定范围之外，以脉冲波形跨过所述阳极和所述阴极施加所述电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.06 US 62/467,518;2017.03.08 US 62/468,544;1.一种操作电化学电池的方法，所述方法包括以下步骤：将水溶液引入到电化学电池中在所述电化学电池的阳极和阴极之间；在足以从所述电化学电池中的所述水溶液生成产物化合物的电压跨过所述阳极和所述阴极施加电流；监测选自由所述电压、在所述电化学电池中产生的产物溶液中溶解氢的浓度以及与氢气产生相关的所述水溶液的条件组成的组的至少一个参数；以及响应于所述至少一个参数在预定范围之外，以脉冲波形跨过所述阳极和所述阴极施加所述电流。2.如权利要求1所述的方法，其中所述水溶液的所述条件选自由被引入到所述电化学电池中的所述水溶液的流量、溶解氧浓度、溶解氢浓度、pH、ORP和温度组成的组。3.如权利要求2所述的方法，还包括基于所述水溶液的所述条件来控制所述电流的脉冲的持续时间、脉冲电流的发生率和跨过所述阳极和所述阴极施加的所述电流的大小中的一个或更多个。4.如权利要求2所述的方法，还包括基于所述水溶液的所述条件来控制所述水溶液的引入速率。5.如权利要求1所述的方法，还包括选择足以防止在所述电化学电池中产生氢气的所述预定范围。6.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述水溶液的流量、所述电压和所述产物溶液中溶解氢的浓度中的至少一个来控制所述电流的脉冲的持续时间、脉冲电流的发生率以及跨过所述阳极和所述阴极施加的所述电流的大小中的一个或更多个。7.如权利要求1所述的方法，还包括至少基于所述产物溶液流出所述电化学电池的流量、所述产物溶液中所述产物化合物的浓度以及所述水溶液中氯化物的浓度中的一个或更多个来控制所述水溶液的引入速率。8.如权利要求1所述的方法，还包括将氧化剂引入到所述电化学电池的上游的所述水溶液中。9.如权利要求8所述的方法，其中将所述氧化剂引入到所述水溶液中包括将气态氧、臭氧、空气、富含氧的空气和过氧化氢中的一种或更多种引入到所述水溶液中。10.如权利要求1所述的方法，包括响应于所述电压在约0.5V和4.0V的范围之外，以脉冲波形跨过所述阳极和所述阴极施加电流。11.一种抑制电氯化电池中氢气积累的方法，所述方法包括以下步骤：将液体电解质引入到电氯化电池中在所述电氯化电池的阳极和阴极之间；监测选自由跨过所述阳极和所述阴极施加的电压、在所述电氯化电池中生成的产物溶液中溶解氢的浓度以及所述液体电解质的条件组成的组的至少一个参数，所述液体电解质的所述条件选自由被引入到所述电氯化电池中的所述液体电解质的流量、溶解氧浓度、溶解氢浓度、pH、ORP和温度组成的组；以及响应于所述参数在足以防止在所述电氯化电池内产生氢气的范围之外，以脉冲波形跨过所述阳极和所述阴极施加电流。12.一种电化学系统，包括：电化学电池，所述电化学电池包括壳体，所述壳体具有入口、出口、设置在所述壳体内的阳极和阴极；水溶液源，所述水溶液源具有流体地可连接至所述电化学电池的所述入口的出口；第一传感器，所述第一传感器被构造和布置成测量电压和在所述电化学电池中生成的产物溶液中溶解氢的浓度中的至少一个；以及控制器，所述控制器是可电连接至所述第一传感器的并且被配置成响应于所述电压和溶解氢浓度中的至少一个超过预定阈值，使电流以脉冲波形跨过所述阳极和所述阴极被施加。13.如权利要求12所述的电化学系统，还包括第二传感器，所述第二传感器被构造和布置成测量所述水溶液的条件，所述水溶液的所述条件选自由所述水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·Y·顾，西蒙·保罗·杜克斯，约书亚·格里菲斯，迈克尔·J·肖，
申请(专利权)人：懿华水处理技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US