使用可逆电极反应的电渗透泵以及使用它的流体泵送系统技术方案

提供了使用可逆电极反应的电渗透泵。所述使用可逆电极反应的电渗透泵包括：允许流体移动的膜；以及分别布置在所述膜的两侧中的第一电极和第二电极，并且所述第一电极和第二电极由允许所述流体流动的多孔材料或结构和引起可逆电化学反应的材料组成，其中交替且反向地提供电压给所述第一电极和所述第二电极，使得所述电化学反应交替地正向和反向重复，结果所述流体的移动方向的交替变化产生泵送力以修复所述第一电极和所述第二电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用可逆电极反应的电渗透泵以及使用它的流体泵送系统相关申请的交叉引用本申请要求于2013年1月15日提交的韩国专利申请No.10-2013-0004301、于2013年7月30日提交的韩国专利申请No.10-2013-0090234以及于2013年12月18日提交的PCT申请No.PCT/KR2013/011801的权益，这些公开文本通过引用并入本文。
文中所述的实施方式总体地涉及电渗透泵，更具体地涉及使用可逆电极反应的电渗透泵以及使用它的流体泵送系统。
技术介绍
电渗透泵是应用如下原理的泵：通过使用电极施加电压到毛细管或多孔膜的两端时，流体由于发生电渗透而流动，并且与普通的泵不同，电渗透泵的优点在于由于它不具有机械操作的部分，所以它不引起噪音，并且能够有效地根据所施加的电压控制流速。常规的电渗透泵使用化学稳定的铂作为电极材料。当水溶液用作流体时，正极(+)的反应如下面的反应方程式1所示，并且负极(-)的反应如下面的反应方程式2所示。[反应方程式1]2H2O→O2+4H++4e-[反应方程式2]2H2O+2e-→H2+2OH-根据反应方程式1，在正极(+)持续产生来自水的氧化反应的氧气；并且根据反应方程式2，在负极(-)持续产生来自水的还原反应的氢气。作为氧化反应和还原反应的结果的电子和离子的移动是流体在电渗透泵中持续流动的本质现象。当通过使用如上所述的铂电极实现所述电渗透泵时，因为由于氧化反应和还原反应产生的气体困在多孔膜的小孔中的现象，难于实现稳定的流速，并且由于流体内同时并持续产生氧气和氢气引起的安全问题，难于实现闭合回路，所以难于实际地使用所述泵。此外，在使用铂电极的电渗透泵的情形下，由于移动的流体中的水参与氧化反应和还原反应，而且作为电极材料的铂未参与反应，且仅用作引起水的氧化反应和还原反应的电极，所以保持了所述电极。在这个情形下，铂电极称为非自耗电极。如果使用不产生气体的反应制造电极材料，那么可获得不产生气体的稳定地和安全地运行的电渗透泵。例如，在使用银/氧化银电极反应的情形下，正极(+)的反应如下面的反应方程式3所示，并且负极(-)的反应如下面的反应方程式4所示。[反应方程式3]2Ag(s)+H2O→Ag2O(s)+2H++2e-[反应方程式4]Ag2O(s)+2H++2e-→2Ag(s)在正极(+)，发生根据反应方程式3的银的氧化反应，并且在负极(-)，发生根据反应方程式4的氧化银的还原反应。在这个情形下，电极作用为参与电极反应的材料，而非仅仅施加电压的装置。如果应用该自耗电极于所述电渗透泵，那么，由于有限量的电极材料，因此可以通过电渗透泵移动的流体的体积受限。因此，使用常规的电渗透泵不可能安全并稳定地移动大体积的流体，而长时间不产生气体。换句话说，由于有限量的电极活性材料，使用自耗电极反应的电渗透泵的问题在于所述泵适于通过可用小的值的流体实现的电极反应的方式而一次在一个方向移动小体积的流体，但是不适于连续地移动大体积的流体。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为了解决上述问题，本专利技术的一个目的为使电渗透泵在保持其尺寸和结构的同时，能够移动大体积的流体，而不在延长的时间内产生气体，并使得电极能够通过可逆反应被修复，以提高所述电渗透泵的可用性。本专利技术的其它目的可通过下面的实施方式的描述而容易地理解。解决技术问题的方式为实现上述目的，本专利技术的一个方面提供了利用可逆电极反应的电渗透泵，其包括：允许流体移动的膜；以及分别布置在所述膜的两侧上的第一电极和第二电极，并且所述第一电极和第二电极由允许所述流体流动的多孔材料或结构和引起可逆电化学反应的材料组成，其中，交替且反向地提供电压给所述第一电极和所述第二电极，使得所述电化学反应交替地正向和反向重复，结果所述流体的移动方向的交替变化产生泵送力以修复所述第一电极和所述第二电极。此外，进一步包括提供在所述泵的两侧中移动的流体的移动通道的流体通道，所述流体通道夹入所述膜与所述第一电极和所述第二电极之中。此外，其中所述流体通道由分别连接到所述第一电极和第二电极的第一空心帽和第二空心帽组成，并且所述第一空心帽和所述第二空心帽设有用于管的连接的连接部分。此外，其中由导电材料制成的第一接触带和第二接触带分别插入到所述第一电极和所述第二电极的外周表面。此外，其中所述第一电极或所述第二电极为能够通过可逆电化学反应产生一价阳离子的材料。此外，其中所述第一电极或所述第二电极包括Ag/Ag2O、MnO(OH)、和聚苯胺(PANI)中的任一种。此外，其中所述第一电极或所述第二电极包括金属氧化物、聚合物、和金属六氰合铁酸盐中的一种或多种。此外，其中所述金属氧化物包括选自由钼氧化物(MoO3)、钨氧化物(WO3)、铈氧化物(CeO2)、和多金属氧酸盐组成的组中的一种或多种物质。此外，其中所述聚合物包括选自由聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚吡咯、聚吡咯衍生物、聚硫堇、和醌聚合物组成的组中的一种或多种物质。此外，其中所述金属六氰合铁酸盐包括选自由普鲁士蓝、铁六氰合铁酸盐(FeHCF)、铜六氰合铁酸盐(CuHCF)、和钴六氰合铁酸盐(CoHCF)组成的组中的一种或多种物质。本专利技术的另一方面提供了一种流体泵送系统，其包括：电渗透泵，所述电渗透泵包括：允许流体移动的膜；分别布置在所述膜的两侧上的第一电极和第二电极，并且所述第一电极和第二电极由允许所述流体流动的多孔材料或结构和引起可逆电化学反应的材料组成；以及电源，所述电源交替且反向地提供电压给所述第一电极和所述第二电极，以提供泵送力给转移目标流体；以及提供在所述电渗透泵的至少一端中的以使所述流体与所述转移目标流体彼此分离的分离器，其中交替且反向地提供电压给所述第一电极和所述第二电极，使得所述电化学反应交替地正向和反向重复，结果由于所述流体重复的正向和反向移动，通过所述分离器将抽吸力和排放力重复地传递到所述转移目标流体。此外，其中所述电渗透泵包括提供在所述泵的两侧中移动的所述流体的移动通道的流体通道，所述流体通道夹入所述膜与所述第一电极和所述第二电极之中。并且其中所述流体通道包括连接到所述第一电极的第一空心帽和连接到所述第二电极的第二空心帽。此外，进一步包括：插入到所述第一电极的外周表面的第一接触带和插入到所述第二电极的外周表面的第二接触带。此外，其中所述第一电极或所述第二电极通过可逆电化学反应产生一价阳离子，并且另一电极消耗一价阳离子。此外，其中所述第一电极和所述第二电极包括Ag/Ag2O、MnO(OH)、和聚苯胺(PANI)中的任一种。此外，其中所述第一电极和所述第二电极包括金属氧化物、聚合物、和金属六氰合铁酸盐中的一种或多种。此外，其中所述金属氧化物包括选自由钼氧化物(MoO3)、钨氧化物(WO3)、铈氧化物(CeO2)、和多金属氧酸盐组成的组中的一种或多种物质。此外，其中所述聚合物包括选自由聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚吡咯、聚吡咯衍生物、聚硫堇、和醌聚合物组成的组中的一种或多种物质。此外，其中所述金属六氰合铁酸盐包括选自由普鲁士蓝、铁六氰合铁酸盐(FeHCF)、铜六氰合铁酸盐(CuHCF)和钴六氰合铁酸盐(CoHCF)组成的组中的一种或多种物质。此外，其中所述分离器包括隔膜(diaphragm)、聚合物膜和滑块(slider)中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用可逆电极反应的电渗透泵，其包括：允许流体移动的膜；以及分别布置在所述膜的两侧上的第一电极和第二电极，并且所述第一电极和第二电极由允许所述流体流动的多孔材料或结构和引起可逆电化学反应的材料组成，其中，交替且反向地提供电压给所述第一电极和所述第二电极，使得所述电化学反应交替地正向和反向重复，结果所述流体的移动方向的交替变化产生泵送力以修复所述第一电极和所述第二电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.15 KR 10-2013-0004361;2013.07.30 KR 10-2011.一种使用可逆电极反应的电渗透泵，其包括：允许流体移动的膜；以及分别布置在所述膜的两侧上的第一电极和第二电极，并且所述第一电极和第二电极由允许所述流体流动的多孔材料或结构和引起可逆电化学反应的材料组成，其中，交替且反向地提供电压给所述第一电极和所述第二电极，使得所述电化学反应交替地正向和反向重复，结果所述流体的移动方向的交替变化产生泵送力以修复所述第一电极和所述第二电极。2.如权利要求1所述的电渗透泵，其进一步包括流体通道，所述流体通道提供在所述泵的两侧中移动的流体的移动通道，所述流体通道夹入所述膜与所述第一电极和所述第二电极之中。3.如权利要求2所述的电渗透泵，其中所述流体通道由分别连接到所述第一电极和所述第二电极的第一空心帽和第二空心帽组成，并且所述第一空心帽和所述第二空心帽设有用于管的连接的连接部分。4.如权利要求3所述的电渗透泵，其中由导电材料制成的第一接触带和第二接触带分别插入到所述第一电极和所述第二电极的外周表面。5.如权利要求1所述的电渗透泵，其中所述第一电极或所述第二电极为能够通过可逆电化学反应产生或消耗一价阳离子的材料；其中所述第一电极或所述第二电极产生一价阳离子，而另一电极消耗一价阳离子。6.如权利要求1所述的电渗透泵，其中所述第一电极或所述第二电极包括Ag/Ag2O、MnO(OH)、和聚苯胺(PANI)中的任一种。7.如权利要求1所述的电渗透泵，其中所述第一电极或所述第二电极包括金属氧化物、聚合物、和金属六氰合铁酸盐中的一种或多种。8.如权利要求7所述的电渗透泵，其中，所述金属氧化物包括选自由钼氧化物(MoO3)、钨氧化物(WO3)、铈氧化物(CeO2)、和多金属氧酸盐组成的组中的一种或多种物质。9.如权利要求7所述的电渗透泵，其中所述聚合物包括选自由聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚吡咯、聚吡咯衍生物、聚硫堇、和醌聚合物组成的组中的一种或多种物质。10.如权利要求7所述的电渗透泵，其中所述金属六氰合铁酸盐包括选自由普鲁士蓝、铁六氰合铁酸盐(FeHCF)、铜六氰合铁酸盐(CuHCF)、和钴六氰合铁酸盐(CoHCF)组成的组中的一种或多种物质。11.一种流体泵送系统，其包括：电渗透泵，所述电渗透泵包括：允许流体移动的膜；分别布置在所述膜的两侧上的第一电极和第二电极，并且所述第一电极和第二电极由允许所述流...

【专利技术属性】
技术研发人员：申运燮，
申请(专利权)人：西江大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR