CN103845993B - 电渗透除湿装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种电渗透除湿装置，其包含有：一电源；至少一电极组，其电性耦接该电源；以及至少一电渗透膜，各电渗透膜设于各电极组之间。
Description
技术领域
一种电渗透除湿装置及其方法，尤指一种能够除湿的方法与其装置。
背景技术
控制湿度为维护室内空气质量的重要项目之一，特别在温湿热气候区中，对生活环境而言，相对湿度控制在60％以下，可大幅降低霉菌滋生，所以除湿的重要性由此可见。
现有的空调系统，一般兼具有除湿功能，则该空调系统约30％的电能被除湿功能所消耗。而传统的除湿机，电能消耗也很大，对于鼓吹节能减碳的今日而言，现有的空调系统，特别是其除湿装置仍有可进步的空间。
发明内容
在一实施例，本发明的技术手段在于提供一种电渗透除湿装置，其包含有：
一电源；
至少一电极组，其电性耦接该电源；以及
至少一电渗透膜，各电渗透膜设于各电极组之间。
在一实施例，本发明又提供一种电渗透除湿方法，其包含有：
一具有湿气的气体通过至少一电渗透膜，以去除该气体中的湿气，该湿气被该电渗透膜所吸收；
一电极组产生一电场，该电极组具有一第一电极与一第二电极，该第二电极为一负电电极，该湿气具有一正电电性，该电渗透膜的表面具有一负电电性，该具有正电电性的湿气受到该负电电极的吸引，而使该具有正电电性的湿气朝向该负电电极的方向移动，并由该负电电极排出该湿气。
附图说明
图1为本发明的一种电渗透除湿装置的示意图。
图2为一种电渗透测试装置的示意图。
图3为一相对湿度对应一时间的比较图。
【主要元件符号说明】
1：电源；
2：电极组；
20：第一电极；
21：第二电极；
22：电渗透膜；
23：风扇；
1A：电源；
30：密闭腔；
300：风扇；
301：温度控制器；
302：电热器；
303：相对湿度计；
31：密闭腔；
310：风扇；
311：温度控制器；
312：电热器；
313：相对湿度计；
A：曲线；
B：曲线。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，所属技术领域中普通技术人员可由本说明书所揭示的内容，轻易地了解本发明。
请配合参考图1所示，本发明是一种电渗透除湿装置，其具有一电源1、至少一电极组2、至少一电渗透膜22与至少一选择性的风扇23。
电源1能够为一一偏极交流电源(BiasedAlternatingCurrent，BiasedAC)，或者一直流电源串联一交流电源，举例而言，该电源1的交流电压为3至30V，或者该电源1的直流电压为3至30V，该电源1的交流频率为100至100kHz。
电极组2具有一第一电极20与一第二电极21，第一电极20与第二电极21分别电性耦接电源1，以使第一电极20具有一正电极性，第二电极21具有一负电极性，举例而言，该第一电极20与该第二电极21为一可透水的导电层，该导电层以一金属溅射、一活性碳粉披覆或一活性碳纤维披覆所制备，若为金属溅射，则该导电层的厚度为2至10nm，优选地为5nm，假若为活性碳纤维披覆，则活性碳纤维层的厚度为300至400μm。
电渗透膜22设于第一电极20与第二电极21之间，第一电极20贴附于电渗透膜22的侧面，第二电极21贴附于电渗透膜22的另一侧面，举例而言，电渗透膜22能够为一多孔、亲水性与表面具有带电性的薄膜，举例而言，薄膜的材质能够为全氟磺酸物(Nafion)、沸石(Zeolites)、有机金属网架(MetalOrganicFramework，MOF)或中孔氧化硅(Meso-porousSilica，MPS)，该薄膜的厚度为30至1000μm，并且该薄膜的酸碱值(pH)为4至7，优选为5，该薄膜的表面电位(ZetaPotential)小于-10mV。
风扇23设于第一电极20远离电渗透膜22的一侧，举例而言，风扇23的数量能够为多个或至少一个。
承上所述，本发明是一种电渗透除湿方法，其包含有：
请再配合参考图1所示，电源1提供一电能给电极组2，而使第一电极20具有一正电极性，第二电极21具有一负电极性，因此该第二电极21为一负电电极。
一选择性的风扇23将具有湿气的气体，如空气，吹向至少一电渗透膜22，电渗透膜22吸收气体所具有的湿气，以去除该气体中的湿气，而使该气体成为一干燥气体。
因电渗透膜22能够吸收有气体中的湿气，即水分子，因电极组2产生一电场，而使该湿气具有一正电电性，该具有正电电性的湿气使该电渗透膜22的表面产生一负电电性，该具有正电电性的湿气受到该负电电极的吸引，而使该具有正电电性的湿气朝向该负电电极的方向移动，并由该负电电极排出该湿气。
该表面带负电的电渗透膜22的表面电位(ZetaPotential)小于零。
该电源1包含一偏极交流电源，施加交流电的效果降低了电渗透膜22的阻抗，减少了该具有正电电性的湿气向该负电电极运动的阻力。
请配合参考图2所示，其为本发明应用于二密闭腔30、31的电渗透测试。
各密闭腔30、31中分别设有一风扇300、310、一温度控制器301、311、一电热器302、312与一相对湿度计303、313，温度控制301、311电性耦接电热器302、312，以控制电热器302、312。
上述的第一电极20、第二电极21与电渗透膜22设于二密闭腔30、31之间，电源1A电性耦接第一电极20与第二电极21，电源1A为一直流电源串联一交流电源。
上述的电渗透测试进一步说明直流电压、交流电压、交流频率与电渗透膜22的厚度对除湿速度与除湿能源效率的影响。
如图2所示，各密闭腔30、31的体积能够为175公升，温度控制器301、311与电热器302、312控制各密闭腔30、31的温度，以使各密闭腔30、31维持一恒温状态。
各密闭腔30、31的湿度可由相对湿度计303、313所测量，而湿度的变化为各密闭腔30、31的水分的变化，如此可虽推算出电渗透膜22的除湿速度，再通过电渗透膜22的通电功率，以推算出除湿能源效率。
上述的电渗透测试需先设定高低因子，该高低因子如下表所示：
上述的电渗透测试的结果如下表所示：
如上表所述，当直流电压为5V，交流电压为5V，交流电频率为100Hz，电渗透膜厚度为310μm时，其能源效率为413kg/kWh，如上述的编号1所示，相比于其余编号，其直流电压为15V至5V，交流电压为5V至15V，交流电频率为100Hz至10kHz，电渗透膜厚度为310μm至730μm，而该能源效率为275至2.7kg/kWh，所以由上表可知，编号1所设定的直流电压、交流电压、交流电频率与电渗透膜厚度，其能得到较好的能源效率。
再如上表所述，若当直流电压为15V，交流电压为5V，交流电频率为100Hz，电渗透膜厚度为310μm时，其除湿速度为0.0398kg/m2h，如上述的编号1所示，相比于其余编号，其直流电压为5V至15V，交流电压为5V至15V，交流电频率为100Hz至10kHz，电渗透膜厚度为310μm至730μm，其除湿速度为0.0119kg/m2h至0.0257kg/m2h，所以由上表可知，编号2所设定的直流电压、交流电压、交流电频率与电渗透膜厚度，其能得到较好的除湿速度。
承上所述，请再配合参考图2所示，若密闭腔30具有湿气的气体，电热器302与温度控制计301依据相对湿度计303，以启动电热器302，进而调整密闭腔30中的湿度，风扇300将该气体穿向电渗透膜22，以使电渗透膜22吸收该气体中的湿气，经过移除湿气的气体则进入另一密闭腔31中。
如上所述，该密闭腔31的电热器312与温度控制计311依据相对湿度计313，以启动电热器312，进而调整密闭腔31中的湿度，风扇310将该气体吹向电热器312，以使电热器312加热该气体，而使密闭腔31维持于一恒湿的状态。
电源1A分别提供一电能给第一电极20与第二电极21，而使第一电极20具有一正电电性，第二电极21具有一负电电性，因此第二电极22为一负电电极，该电渗透膜22所吸收的湿气具有正电电性，该具有正电电性的湿气受到负电电极的吸引，而使该湿气朝向第二电极21方向移动，而产生除湿的效果。
请配合参考图3所示，在二内在环境受到控制且封闭的密闭腔30、31中进行一的电渗透测试，并且直流电压、交流电压、交流频率与电渗透膜厚也分别为一设定值。
如图3所示，时间在60分钟前不通电，两个密闭腔内的相对湿度分别维持在96％RH及57％RH；时间在60分钟时通电，当该电渗透测试进行一段时间后，密闭腔30的湿度大幅下降，如图中的朝下弯曲的曲线A；密闭腔31的湿度略为上升，如图中的朝上弯曲的曲线B，证明密闭腔30的湿度确实因电渗透作用移往密闭腔31。
只是以上所述的具体实施例，仅是用于例释本发明，而非用于限定本发明的可实施范畴，在未脱离本发明上述的精神与技术范畴下，任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为本发明权利要求所涵盖。
Claims (23)
1.一种电渗透除湿装置，其特征在于，包含有：
一电源，其为一偏极交流电源，或者一直流电源串联一交流电源；
至少一电极组，其电性耦接该电源；以及
至少一电渗透膜，各电渗透膜设于各电极组之间；
其中，该电极组具有一第一电极与一第二电极，该第一电极设于电渗透膜的一侧，该第二电极设于该电渗透膜的另一侧，所述电源提供电能给所述电极组，电极组产生一电场，而使湿气具有一正电电性。
2.根据权利要求1所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该电渗透膜为一多孔、亲水性与表面具有带电性的薄膜。
3.根据权利要求2所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该薄膜的厚度为30至1000μm。
4.根据权利要求2所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该薄膜的材质为全氟磺酸物、沸石、有机金属网架或中孔氧化硅。
5.根据权利要求2所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该薄膜的酸碱值为4至7。
6.根据权利要求2所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该薄膜的表面电位小于-10mV。
7.根据权利要求1所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该第一电极贴附于该电渗透膜的侧面，该第二电极贴附于该电渗透膜的另一侧面。
8.根据权利要求1所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该第一电极与该第二电极为一可透水的导电层。
9.根据权利要求8所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该导电层以一金属溅射、一活性碳粉披覆或一活性碳纤维披覆所制备。
10.根据权利要求9所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该金属溅射所制备的导电层，该导电层的材料为白金。
11.根据权利要求10所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该白金的溅射厚度为2至10nm。
12.根据权利要求9所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该活性碳纤维披覆所制备的导电层，该活性碳纤维层的厚度为300至400μm。
13.根据权利要求1所述的电渗透除湿装置，其特征在于，该电源的交流电压为3至30V，该电源的交流频率为100至100kHz，或者该电源的直流电压为3至30V。
14.根据权利要求1所述的电渗透除湿装置，其特征在于，其进一步具有至少一风扇，该风扇设于该电渗透膜的一侧。
15.一种电渗透除湿方法，其特征在于，包含有：
一具有湿气的气体通过至少一电渗透膜，以去除该气体中的湿气，该湿气被该电渗透膜所吸收；以及
一电极组产生一电场，该电极组具有一第一电极与一第二电极，该第二电极为一负电电极，该湿气具有一正电电性，该电渗透膜的表面具有一负电电性，该具有正电电性的湿气受到该负电电极的吸引，而使该具有正电电性的湿气朝向该负电电极的方向移动，并由该负电电极排出该湿气；
其中，该负电电性与该正电电性由一电源所提供，电源为一偏极交流电源，或者一直流电源串联一交流电源，所述电源提供电能给所述电极组，电极组产生一电场，而使该湿气具有一正电电性。
16.根据权利要求15所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该第一电极与该第二电极为一可透水的导电层。
17.根据权利要求15所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该电源的交流频率为100至100kHz，该电源的交流电压为3至30V，或者该电源的直流电压为3至30V。
18.根据权利要求15所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该电渗透膜能够为一多孔、亲水性与表面具有带电性的薄膜。
19.根据权利要求18所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该薄膜的厚度为30至1000μm。
20.根据权利要求18所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该薄膜的酸碱值为4至7。
21.根据权利要求18所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该薄膜的表面电位小于-10mV。
22.根据权利要求18所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该表面带负电的电渗透膜的表面电位小于零。
23.根据权利要求15所述的电渗透除湿方法，其特征在于，该电源具有一交流电，该交流电降低了该电渗透膜的阻抗，以减少了该具有正电电性的湿气向该负电电极运动的阻力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |