[发明专利]用于在电化学次氯酸盐生成期间氢减少的可持续氧化还原剂供应的脉冲电源

说明书

公开了一种操作电化学电池的方法，该方法包括将水溶液引入到电化学电池中，跨过阳极和阴极施加电流以产生产物，监测电压、溶解氢或水溶液的条件，以及响应于测量的参数中的一个以脉冲波形施加电流。公开了一种电化学系统，该电化学系统包括：电化学电池，该电化学电池包括阳极和阴极；水溶液源，该水溶液源具有流体地可连接至电化学电池的出口；用于测量参数的传感器；以及控制器，该控制器被配置成响应于参数测量值而使阳极和阴极以脉冲波形施加电流。还公开了抑制电化学电池内氢气积累的方法。还公开了有助于电化学电池的操作的方法。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(E)要求于2017年3月8日提交的标题为“Implementation of Feedback Control for Improved Electrochemical SystemDesign”的美国临时申请序列号62/468,544、于2017年3月6日提交的标题为“Half-CellElectrochemical Configurations for Self-Cleaning Electrochlorination Devices”的美国临时申请序列号62/467,518和于2017年3月9日提交的标题为“Pulsed PowerSupply for Sustainable Redox Agent Supply for Hydrogen Abatement DuringElectrochemical Hypochlorite Generation”的美国临时申请序列号62/469,224的优先权，这些申请中的每一个通过引用以其整体并入本文用于所有目的。

技术领域

本文公开的方面和实施方案总体上涉及电化学装置，并且更具体地涉及电氯化电池和电氯化装置、操作它们的方法以及使用它们的系统。

概述

根据一个方面，提供了操作电化学电池的方法。所述方法可以包括将水溶液引入到电化学电池中在电化学电池的阳极和阴极之间；在足以从电化学电池中的水溶液生成产物化合物的电压跨过阳极和阴极施加电流；监测选自由电压、在电化学电池中产生的产物溶液中溶解氢的浓度以及与氢气产生相关的水溶液的条件组成的组的至少一个参数；以及响应于所述至少一个参数在预定范围之外，以脉冲波形跨过阳极和阴极施加电流。

在一些实施方案中，所述方法可以包括从由被引入到电化学电池中的水溶液的流量、溶解氧浓度、溶解氢浓度、pH、ORP和温度组成的组中选择水溶液的条件。所述方法还可以包括基于水溶液的条件来控制电流的脉冲的持续时间、脉冲电流的发生率和跨过阳极和阴极施加的电流的大小中的一个或更多个。所述方法还可以包括基于水溶液的条件来控制水溶液的引入速率。

在一些实施方案中，所述方法包括选择足以防止在电化学电池中产生氢气的预定范围。

所述方法可以包括基于水溶液的流量、电压和产物溶液中溶解氢的浓度中的至少一个来控制电流的脉冲的持续时间、脉冲电流的发生率以及跨过阳极和阴极施加的电流的大小中的一个或更多个。

所述方法可以包括至少基于所述产物溶液流出电化学电池的流量、产物溶液中产物化合物的浓度以及水溶液中氯化物的浓度中的一个或更多个来控制水溶液引入到电化学电池中的速率。

在一些实施方案中，所述方法可以包括将氧化剂引入到电化学电池上游的水溶液中。引入氧化剂可以包括将气态氧、臭氧、空气、富含氧的空气和过氧化氢中的一种或更多种引入到水溶液中。

所述方法可以包括响应于电压在约0.5V和4.0V的范围之外，以脉冲波形跨过阳极和阴极施加电流。