CN107108283A - 用于UpA单元的pH控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制UpA单元的pH的设备和方法。该设备包括：用于接收包括期望的pH值的预设参数的接收单元；被配置为基于预设参数来计算UpA单元参数的计算模块；以及被配置为基于所计算的UpA单元参数来控制UpA单元的控制模块。

Description

用于UpA单元的pH控制方法

技术领域

本发明涉及用于确定单向pH调节单元中的pH的设备和方法。特别地，本发明涉及计算单向pH调节单元中的pH。

背景技术

水的单向pH调节(UpA)可以用于在水电解过程中单向地生成酸性或碱性水。UpA单元用于各种应用，包括烹饪、酿造、食品清洁、除垢等。

水电解是一种通过电力将水分子分解成反应式(1)所示的氢气和氧气的过程。通常，使用电解池。在阳极处，水分子被氧化成氧气，同时生成氢离子(反应式(2))。在阴极处，水分子被还原为氢气，同时生成氢氧根离子(反应式(3))。

2H₂O→2H₂+O₂ (1)

2H₂O-4e^-→O₂+4H⁺ (2)

4H₂O+4e^-→2H₂+4OH^- (3)

在单向pH调节期间，仅对电极处的水的pH变化，而工作电极处的水的pH保持稳定。可以采取若干措施，以通过以下方式来实现酸性或碱性水的单向生产：稳定工作电极处的水的pH(包括不期望的氢离子或氢氧根离子的化学中和或离子交换(使用树脂))，采用缓冲溶液作为半单元电解质、基于电容器的技术来抑制半电极反应等。

UpA单元的pH控制在操作期间非常重要。一方面，pH控制确保在不同应用时产生具有期望pH的水。此外，水质得到保证。通常，实现pH的控制需要使用至少一个pH传感器，诸如印刷的pH传感器，并且需要常规的pH电极来测量来自UpA单元的所产生的水的pH值。然后所测量的值被传输给控制部分，以相应地调节相关设备参数从而实现期望的pH值。

JP 2006167706公开了一种离子水生成器，其中pH被电解地调节。通过使用电导率传感器来确定通过电解室之后的水的导电性，控制离子水生成器的pH。

特别地，对于家庭使用，使用pH或用于间接地确定pH的任何其它传感器(诸如电导率传感器)控制来自UpA单元的所生成的水的pH相对昂贵，并且在一定程度上不是必需的，因为在一些应用中，对pH值的要求不太准确(例如，对于食品清洁，在11-13范围内的每个值被认为是可接受的)。

显然，在UpA设备中使用的传感器更容易出现技术故障。此外，传感器在维护和正确使用方面相当复杂。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种易于使用并且可靠的用于控制UpA单元的pH的设备和方法。另一目的在于提供一种不需要使用任何传感器来直接或间接地确定出口水的pH值的设备和方法。另一目的在于提供一种用于控制UpA单元的pH的稳健且廉价的设备。

在本发明的第一方面，提供了一种用于控制单向pH调节单元(UpA)的pH的设备。该设备包括用于接收包括期望的pH值的预设参数的接收单元；被配置为基于包括期望的pH值的预设参数来计算UpA单元参数的计算模块；以及被配置为基于所计算的UpA单元参数来控制UpA单元的控制模块。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制UpA单元的pH的方法。上述方法包括：接收包括期望的pH值的预设参数；基于包括期望的pH值的预设参数来计算UpA单元参数；基于所计算的UpA单元参数来控制UpA单元。

在本发明的另外方面，提供了一种包括程序代码装置的计算机程序，程序代码装置用于当上述计算机程序在计算机中执行时引起计算机执行本文中公开的方法的步骤。

用于控制UpA单元的pH的本公开的设备和方法涉及使用基于模型的计算，其用于基于期望的pH要求来确定期望的设备和方法参数设置。因此，本公开的设备和方法依赖于计算，并且不需要任何估计/相关。不需要涉及直接或间接确定pH的传感器，诸如pH传感器或电导率传感器，这使得本公开的设备和方法成本高效、可靠并且适合于家庭使用。此外，通过本公开的设备和方法计算的pH反映了UpA的工作电极表面处的pH，而不是通过使用在UpA下游的任何点处的常规pH传感器确定的pH。了解对电极表面处的pH有助于延长工作电极的使用寿命并且避免电极失活，因为可以避免电极表面处的极端pH值。此外，了解电极表面处的pH有助于电极再生。

对于本公开的设备和方法，需要区分入口水或供给水的pH与出口水的pH。出口水的pH——即具有期望的pH值的水的pH——用于计算UpA单元参数，诸如操作时间和电源参数。入口水的pH是预先设定的，或者可以以已知的方式使用上述设备和/或方法预先确定，例如使用传感器(诸如pH传感器)和pH指示纸。优选地使用pH指示纸。优选地，确定入口水的pH值仅进行一次，即用于设置本公开的设备。应当理解，入口水的pH可以被定期地控制，并且预设参数可以相应地被调整。该初始pH值可以用作本公开的设备和方法的预设参数之一。

可以使用本领域已知的任何UpA单元。这样的UpA单元可以实质上包括容器和位于其中的两个电极。电极实质上是平面的并且布置在容器的相对侧，以允许水的电泳。对电极是发生水的氧化或还原所在的电极。该电极可以例如由钛制成。备选地，也可以使用各种不锈钢。工作电极可以实质上由相同的材料制成。在工作电极处，实质上不发生水的氧化或还原。这可以通过向工作电极提供交流电来实现。备选地或另外地，可以使用例如添加到水中的酸或碱来进行化学中和。优选地，这样的酸或碱是食品相容的并且包括例如NaOH、KOH、HCl和H₂SO₄。也可以使用利用已知的树脂来除去不期望的氢离子或氢氧根离子的离子交换。其他可能性包括使用缓冲溶液作为用于对电极的半单元电解质和/或基于电容器的技术来抑制半电极反应。扩散层位于UpA单元的容器内，以共享容器在两个部分中的内部空间。扩散层优选地布置成靠近电极。另外地或备选地，扩散层被布置成实质上平行于工作电极。因此，扩散层将内部空间分为在扩散层和工作电极之间的大体积(水主体)以及在扩散层和对电极之间的相对较小体积。水主体体积和小体积之间的比率可以为10:1或更大。优选为20:1或更多的关系，诸如50:1或更多、100:1或更多、200:1或更多、300:1或更多、以及400:1或更多。优选地，水主体体积与小体积的比率为至少500:1。本文中使用的术语“扩散层”优选地指代由薄水层形成的虚拟层，但通常具有由有限的扩散速率导致的大的浓度梯度。形成扩散层的水层的厚度受多个参数的影响，包括例如电流、单元内的流动条件、和电解质的含量。

用于本公开的设备和方法的入口水没有特别限制，并且例如可以包括自来水和/或工业用水。自来水是优选的。然而，应当理解，本公开的设备和方法不限于使用水。而是可以使用其pH值应当单向调节的任何水溶液。本文中使用的“水溶液”包括水与任何有机成分(诸如有机化合物)和/或无机成分(诸如无机盐，即电解质)的任何混合物。

UpA单元还可以具有分别连接到工作电极和对电极的电源，以提供期望的电流从而实现电泳。电源没有特别限定。可以采用任何种类的电源。

此外，UpA单元可以设置有入口和出口。在入口侧，设置有流量计用于控制提供给UpA单元的水流。因此，包括连续和/或不连续的UpA单元。连续的UpA单元是优选的，因为它需要更少的空间，这是因为可以使用较小的容器体积。

本文中使用的术语“预设参数”指代表征例如将经受UpA的水的多个参数。这些参数包括期望的pH值，即将消耗的出口水的pH。其他预设参数包括例如表示在进入UpA单元之前的水的pH的初始pH值，诸如自来水的pH、供给水的流体动力学特性、所生成的水的流体动力学特性。

表述“流动动力学特性”或“流体动力学特性”指代入口和出口水以及运动中的本体水的运动。供给水和所生成的水的这些流体动力学特性可以用于实现UpA单元的控制。特别地，上述参数用于计算UpA单元参数。

其他预设参数可以用于表征UpA单元，诸如尺寸和所使用的材料。相当简单的UpA单元由多个变量表征，包括位于扩散层和对电极之间的反应层的厚度、扩散指数、扩散层的厚度、水体积和扩散截面积。另外的参数包括常数，诸如法拉第常数。

该设备优选地适于自动接收预设参数，即在与特定的UpA单元连接时。可以相应地设置UpA单元，包括用于向本公开的设备提供预设参数的装置。

接收单元没有特别地限制。例如，接收单元是用于输入预设参数和/或UpA单元参数以允许根据设备规格和/或用作供给水的水来设置设备的输入单元。“计算模块”和/或“控制模块”是本领域技术人员已知的，并且包括例如处理器和硬件控制器。

本文中使用的术语“计算”涉及通过计算断定。优选地，不包括进行估计或评估。因此，计算优选地指代采用使用建立设备输入之间的关系的一个或多个等式的纯数学方法，即根据预设和/或输入的值计算的UpA单元参数，以使得能够控制UpA单元。

根据本发明的优选实施例，接收单元还接收选自由以下项构成的组的至少一个预设参数：初始pH值、供给水的流动动力学特性、和所生成的水的流动动力学特性、反应层的厚度、电化学反应速率、扩散指数、扩散层的厚度、水体积、和扩散截面积。

如上所述，预设参数指代在供给水和/或所生成的水的性质中描述的参数。这些性质可以包括pH、流速、管状流和/或层状流、粘度和温度。可以采用预设参数的任何组合。例如，可以仅采用供给水的初始pH值或流体动力学特性或者所生成的水的流体动力学特性。优选地，使用所有三个参数。预设参数还涉及表征将被采用(并且被控制)的UpA单元的参数。这样的UpA单元参数优选地选自由以下项构成的组：反应层的厚度、电化学反应速率、扩散指数、扩散层的厚度、单元的水体积、和扩散截面积。

在包括具有工作电极和对电极的容器的上述优选UpA单元的情况下，还展示出了在位于扩散层和对电极之间的小体积以及位于扩散层和工作电极之间的水主体体积中的共享容器体积的扩散层。该系统由多个变量表征，包括位于扩散层和对电极之间的反应层的厚度。电化学反应速率涉及可能例如使用电流计测量的每个时间单位的电子流量，包括移动线圈电流计、移动磁体电流计、移动铁电流计、热线电流计、数字电流计和集成电流计。另外的示例包括皮可安培计。扩散指数或扩散系数或扩散率是由于分子扩散引起的摩尔通量与物种浓度梯度之间的比例常数。也可以使用斯托克斯-爱因斯坦方程来计算液体中的扩散系数。备选地，可以根据经验确定扩散指数。扩散层的厚度指代所使用的膜(诸如nafion膜)的厚度、或者在两个膜和它们之间的电解质溶液用于共享来自水主体的反应层的情况下的两个膜以及电解质溶液的厚度之和。水体积指代容器中水的总量，即水主体体积和反应层的体积。由于反应层的体积实质上可以忽略，所以容器中的水的总量可以被认为对应于水主体。扩散截面积描述扩散层的表面积。另一参数表示法拉第常数。

上述参数优选全部预设。因此，设备的用户不需要输入法拉第常数和扩散指数的值。

与UpA单元参数相关的另外的值是操作时间或反应时间，其指示获取UpA单元中的期望的pH值所需的时间跨度。另一参数是在给定时间内生成具有期望的pH值的水所需的电源参数，包括例如电流。通常，这些参数之一(操作时间或电源参数)是预设的。在这种情况下，计算另一参数(电源参数或操作时间)，并且其用于控制设备。电源参数包括例如电流和电压。这些电源参数中的多个取决于电源特性，并且因此可以预设。可以通过知道现有技术中已知的等式来计算其他参数。优选地，除电流之外的所有电源参数是已知的和预设的。

本公开的设备和方法实现例如电源参数的预设和/或(手动)输入。在这种情况下，计算模块仅计算操作时间。在这种情况下，操作时间与所使用的电流成反比。备选地并且优选地，计算模块计算操作时间和电源参数(优选地是电流)这两个参数。在这种情况下，优选地将计算模块调整为采用用于电流的中值和用于操作时间的中值。

根据本发明的优选实施例，计算模块还被配置为基于等式(4)至(7)来计算UpA单元参数：

d*(dC_s/dt)＝r-D*(C_s-C_b)/L (4)，

r＝I/F (5)，

V*(dC_b/dt)＝D*A*(C_s-C_b)/L (6)

其中d是反应层的厚度，C_s是反应层中的OH^-的浓度，t是时间，I是电流，F是法拉第常数，D是扩散指数，C_b是本体水中的OH^-的浓度，L是扩散层的厚度(L)，V是水体积，A是扩散截面积；以及

C_s0＝C_b0＝10^pH0-14*1000 (7)，

其中C_s0是反应层中的OH^-的初始浓度，C_b0是水中的OH^-的初始浓度，pH0是水的初始pH值。

该优选实施例解决了用于使水变为碱性的氢氧根离子或者用于使水变为酸性的质子的生成。例示用于使水变得更加碱性的氢氧根离子的生成，靠近对电极并且因此在反应层中的氢氧根离子的量由于电化学反应而增加，并且由于去往本体水的质量扩散而减少，因此，

d*(dC_s/dt)＝r-D*(C_s-C_b)/L (4)，

r＝I/F (5)。

对于本体层，OH^-的量由于从扩散层的质量扩散而增加，因此，

V*(dC_b/dt)＝D*A*(C_s-C_b)/L (6)

求解等式(4)至(6)，得到电极表面处以及水主体中的氢氧化物浓度的演变。反应层中的氢氧化物浓度的初始值和本体水中的氢氧化物的初始值相等，并且因此可以使用下式根据供给水(诸如供给自来水)的pH值来计算：

C_s0＝C_b0＝10^pH0-14*1000 (7)。

用于确定供给水的pH值(水的初始pH值)的一种优选方法是使用pH指示纸。自来水的pH值的通用标准通常在pH 6.5到8.5的范围内。因此，用户可以使用pH指示纸来测量pH值，并且将该值输入到本公开的设备中用于随后使用。备选地，可以预设上述值。

应当理解，如果其余参数已知，则使用上述等式(4)至(7)可以计算任何参数。因此，本公开的设备和方法实现了除了根据预设参数计算的参数之外的预设参数的任何组合。

根据本发明的另一实施例，该设备还包括UpA单元，UpA单元具有电源。

如上所述，可以使用任何种类的UpA单元。特别地，可以使用每个尺寸的UpA单元。UpA单元的容器优选地为立方体状或具有矩形底部区域的容器。该定向便于工作电极、扩散层和对电极的平行对准。因此，可以更容易地确定相关的UpA单元参数。此外，这样的立方体状物体或具有矩形底部区域的容器更适合于运输和处理。工作电极和对电极这两个电极连接到本领域已知的合适的电源。控制电源受本公开的设备和方法的影响。UpA单元可以是不连续的，即手动馈送入口水并且去除生成的水，或者，UpA单元可以是连续的，即具有例如由流量计提供的受控的入口和出口。连续操作由于更有效的控制灵活性和减小UpA单元的尺寸的可能性而是优选的。

根据本发明的另一优选实施例，pH调节单元不包括pH传感器。

术语“pH传感器”涉及适合直接或间接确定pH的任何传感器。pH传感器包括例如pH电极和印刷的pH传感器。用于间接确定pH的传感器包括例如电导率传感器。

因此，本公开的设备和方法涉及基于期望的pH值来直接计算UpA单元参数。优选地不包括确定所生成的水的pH。更优选地，本公开的设备和方法不涉及与测量任何参数相关的任何步骤，附带条件是确定了入口水的初始pH值。

根据本发明的另一实施例，该设备还包括用于控制提供给UpA单元的水流的流量计。

流量计实现流量测量，并且因此涉及本体流体运动的量化。流量可以以各种方式测量，包括机械流量计、基于压力的仪表、光流量计、开放通道流量测量、以及电磁、超声和科里奥利流量计、激光多普勒流量测量。流量计调节去往UpA单元的流速，并且由本控制器模块控制。使用流量计实现了较小的UpA单元以及设备的连续使用。因此，该设备的整体尺寸可以更小。出水口处的流量可以由阀控制，阀可以电子触发。

根据本发明的优选实施例，该设备还包括用于输入预设参数和UpA单元参数的用户接口。

合适的用户接口包括例如触摸屏和常规键盘。用户接口和本公开的设备之间的连接没有特别限制，并且可以包括无线或有线连接。

另外，本公开的设备可以适用于存储预设参数和/或UpA单元参数。例如，本公开的设备可以包括适于永久地或临时存储诸如预设值等任何值的存储单元。

通常，该设备的一些部分可以彼此远离。例如，可选的用户接口可以是例如移动电话的app的形式。本文中使用的“app”是可以在因特网、计算机、移动电话或另一电子设备上运行的软件。

根据本发明的优选实施例，该设备用于延长单向pH调节单元的电极的寿命。

已经令人惊奇地发现，本公开的方法和设备能够延长单向pH调节单元的电极的寿命，因为可以避免电极表面处的极端pH值。这进一步使得能够在适当的时间再生电极，并且避免电极的失活，即有助于电极维护。因此，本公开的设备和方法还能够确定电极的再生参数。优选地，再生参数使得能够正确地评估需要电极再生的时间。优选地，工作电极的寿命被延长。

根据本发明的另一实施例，至少一个预设参数选自由以下项构成的组：初始pH值、供给水的流体动力学特性、所生成的水的流体动力学特性、反应层的厚度、电化学反应速率、扩散指数、扩散层的厚度、水体积、和扩散截面积。

根据本发明的另一实施例，预设参数至少包括反应层的厚度、电化学反应速率、扩散指数、扩散层的厚度、水体积、和扩散截面积。

根据本发明的实施例，基于等式(4)至(7)来计算单向pH调节单元参数：

d*(dC_s/dt)＝r-D*(C_s-C_b)/L (4)，

r＝I/F (5)，

V*(dC_b/dt)＝D*A*(C_s-C_b)/L (6)

其中d是反应层的厚度，C_s是反应层中的OH^-的浓度，t是时间，I是电流，F是法拉第常数，D是扩散指数，C_b是本体水中的OH^-的浓度，L是扩散层的厚度(L)，V是水体积，A是扩散截面积；以及

C_s0＝C_b0＝10^pH0-14*1000 (7)，

其中C_s0是反应层中的OH^-的初始浓度，C_b0是水中的OH^-的初始浓度，pH0是水的初始pH值。

根据本发明的另一实施例，该方法还包括控制向单向pH调节单元提供的水流。

根据本发明的另一实施例，该方法还包括输入预设参数和单向pH调节单元参数。

附图说明

参考下文中描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并且得以阐明。在以下附图中，

图1示出了用于与本公开的设备一起使用的UpA单元的侧视图；

图2示意性地示出了根据本发明的用于控制UpA单元的pH的设备的主要特征；

图3示意性地示出了采用本公开的方法；以及

图4示出了独立于不同初始pH值的本体水的pH值的变化。

具体实施方式

图1示出了UpA单元40的侧视图。UpA单元40具有矩形或正方形底部区域。工作电极50和对电极52布置在UpA单元的相互面对的相对的壁上。备选地，工作电极50和对电极52可以是UpA单元的侧壁或者形成UpA单元的一体部分。扩散层56与工作电极50和对电极52平行布置，以在大体积(水主体体积54)和小体积(反应层58内的体积)中共享容器体积。反应层58的厚度由d来指示，扩散层的厚度由L来指示。

图2示意性地示出了根据本发明的用于控制UpA单元40的pH的设备10。接收单元12接收预设参数20、30，包括期望的pH值22、以及其它与水相关的参数，诸如初始pH值20a、供给水的流体动力学特性20b、和所生成的水的流体动力学特性。此外，接收单元接收表征UpA单元40的若干预设参数30，包括反应层的厚度30a、电化学反应速率30b、扩散指数30c、扩散层的厚度30d、作为水主体体积的水体积30e、和扩散截面积。在该示例中，预设参数20、30、水相关参数和表征UpA单元的参数通过用户接口18手动输入并且永久地存储在存储单元(未示出)中。

计算模块14被配置为基于预设参数20、30来计算UpA单元参数32、34。可以预设所需的另外的值。这样的值包括例如未示出的法拉第常数。根据该示例，UpA单元参数32是UpA单元的操作时间，并且UpA单元参数34是所使用的电流。应当理解，通常这两个参数中的一个也是预设的，例如可以根据国家电源的要求来预设的电流。备选地，操作时间可以是预设的，诸如一分钟或更多，优选地为两分钟、三分钟、四分钟、五分钟或十分钟。在两个UpA单元参数32、34都未预设的情况下，设备10可以为操作时间或电流中的任一个选择随机值，并且计算另一参数。这样的随机值在可接受的范围内，例如在预设操作时间内给出的示例。备选地，该设备可以在开始时采用随时间减小的高电流。

控制单元16被配置为基于所计算的UpA单元参数30来控制UpA单元及其电源42。在当前情况下，上述计算的UpA单元参数30包括操作时间32和电源参数34，其在当前情况下是电流。由于操作UpA单元所需的操作时间和电流之间的反比关系。在图2中示出了两种可能性，即基于已知的电源参数34来计算操作时间32，以及基于已知的操作时间(诸如预设的操作时间)来计算电源参数34。因此，控制模块16影响具有电源42的UpA单元40的所需调节。另外，控制模块16控制流量计44以向UpA单元40提供具有预定流量参数的预定量的水。

图3示意性地示出了根据本公开的方法的执行。供给水62被提供给流量计44，流量计又向UpA单元40提供预定量的水。根据在UpA单元内具有期望pH的水的量，排出所生成的水。供给水最初通过指示试纸(60)测量pH值。该值由设备10的接收单元12接收，并且在计算模块12中进行计算。包括参数32和/或34的所有其他所需的预设参数20、30预先存储在设备10中。因此，控制模块16可以基于预先存储的值容易地控制UpA单元40和流量计44。

图4示出了不同初始pH值的本体水的pH值的变化。上述UpA单元40用于生成碱性水。如上所述，可以用等式(4)至(7)在预先建立的模型上预测所生成的氢氧根离子的浓度。图4示出了氢氧化物演变的模拟以及初始pH值对供给水的影响，供给水在该示例中为自来水。自来水具有由附图标记76、78和80指示的初始pH 6.5、7.5、8.5。轴70以秒为单位示出了操作时间，轴72示出了水主体中的pH值的变化。所需的pH值为10.5(由74指示)，UpA单元40的体积达到1l。电流设置为1A，反应层58的厚度(d)为10^-7m，扩散指数为5*10^-8m²/s，扩散层56的厚度(L)为10^-5m，法拉第常数为96485C/mol，扩散截面积为0.1m²，水主体的总体积为10^-3/m³，如上所述。

根据图4可以得到，在通常用于自来水的范围6.5-8.5之间的水的初始pH的变化对于生成pH为10.5的1l合格碱性水所需的操作时间(约300s)具有可忽略的影响，这表示通过pH指示纸测量pH足够准确以使用。因此，初始pH值不是关键的，并且可以预设或以更长的时间间隔测量，诸如一周或更长，优选地是两周、三周、一个月、两个月、三个月或六个月。

总之，本文中提出的设备和方法可靠地控制UpA单元的pH值。作为优点，可以省略使用用于确定/测量所生成的水的pH值的传感器，使得设备成本高效并且不易于发生技术故障。另一优点是，工作电极的寿命延长，并且便于工作电极的维护。

虽然已经在附图和前面的描述中详细地示出和描述了本发明，但是这样的说明和描述被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员可以在实践要求保护的本发明时理解和实现对所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现在权利要求中陈述的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施这一事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式是分布式的，诸如经由因特网或其他有线或无线电信系统。

权利要求中的任何附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于控制单向pH调节单元(40)的pH的设备(10)，包括：

-接收单元(12)，用于接收包括期望的pH值(22)的预设参数(20，30)；

-计算模块(14)，被配置为基于包括所述期望的pH值(22)的所述预设参数(20，30)来计算单向pH调节单元参数(32，34)；以及

-控制模块(16)，被配置为基于所计算的单向pH调节单元参数(32，34)来控制所述单向pH调节单元(40)。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其中所述接收单元(12)还接收选自由以下项构成的组的至少一个预设参数(20，30)：初始pH值(20a)、供给水的流体动力学特性(20b)、以及所生成的水的流体动力学特性(20c)、反应层的厚度(30a)、电化学反应速率(30b)、扩散指数(30c)、扩散层的厚度(30d)、水体积(30e)、以及扩散截面积(30f)。

3.根据权利要求1所述的设备(10)，其中所述预设参数(20，30)至少包括反应层的厚度(30a)、电化学反应速率(30b)、扩散指数(30c)、扩散层的厚度(30d)、水体积(30e)、以及扩散截面积(30f)。

4.根据权利要求3所述的设备(10)，其中所述计算模块(14)还被配置为基于等式(4)到(7)来计算所述单向pH调节单元参数(32，34)：

d*(dC_s/dt)＝r-D*(C_s-C_b)/L (4)，

r＝I/F (5)，

V*(dC_b/dt)＝D*A*(C_s-C_b)/L (6)，

其中d是反应层的厚度，C_s是所述反应层中的OH^-的浓度，t是时间，I是电流，F是法拉第常数，D是扩散指数，C_b是本体水中的OH^-的浓度，L是扩散层的厚度(L)，V是水体积，A是扩散截面积；以及

C_s0＝C_b0＝10^pH0-14*1000 (7)，

其中C_s0是所述反应层中的OH^-的初始浓度，C_b0是水中的OH^-的初始浓度，并且pH0是水的初始pH值。

5.根据权利要求1所述的设备(10)，还包括所述单向pH调节单元(40)，所述单向pH调节单元(40)具有电源(42)。

6.根据权利要求5所述的设备(10)，其中所述pH调节单元(40)不包括pH传感器。

7.根据权利要求1所述的设备(10)，还包括用于控制向所述单向pH调节单元(40)提供的水流的流量计(44)。

8.根据权利要求1所述的设备(10)，还包括用于输入所述预设参数(20，30)和所述单向pH调节单元参数(30)的用户接口(18)。

9.一种用于控制单向pH调节单元(40)的pH的方法，包括：

-接收包括期望的pH值(22)的预设参数(20，30)；

-基于所述预设参数(20，30)来计算单向pH调节单元参数(32，34)；

-基于所计算的单向pH调节单元参数(32，34)来控制所述单向pH调节单元(40)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中至少一个所述预设参数(20，30)选自由以下项构成的组：初始pH值(20a)、供给水的流体动力学特性(20b)、以及所生成的水的流体动力学特性(20c)、反应层的厚度(30a)、电化学反应速率(30b)、扩散指数(30c)、扩散层的厚度(30d)、水体积(30e)、扩散截面积(30f)。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述预设参数(20，30)至少包括反应层的厚度(30a)、电化学反应速率(30b)、扩散指数(30c)、扩散层的厚度(30d)、水体积(30e)、以及扩散截面积(30f)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中基于等式(4)到(7)来计算所述单向pH调节单元参数(32，34)：

d*(dC_s/dt)＝r-D*(C_s-C_b)/L (4)，

r＝I/F (5)，

V*(dC_b/dt)＝D*A*(C_s-C_b)/L (6)，

其中d是反应层的厚度，C_s是所述反应层中的OH^-的浓度，t是时间，I是电流，F是法拉第常数，D是扩散指数，C_b是本体水中的OH^-的浓度，L是扩散层的厚度(L)，V是水体积，A是扩散截面积；以及

C_s0＝C_b0＝10^pH0-14*1000 (7)，

其中C_s0是所述反应层中的OH^-的初始浓度，C_b0是水中的OH^-的初始浓度，并且pH0是水的初始pH值。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括控制向所述单向pH调节单元(40)提供的水流。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括输入所述预设参数(20，30)和所述单向pH调节单元参数(30)。

15.一种包括程序代码装置的计算机程序，所述程序代码装置用于当所述计算机程序在计算机上执行时引起所述计算机执行根据权利要求9所述的方法的步骤。