可W實現(xiàn)至少約80%的電 流效率。在至少一些實施例中，至少約90%的電流可W流經(jīng)該堆，并且因此可W實現(xiàn)至少約 90%的電流效率。
[0107] 相鄰于堆的流動通道豎直地取向，使得每個通道與若干電池對連通。它們可WW 確定的模式豎直交錯，使得每個流動隔室與多個豎直通道連通。豎直和水平流動通道的尺 寸和間隔影響在堆中的流動隔室中的流量分布W及在兩個流中的總壓降。
[0108] 在一些實施例中，內(nèi)部流動通道可W在材料的塊中形成。內(nèi)部流動通道可W集成 到框架。在其他實施例中，流動通道中的至少一部分可W在材料的分開部分中形成，并且然 后插入框架。例如，插入物可W包括流動通道的一部分。插入物可W包括分開制造并且然 后安裝在框架中的狹槽和/或凹槽。
[0109] 根據(jù)一個或多個實施例，如本文所述的插入物可W被設(shè)計W促進均勻的流量分 布，并且在通過電化學(xué)分離裝置的流動中的膜上具有較低的壓降。均勻的流量分布可W幫 助防止在間隔物內(nèi)結(jié)垢，并且提高電流效率。入口端口和出口端口位置W及插入物的開口 大小可W變化，W影響流量分布。CFD軟件可W有利于流量分布和壓降的估計。較低的壓降 可W導(dǎo)致較低的累送需求。由于模塊化單元可W用較薄的材料構(gòu)建，因此模塊化單元的成 本也可W降低。插入物可W用作流量分配器，并且提高電流效率。在插入物上的端口或狹 槽的大小可W變化W改變流量分布。在一些實施例中，在插入物上的狹槽的大小可W在不 同的位置變化。
[0110] 根據(jù)一個或多個實施例，電池堆可W被固定在包括入口歧管和出口歧管的支撐結(jié) 構(gòu)或框架內(nèi)W提供模塊化單元或模塊化單元。該模塊化單元然后可W被固定在外殼內(nèi)。模 塊化單元還可W包括可W將模塊化單元固定到外殼的托架組件或拐角支撐。第二模塊化單 元可W被固定在外殼內(nèi)。一個或多個附加模塊化單元也可W被固定在外殼內(nèi)。在本公開的 某些實施例中，阻擋間隔物可W被定位在第一模塊化單元和第二模塊化單元之間。 陽111] 在一些非限制性實施例中，具有在單通道流動配置中的稀釋隔室和濃縮隔室的電 池對的堆可W部分密封，W形成模塊化單元。單元可W在中間用阻擋間隔物連接在一起，W 形成多通道配置。堆可W在拐角處使用粘合劑被密封到外殼部分。阻擋間隔物不需要被密 封到外殼的內(nèi)壁，而是被夾在模塊化單元之間，并且在末端之間密封。在一些非限制性實施 例中，在末端具有凸緣的兩個模塊化大于可W在中間用阻擋間隔物來堆疊。凸緣可W是螺 栓連接在一起的。阻擋間隔物可W被模制有框架，并且利用粘合劑或襯墊在凸緣之間密封。 另選地，框架可W由熱塑性材料或其他制造方法模制。在一些實施例中，模塊化單元可W利 用夾具或連接桿連接。阻擋間隔物的設(shè)計可W相應(yīng)地修改。
[0112] 本發(fā)明不限制電滲析設(shè)備的使用。其他電化學(xué)去離子裝置（諸如電去電離或連續(xù) 的電去離子）也可W使用具有使用模塊化設(shè)計的多通道的錯流配置進行構(gòu)造。根據(jù)至少一 些實施例的電化學(xué)分離系統(tǒng)可W用于海水、淡鹽水W及來自石油和天然氣生產(chǎn)的鹽水的淡 化。
[0113] 從W下實例中，運些和其它實施例的功能和優(yōu)點將得到更充分的理解。該實例本 質(zhì)上旨在是說明性的，并且并不被視為限制本文所透露的實施例的范圍。
[0114] 實例
[0115] 具有曲折流動路徑的流量分配器
[0116] 圖19呈現(xiàn)了邸裝置的傳送過程的流向圖。在圖19中，用于稀釋流和提濃流的流 動路徑被顯示為它從入口流動歧管向出口流動歧管傳送。通過該裝置的電流旁路的流動路 徑也被示出，運可W導(dǎo)致系統(tǒng)低效率。圖20呈現(xiàn)了ED裝置的電路圖。該圖示出了與裝置 的不同部件和流動路徑相關(guān)聯(lián)的多個電阻。
[0117] 圖19示出了具有兩個電池對的邸設(shè)備，其示出通過膜和電流路徑的離子的運動。 從陽極到陰極的總電流的一部分可穿過在流量分配器和流動歧管中的通道，并且繞過膜和 間隔物的堆。運部分電流不引起離子運動，并且被認為是沒有用的。如圖20所示，在邸設(shè) 備中的電流路徑可W近似為電路。在稀釋隔室和提濃隔室中的電阻、陽離子膜和陰離子膜、 在流量分配器中的流動通道W及流動歧管可W被模型化為電阻器。
[0118] 在多個方面中，如本文所述和表征的流量分配器可W克服上面討論的一個或多個 缺點。例如，具有曲折通路并且如圖16所示的流量分配器被示出，W具有如下所計算的電 阻：
[0119] 1.假設(shè)到稀釋隔室和提濃隔室的進料都是海水，其中總?cè)芙夤腆w（TD巧是 35000卵m、溫度為25°C，并且電導(dǎo)率是53. 1 y S/cm。 陽120] 2.每個曲折通道具有2. 5mnK〇. 1")的寬度、4臟化16")的高度和53mm化09") 的長度。離子交換膜具有1.3ohm-cm2的電阻。每一行有13個流體平行的通道。 陽12U 3.稀釋隔室和提濃隔室是0.25mm化01")厚。
[0122] 4.每個膜是具有85%的膜利用率的305mm(12")的正方形。 陽123] 在圖20中的電路圖中的電阻使用簡化的計算方法計算，該計算方法不考慮，例如 在稀釋隔室和提濃隔室中的篩網(wǎng)在可用的膜面積上的"屏蔽效應(yīng)"。結(jié)果近似如下： 陽124] Raem=RCEM二0.OOlGohm 陽1巧]Rd= Rc= 0.〇〇〇66ohm陽126] Rdc= R CC二632ohm 陽127] 結(jié)果表明，膜W及稀釋隔室和提濃隔室的電阻比流量分配器內(nèi)的電阻低的多。繞 過稀釋隔室和提濃隔室W及膜的堆的總電流的部分因此在本實例中可W忽略。
[0128] 應(yīng)當理解，本文討論的設(shè)備和方法的實施例不限于應(yīng)用于說明書中所闡述的或附 圖中所示出的部件的構(gòu)造和布置的細節(jié)。運些方法和設(shè)備能夠在其它實施例中實施，而且 能夠W各種方式實踐或執(zhí)行。本文提供的特定實施例的實例僅用于描述目的，且不旨在進 行限制。具體地，與任何一個或更多實施例一起討論的動作、元件和特性并不旨在排除任何 其它實施例中的類似作用。
[0129] 另外，本文所用措辭和術(shù)語是為了說明目的而不應(yīng)視為是限制性的。對在本文W 單數(shù)形式提到的系統(tǒng)和方法的實施例或元件或動作的任何引用也可W包含包括多個運些 元件的實施例，并且本文的任何實施例或元件或動作的復(fù)數(shù)形式的任何引用也可W包含只 包括單個元件的實施例。本文使用的"包括"、"包含"、"具有"、"含有"、"設(shè)及"及其各種變 體意為包括隨后列出的項目及其等價物W及其它項目。對"或"的引用可W理解為包括的， 使得使用"或"描述的任何術(shù)語可W指代所描述的術(shù)語中的單個、多于一個，W及全部中的 任一個。對前和后、左和右、頂部和底部、上和下W及水平和垂直的引用旨在方便描述，而不 是將本發(fā)明的系統(tǒng)和方法或其部件限制為任意一個位置或空間取向。
[0130] 在描述了至少一個實施例的若干方面之后，應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易 想到各種變化、修改和改進。此類變化、修改和改進旨在作為本公開的一部分，并旨在落入 本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，前述的描述和附圖僅作為示例。
【主權(quán)項】
1. 一種用于電化學(xué)分離的流量分配器，包括： 多個豎直通道，所述多個豎直通道被配置成將流體傳送到電化學(xué)分離裝置中的至少一 個隔室或從電化學(xué)分離裝置中的至少一個隔室傳送流體； 多個水平通道，所述多個水平通道與所述多個豎直通道流體連通，并且與和所述電化 學(xué)分離裝置相關(guān)聯(lián)的流體歧管流體連通；以及 多個擋板，所述多個擋板被布置在所述多個豎直通道和所述多個水平通道之間的交叉 點處，以限定在所述流體歧管和所述電化學(xué)分離裝置之間的迷宮流動路徑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量分配器，其中，所述多個豎直通道平行布置，并且其中所 述多個水平通道平行布置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量分配器，其中，所述流量分配器被配置成使得流體沿所 述迷宮流動路徑圍繞所述擋板行進。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量分配器，其中，所述迷宮流動路徑由從約2至約5的彎曲 度限定。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量分配器，具有被配置成接近所述電化學(xué)分離裝置的電池 堆來設(shè)置的第一側(cè)面，并且還具有布置在所述第一側(cè)面對面的第二側(cè)面，其中所述流量分 配器包括在所述第一側(cè)面上的多個端口，且所述流量分配器包括在所述第二側(cè)面上的多個 端口。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的流量分配器，其中，在所述第一側(cè)面上的所述端口經(jīng)由所述 迷宮流動路徑被流體地連接到在所述第二側(cè)面上的所述端口。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量分配器，其中，在所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面上的所 述多個端口包括狹槽。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量分配器，其中，在所述第一側(cè)面上的每個端口基本上垂 直于所述電化學(xué)分離裝置的隔室取向，并且其中在所述第二側(cè)面上的每個端口基本上平行 于所述電化學(xué)分離裝置的隔室取向。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的流量分配器，其中，在所述流量分配器的所述第一側(cè)面上的 至少一個端口與所述電化學(xué)分離裝置的兩個或更多個隔室流體連通。10. -種用于電化學(xué)分離的模塊化流量分配器，包括： 第一部件，所述第一部件限定多個豎直通道，所述多個豎直通道被配置成用于將流體 傳送到電化學(xué)分離裝置中的至少一個隔室或從電化學(xué)分離裝置中的至少一個隔室傳送流 體；以及 第二部件，所述第二部件限定多個水平通道并且包括多個擋板，所述第二部件被配置 成與所述第一部件配對，使得所述擋板與所述多個豎直通道和所述多個水平通道被布置為 在所述電化學(xué)分離裝置和流體歧管之間形成迷宮流動路徑。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的模塊化流量分配器，還包括被配置成將所述第二部件連接 到所述流體歧管的第三部件。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的模塊化流量分配器，其中，所述迷宮流動路徑由從約2至約 5的彎曲度限定。13. -種模塊化電化學(xué)分離單元，包括： 電池堆，所述電池堆限定多個交替的離子耗盡隔室和離子提濃隔室； 框架，所述框架圍繞所述電池堆并且包括歧管系統(tǒng)，所述歧管系統(tǒng)被配置成有利于流 體流動通過所述電池堆；以及 流量分配器，所述流量分配器至少部分被定位在所述框架內(nèi)，所述流量分配器限定在 所述歧管系統(tǒng)和所述電池堆之間的迷宮流動路徑，以促進均勻的流體流量分布，并且減少 在所述電池堆內(nèi)的電流損失。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的模塊化單元，其中，所述流量分配器包括在第一方向上取 向的多個第一流體通道。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的模塊化單元，其中，所述流量分配器還包括在基本上垂直 于所述第一方向的第二方向上取向且與所述多個第一流體通道流體連通的多個第二流體 通道。16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的模塊化單元，其中，所述流量分配器具有接近所述電池堆 的第一側(cè)面以及在所述第一側(cè)面對面的第二側(cè)面，并且其中所述流量分配器包括在所述第 一側(cè)面和所述第二側(cè)面中的至少一個上的多個端口。17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的模塊化單元，其中，在所述流量分配器的所述第一側(cè)面上 的每個端口基本上垂直于所述電池堆的離子交換膜取向，并且其中在所述流量分配器的所 述第二側(cè)面上的每個端口基本上平行于所述電池堆的離子交換膜取向，在所述第一側(cè)面上 的所述端口經(jīng)由所述迷宮流動路徑流體連接到在所述第二側(cè)面上的所述端口。18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的模塊化單元，其中，在所述第一側(cè)面上的至少一個端口與 所述電池堆的兩個或更多個隔室流體連通。19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的模塊化單元，其中，在所述流量分配器的所述第一側(cè)面上 的所述多個端口以確定的模式布置。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的模塊化單元，其中，在所述流量分配器的所述第一側(cè)面上 的所述多個端口相對于豎直軸成角度。
【專利摘要】電化學(xué)分離系統(tǒng)可以是模塊化的并且可以至少包括第一模塊化單元和第二模塊化單元。每個模塊化單元可以包括電池堆和框架。所述框架可以包括歧管系統(tǒng)。在所述框架中的流量分配器可以提高電流效率。流量分配器可以限定用于提高的電流效率的迷宮流動路徑。
【IPC分類】B01D61/50
【公開號】CN105209159
【申請?zhí)枴緾N201380076470
【發(fā)明人】梁荔鄉(xiāng)
【申請人】伊沃夸水處理技術(shù)有限責任公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2013年3月15日
【公告號】CA2904825A1, US20160009573, WO2014142944A1