一種電滲泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液體輸送技術(shù)領(lǐng)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(xiàn)液體不間斷輸送。
【背景技術(shù)】
[0002]電滲泵是結(jié)構(gòu)最簡單的流體輸送器件。其具有流量連續(xù)無脈動、無運動部件、無機(jī)械磨損等優(yōu)點，在涉及流體輸送的諸多領(lǐng)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(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]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(nèi)擴(kuò)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。
[0004]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(yuǎn)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(yīng)發(fā)生。產(chǎn)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(xù)工作，需隔斷時間停泵排除腔內(nèi)積聚的氣體才可繼續(xù)運行。是故亟待開發(fā)低壓、高效、無氣泡的電滲泵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)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(chǎn)生的電滲泵。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種電滲泵，包括一多孔介質(zhì)，分別位于所述多孔介質(zhì)相對兩側(cè)的第一液體腔室和第二液體腔室；
[0008]于第一液體腔室遠(yuǎn)離所述多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第一固體電解質(zhì)，第一固體電解質(zhì)與第一液體腔室相鄰接；于第二液體腔室遠(yuǎn)離所述多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第二固體電解質(zhì)，第二固體電解質(zhì)與第二液體腔室相鄰接；
[0009]于第一固體電解質(zhì)遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)緊密貼接的設(shè)有第一氣體擴(kuò)散電極；于第二固體電解質(zhì)遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)緊密貼接的設(shè)有第二氣體擴(kuò)散電極；
[0010]于第一氣體擴(kuò)散電極遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第一氫氣腔室；于第二氣體擴(kuò)散電極遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第二氫氣腔室；
[0011]于第一液體腔室上設(shè)有與腔室內(nèi)部相連通的第一液體進(jìn)出口管路；于第二液體腔室上設(shè)有與腔室內(nèi)部相連通的第二液體進(jìn)出口管路；
[0012]多孔介質(zhì)、第一固體電解質(zhì)均分別與第一液體腔室相連通，多孔介質(zhì)、第二固體電解質(zhì)均分別與第二液體腔室相連通；第一氣體擴(kuò)散電極與第一氫氣腔室相連通；第二氣體擴(kuò)散電極與第二氫氣腔室相連通；
[0013]于第一氣體擴(kuò)散電極和第二氣體擴(kuò)散電極間施加一外電壓，即可實現(xiàn)第一液體腔室和第二液體腔室間液體的輸送。
[0014]所述多孔介質(zhì)為平板狀結(jié)構(gòu)，所述第一和第二液體腔室、第一和第二固體電解質(zhì)、第一和第二氣體擴(kuò)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(zhì)的兩側(cè)，即第一氫氣腔室、第一氣體擴(kuò)散電極、第一固體電解質(zhì)、第一液體腔室、多孔介質(zhì)、第二液體腔室、第二固體電解質(zhì)、第二氣體擴(kuò)散電極、第二氫氣腔室依次疊合，形成一平板狀結(jié)構(gòu)的電滲泵；
[0015]或；所述多孔介質(zhì)為圓筒狀結(jié)構(gòu)，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(zhì)、圓筒狀第一和第二氣體擴(kuò)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(kuò)孔介質(zhì)的內(nèi)外兩側(cè)，即第一氫氣腔室、第一氣體擴(kuò)散電極、第一固體電解質(zhì)、第一液體腔室、多孔介質(zhì)、第二液體腔室、第二固體電解質(zhì)、第二氣體擴(kuò)散電極、第二氫氣腔室依次同軸穿套，形成一圓柱狀結(jié)構(gòu)的電滲泵。
[0016]所述多孔介質(zhì)的材料或為多孔玻璃、二氧化硅、氧化鋁中的一種，或為含-NH2、-C00H、-SO3H, -0H、季氨、季磷、咪唑、胍官能團(tuán)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。
[0017]所述多孔介質(zhì)的孔徑為1nm-1O μ m ；
[0018]所述多孔介質(zhì)的孔徑同待輸送液體與多孔介質(zhì)壁面接觸所形成雙電層的特征厚度的比值為0.1-50 ；
[0019]所述多孔介質(zhì)或多孔介質(zhì)表面涂覆的材料在待輸送液體中的Zeta電勢絕對值大于 20mVo
[0020]所述第一固體電解質(zhì)和所述第二固體電解質(zhì)為能夠傳導(dǎo)H+的固體電解質(zhì)，且所述第一固體電解質(zhì)和所述第二固體電解質(zhì)為不溶于待輸送液體的固體電解質(zhì)；
[0021]或，所述第一固體電解質(zhì)和所述第二固體電解質(zhì)為能夠傳導(dǎo)0H_的固體電解質(zhì)，且所述第一固體電解質(zhì)和所述第二固體電解質(zhì)為不溶于待輸送液體的固體電解質(zhì)。
[0022]所述能夠傳導(dǎo)H+的固體電解質(zhì)為磺酸型質(zhì)子交換膜、羧酸型子質(zhì)交換膜中的一種；
[0023]或，所述能夠傳導(dǎo)0H—的固體電解質(zhì)為季氨型、季磷型、咪唑型、胍型陰離子交換膜中的一種。
[0024]采用所述能夠傳導(dǎo)H+的固體電解質(zhì)時，多孔介質(zhì)所用材料同輸送液的Zeta電勢為負(fù)值；
[0025]或，采用所述能夠傳導(dǎo)OF的固體電解質(zhì)時，多孔介質(zhì)所用材料同輸送液的Zeta電勢為正值。
[0026]所述多孔介質(zhì)與第一和第二固體電解質(zhì)之間的間距為0.1mm-lOcm。
[0027]所述第一和第二氫氣腔室或為一體式結(jié)構(gòu)、或為分體式連通結(jié)構(gòu)、或為分體式獨立結(jié)構(gòu)。
[0028]當(dāng)所述第一和第二氫氣腔室為所述一體式結(jié)構(gòu)時，所述腔室內(nèi)或含有氣態(tài)氫氣，或含有儲氫材料，或同時含有氣態(tài)氫氣和儲氫材料；
[0029]或，當(dāng)所述第一和第二氫氣腔室為所述分體式連通結(jié)構(gòu)時，所述第一和/或第二腔室內(nèi)或含有氣態(tài)氫氣，或含有儲氫材料，或同時含有氣態(tài)氫氣和儲氫材料；
[0030]或，當(dāng)所述第一和第二氫氣腔室為所述分體式獨立結(jié)構(gòu)時，所述第一和第二腔室或分別與氫氣氣源相連；或分別含有儲氫材料；或分別與氫氣氣源相連的同時含有儲氫材料。
[0031]所述第一氣體擴(kuò)散電極和第二氣體擴(kuò)散電極分別為電催化氧化和電催化還原氫氣的多孔電極。
[0032]所述第一和第二氣體擴(kuò)散電極中的電催化劑分別為下述催化劑材料中的一種或二種以上:
[0033]采用所述能夠傳導(dǎo)H+的固體電解質(zhì)時，電催化劑或為鉬和鈀中的一種、或為鉬與鈀、釕、鎳、鉻、鈷、銅、鎢、鐵、鈰、鑰、鉛中一種的合金；或為碳載上述催化劑中的一種；或為非金屬氫氣電催化氧化/還原電催化劑；
[0034]采用所述能夠傳導(dǎo)0H_的固體電解質(zhì)時，電催化劑或為鉬、鈀和鎳中的一種、或為鉬與鈀、釕、鎳、鉻、鈷、銅、鎢、鐵、鈰、鑰、鉛中一種的合金；或為碳載上述催化劑中的一種；或為非金屬氫氣電催化氧化/還原電催化劑。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述電滲泵具有結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)，工作電壓低且工作時無氣泡出現(xiàn)，可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定高效運行。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明所述電滲泵的原理示意圖。
[0037]其中，1和I’為分別第一和第二氣體擴(kuò)散電極；2和2’分別為第一和第二固體電解質(zhì)；3和3’分別為第一和第二液體腔；4為多孔介質(zhì)；5和5’分別為第一和第二氫氣腔。
[0038]圖2為電滲泵結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]其中I和I’為分別第一和第二氣體擴(kuò)散電極；2和2’分別為第一和第二電解質(zhì)；4為多孔介質(zhì)；5和5’分別為第一和第二氫氣腔；26為連接第一和第二氫氣腔室的通道；3和3’分別為第一和第二液體腔室；22為液體進(jìn)口 ；23為液體出口 ；21和21’分別為第一和第二導(dǎo)電端板；24為多孔介質(zhì)固定板；25為密封墊。
[0040]圖3為實施例1中電滲泵輸送去離子水時流量同電壓的關(guān)系圖。
[0041]圖4為實施例3中電滲泵輸送不同濃度甲醇水溶液時甲醇濃度同流量關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。當(dāng)然本發(fā)明并不僅限于下述具體的實施例。
[0043]以下所述實施例中電滲泵的結(jié)構(gòu)如圖2所示。具體為:
[0044]一種電滲泵，包括一平板狀多孔介質(zhì)，分別位于所述多孔介質(zhì)相對兩側(cè)的第一液體腔室和第二液體腔室；
[0045]于第一液體腔室遠(yuǎn)離所述多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第一固體電解質(zhì)，第一固體電解質(zhì)與第一液體腔室相鄰接；于第二液體腔室遠(yuǎn)離所述多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第二固體電解質(zhì)，第二固體電解質(zhì)與第二液體腔室相鄰接；
[0046]于第一固體電解質(zhì)遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)緊密貼接的設(shè)有第一氣體擴(kuò)散電極；于第二固體電解質(zhì)遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)緊密貼接的設(shè)有第二氣體擴(kuò)散電極；
[0047]于第一氣體擴(kuò)散電極遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第一氫氣腔室；于第二氣體擴(kuò)散電極遠(yuǎn)離多孔介質(zhì)一側(cè)設(shè)有第二氫氣腔室；
[0048]于第一液體腔室上設(shè)有與腔室內(nèi)部相連通的第一液體進(jìn)出口管路；于第二液體腔室上設(shè)有與腔室內(nèi)