[发明专利]控制水的单向pH调节中电极的再生

说明书

技术领域

本发明总体上涉及控制水的单向pH调节中电极的再生。更具体地，本文所公开的各种发明方法和装置涉及获得与单向pH调节(“UpA”)单元相关的一个或多个值，并且基于这些值来控制UpA单元的再生阶段何时开始、用于再生阶段的参数、和/或与到UpA单元的输入相关的其他参数。

背景技术

通过引用而并入本文的WO 2014/102636(代理人案号2013PF00021)涉及家用水性质调节，特别是涉及pH调节器以及包括能够在不产生废水的情况下进行单向pH调节的pH调节器的家用电器。pH调节器包括电解槽，电解槽包括阳极和阴极：阴极包括赝电容材料，在pH调节器的操作中，赝电容材料通过与阳离子电化学反应而从阳极获得电子，并从电解质水溶液(例如，家用水)吸附该阳离子，电解质水溶液中的OH^-通过损失电子而被消耗，在电解质水溶液中留下H⁺；或阳极包括赝电容材料，并且在pH调节器的操作中，赝电容材料通过与阴离子电化学反应而失去电子并从电解质水溶液吸附该阴离子，电解质水溶液中的H⁺通过获得电子而在阴极处被消耗，在电解质水溶液中留下OH^-。

单向pH调节(“UpA”)是用于在水电解期间仅在一个方向上单向调节水的pH的技术。因此，当使用UpA时，仅产生酸性水或仅产生碱性水(产生哪一种将取决于所期望的实现)-并且与其他电解技术相比，不产生废水或以降低的水平产生废水。当使用UpA来调节水的pH时，只有在对电极处的水的pH变化，而工作电极处的水的pH稳定。UpA中的工作电极可以是例如基于活性炭(“AC”)的工作电极，其在电化学反应期间充当超级电容器。UpA中的对电极可以是例如惰性金属(例如，钛(Ti))。

在UpA中，存在两个阶段：“工作阶段”和“再生阶段”。在工作阶段期间，工作电极处于充电状态，而对电极生成期望的pH变化所需的离子。例如，在应用UpA以增加水的pH的情况下，对电极在工作阶段期间产生所需的H⁺离子。在再生阶段期间，工作电极处于放电状态，而对电极生成对于期望的pH变化而言所不期望的离子。例如，在应用UpA以增加水的pH的情况下，对电极在再生阶段期间产生不期望的OH^-离子。

如上所述，在再生阶段期间，工作电极放电，以使得工作电极能够在工作阶段期间被再次充电。再生阶段可以被设置为在固定条件出现时出现，诸如，当工作电极完全充电时和/或当工作电极上的瞬态电压降接近水的分解电压时出现。然而，这种技术和/或其他技术可能遭受一个或多个缺点。例如，这些技术中的一种或多种可能不确定待执行的再生阶段所利用的放电参数，诸如放电时间、在再生阶段期间施加的反向电压的幅度等。另外，例如，这些技术中的一种或多种可能不考虑与单向pH调节单元相关的某些测量的或以其他方式已知的参数而确定再生应当被执行时的工作电极充电状态。此外，例如，这些技术中的一种或多种可能在确定再生阶段的放电参数和/或再生阶段应当何时被执行时，不考虑对期望和/或不期望离子的产生速率和/或能量效率的影响。

发明内容

因此，本领域需要提供用于控制水的单向pH调节中电极的再生的替代性技术。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定有利的实施例

本公开涉及用于控制水的单向pH调节(“UpA”)中电极的再生的发明方法和装置。例如，本文所公开的各种发明方法和装置涉及获得与UpA单元相关的一个或多个测量的或以其他方式已知的参数，并且基于值来控制再生阶段何时开始、用于再生阶段的参数和/或到UpA单元的其他输入。一些实施例涉及确定用于再生阶段的放电参数，诸如放电时间、在再生阶段期间施加的反向电压的幅度等。一些实施例涉及基于与UpA单元相关的一个或多个测量值，诸如由电源施加给UpA单元的(一个或多个)电压、由电源施加的(一个或多个)电流和/或向UPA单元供水的速率，来确定再生阶段应当何时被执行。一些实施例涉及在确定用于再生阶段的放电参数和/或再生阶段应当何时被执行时，考虑UpA单元的总期望和/或不期望离子的产生速率和/或能量效率。

在一方面中，一种控制水的单向pH调节中电极的再生的方法可以包括：获得与单向pH调节单元相关的多个参数，单向pH调节单元包括工作电极和对电极；基于根据参数来优化单向pH调节单元中期望离子的产生速率，确定单向pH调节单元的再生阶段的再生持续时间以及单向pH调节单元的工作阶段的工作持续时间；以及对单向pH调节单元充电所确定的工作持续时间；以及对单向pH调节单元放电所确定的再生持续时间。