[发明专利]错流电化学分离装置及其组装方法

说明书

技术领域

一个或更多个方面通常涉及电净化设备及其组装方法。更具体地，一个或更多个方面涉及错流电净化设备(cross-flow electrical purification apparatus)以及其组装方法。

概述

根据一个或多个方面，电化学分离设备可以包括电池堆(cell stack)。电池堆还可包括多个对齐的电池对，多个对齐的电池对中的每对包括被构建和布置以在第一方向上提供流体流动的离子提浓隔室和被构建和布置以在不同于第一方向的第二方向上提供流体流动的离子稀释隔室。离子提浓隔室中的每个可以包括阴离子交换膜、阳离子交换膜、以及被定位在阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的第一间隔物，该第一间隔物具有掩蔽(masked)的第一组端部部分和灌封(potted)的第二组端部部分。离子稀释隔室中的每个可以包括阴离子交换膜、阳离子交换膜、以及被定位在阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的第二间隔物，该第二间隔物具有灌封的第一组端部部分和掩蔽的第二组端部部分。第一间隔物的掩蔽的第一组端部部分可以与第二间隔物的灌封的第一组端部部分对齐，并且第一间隔物的灌封的第二组端部部分与第二间隔物的掩蔽的第二组端部部分对齐。第一组端部部分和第二组端部部分中的每个端部部分可以界定延伸穿过其的通道，每个通道与所述通道延伸穿过其的掩蔽的端部部分的那些间隔物流体连通，并且每个通道与所述通道延伸穿过其的密封的端部部分的那些间隔物流体隔离。电化学分离设备还可以包括围绕电池堆以形成第一模块的框架和封闭第一模块的外壳。

根据一个或更多个方面，第一间隔物中的每个的掩蔽的第一组端部部分和第二间隔物中的每个的掩蔽的第二组端部部分中的每个可以包括围绕该间隔物的端部部分的套筒。

根据一个或更多个方面，套筒中的每个可以包括焊接在一起的一对薄膜。

根据一个或更多个方面，该对薄膜可以在掩蔽的第一组端部部分或掩蔽的第二组端部部分中的每个处在多个内部位置处被焊接至第一间隔物或第二间隔物中的每个，以形成对流体和电流流动的阻碍。

根据一个或更多个方面，该对薄膜可以在掩蔽的第一组端部部分或掩蔽的第二组端部部分中的每个处在多个内部位置处直接地焊接至彼此，形成对流体动和电流流动的阻碍。

根据一个或更多个方面，第一多个套筒的套筒中的每个可以包括由成对的塑料薄膜的被焊接在一起的部分形成的多个肋状物。

根据一个或更多个方面，在掩蔽的第一组端部部分或掩蔽的第二组端部部分中的每个处的第一间隔物或第二间隔物中的每个可以包括在掩蔽的第一组端部部分或掩蔽的第二组端部部分的内部中的多个升高的阻碍物，以阻碍流体和电流流动。

根据一个或更多个方面，每个套筒可以包括塑料薄膜和在端部部分的周边处被焊接至第一间隔物或第二间隔物的掩蔽的第一组端部部分或掩蔽的第二组端部部分的膜的部分，该膜的该部分是阴离子交换膜和阳离子交换膜中的一个的一部分。

根据一个或更多个方面，电化学分离设备还可以包括围绕第二电池堆的第二框架以在外壳内形成第二模块，以及被定位在第一模块和第二模块之间的垫圈，该垫圈包括多个孔，每个孔分别与第一电池堆的通道和第二模块的通道对齐以提供在第一模块和第二模块之间的流体连通。

根据一个或更多个方面，还可以包括围绕第二电池堆的第二框架以在外壳内形成第二模块，以及被定位在第一模块和第二模块之间的阻挡间隔物以重新导向在第一模块和第二模块之间的流动。

根据一个或更多个方面，框架可以包括被配置以保持灌封材料的储器。

根据一个或更多个方面，框架可以包括被配置以将灌封材料从储器转移至电池堆的通道。

根据一个或更多个方面，框架可以包括接近电池堆并且与通道流体连通的灌封扩散器机构。

根据一个或更多个方面，灌封扩散器机构可以包括在框架内形成的有角度的切除部(cut-out)，该有角度的切除部被配置成将灌封材料均匀地分布至电池堆的全宽度。

根据一个或更多个方面，框架可以包括单一的主体(unitary body)。

根据一个或更多个方面，电化学分离设备还可以包括在外壳的第一端部处的第一电极以及在外壳的第二端部处的第二电极。

根据一个或更多个方面，电化学分离设备还可以包括围绕第一电极的壳体，该壳体包括密封托架、密封帽、以及被定位在密封托架和密封帽之间的o形环。

根据一个或更多个方面，电化学分离设备还可以包括多个可膨胀的插塞，该多个可膨胀的插塞延伸通过电池堆并且被布置以保持多个对齐的电池对的对齐。