CN103282312B - 电动净化设备 - Google Patents

Abstract

公开了电动净化设备及其制造方法。电动净化设备可以用于例如相对于当前效率而言增加操作效率，并且增加膜利用率。

Description

电动净化设备

相关申请的交叉引用

本申请依据35 U.S.C. $ 119(e)要求2010年11月12日提交的名称为“CROSS-FLOW ELECTROCHEMICAL DEIONIZATION DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURING THEREOF”的美国临时专利申请序列号61/413021以及2011年7月21日提交的名称为“MODULAR CROSS-FLOW ELECTRODIALYSIS DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING THEREOF”的美国临时专利申请序列号61/510157的优先权，每个所述申请的全部公开内容在此为了所有目的通过引入其全部内容被并入本文。

技术领域

本公开涉及水处理的系统和方法，以及制造用于处理水的系统或设备的方法。更具体地，本公开涉及使用电动净化设备的水处理的系统和方法以及制造用于处理水的电动净化设备的方法。

发明内容

本公开的一个或更多个方面涉及制备用于电动净化设备的第一电池电堆的方法。方法可以包括在第一阴离子交换膜和第一阳离子交换膜的周边的第一部分处将该第一阴离子交换膜固定到该第一阳离子交换膜以形成具有第一流体流动路径的第一隔室。方法还可以包括在第一阳离子交换膜的周边的第二部分和第二阴离子交换膜的周边的第一部分处将第二阴离子交换膜固定到第一阳离子交换膜以形成具有在方向上与第一流体流动路径不同的第二流体流动路径的第二隔室。第一隔室和第二隔室中的每个隔室可以被构造且设置成提供大于第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜中的每个膜的85%表面面积的流体接触。

本发明的其他方面涉及制备用于电动净化设备的电池电堆的方法。方法可以包括通过在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜的周边的第一部分处将该第一阳离子交换膜固定到该第一阴离子交换膜来形成第一隔室以便提供具有被置于该第一阳离子交换膜和该第一阴离子交换膜之间的第一间隔件的第一间隔件组件。方法还可以包括通过在第二阳离子交换膜和第二阴离子交换膜的周边的第一部分处将该第二阴离子交换膜固定到该第二阳离子交换膜来形成第二隔室以便提供具有被置于该第二阴离子交换膜和该第二阳离子交换膜之间的第二间隔件的第二间隔件组件。方法还可以包括通过在第一阳离子交换膜的周边的第二部分处和第二阴离子交换膜的周边的一部分处将该第一间隔件组件固定到该第二间隔件组件来形成第三隔室以便提供具有被置于该第一间隔件组件和该第二间隔件组件之间的间隔件的电堆组件。第一隔室和第二隔室中的每个隔室可以被构造且设置成提供沿与第三隔室中的流体流动方向不同的方向的流体流动方向。

本公开的又一些方面可以提供包括电池电堆的电动净化设备。电池电堆可以包括第一隔室，其包括第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜。第一隔室可以被构造且设置成在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间提供沿第一方向的直接流体流动。电池电堆还可以包括第二隔室，其包括第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜以便在第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间提供沿第二方向的直接流体流动。第一隔室和第二隔室中的每个隔室被构造且设置成提供大于第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜的85%表面面积的流体接触。

本发明的另一些方面涉及用于电动净化设备的电池电堆。电池电堆可以包括多个交替的离子消耗和离子浓缩隔室。每个离子消耗隔室可以具有入口和出口，该出口提供沿第一方向的稀释流体流动。每个离子浓缩隔室可以具有入口和出口，该出口提供沿与第一方向不同的第二方向的被浓缩流体流动。电池电堆还可以包括被置于电池电堆内的阻挡间隔件。阻挡间隔件可以被构造且设置成改变通过电池电堆的稀释流体流动和浓缩流体流动中至少一者的方向。

本发明的另一些方面涉及电动净化设备。电动净化设备包括电池电堆，其包括多个交替的离子稀释隔室和离子浓缩隔室。每个离子稀释隔室可以被构造和设置成提供沿第一方向的流体流动。每个离子浓缩隔室可以被构造且设置成提供沿与第一方向不同的第二方向的流体流动。电动净化设备可以包括在电池电堆的第一端处邻近阴离子交换膜的第一电极。电动净化设备还可以包括在电池电堆的第二端处邻近阴极交换膜的第二电极。阻挡间隔件可以被置于电池电堆内并且被构造且设置成重新引导通过电动净化设备的稀释流体流动和浓缩流体流动中的至少一者并且阻止在第一电极和第二电极之间的直接电流路径。

在本公开的又一些方面中，提供了提供饮用水源的方法。该方法可以包括提供包括电池电堆的电动净化设备。电池电堆可以包括交替的离子稀释隔室和离子浓缩隔室。每个离子稀释隔室可以被构造且设置成提供沿第一方向的流体流动。每个离子浓缩隔室可以被构造且设置成提供沿与第一方向不同的第二方向的流体流动。离子浓缩隔室和离子稀释隔室中的每个隔室可以被构造且设置成提供大于交替的离子稀释隔室和离子消耗隔室中的每个隔室的85%表面面积的流体接触。该方法可以进一步包括将包含大约35000 ppm总溶解固体的海水进料流流体地连接到电动净化设备的入口。该方法可以进一步包括将电动净化设备的出口流体地连接到使用的饮用点。

附图说明

附图不旨在成比例绘制。在附图中，由同样的附图标记表示各附图中示出的每个相同或几乎相同的部件。为了清楚，在每附图中可能没有标示出每个部件。

附图中：

图1是根据本公开的一种或更多种实施例的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图2是根据本公开的一种或更多种实施例的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图3是根据本公开的一种或更多种实施例的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图4是根据本公开的一种或更多种实施例的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图5是根据本公开的一种或更多种实施例的包括被置于外壳中的膜电池电堆的电去离子设备的一部分的侧视图的示意性图释；

图6是根据本公开的一种或更多种实施例的包括被置于外壳中的膜电池电堆的电去离子设备的一部分的侧视图的示意性图释；

图7是根据本公开的一种或更多种实施例的包括被置于外壳中的膜电池电堆的电去离子设备的一部分的侧视图的示意性图释；

图8是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图9是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图10是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图11是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图12是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图13是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图14是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图15是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图16是根据本公开的一种或更多种实施例的在外壳中固定膜电池电堆的方法的示意性图释；

图17是根据本公开的一种或更多种实施例的多通路电动净化设备的示意性图释；

图18是根据本公开的一种或更多种实施例的阻挡间隔件的示意性图释；

图19是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件组件和置于其间的阻挡间隔件的示意性图释；

图20是根据本公开的一种或更多种实施例的包括被置于外壳内的电池电堆的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图21是根据本公开的一种或更多种实施例的阻挡间隔件的示意性图释；

图22是根据本公开的一种或更多种实施例的被置于外壳内的电池电堆的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图23A和图23B是根据本公开的一种或更多种实施例的包括被置于外壳内的电池电堆的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图24A和图24B是根据本公开的一种或更多种实施例的包括第一模块化单元、第二模块化单元和被置于其间的阻挡间隔件的电动净化设备的一部分的示意性图释；

图25是根据本公开的一种或更多种实施例的阻挡间隔件的示意性图释；

图26是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件组件的示意性图释；

图27是根据本公开的一种或更多种实施例的电池电堆的示意性图释；

图28是根据本公开的一种或更多种实施例的电池电堆的示意性图释；

图29是根据本公开的一种或更多种实施例的电池电堆的示意性图释；

图30是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件的示意性图释；

图31是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件和膜构成的电池电堆的截取且分解图的示意性图释；

图32是根据本公开的一种或更多种实施例的部分组装电池电堆的横截面图和放大图的示意性图释；

图33是根据本公开的一种或更多种实施例的已组装电堆的一部分的示意性图释；

图34是根据本公开的一种或更多种实施例的包胶模制间隔件的示意性图释；

图35是根据本公开的一种或更多种实施例的电池电堆的剖视图的示意性图释；

图36是根据本公开的一种或更多种实施例的电池电堆的剖视图的示意性图释；

图37是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件的俯视图的示意性图释；

图38A和图38B是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件的细节的示意性图释。图38B是沿线B-B截取的图38A的横截面。

图39是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件和膜构成的电堆的示意性图释；

图40是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件和膜构成的电堆的示意性图释；

图41是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件和膜构成的电堆的示意性图释；

图42是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件和膜构成的电堆的示意性图释；

图43是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件和膜构成的电堆的示意性图释；以及

图44是根据本公开的一种或更多种实施例的间隔件和膜构成的电堆的示意性图释。

至少一些附图可能描绘了处于具体构造和几何构型中的膜、间隔件、电池电堆和外壳。不过，本公开不限于这些具体构造和几何构型。例如，外壳可以具有使得一个或更多个膜电池电堆或模块化单元可以被固定在其内的任意适当几何构型。例如，外壳可以是圆筒形、多边形、正方形或矩形的。关于膜电池电堆和模块化单元，只要电池电堆或模块化单元可以被固定到外壳就可以接受任意适当几何构型。例如，膜或间隔件可以是矩形形状。在某些实施例中，可以不需要外壳。膜和间隔件的几何构型可以具有使得膜和间隔件可以被固定在电池电堆内的任意适当几何构型。在某些实施例中，在电池电堆上的特定数量的角隅或顶点会是理想的。例如，会需要三个或更多个角隅或顶点来将电池电堆固定到外壳。在某些实施例中，外壳、电池电堆、膜和间隔件中任一者的几何构型可以被选择成适应电动净化设备的工作参数。例如，间隔件可以是不对称的以便适应稀释流和浓缩流之间的流速差。

具体实施方式

用于使用电场净化流体的装置通常用于处理包含溶解离子核素的水和其他液体。以此方式处理水的两种装置是电去离子装置和电渗析装置。

电去离子（EDI）是一种使用电活性介质和电势来影响离子传输从而从水去除或至少减少一种或更多种离子化或可离子化核素的工艺。电活性介质通常用于交替地收集和排放离子型和/或可离子化核素，并且在一些情况下通过离子或电子替代机制来促进离子传输，这可以是连续的。EDI装置能够包括具有永久性或临时电荷的电化学活性介质，并且可以分批地、间歇地、连续地以及/或者甚至以反转极性模式操作。EDI装置可以操作成促进被特别设计成实现或增强性能的一种或更多种电化学反应。此外，这样的电化学装置可以包括电活性膜，例如半透性或选择性渗透离子交换膜或双极膜。连续电去离子（CEDI）装置是本领域技术人员已知的EDI装置，该装置以能够连续进行水净化且同时连续补充离子交换材料的方式来操作。CEDI技术能够包括诸如连续去离子、填充电池电渗析或电透析（electrodiaresis）的工艺。在受控电压和盐度条件下，在CEDI系统中，水分子能够裂解而产生氢或水合氢离子或核素以及氢氧或羟基离子或核素，其能够在装置中再生离子交换介质并且因此有助于由其释放被捕获的核素。以此方式，要被处理的水流能够被连续净化而不需要化学再补充离子交换树脂。

电渗析（ED）装置以与CEDI类似的原理操作，只不过ED装置通常不包含在膜之间的电活性介质。由于缺少电活性介质，ED的操作会受阻于低盐度给水，这是由于升高的电阻。而且，由于ED对高盐度给水的操作能够导致电流消耗升高，所以目前为止ED设备已最有效地用于中等盐度的水源。在基于ED的系统中，由于没有电活性介质，所以水的裂解是低效的并且通常避免以此方式操作。

在CEDI和ED装置中，多个相邻电池或者隔室通常被选择性渗透膜分隔开，所述选择性渗透膜允许带正电荷或负电荷的核素（但通常不是两者）通过。稀释或者消耗隔室在这样的装置中通常间隔设有浓缩或汇集隔室。随着水流过消耗隔室，离子的和其他带电核素通常在电场（例如DC场）的影响下被拉入浓缩隔室。带正电荷的核素被拉向通常位于多个消耗和浓缩隔室的电堆的一端的阴极，并且带负电荷的核素被类似地拉向通常位于隔室电堆的相对端的这种装置的阳极。电极通常被装纳在电解质隔室内，电解质隔室通常被部分地隔离而不与消耗和/或浓缩隔室流体连通。一旦在浓缩隔室内，带电荷的核素通常被至少部分限定浓缩隔室的选择性渗透膜的屏障所捕获。例如，通常通过阳离子选择性膜来阻止阴离子离开浓缩隔室而朝向阴极进一步迁移。一旦被捕获在浓缩隔室内，则被捕获的带电荷核素能够被移除到浓缩流中。

在CEDI和ED装置中，DC电场通常由施加到电极（阳极或者正极，和阴极或者负极）的电压源和电流源被施加到电池。该电压源和电流源（共同地被称为“电源”）本身能够由诸如AC电源或例如源自太阳能、风能或波浪能的动力源的各种手段来提供动力。在电极/液体界面发生电化学半电池反应，其启动和/或促进离子穿过膜和隔室的转移。发生在电极/界面的特定的电化学反应能够通过装纳电极组件的专用隔室内的盐浓度被控制到一定程度。例如，向高氯化钠的阳极电解质隔室的供料将趋向于产生氯气和氢离子，而向阴极电解质隔室的这种供料将趋向于产生氢气和氢氧离子。大体而言，在阳极隔室处产生的氢离子将关联于自由阴离子，例如氯离子，从而维持电中性并且产生盐酸溶液，并且类似地，在阴极隔室处产生的氢氧离子将关联于自由阳离子，例如钠，从而维持电中性并且产生氢氧化钠溶液。电极隔室的反应产物，例如产生的氯气和氢氧化钠，能够根据需要在工艺中被用于消毒目的、膜清洁和除污目的以及用于pH调节目的。

板-框架和螺旋缠绕设计已经被用于各种电化学去离子装置，包括但不限于电渗析（ED）和电去离子（EDI）装置。商业上可用的ED装置通常属于板-框架设计，而EDI装置可用于板和框架以及螺旋构造二者。

本发明涉及可以电学地净化可被容纳在外壳内的流体的装置，以及其制造和使用方法。要被净化的液体或其他流体进入净化装置或设备，并且在电场影响下被处理以便产生离子耗尽的液体。来自该进入液体的核素被收集以产生离子浓缩液体。可以使用各种技术来组装也可以被称为电化学分离系统或电化学分离装置的电动净化设备的部件以便实现设备的最佳操作。

在本公开的一些实施例中，提供用于固定或结合离子交换膜和任选地间隔件以便制造用于电动净化设备的膜电池电堆的方法。该方法可以提供来固定在诸如交叉流电渗析（ED）装置的电动净化设备中所用的多个阴离子交换膜和阳离子交换膜。

在本公开的某些实施例中，提供制备用于电动净化设备的第一电池电堆的方法。方法可以包括固定第一离子交换膜到第二离子交换膜。间隔件可以被置于第一离子交换薄膜和第二离子交换薄膜之间以便形成间隔件组件。当用于电动净化设备中时，这种间隔件组件限定可以允许流体流动的第一隔室。多个离子交换膜可以被固定到彼此以便提供一系列隔室。在某些实施例中，可以构造多个间隔件组件且间隔件组件可以被固定到彼此。间隔件可以被置于每个间隔件组件之间。以此方式，用于电动净化设备的一系列的隔室被构造成允许在每个隔室内沿一个或更多个方向的流体流动。

可以被置于隔室内的间隔件可以为隔室提供结构并且限定隔室，并且在某些示例中可以有助于引导流体流动通过隔室。间隔件可以由聚合材料或实现隔室内的所需结构和流体流动的其他材料制成。在某些实施例中，间隔件可以被构造且设置成重新引导或重新分配隔室内的流体流动。在一些示例中间隔件可以包括网状或屏材料以便提供结构并允许所需流体流动通过隔室。

根据一种或更多种实施例，可以提高电化学分离系统的效率。电流损耗是低效的一种可能来源。在一些实施例中，例如涉及交叉流设计的那些实施例中，可以解决电流泄漏的可能性。电流效率可以被定义为有效地使离子从稀释流运动到浓缩流中的电流百分比。各种电流低效的来源会存在于电化学分离系统或者电动净化设备中。一种潜在的低效来源可涉及通过流动通过稀释和浓缩入口和出口歧管来绕过电池对（成对的相邻浓缩和稀释隔室）的电流。开放的入口和出口歧管可以与流动隔室直接流体连通并且可以减少每个流动路径内的压降。从一个电极到另一电极的部分电流可以通过流动通过开放区域而绕过电池对的电堆。这种旁路电流降低了电流效率并且增加了能量消耗。另一潜在低效来源可涉及由于离子交换膜的不完美的选择透过性而从浓缩流进入稀释流的离子。在一些实施例中，与装置内的膜和屏的密封和灌封有关的技术会有助于减少电流泄漏。

在一个或更多个实施例中，通过电堆的旁路路径可以被操纵成促进电流流动沿直接路径通过电池电堆以便提高电流效率。在一些实施例中，电化学分离装置或者电动净化设备可以被构造且设置成使得一个或更多个旁路路径比通过电池电堆的直接路径更加蜿蜒。在至少某些实施例中，电化学分离装置或者电动净化设备可以被构造且设置成使得一个或更多个旁路路径呈现比通过电池电堆的直接路径更高的电阻。在涉及模块化系统的一些实施例中，各个模块化单元可以被构造成促进电流效率。模块化单元可以被构造且设置成提供将有助于电流效率的电流旁路路径。在非限制性实施例中，模块化单元可以包括被构造成促进电流效率的歧管系统和/流动分配系统。在至少一些实施例中，围绕电化学分离单元中的电池电堆的框架可以被构造且设置成提供预定电流旁路路径。在一些实施例中，促进电化学分离装置中的多道流动构造可以有助于减少电流泄漏。在至少一些非限制实施例中，阻挡膜或间隔件可以被插在模块化单元之间以便引导稀释和/或浓缩流进入多道流动构造以便提高电流效率。在一些实施例中，可以实现至少大约60%的电流效率。在另一些实施例中，可以实现至少大约70%的电流效率。在又一些实施例中，可以实现至少大约80%的电流效率。在至少一些实施例中，可以实现至少大约85%的电流效率。

间隔件可以被构造且设置成重新引导流体流动和电流中的至少一者以便提高电流效率。间隔件还可以被构造且设置成在电动净化设备中生成多个流体流动级。间隔件可以包括实心部分以便沿特定方向重新引导流体流动。该实心部分也可以沿特定方向重新引导电流流动，并且阻止在电动净化设备内的阳极和阴极之间的直接路径。包括实心部分的间隔件可以称为阻挡间隔件。阻挡间隔件可以被置于电池电堆内，或者可以被置于第一电池电堆或第一模块化单元与第二电池电堆或第二模块化单元之间。

在一些实施例中被固定到彼此的多个离子交换膜可以在阳离子交换膜和阴离子交换膜之间交替以便提供一系列离子稀释隔室和离子浓缩隔室。

膜的几何构型可以是任意适当的几何构型以使得膜可以被固定在电池电堆内。在某些实施例中，会需要在电池电堆上具有特定数量的角隅或顶点以便将电池电堆适当地固定在外壳内。在某些实施例中，特定的膜可以具有与电池电堆内的其他膜不同的几何构型。膜的几何构型可以被选择成有助于如下至少一种情况：使得膜固定于彼此、将间隔件固定在电池电堆内、将膜固定在模块化单元内、将膜固定在支撑结构内、将诸如电池电堆的一组膜固定到外壳、以及将模块化单元固定至外壳中。

膜、间隔件和间隔件组件可以被固定在膜、间隔件或间隔件组件的周边或边缘的一部分处。周边的一部分可以是连续或不连续长度的膜、间隔件或间隔件组件。被选择用来固定膜、间隔件或间隔件组件的周边的该部分可以提供边界或分界以便沿预定方向引导流体流动。

在某些实施例中，制备电池电堆的方法可以包括在第一阴离子交换膜和第一阳离子交换膜的周边的第一部分处将该第一阴离子交换膜固定到该第一阳离子交换膜以形成具有第一流体流动路径的第一隔室。方法还可以包括在第一阳离子交换膜的周边的第二部分和第二阴离子交换膜的周边的第一部分处将第二阴离子交换膜固定到第一阳离子交换膜以形成具有在方向上与第一流体流动路径不同的第二流体流动路径的第二隔室。

可以借助于被固定到彼此的离子交换膜的周边的所述部分来选择并提供第一流体流动路径和第二流体流动路径。使用第一流体流动路径作为沿0°轴线延伸的方向，第二流体流动路径可以沿大于零度且小于360°的任何角度方向延伸。在本公开的某些实施例中，第二流体流动路径可以相对于第一流体流动路径以90°角或垂直地延伸。在其他实施例中，第二流体流动路径可以相对于第一流体流动路径以180°角延伸。在另一实施例中，第一流体流动路径可以沿0°方向延伸。第二流体流动路径可以以60°延伸，并且第三流体流动路径可以以120°延伸。第四流体流动路径可以以0°延伸。

如果附加的离子交换膜被固定到电池电堆以便提供附加的隔室，则这些附加隔室内的流体流动路径可以与第一流体流动路径和第二流体流动路径是相同或不同的。在某些实施例中，每个隔室内的流体流动路径在第一流体流动路径和第二流体流动路径之间交替。例如，第一隔室内的第一流体流动路径可以沿0°方向延伸。第二隔室内的第二流体流动路径可以沿90°方向延伸，并且第三隔室内的第三流体流动路径可以沿0°方向延伸。在某些示例中，沿第一方向延伸的第一流体流动路径和沿第二方向延伸的第二流体流动路径可以被称为交叉流电净化。

在其他的实施例中，每个隔室内的流体流动路径在第一流体流动路径、第二流体流动路径和第三流体流动路径之间顺序地交替。例如，第一隔室内的第一流体流动路径可以沿0°方向延伸。第二隔室内的第二流体流动路径可以以30°延伸，并且第三隔室内的第三流体流动路径可以以90°延伸。第四隔室内的第四流体流动路径可以以0°延伸。在另一实施例中，第一隔室内的第一流体流动路径可以沿0°方向延伸。第二隔室内的第二流体流动路径可以以60°延伸，并且第三隔室内的第三流体流动路径可以以120°延伸。第四隔室内的第四流体流动路径可以以0°延伸。

在本公开的某些实施例中，隔室内的流动可以被调节、重新分配或重新引导成提供流体与隔室内的膜表面的更大接触。隔室可以被构造且设置成重新分配隔室内的流体流动。隔室可以具有障碍物、凸起、隆起、凸缘或挡板，其可以提供重新分配通过隔室的流动的结构，这将在下文作进一步讨论。在某些实施例中，障碍物、凸起、隆起、凸缘或挡板可以被称为流动再分配器。

用于电动净化设备的电池电堆中的每个隔室可以被构造且设置成为了流体接触而提供预定百分比的表面面积或膜利用率。已经发现较大的膜利用率在电动净化设备的操作中提供了较大的效率。实现较大膜利用率的优点可以包括更低的能量消耗、更小的设备占地面积、穿过设备的较少通路以及更高品质的产品水。在某些实施例中，可以实现的膜利用率大于65%。在另一些实施例中，可以实现的膜利用率大于75%。在某些其他实施例中，可以实现的膜利用率可以大于85%。膜利用率可以至少部分地取决于用于将每个膜固定于彼此的方法以及间隔件的设计。为了获得预定的膜利用率，可以选择适当的固定技术和部件以便实现可靠且安全的密封，其允许电动净化设备的优化操作而不会遇到设备内的泄漏问题，且同时保持在工艺中可以使用的膜的大表面面积。

可以通过任意适当手段来实现密封以确保膜之间的配合从而提供通过由膜限定的隔室的期望流体流动路径。例如，可以通过粘结剂、例如借助激光或超声焊接的热结合或者通过配合或互锁（例如在相邻膜和/或间隔件上使用阳型和阴型特征）来实现密封。在某些示例中，为了构造膜电池电堆，多个间隔件组件被构造且通过在间隔件组件的部分周边处施加的粘结剂被结合或固定在一起。间隔件被置于固定在一起的每个间隔件组件之间。在某些示例中，间隔件组件可以在每个间隔件组件的周边的一部分处被固定到彼此以便提供具有至少两个流体流动路径的多个隔室。例如，间隔件组件可以被固定到彼此以便提供具有沿第一方向的流体流动路径的第一隔室和具有沿第二方向的流体流动路径的第二隔室。代替粘结剂，可以使用热结合或机械互锁特征来提供隔室。

在本公开的一些实施例中，用于制备电动净化设备的电池电堆的方法包括形成隔室。可以通过将离子交换膜固定到彼此来提供具有被置于离子交换膜之间的第一间隔件的第一间隔件组件从而形成第一隔室。例如，第一阳离子交换膜可以在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜的周边的第一部分处被固定到第一阴离子交换膜从而提供具有被置于该第一阳离子交换膜和该第一阴离子交换膜之间的第一间隔件的第一间隔件组件。

可以通过将离子交换膜固定到彼此来提供具有被置于离子交换膜之间的第二间隔件的第二间隔件组件从而形成第二隔室。例如，第二阴离子交换膜可以在第二阳离子交换膜和第一阴离子交换膜的周边的第一部分处被固定到第二阳离子交换膜从而提供具有被置于该第二阴离子交换膜和该第二阳离子交换膜之间的第二间隔件的第二间隔件组件。

可以通过将第一间隔件组件固定到第二间隔件组件并且将间隔件放置于其间来在第一隔室和第二隔室之间形成第三隔室。例如，第一间隔件组件可以在第一阳离子交换膜的周边的第二部分处和第二阴离子交换膜的周边的一部分处被固定到该第二间隔件组件来提供具有置于该第一间隔件组件和该第二间隔件组件之间的间隔件的电堆组件。

第一隔室和第二隔室中的每个隔室可以被构造且设置成提供沿与第三隔室中的流体流动方向不同的流体流动方向。例如，第三隔室内的流体流动可以沿0°方向延伸。第一隔室内的流体流动可以以30°延伸，并且第二隔室内的流体流动可以以与第一隔室相同的角度（30°）或以另一角度（例如120°）延伸。在另一示例中，第一隔室内的流体流动路径可以沿0°方向延伸。第三隔室内的流体流动路径可以以60°延伸，并且第二隔室内的流体流动路径可以以120°延伸。第四隔室内的流体流动路径可以以0°延伸。

该方法可以进一步包括将已组装的电池电堆固定在外壳内。

根据一种或更多种实施例，电化学分离系统或电动净化设备可以是模块化的。每个模块化单元可以大体用作整个电化学分离系统的子块。模块化单元可以包括任意所需数量的电池对。在一些实施例中，每个模块化单元的电池对数量可以取决于分离装置中电池对和通路的总数量。其也可以取决于当针对交叉泄漏或其他性能标准被测试时能够以可接受失效率被热结合且灌封在框架内的电池对数量。该数量能够基于制造工艺的统计学分析而定并且能够随着工艺控制的改进而增加。在一些非限制实施例中，模块化单元可以包括大约50个电池对。在被结合到较大系统中之前，模块化单元可以被单个组装和质量控制测试，例如针对泄漏、分离性能和压降进行测试。在一些实施例中，电池电堆可以作为能够被独立测试的模块化单元被安装在框架内。多个模块化单元之后能够被组装在一起以便在电化学分离装置中提供预期总数量的电池对。在一些实施例中，组装方法可以通常包括将第一模块化单元放置在第二模块化单元上、将第三模块化单元放置在第一和第二模块化单元上以及重复地获得所需数量的多个模块化单元。在一些实施例中，组件或各个模块化单元可以被插入到压力容器中以便操作。在将阻挡膜和/或间隔件放置在模块化单元之间或模块化单元之内的情况下可以实现多道流动构造。模块化方法可以在时间和成本节约方面改进制造性。模块化还可以通过允许诊断、隔离、移除和更换各个模块化单元来有助于系统维护。各个模块化单元可以包括歧管和流动分配系统以便有助于电化学分离过程。各个模块化单元可以彼此流体连通，以及与中央歧管和与整体电化学分离过程关联的其他系统流体连通。

电池电堆可以被固定在包括入口歧管和出口歧管以便提供模块化单元的框架或支撑结构内。这个模块化单元之后可以被固定在外壳内。模块化单元可以进一步包括将模块化单元固定到外壳的托架组件或角隅支撑件。第二模块化单元可以被固定在外壳内。一个或更多个附加模块化单元也可以被固定在外壳内。在本公开的某些实施例中，阻挡间隔件可以被置于第一模块化单元和第二模块化单元之间。

流动再分配器可以存在于电池电堆的一个或更多个隔室内。在组装电池电堆时，电池电堆内的离子交换膜的周边的第一部分可以被构造且设置成与相邻离子交换膜的周边的第一部分互锁。在某些示例中，电池电堆内的第一间隔件的周边的第一部分可以被构造且设置成与相邻间隔件的周边的第一部分互锁。

在本公开的一些实施例中，提供包括电池电堆的电动净化设备。电动净化设备可以包含包括离子交换膜的第一隔室并且可以被构造且设置成在离子交换膜之间提供沿第一方向的直接流体流动。电动净化设备也可以包含包括离子交换膜的第二隔室并且可以被构造且设置成提供沿第二方向的直接流体流动。第一隔室和第二隔室中的每个隔室可以被构造且设置成为了流体接触而提供预定百分比的表面面积或膜利用率。在某些实施例中，可以实现的膜利用率大于65%。在另一些实施例中，可以实现的膜利用率大于75%。在某些其他实施例中，可以实现的膜利用率可以大于85%。膜利用率可以至少部分取决于用于将每个膜固定于彼此的方法以及间隔件的设计。为了获得预定的膜利用率，可以选择适当的固定技术和部件以便实现可靠且安全的密封，其允许电动净化设备的优化操作而不会遇到设备内的泄漏问题，且同时保持在工艺中可以使用的膜的大表面面积。

例如，可以提供包括电池电堆的电动净化设备。电动净化设备可以包括包含第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜的第一隔室，所述第一隔室被构造且设置成在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间提供沿第一方向的直接流体流动。设备还可以包括包含第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜的第二隔室以便在第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间提供沿第二方向的直接流体流动。第一隔室和第二隔室中的每个隔室可以被构造且设置成提供预定膜利用率，例如第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜中的大于85%表面面积的流体接触。第一隔室和第二隔室中的至少一者可以包括间隔件，其可以是阻挡间隔件。

可以通过隔室的构造和设置来选择和提供沿第一方向和第二方向的直接流体流动。使用第一流体流动方向作为沿0°轴线延伸的方向，第二流体流动方向可以以大于零度且小于360°的任意角度延伸。在本公开的某些实施例中，第二流体流动方向可以相对于第一流体流动方向处于90°角或垂直。在另一些实施例中，第二流体流动方向可以相对于第一流体流动方向处于80°角。如果附加离子交换膜被固定到电池电堆以便提供附加隔室，则这些附加隔室内的流体流动方向可以与第一流体流动方向和第二流体流动方向相同或不同。在某些实施例中，每个隔室内的流体流动方向在第一流体流动方向和第二流体流动方向之间交替。例如，第一流体流动方向可以沿0°方向延伸。第二流体流动方向可以以90°角延伸，并且第三隔室内的第三流体流动方向可以以0°方向延伸。

包括电池电堆的电动净化设备可以进一步包括封罩电池电堆的外壳，且电池电堆的周边的至少一部分被固定到外壳。框架可以被置于外壳和电池电堆之间以便提供外壳内的第一模块化单元。流动再分配器可以存在于电池电堆的一个或更多个隔室内。至少一个隔室可以被构造且设置成提供隔室内的流动反转。

在本公开的一些实施例中，提供用于电动净化设备的电池电堆。电池电堆可以提供多个交替的离子耗尽和离子浓缩隔室。每个离子耗尽隔室可以具有入口和出口，该出口提供沿第一方向的稀释流体流动。每个离子浓缩隔室可以具有入口和出口，该出口提供沿与第一方向不同的第二方向的浓缩流体流动。间隔件可以被置于电池电堆中。间隔件可以为隔室提供结构并限定隔室，并且在某些示例中可以有助于引导流体流动通过隔室。间隔件可以是阻挡间隔件，其可以被构造且设置成重新引导流体流动和电流中的至少一者通过电池电堆。如讨论的，阻挡间隔件可以减少或防止电动净化设备中的电流低效率。

在本公开的一些实施例中，提供电动净化设备。设备可以包括电池电堆，其包括交替的离子稀释隔室和离子浓缩隔室。每个离子稀释隔室可以被构造且设置成提供沿第一方向的流体流动。每个离子浓缩隔室可以被构造且设置成提供沿与第一方向不同的第二方向的流体流动。电动净化设备还可以包括在电池电堆的第一端处与第一离子交换膜相邻的第一电极和在电池电堆的第二端处与第二离子交换膜相邻的第二电极。第一离子交换膜和第二离子交换膜中的每个可以是阴离子交换膜或阳离子交换膜。例如，第一离子交换膜可以是阴离子交换膜，并且第二离子交换膜可以是阳离子交换膜。设备可以进一步包括阻挡间隔件，其被置于电池电堆内并且被构造且设置成重新引导通过电动净化设备的稀释流体流动和浓缩流体流动中的至少一者并且阻止第一电极和第二电极之间的直接电流路径。如上文讨论的，阻挡间隔件可以被构造且设置成减少电动净化设备中的电流低效率。

电动净化设备的电池电堆可以被封罩在外壳内且电池电堆的周边的至少一部分被固定到外壳。框架可以被置于外壳和电池电堆之间以便提供外壳内的第一模块化单元。第二模块化单元也可以被固定在外壳内。阻挡间隔件也可以被置于第一模块化单元和第二模块化单元之间。流动再分配器可以存在于电池电堆的一个或更多个隔室内。至少一个隔室可以被构造且设置成提供隔室内的流动反转。托架组件可以被置于框架和外壳之间以便给模块化单元提供支撑并且将模块化单元固定在外壳内。

在本公开的某些实施例中，电池电堆中的离子交换膜的周边的一部分或间隔件可以被材料处理或涂覆以便提供与固定材料（例如粘结剂）和电池电堆的部件的增强的固定结合。密封条可以被提供在间隔件、膜或二者上以便提供连续表面，粘结剂可以被施加在所述连续表面上以连结诸如阴离子和阳离子交换膜的离子交换膜。密封条也可以为膜的周边提供支撑。密封条可以防止或者缓解粘结剂的濡湿或芯吸，从而允许较少的粘结剂被用于将间隔件和膜固定在一起。密封条也可以有助于基于所用的较少粘结剂而产生较大的膜利用率。在某些示例中，密封条可以通过注塑、压缩模塑、涂覆等被施加到间隔件。

图1示出了包括阳离子交换膜100、间隔件104和阴离子交换膜102的间隔件组件10。可以是屏间隔件的间隔件104可以允许施加粘结剂106。可以通过粘结剂或通过诸如激光、振动或超声焊接的热结合技术沿两个相对边缘密封所述膜。多种粘结剂能够被用于膜的侧面接缝，包括带有脂肪胺、脂环胺和芳族胺固化剂的环氧树脂以及氨基甲酸乙酯，这将在下文更详细地描述。当粘结剂正被施加到膜电池的胶粘线时，如果该粘结剂主要保持在预定胶粘线上则会是有益的。如果粘性太低，则粘结剂可能从胶粘线脱离或滴落。如果粘结剂粘性太高，则铺开粘结剂会变得困难。

如果间隔件是屏，则其可以被包封在粘结剂内，该粘结剂也结合两个相邻膜。

图2示出了包括阳离子交换膜200、间隔件204和阴离子交换膜202的间隔件组件20。间隔件204分隔开阳离子交换膜200和阴离子交换膜202，并且可以限定流动隔室并且增强液体流从入口侧208流向出口侧210时的混合和质量迁移。

图3示出了被间隔件304分隔开的第一间隔件组件30和第二间隔件组件32。通过沿与已经被密封在组件内的边缘垂直的两个平行边缘施加的粘结剂306将这两个组件结合在一起。被夹在这两个组件之间的间隔件304限定了用于第二流的流动通道，该第二流在方向上与流动通过这两个组件的流垂直，如箭头所示。

当被压缩时最终的膜电池电堆被示于图4。如所示，第一间隔件组件40和第二间隔件组件42被固定到彼此，使间隔件404被置于这两个间隔件组件之间。通过每个间隔件组件40和42的流动路径可以沿第一方向行进，而通过被限定在这两个间隔件组件之间的隔室的流动路径可以沿第二方向行进，如图4中的箭头所示。

沿第一方向的流体流动可以是稀释流并且沿第二方向的流体流动可以是浓缩流。在某些实施例中，通过使用极性反转（其中所施加电场被反转从而反转流功能），沿第一方向的流体流动可以被转换成浓缩流，并且沿第二方向的流体流动可以被转换成稀释流。

由间隔件分隔开的多个间隔件组件可以被固定在一起以便形成电池对电堆或膜电池电堆。

本公开的电动净化设备可以进一步包括封罩电池电堆的外壳。电池电堆的周边的至少一部分可以被固定到外壳。框架或支撑结构可以被置于外壳和电池电堆之间以便提供对电池电堆的附加支撑。框架也可以包括入口歧管和出口歧管，其允许液体流入和流出电池电堆。框架和电池电堆一起可以提供电动净化设备模块化单元。电动净化设备可以进一步包括被固定在外壳内的第二模块化单元。诸如阻挡间隔件的间隔件可以被置于第一模块化单元和第二模块化单元之间。第一电极可以被置于第一模块化单元的端部处，该端部相对于与第二模块化单元连通的端部。第二电极可以被置于第二模块化单元的端部处，该端部相对于与第一模块化单元连通的端部。

托架组件可以被置于框架以及第一模块化单元、第二模块化单元或二者的外壳之间。托架组件可以提供对模块化单元的支撑，并且提供与外壳的牢固附接。

在本公开的一种实施例中，可以通过将膜电池电堆定位到外壳或容器内来组装电动净化设备。可以在电池电堆的每端处提供端板。可以施加粘结剂从而将电池电堆的周边的至少一部分密封到外壳的内壁。

图5示出了被外壳518封罩的电池电堆516的一种实施例。端板512被绘成与系杆514一起。通过非金属套管将系杆514隔离于流体流。如果端板512是金属的，则非金属端块520可以在每端处被插在电池电堆516和端板512之间。端块520支撑电极并且将液体流隔离于端板。系杆套管的端部被O形环密封于端块520。替代性地，端板520可以是非金属的，于是可以不必需要单独的端块。如图5所示，端板520可以借助于螺栓或螺纹杆522和螺母524被附接。如图6所示，端板620可以借助于凸缘649被附接。如图7所示，端板720可以借助于夹具728，例如Victaulic®型夹具被附接。

在本公开的一些实施例中，系杆可以位于外壳外部。在本公开的一些其他实施例中，可以通过插入到外壳端部处的槽内的分段环或卡环将端板被固定在外壳内。端板也可以通过粘结剂被结合到外壳。

可以通过例如机加工或铸造来制造金属端板。可以通过例如机加工塑料块或通过注塑来制造非金属端块或端板。

一旦电堆被置于外壳内并且端块/端板被固定到外壳，则粘结剂可以被施加以便将电堆密封到外壳并且将用于两个流的入口和出口歧管彼此隔离。外壳首先被取向成使得纵轴线水平。

如下文进一步详细讨论的，用于将膜电堆固定在外壳内的粘结剂特性可以不同于用于将膜固定到彼此以形成电池电堆的粘结剂特性。为了将膜电堆固定在外壳内，粘结剂粘性必须较低。可以通过将活性稀释剂添加到混合的粘结剂内来获得可接受粘性。稀释剂的主要作用是降低其粘性以便使其更易于复合，或提高应用特性。较低粘性在实现适当粘结剂方面也是重要的，因为其允许更多地渗透到多孔基质中并且允许润湿非多孔性表面。稀释剂可以是二环氧甘油醚、缩水甘油苯基缩水甘油醚等。

膜电池流动隔室可以是大约0.33毫米至0.46毫米厚，并且在某些示例中，罐可以是无空隙的。用于将电池电堆固定到外壳的罐弹性体（粘结剂）应该比用于将膜固定到彼此的侧面接缝更具有刚性；这会是因为罐必须具有足够的机械强度来承受膜电堆的重量。在某些实施例中，可能理想的是罐在进料流动压力下不变形。

外壳首先被取向成使得纵轴线水平。图8示出施加粘结剂806从而将电池电堆816固定在外壳818内的一种方法。外壳818可以被旋转成使得电池电堆816的周边（在这种实施例中是角隅830）处于底部。低粘性粘结剂806被注入外壳818内并允许铺在底部。喷射端口可以被置于与电池电堆816的周边一致，其能够被结合到外壳818内以便有助于向外壳818内注射粘结剂806从而将电池电堆816的角隅830密封到外壳818。在粘结剂806凝结之后，外壳818可以旋转90°直到下一角隅处于底部。粘结剂工艺被重复直到电池电堆816的所有所需周边均已经被密封或固定。用于改善外壳与电堆周边的密封的表面制备可以包括破坏表面和增加表面面积以便增强粘结剂结合的技术。例如，表面制备可以包含化学的、机械的、电的或者热的表面制备及其组合。这可以包括例如化学蚀刻或者机械粗化。

外壳可以例如通过挤压被制造以便提供有助于将电池电堆固定到外壳的几何构型。例如，可以在外壳内产生一个或更多个凹槽以便粘结剂可以被容纳在限定区域内来接收电池电堆的周边。如图9所示，外壳918被提供成具有扇贝形凹槽932来提供蓄积器以用于放置粘结剂906。

在本公开的另一实施例中，施加粘结剂的方法被提供成包括沿一个方向缓慢地旋转外壳且同时将受控量的粘结剂喷射到外壳内。粘结剂朝向最低点连续流动并且形成连续薄层，其可以凝结成绕外壳的内壁形成密封环。能够通过进一步添加粘结剂来增加环的厚度。

在本公开的另一实施例中，施加粘结剂的方法被提供成包括沿一个方向快速旋转外壳且同时在一个或更多个点处将受控量的粘结剂喷射到外壳内。粘结剂可以借助于离心力被压抵于外壳的内壁并且可以在其凝结时形成密封环。

图10中示出本公开的实施例，其提供了包括沿一个方向旋转外壳1018且同时将受控量的粘结剂1006喷射到外壳的方法。

在本公开的另一种实施例中，可以通过借助于模具用粘结剂密封电池电堆的周边的一部分来组装电动净化设备。电池电堆可以被插入到外壳内，且之后在电池电堆的每端处用端板压缩。之后可以施加粘结剂从而将电池电堆的周边密封到外壳的内壁。

如图11所示，电池电堆的周边（在这种示例中是电池电堆1116的角隅1130）可以被插入到模具1134内。低粘性粘结剂1106可以被灌注到模具1134内并且允许凝结。之后电堆如图12所示被旋转以密封所述周边的其他部分，其中粘结剂1206被示为在电池电堆1216的每个角隅1230处。在某些示例中，由粘结剂不能粘附的材料制作模具。

如图13所示，所有四个角隅均已密封的电池电堆1316被插入到外壳1318内且粘结剂1306和外壳1318的内壁1336之间存在间隙1338。使用附加粘结剂来填充间隙1338以便将电池电堆1316密封到外壳1318并且防止流动歧管之间的交叉泄漏。

在图14所示的另一实施例中，带有托架组件或角隅支撑件1440（其可以例如通过挤压或注塑制造）的膜电池电堆1416可以用作灌封和密封电池电堆1416的角隅的模具。之后角隅支撑件1440（和1540）用作将电堆附接到壳体1542的锚定件，如图15所示。可以用于将角隅支撑件固定到壳体的方法包括诸如超声波焊接的塑料连结技术。如图16所示壳体1542（和1642）继而被插入到外壳1618内，因此省去了将电堆组件直接灌封到外部外壳的需要。托架组件或角隅支撑件还可以用于将模块化单元固定到外壳。

在本公开的某些实施例中，提供的电动净化设备减少或防止由于较大电功率消耗导致的低效率。本公开的电动净化设备可以提供多道流动构造从而减少或者防止电流低效率。该多道流动构造可以通过消除或减少电动净化设备的阳极和阴极之间的直接电流路径来减少通过流动歧管的电流旁通或者电流泄漏。如图17所示，电动净化设备50被提供成包括阴极1744和阳极1746。多个交替的阴离子交换膜1748和阳离子交换膜1750位于阴极1744和阳极1746之间从而提供一系列交替的离子稀释隔室1752和离子浓缩隔室1754。阻挡间隔件1756可以被置于离子稀释隔室1752和离子浓缩隔室1754中的一个或更多个隔室内，以便重新引导通过电动净化设备50的流体流动和电流流动，如图17中的箭头所示。

图18示出了可以被用作电动净化设备内的阻挡间隔件的间隔件示例。该间隔件可以包含屏部分1858、实心部分1860和密封条1862。密封条1862可以被粘结剂结合到相邻的膜，如图19所示。密封条可以通过提供结合用的平坦表面来改进膜和间隔件之间的密封。在某些示例中，间隔件可以通过注塑、机加工、热压或快速成型来制造。

模制间隔件可以具有足够的厚度以便屏部分可以被模制。厚度可以大于屏间隔件的厚度。因此，阻挡隔室的膜间距离可以大于相邻隔室内的距离，从而导致较高的电阻，因为阻挡间隔件的数量是有限的，所以该较高的电阻可以是可接受的。

在实心部分处的间隔件的边缘被固定且密封到外壳的内壁。间隔件的实心部分1860可以是足够刚性的以便承受两侧上的压差。诸如肋的结构特征可以被添加到实心部分以便增加材料的刚度。

如图19所示，可以提供第一间隔件组件1964和第二间隔件组件1966。阻挡间隔件1956被定位在第一间隔件组件1964和第二间隔件组件1966之间。

图20示出了包括三道交叉流电渗析装置的本公开的电动净化设备的实施例。电池电堆2016被固定在外壳2018内。阻挡间隔件2056被定位在电池电堆2016内以便重新引导电渗析装置内的流体和电流的流动，如图20中的箭头所示。

在另一实施例中，电池电堆的周边的一部分和阻挡间隔件的周边借助于粘结剂被固定到外壳的内侧表面。

如图21所示，阻挡间隔件2156具有圆形边沿2168，其当间隔件2156被插入到外壳内时形成用于粘结剂2106的凹槽。之后，可以通过将多个电池对2216和阻挡间隔件2256或多个间隔件插入到外壳2218内且之后使用在两端处的端板和/或端块来压缩这个组件从而如图22所示组装该装置。粘结剂2206可以通过灌封被相继地施加到电堆的周边的一部分。

之后，外壳2318被定向成使得轴线竖直如图23A所示，且边沿2368准备好接收粘结剂。如图23B所示，粘结剂2306被施加到阻挡间隔件2356上的边沿2368所形成的凹槽以便将间隔件密封到外壳2318。粘结剂能够例如被注射通过被插入穿过端板和/或端块的小管或导管。

在某些实施例中，诸如垫圈或O形环的附加部件可以被使用并围绕阻挡间隔件被定位以便有助于容纳用于将间隔件固定到外壳的液体粘结剂。在这种实施例中，粘结剂一旦已经固化则可以是主要密封。在另一实施例中，诸如垫圈或O形环的附加部件被设计成是阻挡间隔件和外壳之间的仅有密封，并且可以仅使用位于电池电堆的周边的一部分处的粘结剂2206（参见图22）。这可以通过减少或消除使用粘结剂材料将阻挡间隔件的边沿密封到外壳的需要来简化模块化单元组件。

在另一实施例中，呈单道流动构造的具有稀释和浓缩隔室的电池对电堆首先在圆筒形外壳的区段中被密封以便形成模块化单元。之后所述单元可以被连结在一起且阻挡间隔件处于其间以便形成多道构造。这种方法的优点在于，可以仅在周边的一部分（例如角隅）处使用粘结剂将电堆密封到外壳区段。阻挡间隔件不必须被密封到外壳的内壁；而是它们被定位在模块化单元之间并被密封在端部之间。

图24A例如示出了在端部具有凸缘2474且具有被置于其间的阻挡间隔件2456的第一模块化单元2470和第二模块化单元2472。在图24B中，第一模块化单元2470和第二模块化单元2472被固定到彼此。第一模块化单元2470和第二模块化单元2472的凸缘2474可以被固定在一起。在某些示例中，第一模块化单元2470和第二模块化单元2472的凸缘2474可以被螺栓连接在一起。

图25示出了阻挡间隔件的另一实施例，其具有屏部分2558、实心部分2560和密封条2562。阻挡间隔件可以用圆形框架2576模制，其可以借助于粘结剂或垫圈被密封在凸缘之间。替代性地，框架可以由热塑性材料模制而成以使得粘结剂或垫圈是不必要的。本领域技术人员将显而易见到用于制造阻挡间隔件的其他方法。

替代性地，能够使用夹具、系杆或其他固定技术将模块化单元连接在一起。可以相应地修改阻挡间隔件的设计以便适应所选择的固定技术。

在本公开的一些实施例中，提供用于制备电池电堆的方法。可以通过在周边的第一部分处将第一离子交换膜固定到第二离子交换膜来制备第一间隔件组件。在第一离子交换膜和第二离子交换膜的第二部分处，周边可以被折叠以提供端部折叠。间隔件可以被提供在第一离子交换膜和第二离子交换膜之间。可以类似地制备第二间隔件组件。第一间隔件组件的端部折叠可以对齐于第二间隔件组件的端部折叠，使得第二离子交换膜的端部折叠被固定到第二间隔件组件的离子交换膜的端部折叠。之后，端部折叠可以坍塌，并且间隔件可以被置于间隔件组件之间。随着间隔件组件被压缩，产生隔室以便提供在间隔件组件之间沿与第一间隔件组件和第二间隔件组件中的每个内的流体流动流不同的方向的流体流动流。

如图26所示，可以通过在周边的第一部分处将第一阴离子交换膜2602固定到第一阳离子交换膜2600来制备第一间隔件组件。在这种示例中，周边的第一部分通过热结合2678被固定。在第一阴离子交换膜和第一阳离子交换膜的第二部分处，周边可以被折叠以提供端部折叠2680。间隔件2604可以被提供在第一阴离子交换膜2602和第一阳离子交换膜2600之间。

可以类似地制备第二间隔件组件。如图27所示，第一间隔件组件的端部折叠2780可以对齐于且叠覆于第二间隔件组件的端部折叠2784，使得第一阳离子交换膜的端部折叠被固定到第二间隔件组件的阴离子交换膜的端部折叠。可以通过热结合、粘结剂或机械技术来固定端部折叠的叠覆部分。如图28所示，之后端部折叠可以坍塌，并且间隔件2804可以被置于间隔件组件之间。随着间隔件组件被压缩，产生隔室以便提供在间隔件组件之间沿与第一间隔件组件和第二间隔件组件中的每个内的流体流动流2988不同的方向的流体流动流2986，如图29中箭头所示。

通过使用热结合技术来制备间隔件组件和最终的电池电堆，提供的工艺可以允许方便的组装并且可以使得电动净化设备具有更加快速的总体组装时间。窄的热密封提供了较大的流动通道，这可导致较高的膜利用率，其可以增加整体电动净化设备的效率。在某些实施例中，利用热结合，可以使用例如聚丙烯或聚乙烯的聚合物材料制成的附加强化条来强化热结合区域并提供更稳固的密封。通过在坍塌和压缩所述膜之前热结合所述膜，还可以有助于方便组装，原因在于会存在更大的空间以用于适当的结合器件和装置来辅助结合工艺。热结合技术也可以防止膜电堆中的泄漏。这种工艺也可以减少向膜间隔件的压缩力，以便维持电池电堆整体性，从而导致通过模块化单元的较小压降。

在一些实施例中，粘结剂可以被用于将离子交换膜和间隔件固定在电池电堆内。可以有用于制备电池电堆的粘结剂可以具有允许适当地密封电池电堆内的部件并将电池电堆固定在电动净化设备外壳内的特定特征或特性。这些特性可以包括粘结剂的粘性、凝胶时间、固化温度和弹性特性。通过改变粘结剂的特性，已经发现可以增强膜电堆和外壳之间的结合强度，并且可以减少或消除电动净化设备内的泄漏。

在一些情况下，可以使用环氧树脂或环氧树脂基材料或者聚氨酯或聚氨酯基材料。这可以是由于其允许它们提供将膜适当地密封到彼此和将电池电堆密封到外壳的热学、机械和化学特性所致。

环氧树脂或环氧树脂基材料可以包含树脂和固化剂。为了提供与膜或与外壳的适当密封，树脂可需要交联。可以通过使得树脂与适当固化剂发生化学反应来实现这种交联。固化剂可以选自由脂肪胺、酰胺-胺、脂环胺和芳族胺构成的组。固化剂可以给粘结剂提供特定特性，包括但不限于，粘性、使用时限、固化时间、渗透性、润湿能力、机械强度和固化后的耐化学性。

可以通过在存在催化剂的情况下异花青与多元醇（多羟基化合物）的聚加成反应来生成聚氨酯或聚氨酯基材料。该反应可以提供包含氨基甲酸乙酯键结-RNHCOOR'-的聚合物。

当需要粘结剂来适当地用于将膜固定到彼此时，在一些实施例中，可能理想的是粘结剂在预定胶粘线或密封条上保持到某种程度。如果例如粘结剂的粘性太低，则粘结剂可能从胶粘线或密封条脱离或滴落。如果粘结剂粘性太粘，则粘结剂的展开会变得过于困难。

在某些实施例中，可能理想的是使用具有与膜类似的热膨胀的粘结剂来将膜固定到彼此。这可以防止或者减少在膜-粘结剂界面处的裂纹或褶皱。为了确定用于电动净化设备应用的适当粘结剂，可以改变胺类固化剂的浓度。例如，脂肪胺具有直的碳主链，其可以为热膨胀提供高灵活度。使用这种类型的固化剂可以允许侧面接缝与膜一起膨胀。脂环胺和芳族胺固化剂在其主链中具有芳族环，其可以提供刚硬的弹性体特性。

在本公开的某些实施例中，可以用来将膜固定到彼此的粘结剂可以具有在环境温度下在从大约1000至大约45000 cps范围内的粘性。这可以提供在从大约15分钟至大约30分钟范围内的凝胶时间。粘结剂可以具有在环境温度下在从大约30至大约70范围内的邵氏D硬度。

可以借助于任意适当手段来施加粘结剂，并且可以通过自动或手动过程来施加。粘结剂产生的接缝可以具有在大约0.25英寸至大约1.5英寸范围内的厚度，以及在大约20毫英寸至大约50毫英寸范围内的胶粘厚度。可以通过使用紫外线光、环境温度、加速温度或类似手段来固化粘结剂。

可以用于将膜电池电堆固定到外壳的粘结剂可以具有低粘性，其可以通过向混合的粘结剂内添加附加稀释剂来实现。通过添加稀释剂，可以获得较低粘性的粘结剂，并且该粘结剂可以允许较容易地应用粘结剂。较低粘性还可以提供向多孔基质中的更多渗透以及在非多孔性表面上的更好润湿。在某些示例中，稀释剂可以选自由二环氧甘油醚、缩水甘油苯基缩水甘油醚及其组合物构成的组。

用于将电池电堆固定到外壳的粘结剂可以比用于将膜固定到彼此的粘结剂具有更大刚性。用于将电池电堆固定到外壳的粘结剂可以被调配成具有足够机械强度以便承受膜电池电堆的重量并且在流动压力下不变形。

在本公开的某些实施例中，用于将电池电堆固定到外壳的粘结剂可以具有在环境温度下在从大约300 cps至2000 cps范围内的粘性。粘结剂的凝胶时间的范围可以从大约30分钟至大约60分钟。粘结剂可以具有在环境温度下在大约45至80范围内的邵氏D硬度。

其中放置且固定膜电池电堆以提供电化学净化设备的外壳可以由任意适当材料制成以允许设备内的流体流动和电流流动并保持流体和电流于其内。例如，该外壳或外壳可以由聚砜、聚氯乙烯、聚碳酸脂或环氧树脂浸渍的玻璃纤维构成。用于外壳的材料可以由挤压工艺、注塑或通常提供具有大体平滑内部的致密结构的其他工艺制成。为了增强外壳和膜电池电堆之间的粘结剂结合（其会由于连续的流体流动力而失效），可以固定膜电池电堆的外壳的内部表面的一部分被处理或改性。为了改善外壳与电堆周边的密封的表面制备可以包括破坏表面和增加表面面积以便增强粘结剂结合的技术。例如，表面制备可以包含化学的、机械的、电的或者热的表面制备及其组合。这可以包括例如化学蚀刻或者机械粗化。

在某些实施例中，在外壳内的粘结剂注射端口被用于辅助将粘结剂输送到外壳内的所需区域以便将膜电池电堆固定到外壳。一个或更多个粘结剂注射端口可以被用于将粘结剂引到外壳。在外壳内的每个固定点处可以利用一个以上的粘结剂端口。在某些实施例中，三个粘结剂注射端口可以按特定设置被提供成以适当方式将粘结剂分配到固定点。粘结剂注射端口可以被置于直线，或者可以散布成特定设计或样式以实现所需粘结剂输送。在使用低粘性粘结剂的示例中，其可以穿透到膜电池电堆的通道内以便增强在膜电池电堆和外壳之间的结合。通过以此方式注射粘结剂，可以监测正被使用的粘结剂的量和粘结剂所产生的放热。

在本公开的某些实施例中，膜可以通过机械密封技术被固定到彼此并且固定到膜电池电堆内的间隔件。可以通过在电动净化设备中使用的膜和间隔件中的至少一者上的脊或沟槽的形成来实现密封。在第一膜或间隔件上的脊或沟槽可以配合于在第二膜或间隔件上的脊或沟槽。在第一膜或间隔件上的脊或沟槽可以互锁于在第二膜或间隔件上的脊或沟槽。例如，在第一膜或间隔件上的脊或沟槽可以是与在第二膜或间隔件上的脊或沟槽配合的阳型脊或装配件，其中在第二膜或间隔件上的脊或沟槽可以是阴型脊或装配件。诸如阳离子交换膜或阴离子交换膜的离子交换膜可以被定位且固定在第一间隔件和第二间隔件之间。在某些实施例中，一旦一系列间隔件和离子交换膜已经被组装以形成多个浓缩和稀释流动隔室，则可以用例如树脂浆或树脂悬浮物的形式的树脂来填充所述隔室。

图30示出了注塑稀释间隔件3004的示例，其具有沟槽3090以用于配合间隔件3004的两个面上的密封件。每个流动隔室3092的一端可以被封闭成只有开口3094，其保持离子交换树脂液滴，不过可以允许流体流动。间隔件3004的另一端3096可以开放以用于树脂填充。槽缝3098可以存在于端部以容纳树脂保持板。浓缩间隔件可以以相同方式被构造。在某些示例中，浓缩间隔件可以比稀释间隔件更薄，因为在某些实施例中，浓缩流动可以小于通过稀释隔室的流动。

图31示出了在组装之前通过间隔件3104和阳离子交换膜3100和阴离子交换膜3102构成的电堆的横截面图。在第一间隔件3104a上的阴型特征3101可以配合于在第二间隔件3104b上的阳型特征3103。在第二间隔件3104b上的阳型特征3103也可以配合于在第三间隔件3104c上的阴型特征3101。

为了增强离子通过树脂液滴和膜的传递，理想的会是使得树脂液滴紧密地装填。这可以是特别有利于在超纯水应用中的稀释隔室。已经发现，存在许多方式来增加装填密度。例如，树脂可以被浸泡在浓缩盐溶液中，例如氯化钠，然后浆化到隔室内。在电动净化设备的操作期间，随着稀释流被去离子，稀释隔室内的树脂可以肿胀。树脂还可以被浸泡在浓缩盐溶液中，例如氯化钠，并且之后干燥。之后树脂可以悬浮在空气流中并且之后被吹入到隔室内。在操作期间，稀释隔室和浓缩隔室二者内的树脂可以在被暴露于流体时肿胀，并且稀释隔室内的树脂将进一步在稀释流被去离子时肿胀。在另一示例中，可以在稀释隔室之前填充浓缩隔室。将允许膜鼓胀到稀释隔室内，并且之后稀释隔室可以被填充。在操作期间树脂在稀释隔室内的膨胀可以由被装填到浓缩隔室内的树脂所约束，从而增加装填密度。

图32示出了由包括3204a、3204b和3204c的间隔件3204与膜构成的已组装电堆的一部分的剖视图以及机械密封件互锁的细节图。如细节图所示，一旦组装了具有所需数量电池对的电堆，则可以使用树脂填充隔室3292。流体中的树脂浆被泵送到隔室内。树脂可以被保持在隔室底部处的开口3294内且同时树脂载流流体流动通过。当隔室被充满时，开槽板被滑动就位以便保持树脂在隔室内。之后电堆可以被旋转90°，并且可以以类似方式使用树脂填充稀释隔室。

图33示出了树脂保持板3307就位的膜电池电堆3305的一部分。膜电池电堆3305可以沿电池电堆3305的周边在特定点处被固定在外壳内。例如，电池电堆可以被固定在电池电堆3305的一个或更多个角隅3330处。

在另一实施例中，可以使用包胶模制热塑性橡胶（TPR）密封件将膜密封到间隔件。在间隔件和膜构成的电堆被组装且压缩之后，使用树脂填充浓缩和稀释流动隔室。图34示出了具有边沿3407和包胶模制密封件3409的稀释间隔件3404。包胶模制密封件可以存在于间隔件的两面上。可以类似地构造浓缩间隔件。在某些示例中，浓缩间隔件可以被构造成比稀释间隔件薄，但是可以不包括包胶模制密封件。

图35是穿过间隔件和膜构成的电堆的一部分的剖视图，其包括浓缩间隔件3511和稀释间隔件3513。开口3594将树脂保持在隔室3592内，并且在隔室3592的相对端处的开口或槽缝3598允许树脂填充。在这种具体实施例中，圆形边沿3507被示出，不过能够使用其他边沿形状，例如矩形、正方形或者多边形，只要最终的电池电堆可以被适度地固定到外壳即可。在一些实施例中，边沿3507可以省去对于外壳的需要。径向包胶模制密封件3509可以分隔开稀释和浓缩入口/出口歧管并且因此省去对于角隅固定或灌封的需要。在向电堆添加树脂之前，电堆可以被压缩成将膜和间隔件密封在一起。这可以例如通过临时系杆或夹具来实现。

图36是示出在树脂填充稀释隔室3615之后树脂保持板3607就位的剖视图。

在某些实施例中，包胶模制密封件实现的密封以及阳型特征和阴型特征的配合可以被一起使用以提供固定的膜电池电堆。可以使用阳型和阴型特征将膜密封到间隔件，且同时径向包胶模制密封件和边沿中的密封件可以将稀释间隔件密封到浓缩间隔件。在这种实施例中，可不必使用外壳或角隅密封件来将电池电堆密封到外壳。

在某些实施例中，注塑间隔件3704被设置成包括屏区域3725，如图37所示。这幅图示出了流体流动方向3727。开口被设置在两个相对边缘3729和3731中。可以在从模具取出零件之前缩回丝线来形成开口。

图38A和图38B示出了如参考图37所讨论的在边缘3829内的开口（例如在3833处）的细节。图38A和图38B也显示了可与阴型特征3801互锁的阳型特征3803。

图38B中示出了虚线分型线。可以用模具的分型线3835上方的一组股束和分型线3835下方的一组股束来模制间隔件。如图38B所示的屏间隔件的股束具有半圆横截面并且两组股束彼此垂直地取向。股束的横截面形状、取向和出现次数可以变化以促进流体混合和/或减少压降。肋或挡板可以被模制到间隔件中以便形成流动通道并改善流动分布。

在某些实施例中，阳型和阴型特征分别被模制在包含入口和出口开口3833的边缘的顶部和底部上。

用于间隔件的材料的选择可以取决于其被模制成具有薄壁和小尺寸（例如在大约0.060英寸（1.5 mm）量级或更小）的能力。材料也可以具有被模制成具有小孔（优选地在大约0.030英寸（0.75 mm）量级或更小）的能力。材料可以具有适当弹性以允许阳型和阴型特征的适当互锁，并且可以与要被净化的流体具有化学相容性。

图39示出了间隔件和膜构成的电堆的一部分。如所示，阳型特征3903与阴型特征3901互锁。类似地，在图40中，阳型特征4003与阴型特征4001互锁。阳离子交换膜4000和阴离子交换膜4002被固定在间隔件之间。用于第一流的间隔件4037密封通向第二流的膜的边缘，而用于第二流的间隔件4039密封通向第一流的膜的边缘。

在本公开的某些实施例中，隔室内的流动可以被调节、重新分配或重新引导成提供流体与隔室内的膜表面更大的接触。隔室可以被构造且设置成重新分配隔室内的流体流动。隔室可以具有可以提供一种结构来重新分配通过隔室的流动的障碍物、凸起、隆起、凸缘或挡板。障碍物、凸起、隆起、凸缘或挡板可以被形成为离子交换膜的一部分、间隔件，或者可以是被提供在隔室内的额外的单独结构。可以通过提供从将离子交换膜固定到彼此的粘结剂延伸出的延伸部来形成障碍物、凸起、隆起、凸缘或挡板。可以使用热塑橡胶来浸渍间隔件以便形成可以使用粘结剂被结合到相邻膜的凸起。可以使用诸如热压或旋转丝网印刷的工艺将热塑橡胶施加到间隔件。隔室可以包含或可以不包含离子交换树脂。

如图41所示，第一离子交换薄膜4151和第二离子交换薄膜4153被示为具有与其相邻定位的第一间隔件4155和第二间隔件4157。第一流4159被示为与第二流4161的流动平行地流动，这是由于第二间隔件4157具有的挡板重新分配来自间隔件4157的入口4163的流动、使其绕过第一挡板4165并绕过第二挡板4167且穿过出口4169。

如图42所示，第一离子交换薄膜4251和第二离子交换薄膜4253被示为具有与其相邻定位的第一间隔件4255和第二间隔件4257。第一流4259被示为与第二流4261的流动垂直地流动，这是由于第二间隔件4257具有的挡板重新分配来自间隔件4257的入口4263的流动、使其绕过第一挡板4265并绕过第二挡板4267且穿过出口4269。

图43和图44示出了具有通过注塑间隔件形成的用于两个流的隔室的附加实施例。在图43中，用于第二流4361的流动路径可以与第一流4359同向流动或逆向流动。在图44中，用于第二流4461的流动路径可以垂直于第一流4459。间隔件的选定实心部分可以使用粘结剂被结合到相邻膜。替代性地，膜可以例如通过超声、振动或激光焊接被热结合到间隔件。如这些附图中所示，虚线箭头指示出第二流在入口和出口歧管中的流动。这些歧管对于第二流而言并非是附随的流动隔室的入口和出口。因此，预期将减少在阳极和阴极之间沿歧管的泄漏电流。

在本公开的一些实施例中，提供了提供饮用水源的方法。在某些实施例中，提供了有助于从海水产生饮用水的方法。本方法可以包括提供包括电池电堆的电动净化设备。本方法可以进一步包括将海水进料流流体地连接到电动净化设备的入口。本方法可以进一步包括将电动净化设备的出口流体地连接到使用的饮用点。海水或河水可以具有在大约10000至大约45000 ppm范围内的总溶解固体的浓度。在某些示例中，海水或河水可以具有大约35000 ppm的总溶解固体的浓度。

在这种实施例中，电池电堆可以包括交替的离子稀释隔室和离子浓缩隔室。每个离子稀释隔室可以被构造且设置成提供沿第一方向的流体流动。每个离子浓缩隔室可以被构造且设置成提供沿与第一方向不同的第二方向的流体流动，如上所述那样。此外，离子浓缩隔室和离子稀释隔室中的每个隔室可以被构造且设置成针对与交替的离子稀释隔室和离子耗尽隔室中的每个隔室的流体接触提供预定百分比的表面面积或膜利用率。如上所述，已经发现较大的膜利用率在电动净化设备的操作中提供了较大的效率。在某些实施例中，可以实现的膜利用率大于65%。在另一些实施例中，可以实现的膜利用率大于75%。在某些其他实施例中，可以实现的膜利用率可以大于85%。

离子稀释隔室和离子浓缩隔室中的至少一个可以包括间隔件。间隔件可以是阻挡间隔件。这可以允许海水进料通过电动净化设备的多个级或多个道来提供饮用水源。

可以借助于隔室的构造和设置来选择和提供第一流体流动方向和第二流体流动方向。使用第一流体流动方向作为沿0°轴线延伸的方向，第二流体流动方向可以沿大于零度且小于360°的任意角度的方向延伸。在本公开的某些实施例中，第二流体流动路径可以相对于第一流体流动路径以90°角或垂直地延伸。在另一些实施例中，第二流体流动路径可以相对于第一流体流动路径以180°角延伸。

方法可以进一步包括在交替的离子稀释隔室和离子浓缩隔室中的至少一者内重新分配流体。一个或更多个隔室可以被构造且设置成重新分配或重新引导流体流动。这可以通过使用特定间隔件或膜来实现，所述间隔件或膜限定隔室，其可以提供重新分配流体流动的构造，如上所述。

电动净化设备可以进一步包括封罩电池电堆的外壳。电池电堆的周边的至少一部分可以被固定到外壳。电动净化设备可以进一步包括被置于外壳和电池电堆之间的框架或支撑结构。框架可以相邻于或连接于电池电堆以便提供模块化单元。电动净化设备可以进一步包括可以被固定在外壳内的第二模块化单元。第二模块化单元可以被固定在外壳内以使得第一模块化单元的离子交换膜相邻于第二模块化单元的离子交换膜。

提供饮用水源的方法可以包括在第一模块化单元和第二模块化单元之间重新引导电流和流体流动中的至少一者。这可以例如通过在第一模块化单元和第二模块化单元之间提供阻挡间隔件来实现。

托架组件可以被置于框架和外壳之间以便将模块化单元固定到外壳。

可以使用本公开的设备和方法来处理或加工包括不同总溶解固体浓度的其他类型供给水。例如，具有在大约1000 ppm至大约10000 ppm范围内的总溶解固体量的微咸水可以被处理以生成饮用水。具有在大约50000 ppm至大约150000 ppm范围内的总溶解固体量的卤水可以被处理以生成饮用水。在一些实施例中，具有在大约50000 ppm至大约150000 ppm范围内的总溶解固体量的卤水可以被处理以生成具有较低总溶解固体量的水以便处置，例如排放到诸如海洋的水体。

虽然已经公开了本公开的示例性实施例，不过在不背离所所附权利要求所列出的本公开精神和范围及其等价物的情况下，可以做出许多改进、增加和删减。

本领域的那些技术人员将容易地意识到这里描述的各种参数和构造旨在是示例性的并且实际参数和构造将取决于本公开的电动净化设备和方法所针对的特定应用。本领域的那些技术人员将意识到或能够探知到仅通过常规试验，即可得到这里描述的特定实施例的许多等价物。例如，本领域的那些技术人员可意识到根据本公开的设备及其部件可以进一步包括系统网络或者是水净化或处理系统的部件。因此，应该理解的是，仅通过示例方式呈现了上述实施例，并且在所附权利要求及其等价物的范围内，可以以这里具体描述之外的方式实现所公开的电动净化设备和方法。本设备和方法涉及这里描述的每个单个特征或方法。此外，两个或更多种这些特征、设备或方法的任何组合（只要这些特征、设备或方法不相互矛盾）被包括在本公开的范围内。

例如，外壳可以具有任意适当几何构型以使得一个或更多个膜电池电堆或模块化单元可以被固定在其内。例如，该外壳可以是圆筒形、多边形、正方形或矩形。关于薄电池电堆和模块化单元，只要电池电堆或模块化单元可以被固定到外壳，则任何合适的几何构型就是可接受的。例如膜或间隔件可以是矩形形状。在某些实施例中，可以不需要外壳。膜和间隔件的几何构型可以是任意适当的几何构型以使得膜和间隔件可以被固定在电池电堆内。在某些实施例中，会需要在电池电堆上特定数量的角隅或顶点。例如，会需要三个或更多个角隅或顶点以用于将电池电堆固定到外壳。在某些实施例中，外壳、电池电堆、膜和间隔件中任一者的几何构型可以被选择成适应电动净化设备的操作参数。例如，间隔件可以是不对称的以便适应稀释流和浓缩流之间的流速差。

此外，将意识到本领域的那些技术人员将容易地想到各种改变、改良和改进。这样的改变、改良和改进旨在是本公开的一部分并且旨在落入本公开的精神和范围内。例如，现有设施可以被改良成利用或包括本公开的任意一个或更多个方面。因此，在一些情况下，设备和方法可以包括连接或构造现有设施以包括电动净化设备。因此，前面的描述和附图仅是示例性的。此外，附图中的描绘不将本公开限制于具体所示的图示。

如这里所用，术语“多个”指的是两个或更多个项目或部件。无论是在说明书中还是在权利要求中等，术语“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”和“涉及”是开放式术语，即意味着“包括但不限于”。因此，使用这种术语意味着包含之后列出的项目及其等价物以及额外项目。关于权利要求，仅转换词语“由……构成”和“基本由……构成”分别是封闭或半封闭式转换词语。在权利要求中使用序数词例如“第一”、“第二”、“第三”等来限定权利要求要素，其本身不暗示一个权利要求要素相对于另一权利要求要素的任何优先、居先或次序，或者执行方法动作的临时次序，而是仅用作标签来使具有某名称的一个权利要求要素区分于具有相同名称的另一要素（而并不用于表示次序）从而区分权利要求要素。

Claims (12)

1.一种包括电池电堆的电动净化设备，包括：

第一隔室，所述第一隔室包括第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜，以及被定位在所述第一阳离子交换膜和所述第一阴离子交换膜之间的第一间隔件，所述第一间隔件沿着两个相对边缘密封至所述第一阳离子交换膜和所述第一阴离子交换膜，所述第一隔室被构造且设置成在所述第一阳离子交换膜和所述第一阴离子交换膜之间提供沿第一方向的直接流体流动；以及

第二隔室，所述第二隔室包括第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜，以及被定位在所述第一阴离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间的第二间隔件，所述第二间隔件沿着两个相对边缘密封至所述第一阴离子交换膜和所述第二阳离子交换膜，以便在第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间提供沿第二方向的直接流体流动，所述第一隔室和所述第二隔室中的每个隔室被构造且设置成提供大于第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜中的每个膜的85％表面面积的流体接触。

2.根据权利要求1所述的电动净化设备，其特征在于，还包括封罩所述电池电堆的外壳，所述电池电堆的周边的至少一部分被固定到所述外壳。

3.根据权利要求2所述的电动净化设备，其特征在于，还包括被定位在所述外壳和所述电池电堆之间以提供第一模块化单元的框架。

4.根据权利要求3所述的电动净化设备，其特征在于，还包括被固定在所述外壳内的第二模块化单元。

5.根据权利要求4所述的电动净化设备，其特征在于，还包括被定位在所述第一模块化单元和所述第二模块化单元之间的阻挡间隔件。

6.根据权利要求3所述的电动净化设备，其特征在于，还包括被定位在所述框架和所述外壳之间的托架组件。

7.根据权利要求1所述的电动净化设备，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。

8.根据权利要求1所述的电动净化设备，其特征在于，还包括在第一稀释隔室和第二稀释隔室中的至少一者内的流动再分配器。

9.根据权利要求1所述的电动净化设备，其特征在于，所述第一隔室和第二隔室中的至少一者被构造且设置成提供所述隔室内的流动反转。

10.根据权利要求1所述的电动净化设备，其特征在于，所述第一间隔件和/或所述第二间隔件是阻挡间隔件。

11.一种包括电池电堆的电动净化设备，包括：

第一隔室，所述第一隔室包括第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜，所述第一隔室被构造且设置成在所述第一阳离子交换膜和所述第一阴离子交换膜之间提供沿第一方向的直接流体流动；以及

第二隔室，所述第二隔室包括第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜，以便在第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间提供沿第二方向的直接流体流动，所述第一隔室和所述第二隔室中的每个隔室被构造且设置成提供大于第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜中的每个膜的85％表面面积的流体接触，

其中，所述第一隔室和所述第二隔室中仅有一个具有间隔件，

其中，所述间隔件被定位在所述第一阳离子交换膜和所述第一阴离子交换膜之间并且沿着两个相对边缘密封至所述第一阳离子交换膜和所述第一阴离子交换膜，或者所述间隔件被定位在所述第一阴离子交换膜和所述第二阳离子交换膜之间并且沿着两个相对边缘密封至所述第一阴离子交换膜和所述第二阳离子交换膜。

12.根据权利要求11所述的电动净化设备，其特征在于，所述间隔件是阻挡间隔件。