[发明专利]一种基于电场强化传质的热再生氨电池及制备方法

权利要求书

1.一种基于电场强化传质的热再生氨电池，包括阴极腔室（4）、阳极腔室（3）和阴离子交换膜（11）；阳极腔室（3）和阴极腔室（4）分别设置在阴离子交换膜（11）的左右两侧；阴极腔室（4）和阳极腔室（3）内分别设置有阴极电解液和阳极电解液；阴极腔室（4）上侧设有阴极电解液输入孔（14），阴极泡沫铜金属电极（2）嵌入阴极腔室（4）中，并与阴离子交换膜（11）紧贴；阳极腔室（3）上侧设有阳极电解液输入孔（13），阳极泡沫铜金属电极（1）嵌入阳极腔室（3）中，且与阴离子交换膜（11）紧贴；

其特征在于：所述阳极腔室（3）和阴极腔室（4）的外侧分别设置有阳极外加电场极板腔室（7）和阴极外加电场极板腔室（8），所述阳极外加电场极板腔室（7）和阴极外加电场极板腔室（8）内分别设置阳极外加电场极板（5）和阴极外加电场极板（6），阳极外加电场极板（5）和阴极外加电场极板（6）分别连接稳压电源（17）的正、负输出端，使阳极腔室和阴极腔室外形成外加电场，在电解液中，阴阳极的阴离子通过阴离子交换膜迁移形成离子电流，同时带电离子在外加电场的作用下更加容易地跨越阴离子膜形成电路回路，在外加电场的条件下会使得电解液中带电离子形成溶度差来抵抗外加电场的作用，这时热再生氨电池装置在外加电场所形成的双重影响提升自身电池性能；阴极泡沫铜金属电极（2）和阳极泡沫铜金属电极（1）通过负载（16）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电场强化传质的热再生氨电池，其特征在于：所述阳极外加电场极板腔室（7）和阴极外加电场极板腔室（8）的外侧分别设置有阳极端板（9）和阴极端板（10）。

3.根据权利要求1或2 所述的一种基于电场强化传质的热再生氨电池，其特征在于：所述阳极腔室（3）与阴离子交换膜（11）之间以及阴离子交换膜（11）与阴极腔室（4）之间均由防水垫片密封。

4.一种基于电场强化传质的热再生氨电池的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

第一、建立热再生氨电池，该热再生氨电池包括按从左往右或者从右往左顺序设置的阳极端板（9）、阳极外加电场极板腔室（7）、阳极腔室（3）、阴离子交换膜（11）、阴极腔室（4）、阴极外加电场极板腔室（8）和阴极端板（10）；所述阳极外加电场极板腔室（7）和阴极外加电场极板腔室（8）内分别设置阳极外加电场极板（5）和阴极外加电场极板（6）；阴极腔室（4）上侧设有阴极电解液输入孔（14），阴极泡沫铜金属电极（2）嵌入阴极腔室（4）中，并与阴离子交换膜（11）紧贴；阳极腔室（3）上侧设有阳极电解液输入孔（13），阳极泡沫铜金属电极（1）嵌入阳极腔室（3）中，且与阴离子交换膜（11）紧贴；

第二、将阴极电解液和阳极电解液分别通过阴极电解液输入孔（14）和阳极电解液输入孔（13）加入到阴极腔室（4）和阳极腔室（3）中；将阳极外加电场极板（5）和阴极外加电场极板（6）分别连接稳压电源（17）的正、负输出端，使阳极腔室和阴极腔室外形成外加电场；阴极泡沫铜金属电极（2）和阳极泡沫铜金属电极（1）通过负载（16）连接；

第三、启动稳压电源（17），阴离子通过阴离子交换膜迁移形成离子电流，同时带电离子在外加电场的作用下跨越阴离子交换膜形成电路回路，在外加电场的条件下会使得电解液中带电离子形成溶度差来抵抗外加电场的作用，这时热再生氨电池装置在外加电场所形成的双重影响提升自身电池性能；通过电极反应，电池持续产电，只有当阳极电解液中的氨或阴极电极液中的铜离子耗尽，反应停止。

5.根据权利要求4所述的一种基于电场强化传质的热再生氨电池的制备方法，其特征在于：阳极电解液为CuSO₄、（NH₄）₂SO₄和氨水的混合溶液；阴极电解液为CuSO₄和（NH₄）₂SO₄的混合溶液。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于电场强化传质的热再生氨电池的制备方法，其特征在于：所述阳极腔室（3）与阴离子交换膜（11）之间以及阴离子交换膜（11）与阴极腔室（4）之间均由防水垫片密封。