[發明專利]非質子性極性溶劑的除水裝置

有效

• 申請號: 201310548822.9
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103585790A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 童華東
• 申請（專利權）人: 東莞市廣海大橡塑科技有限公司
• 主分類號: B01D17/06
• 分類號: B01D17/06
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所 44231
• 代理人: 劉林

技術領域

本發明涉及一種溶劑除水裝置，具體地講，涉及一種非質子性極性溶劑的除水裝置。

背景技術

有機溶液，一些常溫熔融鹽等作為非質子性極性溶劑，反應時不會給出質子，卻帶有很強的極性，作為無水電鍍溶液或電池用電解液的應用很廣泛。在很多領域，為了達到電子元器件的高能量密度，小型化、輕量化的目的，這一類電解液被廣泛應用。

無水電鍍進行時，雖然使用了上述的電鍍溶液，但工藝中其他步驟或原料帶有的水分混入的情況很多。混入水分以后，電鍍溶液中的電流無法做到均一穩定，無法形成高精度的電鍍層。而且，上述水分會還常常被電解生成氫氧化物，與電鍍溶液中的一些成分反應后會使電鍍溶液的性能劣化，循環使用的次數減少。鑒于無水電鍍溶液原料的價格非常高，產品成本會大大增加。特別地，電池制造工藝中出現上述問題后，電池的使用壽命會受影響。

傳統工藝認為沸石具有較強的吸水性，其除水后水分殘余量在5～10ppm之間，隨著精密儀器對元器件的要求標準提高，這一除水標準也亟待突破。而且電鍍溶液反復使用，每次電鍍都會有水分混入，反復多次的使用后沸石的效果也會逐漸減退，需要進行重新處理后再投入使用，也會出現處理成本增大的問題。另外，對于相當一部分的電鍍溶液，其用沸石或其他傳統吸水性物質除去水分時需要高溫配合才能達到所需標準，但是很多電鍍溶液在高溫加熱后，性能反而劣化的更快。

非質子性極性溶劑中的水分，根據溶質的種類或水分的含量不同存在形態各異，在水分含量較高時，水分會像乳液狀那樣以水滴的形式存在，含量在1000ppm以下時就以分子的形式溶解。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種不用高溫加熱電鍍用非質子性極性溶劑就可以高標準地的除去水分的方案。

本發明是采用以下技術方案實現的，其中所述比例均為質量百分比。

所述非質子性極性溶劑的除水裝置，其包括一膜電極結合體，所述膜電極包括一固體電解質層，所述固體電解質層一側設置有第一電極層，另一側設置有第二電極層，上述的第一電極層及第二電極層加有大于水，小于非質子性極性溶劑的分解電壓的電壓，上述的第一電極層接觸非質子性水溶液中的水分生成氫氣，所述氫氣放出的同時，電解出的氧離子，以所述固體電解質層為介質移動到第二電極層以氧氣的形式放出，所述非質子性極性溶劑的分解電壓大于水的分解電壓；所述固體電解質層為以下物質中的一種：La與Co的混合氧化物，所占比例為1%～3%，其中La與Co的比例在混合氧化物中均不低于5%，其余為LaMnO₃，其余為LaMnO₃。

進一步地，所述電解催化劑呈網狀包覆于所述第一電極層上。

進一步地，除水時采用圓環套圓環狀的膜電極結合體，內側設為第一電極層，外側設為第二電極層，最內部為流動的非質子性極性溶劑。

本發明的有益效果在于無水電鍍溶液及電池電解液等非質子性極性溶劑中混入的水分能夠被高標準的除去，至水分含量1ppm以下，而且本發明中的膜電極結合體不同于沸石等消耗品，可以反復使用，微量除水亦不會耗去多少的電力，電鍍成本大幅降低。

具體實施方式

所述非質子性極性溶劑除水裝置，其利用一膜電極結合體，所述膜電極包括一固體電解質層，所述固體電解質層一側設置有第一電極層，另一側設置有第二電極層，上述的第一電極層及第二電極層加有電壓，上述的第一電極層接觸非質子性水溶液中的水分生成氫氣，所述氫氣放出的同時，電解出的氧離子，以所述固體電解質層為介質移動到第二電極層以氧氣的形式放出。所述電壓大于水，小于非質子性極性溶劑的分解電壓。

上述電壓的控制方式，可以根據作用溫度，固體電解質層的種類，非質子性極性溶劑的種類，及除去水分的含量標準來實施相應的電壓控制。水的分解電壓（理論值1.23V）及過電壓、電阻等，加起來通常有1.5V左右。大多數非質子性極性溶劑的分解電壓在3～5V之間。按照這種方式，非質子性極性溶劑不會分解，而水分會被分解除去。換言之，本發明適用于分解電壓大于1.5V的非質子性極性溶劑。

而且，為了使上述的固體電解質層中的氧離子的穿透性強，優選對上述膜電極結合體及非質子性極性溶劑進行加熱，但是加熱溫度超出上述非質子性極性溶劑的分解溫度時，非質子性極性溶劑的性能會產生劣化。為此，加熱溫度應當能夠將水分除去至所需的含量，且能確保上述膜電極結合體的氧離子透過性，且低于上述非質子性極性溶劑的分解溫度即可。上述的加熱溫度要根據采用的固體電解質層及非質子性極性溶劑的種類才能設定。