[发明专利]一种基于筛网式两性离子交换膜电极的电化学除湿装置

权利要求书

1.一种基于筛网式两性离子交换膜电极的电化学除湿装置，其特征在于，包括核心除湿单元；所述核心除湿单元从一侧至另一侧，依次包括阳极气道(6)、筛网式阳极电极、两性离子交换膜(1)、筛网式阴极电极和阴极气道(7)；

由阳极气道(6)至两性离子交换膜(1)的方向，所述筛网式阳极电极依次包括阳极金属筛网结构扩散层(2)和阳极催化层(4)；

由阴极气道(7)至两性离子交换膜(1)的方向，所述筛网式阴极电极依次包括阴极金属筛网结构扩散层(3)和阴极催化层(5)；

所述阳极气道(6)和阴极气道(7)均设置有进气口和出气口；所述阳极气道(6)和阴极气道(7)的进气口外均装有变频风机；

所述阳极气道(6)内安装有第一风阀(8)和第一流量传感器(14)，所述阳极气道(6)的进气口处和出气口处分别设置有第一温湿度传感器(12)和第二温湿度传感器(10)；

所述阴极气道(7)内安装有第二风阀(9)和第二流量传感器(15)，所述阴极气道(7)的进气口处和出气口处分别设置有第三温湿度传感器(11)和第四温湿度传感器(13)；

所述筛网式阳极电极与筛网式阴极电极分别外接可调节直流电源(17)的正极和负极，所述可调节直流电源(17)接有数字型万用表(16)；

所有的温湿度传感器、所有的流量传感器以及数字型万用表(16)均连接于计算机；

所述阳极催化层(4)和阴极催化层(5)在与两性离子交换膜(1)连接的界面上均有紧密接触的接触点；当施加电压时，阳极气道(6)内的空气通过阳极金属筛网结构扩散层(2)接近接触点，空气中的水蒸汽在两性离子交换膜(1)的近阳极侧发生电解反应；阴极气道(7)内的空气通过阴极金属筛网结构扩散层(3)接近接触点，在两性离子交换膜(1)的近阴极侧发生氧气与质子反应生成水的还原反应；所述阳极金属筛网结构扩散层(2)和阴极金属筛网结构扩散层(3)均为多孔金属筛网，厚度为0.8mm-2mm，材质采用包括钛、钛合金或不锈钢；所述多孔金属筛网上有耐腐蚀导电涂层以及具有支撑两性离子交换膜所需的刚性；所述多孔金属筛网使阳极侧空气中的水蒸汽易于接近两性离子交换膜(1)并发生电解反应，同时易于使阴极侧还原反应生成的水迅速脱除；所述阳极催化层(4)和阴极催化层(5)采用包括筛网印刷法、转印法或喷射法，将催化剂微粒分别紧密附着于阳极金属筛网结构扩散层(2)的近阳极气道(6)侧的表面和阴极金属筛网结构扩散层(3)的近阴极气道(7)侧的表面制备得到；所述核心除湿单元在有施加电压时，阳极气道(6)中流通空气内的水蒸气在两性离子交换膜(1)阳极侧发生电解反应而进行主动除湿；所述核心除湿单元在无电压施加情况下，阳极气道(6)中流通空气内的水蒸气凭借空气湿度差导致的压力差，高湿度侧的水蒸气渗透过两性离子交换膜(1)进入低湿度侧而进行被动除湿；所述两性离子交换膜(1)为同时具备选择性交换阳离子及水分子能力的高性能电解质膜，包括双极膜或两性膜；所述两性离子交换膜(1)通过包括共混法、共聚法或辐射接枝法制备得到。

2.根据权利要求1所述的一种基于筛网式两性离子交换膜电极的电化学除湿装置，其特征在于，所述阳极气道(6)和阴极气道(7)均由绝缘不透气材料构成；空气在阳极气道(6)和阴极气道(7)内的流动方式互为包括顺流、逆流或错流。

3.根据权利要求1所述的一种基于筛网式两性离子交换膜电极的电化学除湿装置，其特征在于，主动除湿过程中，需除湿的空气从阳极气道(6)流过，环境空气从阴极气道(7)流过；温湿度传感器将阳极气道(6)和阴极气道(7)内空气的温湿度转换成电信号采集进计算机，计算机将得到的数据与设定值比较，通过控制算法生成控制信号并送给控制输出电路，控制输出电路将控制信号分别送达包括可调直流电源(17)及变频风机的执行机构，执行结构根据控制命令，完成相应的调节控制动作。

4.根据权利要求3所述的一种基于筛网式两性离子交换膜电极的电化学除湿装置，其特征在于，所述可调节直流电源(17)根据控制输出电路的命令，可实现正极和负极对调，电压也即时调节；所述可调节直流电源(17)的电压在1.29～10V范围可调。