[發明專利]一種基于篩網式兩性離子交換膜電極的電化學除濕裝置

有效

• 申請號: 201710137074.3
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106949571B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 綦戎輝;張立志
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F24F3/14
• 分類號: F24F3/14;F24F11/30;F24F11/72;B01D53/26;F24F110/10;F24F110/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種基于篩網式兩性離子交換膜電極的電化學除濕裝置，其特征在于，包括核心除濕單元；所述核心除濕單元從一側至另一側，依次包括陽極氣道(6)、篩網式陽極電極、兩性離子交換膜(1)、篩網式陰極電極和陰極氣道(7)；

由陽極氣道(6)至兩性離子交換膜(1)的方向，所述篩網式陽極電極依次包括陽極金屬篩網結構擴散層(2)和陽極催化層(4)；

由陰極氣道(7)至兩性離子交換膜(1)的方向，所述篩網式陰極電極依次包括陰極金屬篩網結構擴散層(3)和陰極催化層(5)；

所述陽極氣道(6)和陰極氣道(7)均設置有進氣口和出氣口；所述陽極氣道(6)和陰極氣道(7)的進氣口外均裝有變頻風機；

所述陽極氣道(6)內安裝有第一風閥(8)和第一流量傳感器(14)，所述陽極氣道(6)的進氣口處和出氣口處分別設置有第一溫濕度傳感器(12)和第二溫濕度傳感器(10)；

所述陰極氣道(7)內安裝有第二風閥(9)和第二流量傳感器(15)，所述陰極氣道(7)的進氣口處和出氣口處分別設置有第三溫濕度傳感器(11)和第四溫濕度傳感器(13)；

所述篩網式陽極電極與篩網式陰極電極分別外接可調節直流電源(17)的正極和負極，所述可調節直流電源(17)接有數字型萬用表(16)；

所有的溫濕度傳感器、所有的流量傳感器以及數字型萬用表(16)均連接于計算機；

所述陽極催化層(4)和陰極催化層(5)在與兩性離子交換膜(1)連接的界面上均有緊密接觸的接觸點；當施加電壓時，陽極氣道(6)內的空氣通過陽極金屬篩網結構擴散層(2)接近接觸點，空氣中的水蒸汽在兩性離子交換膜(1)的近陽極側發生電解反應；陰極氣道(7)內的空氣通過陰極金屬篩網結構擴散層(3)接近接觸點，在兩性離子交換膜(1)的近陰極側發生氧氣與質子反應生成水的還原反應；所述陽極金屬篩網結構擴散層(2)和陰極金屬篩網結構擴散層(3)均為多孔金屬篩網，厚度為0.8mm-2mm，材質采用包括鈦、鈦合金或不銹鋼；所述多孔金屬篩網上有耐腐蝕導電涂層以及具有支撐兩性離子交換膜所需的剛性；所述多孔金屬篩網使陽極側空氣中的水蒸汽易于接近兩性離子交換膜(1)并發生電解反應，同時易于使陰極側還原反應生成的水迅速脫除；所述陽極催化層(4)和陰極催化層(5)采用包括篩網印刷法、轉印法或噴射法，將催化劑微粒分別緊密附著于陽極金屬篩網結構擴散層(2)的近陽極氣道(6)側的表面和陰極金屬篩網結構擴散層(3)的近陰極氣道(7)側的表面制備得到；所述核心除濕單元在有施加電壓時，陽極氣道(6)中流通空氣內的水蒸氣在兩性離子交換膜(1)陽極側發生電解反應而進行主動除濕；所述核心除濕單元在無電壓施加情況下，陽極氣道(6)中流通空氣內的水蒸氣憑借空氣濕度差導致的壓力差，高濕度側的水蒸氣滲透過兩性離子交換膜(1)進入低濕度側而進行被動除濕；所述兩性離子交換膜(1)為同時具備選擇性交換陽離子及水分子能力的高性能電解質膜，包括雙極膜或兩性膜；所述兩性離子交換膜(1)通過包括共混法、共聚法或輻射接枝法制備得到。

2.根據權利要求1所述的一種基于篩網式兩性離子交換膜電極的電化學除濕裝置，其特征在于，所述陽極氣道(6)和陰極氣道(7)均由絕緣不透氣材料構成；空氣在陽極氣道(6)和陰極氣道(7)內的流動方式互為包括順流、逆流或錯流。

3.根據權利要求1所述的一種基于篩網式兩性離子交換膜電極的電化學除濕裝置，其特征在于，主動除濕過程中，需除濕的空氣從陽極氣道(6)流過，環境空氣從陰極氣道(7)流過；溫濕度傳感器將陽極氣道(6)和陰極氣道(7)內空氣的溫濕度轉換成電信號采集進計算機，計算機將得到的數據與設定值比較，通過控制算法生成控制信號并送給控制輸出電路，控制輸出電路將控制信號分別送達包括可調直流電源(17)及變頻風機的執行機構，執行結構根據控制命令，完成相應的調節控制動作。

4.根據權利要求3所述的一種基于篩網式兩性離子交換膜電極的電化學除濕裝置，其特征在于，所述可調節直流電源(17)根據控制輸出電路的命令，可實現正極和負極對調，電壓也即時調節；所述可調節直流電源(17)的電壓在1.29～10V范圍可調。