[發明專利]一種電滲泵

有效

• 申請號: 201310694587.6
• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104707673A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 孫公權;楊林林;孫海
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01J19/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明屬于液體輸送技術領域，具體涉及一種電滲泵，該裝置可在施加電壓的條件下實現液體不間斷輸送。

背景技術

電滲泵是結構最簡單的流體輸送器件。其具有流量連續無脈動、無運動部件、無機械磨損等優點，在涉及流體輸送的諸多領域，如藥物微量輸液、高效液相色譜、芯片實驗室、燃料電池等領域有廣泛的應用前景。

電滲的原理是：液體同固體壁面接觸會形成雙電層，在外加電場作用下雙電層內擴散層中的離子會定向移動，因液體有粘性，定向移動的離子會拖曳周圍液體向前運動，形成電滲流。

電滲泵主要是由多孔膜分隔的兩透液電極組成。目前其工作電壓遠高于水分解電壓1.2V（幾十甚至上千伏），故在運行過程中有電解反應發生。產生的氣泡易阻塞孔道，致使效率降低甚至電流中斷，停止輸液。一些電滲泵并不能連續工作，需隔斷時間停泵排除腔內積聚的氣體才可繼續運行。是故亟待開發低壓、高效、無氣泡的電滲泵。

發明內容

針對以上問題，本發明目的在于提供一低壓（可在0.5V工作）且運行過程無氣泡產生的電滲泵。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種電滲泵，包括一多孔介質，分別位于所述多孔介質相對兩側的第一液體腔室和第二液體腔室；

于第一液體腔室遠離所述多孔介質一側設有第一固體電解質，第一固體電解質與第一液體腔室相鄰接；于第二液體腔室遠離所述多孔介質一側設有第二固體電解質，第二固體電解質與第二液體腔室相鄰接；

于第一固體電解質遠離多孔介質一側緊密貼接的設有第一氣體擴散電極；于第二固體電解質遠離多孔介質一側緊密貼接的設有第二氣體擴散電極；

于第一氣體擴散電極遠離多孔介質一側設有第一氫氣腔室；于第二氣體擴散電極遠離多孔介質一側設有第二氫氣腔室；

于第一液體腔室上設有與腔室內部相連通的第一液體進出口管路；于第二液體腔室上設有與腔室內部相連通的第二液體進出口管路；

多孔介質、第一固體電解質均分別與第一液體腔室相連通，多孔介質、第二固體電解質均分別與第二液體腔室相連通；第一氣體擴散電極與第一氫氣腔室相連通；第二氣體擴散電極與第二氫氣腔室相連通；

于第一氣體擴散電極和第二氣體擴散電極間施加一外電壓，即可實現第一液體腔室和第二液體腔室間液體的輸送。

所述多孔介質為平板狀結構，所述第一和第二液體腔室、第一和第二固體電解質、第一和第二氣體擴散電極、第一和第二氫氣腔室依次分別位于平板狀多孔介質的兩側，即第一氫氣腔室、第一氣體擴散電極、第一固體電解質、第一液體腔室、多孔介質、第二液體腔室、第二固體電解質、第二氣體擴散電極、第二氫氣腔室依次疊合，形成一平板狀結構的電滲泵；

或；所述多孔介質為圓筒狀結構，圓筒狀第一和第二液體腔室、圓筒狀第一和第二固體電解質、圓筒狀第一和第二氣體擴散電極、圓筒狀第一和第二氫氣腔室依次分別以同軸排布的方式位于圓筒狀擴孔介質的內外兩側，即第一氫氣腔室、第一氣體擴散電極、第一固體電解質、第一液體腔室、多孔介質、第二液體腔室、第二固體電解質、第二氣體擴散電極、第二氫氣腔室依次同軸穿套，形成一圓柱狀結構的電滲泵。

所述多孔介質的材料或為多孔玻璃、二氧化硅、氧化鋁中的一種，或為含-NH₂、-COOH、-SO₃H、-OH、季氨、季磷、咪唑、胍官能團中一種或兩種以上的高分子材料，或為表面涂覆有上述材料中一種或兩種以上的多孔材料。

所述多孔介質的孔徑為10nm-10μm；

所述多孔介質的孔徑同待輸送液體與多孔介質壁面接觸所形成雙電層的特征厚度的比值為0.1-50；

所述多孔介質或多孔介質表面涂覆的材料在待輸送液體中的Zeta電勢絕對值大于20mV。

所述第一固體電解質和所述第二固體電解質為能夠傳導H⁺的固體電解質，且所述第一固體電解質和所述第二固體電解質為不溶于待輸送液體的固體電解質；

或，所述第一固體電解質和所述第二固體電解質為能夠傳導OH^-的固體電解質，且所述第一固體電解質和所述第二固體電解質為不溶于待輸送液體的固體電解質。

所述能夠傳導H⁺的固體電解質為磺酸型質子交換膜、羧酸型子質交換膜中的一種；

或，所述能夠傳導OH^-的固體電解質為季氨型、季磷型、咪唑型、胍型陰離子交換膜中的一種。

采用所述能夠傳導H⁺的固體電解質時，多孔介質所用材料同輸送液的Zeta電勢為負值；