电渗泵和具有该电渗泵的流体泵送系统的制作方法_3

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侧上的 端部被连接到流体可W在其中移动的管195。运里,管195可W通过非限制性实施例的娃管 实现。
[0126] 此外,电渗累10还包括装配到所述第一电极13的外周表面的第一接触带131和装 配到第二电极15的外周表面的第二接触带151。
[0127] 第一接触带131和第二接触带151被连接到电源单元17,并且被配置为传送电压或 电流到第一电极13和第二电极15。
[0128] 第一接触带131和第二接触带151可W由导电材料制成。例如,第一接触带131和第 二接触带151可W包含银(Ag)或铜(化),但不受限于此。
[0129] 举例而言,第一接触带131和第二接触带151可W具有能够被装配到第一电极13和 第二电极15的外周表面周围的环形形状,如图4所示。
[0130] 现在,将对根据第一示例性实施方式所述的流体累送系统1000进行说明。然而,在 下面的描述中,与电渗累10中的上面所述的相同或相似的部件将被分配相同的参考标号, 并且其反复的描述将被简化或省略。
[0131] 图6是根据第一示例性实施方式的流体累送系统的结构图。
[0132] 所述流体累送系统1000包括在图1到图5中的上面所述的电渗累10。
[0133] 如上所说明的,在电渗累10中,含大尺寸聚合物形式的阴离子(而不是小的移动的 阴离子)的导电性聚合物被电沉积在第一电极13和第二电极15上。因此,在第一电极13和第 二电极15的氧化-还原反应过程中,阴离子不能移动,而阳离子可W移动。由于运些阳离子 可W容易地通过带负电荷的膜11,在电渗累10中第一电极13和第二电极15的电化学反应的 速度可W得到改善。因此,电渗累10可W具有高性能。
[0134] 所述流体累送系统1000被配置为通过使用从电渗累10产生的累送力将传送目标 流体从一个容器转移到另一个容器或到外部。
[0135] 在此,传送目标流体可W包括不同种类的流体,例如化学液体、水溶液、有机溶液 等等,但不受限于此。
[0136] 所述流体累送系统1000包括分离构件30。分离构件30设置在电渗累10的至少一个 端部上,并且被配置W分离所述流体和传送目标流体。此外,分离构件30也用于限定其中包 含所述流体的空间和其中包含所述传送目标流体的空间,W免所述流体和所述传送目标流 体混合,并且还用于将由所述流体的移动所产生的累送力传送到所述传送目标流体。
[0137] 如W上所述的分离构件30可W通过形成油隙的油、由具有弹性的薄膜制成的橡胶 隔膜或金属板、聚合物膜、滑块或类似物来实现,但不受限于此。
[0138] 如前所述,导电性聚合物能够引起可逆电化学反应。通过提供电压给第一电极13 和第二电极15,同时交替地反转每一电压的极性,使得电化学反应能交替地沿正向方向和 反向方向反复地发生。通过运些反复的流体的往复运动,可产生累送力。
[0139] 举例而言,电渗累10能够反复地传送吸引力和排斥力到传送目标流体。如果吸引 力被传递到传送目标流体,则传送目标流体可从容器60排入传送管线50。在另一方面,如果 排斥力被传递到传送目标流体,则传送目标流体可W从传送管线50排放到外面。也就是,由 电渗累10产生的累送力可W是吸引力和排斥力。
[0140] 此外,如前所述,第一电极13和第二电极15中的每一个包含产生可逆电化学反应 的导电性聚合物材料。因此,如果电压被施加到第一电极13和第二电极15,同时交替地反转 每个电压的极性,则第一电极13和第二电极15再生的可W与它们被消耗的一样多。因此,电 渗累10的寿命可W延长,并且大量的传送目标流体可连续地传送。
[0141] 所述流体累送系统1000配备有被配置为提供路径的传送管线50,通过该路径,传 送目标流体通过来自电渗累10的累送力传送。
[0142] 传送管线50的一端连接到容器60,并且其另一端被连接到外部。用运样的结构,传 送管线50提供路径,传送目标流体通过该路径传送。举非限制性实施例而言,传送管线50可 W是管道或软管,并且可由适当的材料制成,具体取决于传送目标流体的特性。
[0143] 所述流体累送系统1000还包括分别被设置在传送管线50的两端并被配置成打开 或者关闭W允许或阻止传送目标流体的流动的第一打开/关闭构件20和第二打开/关闭构 件40。
[0144] 也就是,第一打开/关闭构件20和第二打开/关闭构件40中的每一个可W被打开W 允许流体流过或被关闭W阻止流体的流动。举非限制性示例而言,第一开口构件20和第二 开口构件40中的每一个可W通过阀来实现,并且,更具体地,可W是被配置为仅允许流体沿 单一的方向流动的止回阀。
[0145] 运里,第一打开/关闭构件20与第二打开/关闭构件40的打开/关闭状态是彼此相 反的。如果打开/关闭构件20和40中的一个打开,则另一个关闭。
[0146] 例如,如果吸引力被传递到传送目标流体,那么第一打开/关闭构件20打开,而第 二打开/关闭阀40关闭。相反,如果排斥力传递到传送目标流体,那么第一打开/关闭构件20 关闭,而第二打开/关闭构件40打开。
[0147] 参考图6,如果电渗累10的流体沿方向①移动,那么分离构件30也沿方向①移动。 因此,传送目标流体受一定方向上的吸引力影响,从而其朝向电渗累10流动。此时,存在于 容器60中的传送目标流体需要流出进入传送管线50,而目标流体一旦流入到外部就应阻止 其再进入传送管线50。为此,如果吸引力被传递到传送目标流体,那么第一打开/关闭构件 20打开,从而使得传送目标流体能从容器60移动进入传送管线50。此时,传送目标流体沿方 缸感移动。然后,当第二打开/关闭阀40关闭时,所述目标流体一旦排放到外部就可W被阻 止从外部再次流入传送管线50中。
[0148] 此外,如果向第一电极13和第二电极15施加具有与在流体沿方向①移动时所施加 的电压的极性相反的极性的电压,那么流体沿方向②移动,并且分离构件30也通过流体的 推动而沿方向②移动。因此,传送目标流体受到一定方向的排斥力的影响,从而使其远离电 渗累10。此时,存在于传送管线50中的传送目标流体需要被传送到外部,同时其在排出后被 阻止重新进入容器50。为此,如果该排斥力传递到传送目标流体,那么第二打开/关闭构件 40被打开,从而使得传送目标流体能从传送管线50移动到外部。此时,传送目标流体沿方向 獲)移动。然后,当第一打开/关闭阀20关闭时,传送目标流体可W被制止从传送管线50回流 到容器60。
[0149] 在运里,如果第一打开/关闭构件20与第二打开/关闭构件40是止回阀,则通过在 传送管线50内安装方向相反的两个止回阀,由第一打开/关闭构件20与第二打开/关闭构件 40进行的上述操作(即,使得传送目标流体仅能沿期望的方向流出的操作)就可W容易地实 现。
[0150] 如上所述,流体累送系统1000通过反复反转施加到第一电极13的端部和第二电极 15的端部的电压的极性而交替地传递吸引力和排斥力到传送目标流体。通过经由第一打 开/关闭构件20和第二打开/关闭构件40允许或阻止目标传送流体流动,连续地传送所述传 送目标流体是可能的。
[0151] 所述流体累送系统1000还包括被配置成传递累送力到传送管线50的累送管线70。
[0152] 累送管线70是从第一打开/关闭构件20和第二打开/关闭构件40之间的传送管线 50的一部分分支出来的,并被连接到电渗累10。在此配置中,累送管线70能够传递累送力到 第一打开/关闭构件20和第二打开/关闭构件40两者。
[0153] 分离构件30可设置在累送管线70内。通过该配置,通过电渗累10产生的累送力可 传递到传送目标流体。
[0154] 所述流体累送系统1000还包括止动件80,止动件80被构造成当分离构件30因流体 的移动而移动时,限制分离构件30的移动距离。
[01W]举例而言,止动件80能够防止分离构件30移动到累送管线70的端部并脱离。此外, 止动件80也能够制止因传送目标流体的推动而导致的分离构件30与电渗累10的接触。
[0156] 止动件80可W设置在分离构件30的每一侧。此时,邻近电渗累10设置的止动件80 防止分离构件30与电渗累10接触,W及邻近传送管线50设置的止动件80制止分离构件30脱 离累送管线70。
[0157] 如上所述,在根据第一示例性实施方式所述的电渗累10和流体累送系统1000中, 含有阴离子性聚合物(即,大尺寸的聚合物阴离子)的而不是含有分子阴离子的导电性聚合 物被电沉积在电极13和15上。相应地,当离子移动W在电极13和15的氧化还原反应之后建 立电荷平衡时,阴离子不能移动,而存在于流体中的阳离子可W移动。由于在阳离子和带负 电荷的膜11之间施加了吸引力,因此,阳离子可W顺杨地穿过膜11。因此,电极13和15的电 化学反应的速度可W增大,使得电渗累10的性能可W得到改善。
[0158] 此外,在电渗累10和流体累送系统1000中,第一电极13和第二电极15含有能够引 起可逆电化学反应的导电性聚合物。因此,通过向第一电极13和第二电极15施加极性与先 前施加的电压极性相反的电压,电极反应可W在反向方向上发生,使得电极活性物质一旦 在使流体沿正向方向流动时被消耗就可返回到原来的状态。因此,在电渗累10和流体累送 系统1000中,大量的流体可W移动持续一段长的时间而没有伴随气体产生,同时保持两个 电极13和15的尺寸和配置如同它们最初一样。因此,电渗累10和流体累送系统1000具有长 的寿命和广泛的应用范围。
[0159] 下面,第一示例性实施方式的效果将根据多种实施例和比较实施例进行研究。然 而,应当注意的是,本发明并不限于W下实施例:
[0160] (实施例1)
[0161] 在实施例1中,使用厚度为2毫米,直径为8mm的圆盘状膜,并且该圆盘状膜通过使 用大小为500纳米的二氧化娃制成。此外,使用通过在具有直径为8mm的圆盘状的多孔碳电 极上电沉积?4仍斗55^产生的电极。对于?4仍-PSSl^电极,使用W 5〇111¥/秒(-0.2 ¥至1.2V,相 对于Ag/AgCl)循环的氧化电沉积法。为了合成PANI-PSS-,使用0.1M的苯胺作为单体,并且 使用0.3M的PSSA(聚苯乙締横酸)溶液。
[0162] (实施例2)
[0163] 实施例2在与实施例1的条件相同的条件下进行,不同之处在于在圆盘状的多孔碳 电极上电沉积的是PEDOT-PSS-,而不是PANI-PSS-。通过使用抓0T(3,4-乙締二氧嚷吩)作为 单体生产导电性聚合物来制备PEDOT。
[0164] (实施例3)
[0165] 在实施例3中,使用含CNT(碳纳米管)的导电性聚合物复合物作为电极材料。电极 被制作如下。在氯酸性溶液中清洗后,将50毫克NW-CNT(多壁碳纳米管)与6mL的30%-PSSA 溶液放入具有90毫升的体积的水中,并揽拌24小时,使得NW-CNT充分分散在溶液中。然后, 将0.9毫升未稀释的苯胺溶液加入到该分散液中,并通过超声波工艺处理后,将混合物揽拌 一天,W使溶液充分混合。此后,2.2克APS(过氧硫酸锭)缓慢加入到混合溶液中,同时维持 混合溶液在(TC,使得PA順-PSS-CNT复合物得W形成并分散在该溶液中。然后,将多孔碳电 极在该溶液中浸涂,并在室溫下干燥。通过反复此浸涂和干燥过程两次,得到涂有PANI-PSS-CNT复合物的电极。
[0166] (比较实施例1)
[0167] 比较实施例1在与实施例1的条件相同的条件下进行,不同之处在于在圆盘状的碳 电极上电沉积的是PANI-N03-,而不是PANI-PSS-。为了合成PANI-N03-,使用0.1M的苯胺作为 单体,并使用0.3M的HN03溶液。
[016引(比较实施例2)
[0169] 比较实施例2在与实施例1的条件相同的条件下进行,不同之处在于在圆盘状的碳 电极上电沉积的是PANI-S042-,而不是PANI-PSS-。为了合成PANI-S04 2-,使用0.1M的苯胺作 为单体,并使用0.3M的出S〇4溶液。
[0170] (实施例1与比较实施例1)
[0171] 将1.5伏特的电压施加到包括实施例1的电极(即,上面电沉积有PANI-PSS-的电 极)的电渗累和包括比较实施例1的电极(即,上面电沉积有PANI-NOsI勺电极)的电渗累中的 每一个的两端。观察电流值的变化,并且每10分钟测量流率。在图7A描绘电流值的变化,而 在图7B提供所测得的流率。
[0172] 参考图7A和图7B,在包括上面电沉积有PANI-WV的电极的电渗累的情况下,虽然 在初始阶段,它显示出为约3微升/分钟的流率,但观察到在1分钟后电渗累几乎失去了作为 累的功能。同时,在包括上面电沉积有PANI-PSS-的电极的电渗累的情况下,观察到电渗累 为能够累送长达10分钟,虽然发现其流率在初始阶段达到13微升/分钟之后缓慢下降。
[0173] 如从上面的结果可W看出,相比于包括含有小分子离子的导电性聚合物电极的电 渗累,包括含有阴离子性聚合物的导电性聚合物电极的电渗累提
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