去离子装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电容去离子装置及其制造方法，其中，均匀地保持室的电极之间的间隔距离，并使室中的流动最佳化，以提高去离子装置的效率，并减小碳材料和集流体之间的接触电阻，以提高导电性。所述电容去离子装置包括多个电极模块，每个电极模块具有集流体和设置在集流体的上表面和下表面上的电极，从而从液体中电学地并化学地去除离子，所述电容去离子装置包括与所述电极模块交替堆叠的由刚性材料制成的多个板，使得电极模块以特定间隔隔开，其中，集流体和电极由多个板中的成对的相邻的板进行按压，从而保持它们之间相接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够从液体中去除离子的离子去除装置，更具体地讲， 涉及一种能够使用电学法和化学法从液体中去除离子组分的电容去离子 (CDI)装置。
技术介绍
在用于将含有盐组分或重金属的水纯化的各种方法中，广泛地采用使用 离子交换树脂的方法。然而，因为在树脂再生中应使用酸溶液或碱溶液，并 应使用大量的聚合物树脂和化学品来处理大量的水，所以使用离子交换树脂 的方法是不经济的。最近，为了克服此缺点，已经对电容去离子(CDI)装置做了许多研究。电容去离子(CDI)技术基于简单的原理，其中，通过在以堆叠形状形 成的两个多孔碳电极之间施加电压，使阴离子电吸附到正极，并使阳离子电 吸附到负极，从而去除溶解在诸如水的流体中的离子。此外，当吸附到电极 的离子饱和时，通过切换电极的极性或通过切断电源，能够容易地执行电极 的再生。因为与离子交换树脂法或反渗透相比，不将清洗液(酸、碱等)用 于电极的再生，所以不存在副化学废物。此外，因为电极几乎不发生腐蚀或 污染，所以CDI装置具有半永久性寿命。另外，因为能量效率高，所以与其 它工艺方法相比，在CDI技术中能耗可以减小90~95%。在第6309532号美国专利中公开了 CDI装置的示例。在该专利中公开的CDI装置包括在上端和下端设置的端板；多个电极、 集流体和形成中间层的绝缘材料；螺栓、螺母和密封件，用于固定组件；等 等。电极主要采用具有孔的高比表面积的碳材料。使用导电材料将电极粘附到集流体。集流体由具有良好的导电性的诸如钛片或碳箔的材料制成。在集 流体的特定部分处形成通道，以形成流动路径，并且电极附着到集流体的相 对的表面，从而形成单个电极体。然而，最上面的集流体和最下面的集流体 具有附着到其一个表面的单个电极。在该专利中公开的CDI装置中，通过交替地堆叠电极、集流体、绝缘材料和密封件并将它们固定来形成CDI堆。在CDI堆中，当将正(+ )电压和 负(-)电压交替地施加到电极并且水流入到上部进口或下部进口中时，水通 过形成在集流体上的通道以曲折形式移动，并且水中含有的离子组分被吸附 到电极的碳材料上。在进行了特定水平的吸附后，将负(-)电压施加到正电 极，并将正(+ )电极施加到负电极，吸附到碳材料上的离子组分被去除，并 且简单地实现了电极的再生。然而，在该专利中公开的CDI装置中，在电极的制造中，使用导电环氧 树脂等，将碳材料和集流体彼此粘附。因此，碳材料的孔会被部分地阻塞， 且导电性会由于接触电阻而劣化。此外，因为每个层是使用由橡胶或特氟纶(Teflon)制成的衬垫密封的， 所以当堆叠多个室并将它们彼此固定时，不能使用均匀的力将上面的室、中 间的室和下面的室固定。因此，因为以不同的距离将室隔开，所以不能向室 施加均匀的电压。因此，在一些室中，离子去除效率降低。此外，将钛或具有相同作用的金属用作集流体。在这种情况下，制造成 本增加。如果为了降低制造成本而使用其它金属，那么这些金属会被腐蚀。 此外，在使用便宜的碳箔的情况下，因为在该专利公开的结构中，集流体的 边界暴露于外面，所以存在集流体会被损坏的问题。
技术实现思路
本专利技术的一方面在于提供一种电容去离子装置，所述电容去离子装置能 够在电极的制造中减小碳材料和集流体之间的接触电阻，以提高导电性，并 能够防止碳材料的孔被部分地阻塞。本专利技术的另一方面在于提供一种电容去离子装置，所述电容去离子装置 能够在堆叠的集流体之间保持均匀的间隔距离，从而提高离子去除效率。此外，本专利技术的另一方面在于提供一种具有能够减小制造成本并防止损 坏的集流体的电容去离子装置。此外，本专利技术的另一方面在于提供一种电容去离子装置，通过在单元室 中安装这样的结构，即，该结构改变在电极表面上水流动的总距离，所述电 容去离子装置能够提高离子去除效率。本专利技术的附加方面和/或优点将部分地在下面的说明书中进行说明，并部 分根据说明书将是明显的，或者可以通过实施本专利技术而获知。根据本专利技术的一方面，提供了一种电容去离子装置，所述电容去离子装 置包括多个电极模块，每个电极模块具有集流体和设置在集流体的上表面和 下表面上的电极，从而从液体中电学地且化学地去除离子，所述电容去离子装置包括多个板，由刚性材料制成，与电极模块交替地堆叠，使得电极模块以特定的间隔隔开，其中，用所述多个板中的成对的相邻的板按压集流体 和电极，以保持它们之间相接触。优选地，在每个板中形成中空部分，将每个电极模块稳固地设置在所述 成对的板的中空部分上，并由中空部分的边界进行按压。优选地，在所述多个电极模块中的相邻电极模块之间形成吸附离子的单 元室，并将间隔构件设置在每个单元室中，以保持特定的距离。优选地，间隔构件包括？ 1导液体流动的？ 1导件。优选地，引导件划分单元室的内部，^v而增加液体穿过单元室的流动时间。优选地，每个电极模块包括与引导件限定的流动路径的宽度对应的通道。 优选地，间隔构件一体地形成在中空部分上。 优选地，间隔构件按压每个电极模块，从而保持电极和集流体之间接触。 优选地，间隔构件包括湍流产生部分，从而在单元室中的液体流动中产生〉煞流。优选地，去离子装置还包括成对的端板，所述成对的端板设置在由多个 电极模块和多个板形成的堆叠结构的相对端处，每个端板具有作为液体的进 口或出口的开口，其中，所述成对的端板中的至少一个端板具有緩冲空间， 以緩沖流到开口中的液体的压强。优选地，去离子装置还包括第一密封构件，用于防止液体在电极模块和 板之间泄露。优选地，去离子装置还包括在第一密封构件周围设置的第二密封构f,以防止液体在相邻的板之间泄露。优选地，所述板包括固定凹槽，用于固定第一和第二密封构件。 优选地，所述板由树脂材料模制而成。优选地，所述板比电极模块大特定尺寸，所述装置还包括向每个电极模 块供电的终端，并且所述终端与每个板上的集流体结合。根据本专利技术的另 一方面，提供了 一种从液体中电学地并化学地去除离子的电容去离子装置，所述电容去离子装置包括多个分隔件单元，具有多个 电极模块和多个板，所述多个板支撑以特定间隔隔开的多个电极模块的边界； 成对的端板，设置在所述多个分隔件单元的相对端处，并具有作为液体的进 口或出口的开口；结合构件，将所述多个分隔件单元和所述成对的端板单元 相结合，其中，所述多个板由刚性材料制成，以均匀地保持所述多个电极模 块之间的间隔距离，而不管结合构件的固定力如何。优选地，每个电极模块包括集流体和电极，所述电极具有与集流体相对 应的尺寸，并设置在集流体的上表面和下表面上，电极模块的边界由所述多 个板中的成对的相邻的板按压，以保持它们之间接触。优选地，间隔构件设置在所述多个电极模块中的相邻电极模块之间，并 且每个电极模块的边界的内部由间隔构件进行按压，以保持电极和集流体之 间接触。优选地，间隔构件与每个板形成为一体，以引导液体的流动。优选地，分隔件单元还包括密封构件，以防止液体在电极模块和板之间泄露。优选地，每个分隔件单元还包括向每个电极模块供电的终端，每个板还 包括终端插入部分，以将终端安装在每个板上，以使终端与每个板上的集流 体结合。根据本专利技术的又一方面，提供了 一种从液体中电学地并化学地去除离子 的电容去离子装置的制造方法，该方法包括在第一端板上交替地堆叠电极 模块和板，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容去离子装置，包括多个电极模块，每个电极模块具有集流体和设置在所述集流体的上表面和下表面上的电极，从而从液体中电学地并化学地去除离子，所述电容去离子装置包括：　多个板，与所述电极模块交替堆叠，使得所述电极模块以特定间隔隔开，　 　其中，所述集流体和所述电极由所述多个板中的成对的相邻的板进行按压，从而保持它们之间相接触。

【技术特征摘要】
KR 2008-2-29 10-2008-00187811、一种电容去离子装置，包括多个电极模块，每个电极模块具有集流体和设置在所述集流体的上表面和下表面上的电极，从而从液体中电学地并化学地去除离子，所述电容去离子装置包括多个板，与所述电极模块交替堆叠，使得所述电极模块以特定间隔隔开，其中，所述集流体和所述电极由所述多个板中的成对的相邻的板进行按压，从而保持它们之间相接触。2、 如权利要求1所述的去离子装置，其中，在每个板中形成中空部分，每个电极模块被稳固地设置在所述成对的板的中空部分上，并由所述中空部分的边界进行按压。3、 如权利要求2所述的去离子装置，其中，在所述多个电极模块中的相邻的电极模块之间形成吸附离子的单元室，并将间隔构件设置在每个单元室中，以保持特定距离。4、 如权利要求3所述的去离子装置，其中，所述间隔构件包括引导液体流动的引导件。5、 如权利要求4所述的去离子装置，其中，所述引导件划分所述单元室的内部，以增加液体穿过所述单元室的流动时间。6、 如权利要求5所述的去离子装置，其中，每个电极模块包括与所述引导件限定的流动路径的宽度相对应的通道。7、 如权利要求3所述的去离子装置，其中，将所述间隔构件一体地形成在所述中空部分上。8、 如权利要求3所述的去离子装置，其中，所述间隔构件按压每个电极模块，以保持所述电极和所述集流体之间接触。9、 如权利要求3所述的去离子装置，其中，所述间隔构件包括湍流产生部分，以在单元室中的液体的流动中产生湍流。10、 如权利要求1所述的去离子装置，还包括成对的端板，所述成对的端板设置在由所述多个电极模块和所述多个板形成的堆叠结构的相对端处，每个端板具有作为液体的进口或出口的开口 ，其中，所述成对的端板中的至少一个端板具有緩冲空间，以緩沖流到所述开口中的液体的压强。11、 如权利要求1所述的去离子装置，还包括第一密封构件，以防止液体在所述电极模块和所述板之间泄露。12、 如权利要求11所述的去离子装置，还包括设置在所述第一密封构件周围的第二密封构件，以防止液体在所述相邻的板之间泄露。13、 如权利要求12所述的去离子装置，其中，所述板包括固定凹槽，用于固定所述第一密封构件和所述第二密封构件。14、 如权利要求1所述的去离子装置，其中，所述板由树脂材料模制而成。15、 如权利要求1所述的去离子装置，其中，所述板比所述电极模块大特定尺寸，所述装置还包括用于向每个电极模块供电的终端，所述终端与每个板上的集流体相结合。16、 一种从液体中电学地并化学地去除离子的电容去离子装置，包括多个分隔件单元，具有多个电极模块和多个板，所述多个板支撑以特定间隔隔开的多个电极^^莫块的边界；成对的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢滢铢，朴大煜，野岛秀雄，张弼洙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]