本发明专利技术涉及一种用于去除离子的装置。所述装置包括：进水口(7)，用于使水进入该装置；出水口(9)，用于使水排出该装置；电容，以及；间隔器(11)，用于将第一电极(13)和第二电极(15)与该电容分开，并使水流入电极之间。所述装置具有电源转换器(PC)，用于将电源(PS)的供电电压转换为对电容进行充电的充电电压。所述电源转换器被构造并布置为通过将所述电容上的电压转换到所述电源(PS)的供电电压，从而从所述电容回收能量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种用于去除离子的装置，该装置包括进水口，用于使水进入该装置；出水口，用于使水排出该装置；电容； 间隔器，用于将该电容的第一和第二电极分开，并使水流入电极之间；以及，电源转换器，用于在离子去除模式期间将电源的供电电压转换为对电容进行充电的充电电压。
技术介绍
近年来，人们越来越意识到人类活动对环境的影响及其可能带来的副作用。对资源进行缩减、重用、循环的方法变得越来越重要。特别地，洁净的水成为了一种稀缺品。因此，已经公开了各种用于净化水的方法和装置。一种用于水离子去除的方法是通过电容去离子，其采用了一种具有用于去除水中的离子的流通电容(FTC)的装置。FTC起到用于电容去离子的电可再生单元的作用。通过对电极进行充电，将离子从电解液中去除，并保持在电极的双电层中。电极可以是(部分)电可再生的，以释放之前去除的这样的离子而不会增加化学物质。用于去除离子的装置包括一对或多对分开的电极(阴极和阳极)，以及用于分开所述电极并使水能够在电极之间流通的间隔器。电极可由高表面积导电材料制成，例如活性炭、炭黑、炭气凝胶、碳纳米纤维、碳纳米管、石墨或其混合物。电极可放置为集电器顶部的分开的层，或者可直接涂覆到集电器上。集电器由导电材料构成，且使得电荷能够输入和输出电极。该装置包括外罩，该外罩包括用于使水进入该外罩的进水口和用于使水排出该外罩的出水口。在用于去除离子的装置的外罩中，通常利用机械紧固，集电器层、电极层和间隔器层以“三明治”形式堆叠或通过压缩力螺旋缠绕。 可在电极和间隔器之间放置电荷屏障，术语“电荷屏障”是指一种材料层，该材料层可保持住电荷，且对于离子来说是可渗透或半可渗透的。具有与电荷屏障相同的电荷符号的离子不能通过该电荷屏障。因此，在电荷屏障附近的电极隔间中出现的离子，和具有与电荷屏障中的电荷相同的电荷符号的离子，被保持或陷入电极隔间之中。电荷屏障能够提高离子去除效率，并降低用于离子去除的总的能量消耗。US 2008/0105551A1公开了一种能量回收转换器，用于从超级电容脱盐单元回收能量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有改进的电源转换器的用于去除离子的装置。因此，本专利技术提供了一种用于去除离子的装置，该装置包括进水口，用于使水进入该装置；出水口，用于使水排出该装置；电容；间隔器，用于将该电容的第一和第二电极分开，并使水流入电极之间；以及，电源转换器，用于在离子去除模式期间将电源的供电电压转换为为电容充电的充电电压，且该电源转换器被构造并布置用于在第一电极再生模式中通过将电容上的电压转换到电源的供电电压从而从电容进行能量回收，其中该电源转换器被构造并布置用于在控制器的控制下将供电电压在第一和第二电极之间切换，从而在第二电极再生模式中，相对于离子去除模式来改变电极的极性，其中在第二电极再生模式中，通过采用与离子去除模式相比极性相反的电荷为电极充电，将保留在电极上的离子释放到电极之间的水中。 所述第二电极再生模式可直接在所述第一电极再生模式之后，或可在仅具有第一电极再生模式的多个净化周期之后。电源转换器可包括第一电感以及至少第二开关，该第一电感串联连接到所述电容，并通过至少第一开关连接到电源，该第二开关被构造并布置用于短路所述电感和所述电容，从而能够通过切换所述第一和第二开关来控制所述供电电压到所述充电电压的转换，以及将所述电容上的电压提升到供电电压。所述装置可包括控制器，所述控制器控制所述第一和第二开关，从而在离子去除模式期间为所述电容充电，在所述离子去除模式中，在所述电极之间流动的水中的离子被吸引到所述电极上。所述控制器可控制所述第一和第二开关从而在第一能量回收模式中从所述电容回收能量，其中先前在离子去除模式期间被吸引到所述电极的离子在第一电极再生模式期间被释放到所述电极之间的水中。该装置可包括阀门，该阀门连接到水输出，并由控制器控制以在离子去除模式期间将水引导到净水输出，并在电极再生和第一能量回收模式期间将水引导到废水输出。电源转换器可包括第二电感以及至少第四开关，该第二电感串联连接到电容，并通过至少第三开关连接到电源，该第四开关被构造并布置用于短路所述第二电感和所述电容，其中通过控制器切换第三和第四开关来控制在第二电极再生模式中转换供电电压从而以与离子去除模式中不同的极性对所述电容进行充电。所述电源转换器可被构造并布置从而在第二能量回收模式中从该电容回收能量，在第二能量回收模式中，释放与离子去除模式中的极性相反的电荷，并通过电源转换器将电容上的电压提升为供电电压。所述电源转换器可具有第五开关，用于在所述离子去除模式以及所述第一电极再生和第一能量回收模式期间使用第一电感时，为所述第二电感设旁路。这样通过有效地将第二电感从电路的电流路径中去除，改善了电路的能量效率。所述电源转换器可具有第六开关，用于在所述第二电极再生以及所述第二能量回收模式期间使用所述第二电感时，为所述第一电感设旁路。这样通过有效地将所述第一电感从电路的电流路径中去除，改善了电路的能量效率。可通过控制器来控制连接到水输出的阀门，从而在第一能量回收、再生和第二再生模式期间将水引导到废水输出。所述电源转换器可提供的电极之间的电压小于12伏特，优选地小于6伏特，更优选地小于2伏特，最优选地小于I. 5伏特。本专利技术还涉及一种电源转换器，该电源转换器用于将电源的供电电压转换为用于为去除离子的装置中的电容进行充电的充电电压，其中所述电源转换器被构造并布置为通过将电容上的电压提升到电源的供电电压从而从所述电容回收能量。本专利技术还涉及一种操作用于去除离子的装置的方法，所述装置包括电容和外罩，所述方法包括通过进水口使水进入所述外罩；使水在电容的第一和第二电极之间流动到所述在外罩中提供的出水口 ；以及在离 子去除模式期间经由电源转换器通过将所述电容连接到电源从而为所述电容充电，所述电源转换器用于将电源的供电电压转换为充电电压；通过将离子吸引到第一和第二电极从而从水中去除离子；以及在能量回收模式期间在第一再生或能量回收模式中，通过将电容上的电压提升到电源的供电电压从而从电容回收能量，同时在第一电极再生期间将离子从所述电极释放到水中。该方法可包括第二电极再生模式，该第二电极再生模式包括相对于离子去除模式来改变电极的极性；用改变的极性对电极进行充电从而将所述电极上的保留离子释放到所述电极之间的水中。所述方法可包括第二能量回收模式，其中释放与所述离子去除模式中的极性相反的电荷，并通过所述电源转换器将所述电容上的电压提升到所述供电电压。所述方法可包括当从所述离子去除模式改变为所述第一和第二电极再生模式时，将与水输出连接的阀门从净水输出切换到废水输出，以及其中在将离子从所述电极去除且在所述电极之间的包含所释放的离子的水被冲走之后，将所述阀门切换为将水输出连接到净水输出，并通过对电极进行充电再次开始离子去除模式。在阅读了以下详细的说明书及所附权利要求书之后，这些以及其他的方面、特征和优点对于本领域技术人员来说将很明显。为了避免疑义，本专利技术的一方面的任何特征可用于本专利技术的任何其他方面。应注意的是，以下说明书中给出的示例仅仅是为了使本专利技术清楚，而不是为了将本专利技术限制到这些示例本身。同样地，除非另行指明，所有的百分比都是重量/重量的百分比。以“从X到y”形式描述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.23 EP 09173917.71.一种用于去除离子的装置，该装置包括 进水口，用于使水进入该装置； 出水口，用于使水排出该装置； 电容； 间隔器，用于将第一和第二电极与所述电容分开，并使水流入电极之间；以及， 电源转换器，用于在离子去除模式期间将电源的供电电压转换为为电容充电的充电电压，且该电源转换器被构造并布置用于在第一电极再生模式中通过将电容上的电压转换到电源的供电电压从而从电容进行能量回收，其中该电源转换器被构造并布置用于在控制器的控制下将供电电压在第一和第二电极之间切换，从而在第二电极再生模式中，相对于离子去除模式来改变电极的极性，其中在第二电极再生模式中，通过采用与离子去除模式相比极性相反的电荷为电极充电，将保留在电极上的离子释放到电极之间的水中。2.根据权利要求I所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器包括第一电感以及至少第二开关，该第一电感串联连接到所述电容，并通过至少第一开关连接到电源，该第二开关被构造并布置用于短路所述电感和所述电容，从而能够通过切换所述第一和第二开关来控制所述供电电压到所述充电电压的转换，以及所述电容上的电压到供电电压的转换。3.根据前述权利要求的任意一项所述的用于去除离子的装置，其中所述装置包括控制器，以及在离子去除模式期间，所述控制器控制所述第一和第二开关从而为所述电容充电，在所述离子去除模式中在所述电容的第一和第二电极之间流动的水中的离子被吸引到所述第一和第二电极。4.根据权利要求3所述的用于去除离子的装置，其中在第一能量回收模式期间，所述控制器能够控制所述第一和第二开关从而将所述电容上的电压转换为供电电压，在所述第一能量回收模式中先前在所述离子去除模式期间被吸引到所述第一和第二电极上的离子被释放到所述电极之间的水中。5.根据前述权利要求的任意一项所述的用于去除离子的装置，其中该装置包括阀门，该阀门连接到水输出并由控制器控制，以在离子去除模式期间将水引导到净水输出，并在和电极再生期间将水引导到废水输出。6.根据权利要求I所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器包括第二电感以及至少第四开关，该第二电感串联连接到电容，并通过至少第三开关连接到电源，该第四开关被构造并布置用于短路第二电感和电容，其中在第二电极再生模式中，利用控制器通过切换第三和第四开关来控制供电电压到与离子去除模式中的极性不同的充电电压的转换。7.根据权利要求6所述的用于去除离子的装置，其中所述电源转换器被构造并布置以在第二能量回收模式期...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·R·赖因胡，A·范德瓦尔，T·J·帕尔默，M·C·B·卢姆，
申请(专利权)人：沃尔泰亚公司，
类型：发明
国别省市：
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