一种电渗泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于液体输送技术领域，具体涉及一种电渗泵，该装置可在施加电压的条件下实现液体不间断输送。
【背景技术】
[0002]电渗泵是结构最简单的流体输送器件。其具有流量连续无脉动、无运动部件、无机械磨损等优点，在涉及流体输送的诸多领域，如药物微量输液、高效液相色谱、芯片实验室、燃料电池等领域有广泛的应用前景。
[0003]电渗的原理是:液体同固体壁面接触会形成双电层，在外加电场作用下双电层内扩散层中的离子会定向移动，因液体有粘性，定向移动的离子会拖曳周围液体向前运动，形成电渗流。
[0004]电渗泵主要是由多孔膜分隔的两透液电极组成。目前其工作电压远高于水分解电压1.2V (几十甚至上千伏)，故在运行过程中有电解反应发生。产生的气泡易阻塞孔道，致使效率降低甚至电流中断，停止输液。一些电渗泵并不能连续工作，需隔断时间停泵排除腔内积聚的气体才可继续运行。是故亟待开发低压、高效、无气泡的电渗泵。
【发明内容】
[0005]针对以上问题，本发明目的在于提供一低压(可在0.5V工作)且运行过程无气泡产生的电渗泵。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]—种电渗泵，包括一多孔介质，分别位于所述多孔介质相对两侧的第一液体腔室和第二液体腔室；
[0008]于第一液体腔室远离所述多孔介质一侧设有第一固体电解质，第一固体电解质与第一液体腔室相邻接；于第二液体腔室远离所述多孔介质一侧设有第二固体电解质，第二固体电解质与第二液体腔室相邻接；
[0009]于第一固体电解质远离多孔介质一侧紧密贴接的设有第一气体扩散电极；于第二固体电解质远离多孔介质一侧紧密贴接的设有第二气体扩散电极；
[0010]于第一气体扩散电极远离多孔介质一侧设有第一氢气腔室；于第二气体扩散电极远离多孔介质一侧设有第二氢气腔室；
[0011]于第一液体腔室上设有与腔室内部相连通的第一液体进出口管路；于第二液体腔室上设有与腔室内部相连通的第二液体进出口管路；
[0012]多孔介质、第一固体电解质均分别与第一液体腔室相连通，多孔介质、第二固体电解质均分别与第二液体腔室相连通；第一气体扩散电极与第一氢气腔室相连通；第二气体扩散电极与第二氢气腔室相连通；
[0013]于第一气体扩散电极和第二气体扩散电极间施加一外电压，即可实现第一液体腔室和第二液体腔室间液体的输送。
[0014]所述多孔介质为平板状结构，所述第一和第二液体腔室、第一和第二固体电解质、第一和第二气体扩散电极、第一和第二氢气腔室依次分别位于平板状多孔介质的两侧，即第一氢气腔室、第一气体扩散电极、第一固体电解质、第一液体腔室、多孔介质、第二液体腔室、第二固体电解质、第二气体扩散电极、第二氢气腔室依次叠合，形成一平板状结构的电渗泵；
[0015]或；所述多孔介质为圆筒状结构，圆筒状第一和第二液体腔室、圆筒状第一和第二固体电解质、圆筒状第一和第二气体扩散电极、圆筒状第一和第二氢气腔室依次分别以同轴排布的方式位于圆筒状扩孔介质的内外两侧，即第一氢气腔室、第一气体扩散电极、第一固体电解质、第一液体腔室、多孔介质、第二液体腔室、第二固体电解质、第二气体扩散电极、第二氢气腔室依次同轴穿套，形成一圆柱状结构的电渗泵。
[0016]所述多孔介质的材料或为多孔玻璃、二氧化硅、氧化铝中的一种，或为含-NH2、-C00H、-SO3H, -0H、季氨、季磷、咪唑、胍官能团中一种或两种以上的高分子材料，或为表面涂覆有上述材料中一种或两种以上的多孔材料。
[0017]所述多孔介质的孔径为1nm-1O μ m ；
[0018]所述多孔介质的孔径同待输送液体与多孔介质壁面接触所形成双电层的特征厚度的比值为0.1-50 ；
[0019]所述多孔介质或多孔介质表面涂覆的材料在待输送液体中的Zeta电势绝对值大于 20mVo
[0020]所述第一固体电解质和所述第二固体电解质为能够传导H+的固体电解质，且所述第一固体电解质和所述第二固体电解质为不溶于待输送液体的固体电解质；
[0021]或，所述第一固体电解质和所述第二固体电解质为能够传导0H_的固体电解质，且所述第一固体电解质和所述第二固体电解质为不溶于待输送液体的固体电解质。
[0022]所述能够传导H+的固体电解质为磺酸型质子交换膜、羧酸型子质交换膜中的一种；
[0023]或，所述能够传导0H—的固体电解质为季氨型、季磷型、咪唑型、胍型阴离子交换膜中的一种。
[0024]采用所述能够传导H+的固体电解质时，多孔介质所用材料同输送液的Zeta电势为负值；
[0025]或，采用所述能够传导OF的固体电解质时，多孔介质所用材料同输送液的Zeta电势为正值。
[0026]所述多孔介质与第一和第二固体电解质之间的间距为0.1mm-lOcm。
[0027]所述第一和第二氢气腔室或为一体式结构、或为分体式连通结构、或为分体式独立结构。
[0028]当所述第一和第二氢气腔室为所述一体式结构时，所述腔室内或含有气态氢气，或含有储氢材料，或同时含有气态氢气和储氢材料；
[0029]或，当所述第一和第二氢气腔室为所述分体式连通结构时，所述第一和/或第二腔室内或含有气态氢气，或含有储氢材料，或同时含有气态氢气和储氢材料；
[0030]或，当所述第一和第二氢气腔室为所述分体式独立结构时，所述第一和第二腔室或分别与氢气气源相连；或分别含有储氢材料；或分别与氢气气源相连的同时含有储氢材料。
[0031]所述第一气体扩散电极和第二气体扩散电极分别为电催化氧化和电催化还原氢气的多孔电极。
[0032]所述第一和第二气体扩散电极中的电催化剂分别为下述催化剂材料中的一种或二种以上:
[0033]采用所述能够传导H+的固体电解质时，电催化剂或为钼和钯中的一种、或为钼与钯、钌、镍、铬、钴、铜、钨、铁、铈、钥、铅中一种的合金；或为碳载上述催化剂中的一种；或为非金属氢气电催化氧化/还原电催化剂；
[0034]采用所述能够传导0H_的固体电解质时，电催化剂或为钼、钯和镍中的一种、或为钼与钯、钌、镍、铬、钴、铜、钨、铁、铈、钥、铅中一种的合金；或为碳载上述催化剂中的一种；或为非金属氢气电催化氧化/还原电催化剂。
[0035]与现有技术相比，本发明所述电渗泵具有结构简单且易于实现，工作电压低且工作时无气泡出现，可实现连续稳定高效运行。
【附图说明】
[0036]图1为本发明所述电渗泵的原理示意图。
[0037]其中，1和I’为分别第一和第二气体扩散电极；2和2’分别为第一和第二固体电解质；3和3’分别为第一和第二液体腔；4为多孔介质；5和5’分别为第一和第二氢气腔。
[0038]图2为电渗泵结构示意图。
[0039]其中I和I’为分别第一和第二气体扩散电极；2和2’分别为第一和第二电解质；4为多孔介质；5和5’分别为第一和第二氢气腔；26为连接第一和第二氢气腔室的通道；3和3’分别为第一和第二液体腔室；22为液体进口 ；23为液体出口 ；21和21’分别为第一和第二导电端板；24为多孔介质固定板；25为密封垫。
[0040]图3为实施例1中电渗泵输送去离子水时流量同电压的关系图。
[0041]图4为实施例3中电渗泵输送不同浓度甲醇水溶液时甲醇浓度同流量关系图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合实施例对本发明作详细的描述。当然本发明并不仅限于下述具体的实施例。
[0043]以下所述实施例中电渗泵的结构如图2所示。具体为:
[0044]一种电渗泵，包括一平板状多孔介质，分别位于所述多孔介质相对两侧的第一液体腔室和第二液体腔室；
[0045]于第一液体腔室远离所述多孔介质一侧设有第一固体电解质，第一固体电解质与第一液体腔室相邻接；于第二液体腔室远离所述多孔介质一侧设有第二固体电解质，第二固体电解质与第二液体腔室相邻接；
[0046]于第一固体电解质远离多孔介质一侧紧密贴接的设有第一气体扩散电极；于第二固体电解质远离多孔介质一侧紧密贴接的设有第二气体扩散电极；
[0047]于第一气体扩散电极远离多孔介质一侧设有第一氢气腔室；于第二气体扩散电极远离多孔介质一侧设有第二氢气腔室；
[0048]于第一液体腔室上设有与腔室内部相连通的第一液体进出口管路；于第二液体腔室上设有与腔室内