使用电去离子过程从微粒材料中除去离子以及为此所用的设备制造技术

公开了用于从含有离子的微粒材料中电去离子以及除去至少一种类型离子中的至少一些的方法，包括在（ａ）阳极和（ｂ）阴极之间通一足够长时间的直流电，其中阳极和阴极都和微粒材料的含水浆状物电接触，其中阳极和阴离子交换膜电接触，以及其中阴极和阳离子交换膜电接触，因此使得至少一种类型离子中的至少一些的除去是从该微粒材料中除去。还公开了用于从含有离子的微粒材料中电去离子和除去至少一种类型离子中的至少一些的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用电去离子过程从微粒材料中除去离子。在一方面，微粒材料是用于燃料电池应用的催化剂。
技术介绍
杂质可以严重影响诸如催化剂之类的微粒的活性。对于质子交换膜(PEM)燃料电池所使用的电催化剂，情况更是如此。电催化剂，特别是基于铂的电催化剂可以强烈吸附氯化物离子。因此这些催化剂可能失去活性部位，从而导致活性的降低。因此，应该从燃料电池催化剂中将诸如氯化物离子之类的阴离子除去到非常低的水平。阳离子通过不同的机制影响燃料电池催化剂的性能。阳离子可以和质子交换膜，诸如，例如Nafion膜中的质子交换。阳离子还可以取代催化剂层中的离子交联聚合物的质子。当膜中和离子交联聚合物中的质子被其它阳离子交换时，燃料电池阻抗升高而它的性能降低。因此，应该从燃料电池催化剂中将阴离子和/或阳离子除去到非常低的水平。用于减少离子含量的现有技术方法包括高温连续水洗或索氏提取法。然而，由于大部分催化剂的载体是高表面积材料，其本身对很多种离子种类具有很强的吸附，因而很难通过简单的清洗将离子降低到很低的水平。传统的水洗过滤过程还非常慢而且要消耗大量水。离子污染物除了影响电催化剂外，还影响其它微粒材料。例如，离子可有助于多种系统内的腐蚀，并且离子污染物可以干扰基质化学物(matrix chemistries)。可能受离子杂质影响的其它系统的例子包括，但不限于，电线和电缆系统、表面涂层涂料、墨水和涂料系统以及其它电子应用。电去离子(EDI)已经用在水纯化中用于除去溶剂化离子种类。如可以参见于1995年6月20号颁给Farmer的美国专利No.5,425,858。于2001年7月3日颁给Miller的美国专利No.6,254,752 B1公开了从钢筋混凝土的成品中除去氯化物离子的EDI过程。阴极位于该混凝土本身的内部。于1987年10月14日公布的Vaccare的欧洲公布专利申请0241308 A1，公开了利用电子扩充真空过滤器通过EDI过程从滤饼中除去或置换选择的离子的方法，该滤饼由悬浮液固体物质组成。然而，离子浓度，特别是氯化物离子浓度，并没有降到许多应用可接受的水平，如对于电催化剂纯化。因此，本
需要有用于生产具有低水平的阴离子和/或阳离子的微粒材料的过程和设备。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及用于从含有离子的含碳微粒材料中电去离子和除去至少一种类型离子中的至少一些的方法，包括在(a)阳极和(b)阴极之间通一足够长时间的直流电，其中该阳极和该阴极都和该含碳微粒材料的含水浆状物电接触，其中该阳极和阴离子交换膜电接触，以及其中该阴极和阳离子交换膜电接触，因此使得该至少一种类型离子中的至少一些的除去是从该含碳材料中除去。在又一个方面，本专利技术涉及用于从含有离子的微粒材料中电去离子和除去至少一种类型离子中的至少一些的方法，包括在(a)阳极和(b)阴极之间通一足够长时间的直流电，其中该阳极和该阴极都和该微粒材料的含水浆状物电接触，其中该阳极和阴离子交换膜电接触，以及其中该阴极和阳离子交换膜电接触，因此使得该至少一种类型离子中的至少一些的除去是从该材料中除去。在又一个方面，本专利技术涉及用于从含有离子的微粒材料中电去离子和除去至少一种类型离子中的至少一些的设备，包括电源；以及电池，该电池包括(a)定义第一内部空腔的第一腔室；(b)定义第二内部空腔的第二腔室；(c)至少部分包含在该第一内部空腔中的阳极，该阳极电连接到该电源；(d)至少部分包含在该第二内部空腔中的阴极，该阴极电连接到该电源；(e)邻近该第一腔室底端放置的阴离子交换膜，该阴离子交换膜具有基面；(e)邻近该第二腔室底端放置的阳离子交换膜，该阳离子交换膜具有基面；(f)邻近该阴离子和阳离子交换膜相应的基面放置的阴离子和阳离子交换树脂混合物层，其中相应的阴离子和阳离子交换膜分别放置在该阳极与该树脂混合物层之间以及该阴极与该树脂混合物层之间。在又一个方面，本专利技术涉及用于从含有离子的微粒材料中电去离子和除去至少一种类型离子中的至少一些的电池的框架构件，包括阴离子交换膜；阳离子交换膜；以及具有上表面和相对的下表面的构件，该构件定义第一开口和第二开口，该开口在该上表面和该下表面之间延伸并形成公共壁构件，该公共壁构件在该第一开口的一部分和该第二开口的一部分之间延伸，其中该阴离子交换膜安装于该构件的第一开口中，而其中该阳离子交换膜安装于该构件的第二开口中。在又一个方面，本专利技术涉及用于从含有离子的微粒材料中电去离子和除去至少一种类型离子中的至少一些的电池的框架构件，包括阴离子和阳离子交换树脂混合物层；滤膜；以及具有顶面和相对的底面的基本平面的构件，该构件定义至少一个开口，该开口在该顶面和底面之间延伸，其中该阴离子和阳离子交换树脂混合物层安装在该至少一个开口的上部内，接近该构件的顶面，以及其中该滤膜安装在该至少一个开口的下部内，接近该构件的底面。其它优点将部分地在以下的描述中得到阐明，部分地通过描述变得明显，或者通过对下面描述的多方面的实践来得知。通过附加的权利要求中具体指出的成分和结合将会认识到并获取以下描述的优点。要理解的是，上述的总体描述和以下的详细描述都只是示例性和解释性的而非限制性的。附图说明包括在本说明书中，并构成该说明书一部分的附解了下面要描述的多个方面。所有图中相同的数字表示相同的元件。图1是该专利技术的间歇设备示意图。图2是本专利技术的间歇设备第一实施方案立体图。图3是图2间歇设备的俯视图。图4是图3间歇设备沿线4-4截取的截面图。图5是图2间歇设备的电池本体的侧视图。图6是图5电池本体的仰视图。图7是图2间歇设备上框架构件的侧视图。图8是图7上框架构件的俯视图。图9是图2间歇设备下框架构件的侧视图。图10是图9下框架构件的俯视图。图11是图2间歇设备套子的俯视图。图12是图11套子的侧视图。图13是本专利技术的间歇设备第二实施方案的立体图。图14是图13间歇设备的部分截面图，示出了置于其中的上框架构件和下框架构件。图15是可用在本专利技术过程的一个方面中的连续设备。具体实施例方式在公开和描述当前的化合物、组合物、制品、设备和/或方法之前，要理解的是下面描述的方面不限于具体的合成方法或具体的材料，它们当然是可以变化的。还要理解的是，此处所用的术语只是出于描述特定方面的需要，而不拟于作为限制。公开的材料、化合物、组合物以及组分可用于所公开的方法和组合物、可用于与所公开的方法和组合物一起使用、可用于所公开的方法和组合物的制备或者是所公开的方法和组合物的产物。此处公开了这些以及其它材料，要理解的是在公开这些材料或过程的结合、子集、相互作用、基团等的时候，尽管没有清楚公开这些化合物或过程的多种个体、共同结合以及变换的具体所指，但是此处具体考虑并描述了以上每种情况。例如，如果公开和讨论了催化剂载体，以及讨论了若干用于催化剂载体上的金属催化剂，那么除非特别指出了相反情况，否则就是可具体地考虑到每种催化剂载体及其每种结合以及变换。因此，如果公开了一类载体A、B和C，也公开了一类金属D、E和F以及公开了一个结合的例子A-D，那么即使没有单独陈述每一个，也可单独地和共同地考虑到每一种情况。于是，在这个例子中，具体地考虑到每一种组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E以及C-F，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从含有离子的含碳微粒材料中电去离子和除去至少一种类型离子中的至少一些的方法，包括在（ａ）阳极和（ｂ）阴极之间通一足够长时间的直流电，其中该阳极和该阴极都和该含碳微粒材料的含水浆状物电接触，其中该阳极和阴离子交换膜电接 触，以及其中该阴极和阳离子交换膜电接触，因此使得该至少一种类型离子中的至少一些的除去是从该含碳材料中除去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C何，
申请(专利权)人：哥伦比亚化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]