CN113300568A - 电渗泵系统及其功能电极的制作方法、流体输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电渗泵系统及其功能电极的制作方法、流体输送方法，电渗泵系统包括储液池，电渗驱动模块，流体管路，多个阀门，电源和控制模块；电渗驱动模块包括具有可逆氧化还原活性的功能电极；流体管路包括两个相连通的三通管路，电渗驱动模块设置在两个三通管路的连通处，每个三通管路分别连通储液池和外界，多个阀门开启或关闭以形成可供目标液体自储液池流经电渗驱动模块后流至外界的流体通路，目标液体在第一流体通路和第二流体通路中流经电渗驱动模块的流动方向相反。本发明的电渗泵系统通过具有可逆氧化还原活性的功能电极和第一流体通路和第二流体通路的设置，使功能电极能够修复其氧化还原活性，从而使电渗泵能够长期稳定工作。

Description

电渗泵系统及其功能电极的制作方法、流体输送方法

技术领域

本发明属于流体输送技术领域，具体涉及一种电渗泵系统及其功能电极的制作方法、流体输送方法。

背景技术

电渗泵是利用电渗作用进行流体传输的装置，具有结构简单，无机械摩擦，自发热少，易于集成组装等优点。电渗泵通常包括多孔介质及设置在多孔介质两侧的电极，电渗泵工作时，需要在两侧的电极上施加一定电压，并通过控制所施加电压的大小来控制流体的流速。

然而，施加电压时电极上通常会发生法拉第反应，即以水或水溶液为工作流体时，水会被电解产生H2、O2、H+、OH-等。H2、O2形成的气泡会吸附在电极或多孔介质表面，影响电渗泵稳定性甚至使其停止工作，H+、OH-则会对所泵送液体的理化性质产生影响，特别是会降低药液（如蛋白质类药物）的药效。

现有技术中通常将具有氧化还原活性的材料修饰到电极上，或使用具有氧化还原活性的材料制备成电极，以此在一定程度上避免水的电解。但这种电极为消耗性电极，当电极上的氧化还原活性被耗尽，其功能也就丧失，因此这种电极的寿命较短，无法使电渗泵长期稳定工作。综上所述，现有的电渗泵容易产生电解水以及气泡吸附电极或多孔介质的情况，故无法长期稳定工作。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有的电渗泵由于功能电极电解水导致的无法长期稳定工作的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种电渗泵系统，其中，包括：

储液池，所述储液池内容纳有目标液体；

电渗驱动模块，所述电渗驱动模块包括多孔介质和设置于所述多孔介质两侧的两个功能电极，所述功能电极具有可逆氧化还原活性；

流体管路，所述流体管路包括两个相连通的三通管路，所述电渗驱动模块设置在两个所述三通管路的连通处，每个所述三通管路分别连通所述储液池和外界；

多个阀门，所述多个阀门设置在所述流体管路上，所述多个阀门开启或关闭以形成可供所述目标液体自所述储液池流经所述电渗驱动模块后流至外界的第一流体通路和第二流体通路，所述目标液体在所述第一流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向与所述目标液体在所述第二流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向相反；

电源，所述电源与所述功能电极电连接；

控制模块，所述控制模块用于控制所述电源和所述多个阀门。

根据本发明的电渗泵系统中，通过将功能电极设置为具有可逆氧化还原活性的功能电极，并在储液池、电渗驱动模块、流体管路与外界之间形成多个流体通路，由此，在能够通过改变流体通路来保持目标液体流经功能电极的流向的基础上，可以通过改变电源的极性，改变施加在功能电极上的电压或电流的方向，从而使功能电极在不同方向的电压或电流下进行可逆反应消耗，也就是说，功能电极可以进行一段时间的电化学氧化反应后，改为进行电化学还原反应，在进行一段时间的电化学还原反应后，再改为进行电化学氧化反应，以此反复，使功能电极能够修复其氧化还原活性，从而具有较长的氧化还原活性寿命，减少或避免功能电极在工作过程中产生水的电解和产生气泡的问题，进而使电渗泵能够长期稳定工作，解决了现有的电渗泵由于功能电极电解水导致的无法长期稳定工作的问题；由于两个三通管路分别与储液池和外界单独连通，故第一流体通路和第二流体通路互不干扰，不管是从第一流体通路流出，还是从第二流体通路流出，目标液体都能够稳定朝外流出，不会发生返流，提高了电渗泵系统工作的稳定性，提高了其泵送效率和能源利用率。

另外，根据本发明的电渗泵系统，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述三通管路上设置有连接口、液体进口和液体出口，所述连接口与所述电渗驱动模块连通，所述液体进口与所述储液池连通，所述液体出口与外界连通。

在本发明的一些实施例中，所述电渗驱动模块还包括外壳和电极垫片，所述多孔介质、所述功能电极和所述电极垫片分别设置于所述外壳内，所述电极垫片上设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述功能电极，所述电极垫片上还设置有开口，所述开口用于供所述功能电极的导线穿过，所述导线与所述电源电连接。

在本发明的一些实施例中，所述多个阀门包括电磁阀、单向阀、球阀中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，所述功能电极包括电极层及设于所述电极层上的导电聚合物层。

本发明第二方面提供了一种电渗泵系统的功能电极的制作方法，用于制作如上所述的电渗泵系统中的功能电极，包括：

在所述功能电极的电极层上通过电化学沉积法、浸渍涂覆法或滴涂法设置有导电聚合物层。

在本发明的一些实施例中，所述电化学沉积法包括：

以多孔导电层为电极层，以导电聚合物及其衍生物的单体与酸的混合溶液为电解质溶液，采用循环伏安法、或恒电流法、或恒电位法在所述电极层上制作所述导电聚合物层。

在本发明的一些实施例中，所述浸渍涂覆法包括：将所述电极层浸渍在所述导电聚合物及其衍生物与酸的混合分散液后晾干形成所述功能电极。

在本发明的一些实施例中，所述浸渍涂覆法包括：将所述导电聚合物及其衍生物与酸的混合分散液滴涂到所述电极层后晾干形成所述功能电极。

本发明第三方面提供了一种流体输送方法，所述流体输送方法利用如上所述的电渗泵系统来实施，所述流体输送方法包括：

控制电源向电渗驱动模块施加电压，使所述电渗驱动模块的功能电极分别进行电化学还原反应和电化学氧化反应，同时控制目标液体自储液池沿第一流体通路流经所述电渗驱动模块后流至外界；

经过设定时间后，控制所述电源的极性改变，使进行电化学还原反应的功能电极改变为进行电化学氧化反应，使进行电化学氧化反应的功能电极改变为进行电化学还原反应，同时控制所述目标液体自所述储液池沿第二流体通路流经所述电渗驱动模块后流至外界，所述目标液体在所述第二流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向与所述目标液体在所述第一流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向相反。

根据本发明实施例提出的流体输送方法，不论控制模块控制电源向功能电极施加的电压/电流的方向如何改变，均能将目标液体从储液池中泵送出去，不仅解决了电渗泵电解水、产气泡以及无法长期稳定工作的问题，还提高了电渗泵系统的泵送效率和能源利用率，进而提高了流体输送的稳定性。

附图说明

通过阅读下文优选实施例的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施例一的电渗泵系统的结构示意图；

图2a示意性地示出了根据本发明实施例一的电渗泵系统中电渗驱动模块的结构示意图；

图2b示意性地示出了根据本发明实施例一的电渗泵系统中电渗驱动模块的爆炸示意图；

图3示意性地示出了根据本发明实施例一的电渗泵系统中单向阀流体管路的结构示意图；

图4示意性地示出了根据本发明实施例二的电渗泵系统的结构示意图；

图5a示意性地示出了根据本发明实施例二的电渗泵系统中电磁阀流体管路的立体结构示意图；

图5b示意性地示出了图5a的左视图；

图5c示意性地示出了图5b中A-A方向的剖视图；

图6示意性地示出了根据本发明实施例三的电渗泵系统的结构示意图；

图7a示意性地示出了根据本发明实施例二的电渗泵系统中球阀流体管路的立体结构示意图；

图7b示意性地示出了图7a的主视图；

图7c示意性地示出了图7b中A-A方向的剖视图；

图8示意性地示出了根据本发明实施例一的电渗泵系统中开启流体通路1的工作示意图；

图9示意性地示出了根据本发明实施例一的电渗泵系统中开启流体通路2的工作示意图。

110：电渗驱动模块；120：单向阀流体管路；130：电源；140：控制模块；150：储液池；

111：功能电极；112：电极垫片；113：多孔介质；114：上外壳；115：下外壳；116：流体管路连接口；

1111：导线；1121：开口；1122：凹槽；

1141：上外壳开口；1142：引线；1143：上外壳接口；

1151：卡槽；1152：下外壳接口；

120、流体管路；121：三通管路；122：第一单向阀；123：第二单向阀；124：第三单向阀；125：第四单向阀；1211：第一电渗驱动模块连接口；1212：第一液体进口；1213：第一液体出口； 151：连接线；

220：电磁阀流体管路； 221：第二电渗驱动模块连接口；222：第二液体进口； 223：第二液体出口；224：第一电磁阀结构；225：第二电磁阀结构；

320：球阀流体管路；321：球阀。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施例的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向（旋转90度或者在其它方向）并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图3所示，本实施例中的电渗泵系统包括储液池150、电渗驱动模块110、流体管路120、多个阀门、电源130和控制模块140，其中，储液池150内容纳有目标液体；电渗驱动模块110包括多孔介质113和设置于多孔介质113两侧的两个功能电极111，功能电极111具有可逆氧化还原活性；流体管路120包括两个相连通的三通管路121，电渗驱动模块110设置在两个三通管路的连通处，每个三通管路121分别连通储液池150和外界；多个阀门设置在流体管路120上，多个阀门开启或关闭以形成可供目标液体自储液池150流经电渗驱动模块110后流至外界的第一流体通路和第二流体通路，目标液体在第一流体通路中流经电渗驱动模块110的流动方向与目标液体在第二流体通路中流经电渗驱动模块110的流动方向相反；电源130与功能电极111电连接；控制模块140用于控制电源130和多个阀门。

本发明实施例提出的电渗泵系统用于将存储在储液池150中的目标液体泵送至外界，具体地，电渗驱动模块110还包括有外壳，多孔介质113和功能电极111作为驱动组件可以设置在外壳内，流体管路120分别与储液池150和电渗驱动模块110的外壳连通，使流经流体管路120的目标液体可以流经外壳内的多孔介质113和功能电极111，从而通过控制功能电极111上的电压的大小来控制目标液体的流速，并使目标液体在流经电渗驱动模块110后从流体管路120中的其中一个三通管路121中流出至外界。

本发明实施例提出的电渗泵系统通过将功能电极111设置为具有可逆氧化还原活性的功能电极111，并在储液池150、电渗驱动模块110、流体管路120与外界之间形成第一流体通路和第二流体通路，并使目标液体在第一流体通路和第二流体通路中流经电渗驱动模块110的流向相反，由此，在能够通过改变流体通路来保持目标液体流经功能电极111的流向的基础上（即保证目标液体从正极流向负极），可以通过改变电源130的极性，改变施加在功能电极111上的电压或电流的方向，从而使功能电极111在不同方向的电压或电流下进行可逆反应消耗，也就是说，功能电极111可以进行一段时间的电化学氧化反应后，改为进行电化学还原反应，在进行一段时间的电化学还原反应后，再改为进行电化学氧化反应，以此反复，使功能电极111能够修复其氧化还原活性，从而具有较长的氧化还原活性寿命，减少或避免功能电极111在工作过程中产生水的电解，进而使电渗泵能够长期稳定工作，解决了现有的电渗泵系统由于功能电极111电解水导致的无法长期稳定工作的问题，提高了电渗泵系统的泵送效率和能源利用率。

而且，如图3、图8和图9所示，本实施例提出的电渗泵系统中通过设置两个相连通的三通管路121，使每个三通管路121分别与储液池150和外界连通，并将电渗驱动模块110设置在两个三通管路121的连通处，利用阀门的开启或关闭使目标液体能够从第一流体通路或第二流体通路流出，当需要对目标液体流经电渗驱动模块110的流向进行改变时，仅需要对阀门进行开启或关闭即可，便于更换流动方向；而且由于两个三通管路121分别与储液池150和外界单独连通，故第一流体通路和第二流体通路互不干扰，不管是从第一流体通路流出，还是从第二流体通路流出，目标液体都能够稳定朝外流出，不会发生返流，提高了电渗泵系统工作的稳定性。

在本发明的一些实施例中，两个三通管路121的结构相同，具体地，每个三通管路121上均设置有连接口、液体进口和液体出口，连接口用于与电渗驱动模块110连通，液体进口用于与储液池150连通，液体出口用于与外界连通，需要说明的是，本实施例中外界指的是目标液体所要进入的目的地，例如可以是外界存储装置、检验装置等，本实施例对此不作具体限定。

在本发明的一些实施例中，电渗驱动模块110还包括设置于外壳内的电极垫片112，电极垫片上设置有凹槽1122，凹槽1122用于容纳功能电极111，电极垫片112上还设置有开口1121，开口1121用于功能电极111的导线1111穿过，导线1111与电源130电连接。

具体地，电极垫片112用于承载功能电极111，功能电极的导线1111与外壳上的引线连接。

将电极垫片112 (含功能电极111)-多孔介质113-电极垫片112 (含功能电极111)的三明治结构嵌入上外壳114的卡槽内（图中未显示）及下外壳115的卡槽内，确认两个功能电极111的导线1111分别穿过上外壳开口1141伸出上外壳114，以适量粘接胶填充固定。上外壳114和下外壳115通过胶粘，或键合，或焊接等工艺密封后，上外壳114接口和下外壳接口1152组成流体管路连接口116，用于与流体管路连接。电极垫片112的开口1121，上外壳开口1141以密封胶密封，伸出上外壳114的两个电极导线1111则通过焊接工艺分别与设置在上外壳114上的引线实现电连接。

在本发明的一些实施例中，两个三通管路121连通于电渗驱动模块110的两侧，具体为设置在电渗驱动模块110的外壳的两侧并与外壳连通，多个阀门开启或关闭可以形成第一流体通路或第二流体通路，也就是说，本实施例中安装在两个流体管路120上的多个阀门可以通过开启或关闭其中的一个或多个，形成可以供目标液体流通的两条不同的流体通路，即，使得储液池150内的目标液体经过其中一个流体管路内的部分通道和电渗驱动模块中的功能电极111后，再从另一个流体管路120的部分通道排出。

在本发明的一些实施例中，阀门包括电磁阀、单向阀或球阀321的一种或多种，当使用多种时，上述电磁阀、单向阀或球阀321可以自由组合使用，例如当阀门设置有两个时，可以选用两个电磁阀或两个单向阀或两个球阀321，也可以选用一个单向阀和一个电磁阀，自由组合方式在此不再赘述。

如图1至图7c所示，本实施例以上实施方式以阀门为单向阀为例进行描述，可以理解地，当阀门为单向阀时，单向阀的流体管路即表述为流体管路120；阀门为电磁阀时，流体管路在下述实施例中具体描述为电磁阀流体管路220。流体管路120阀门为球阀321时，流体管路在下述实施例中具体描述为球阀流体管路320。

如图1至图3所示，当阀门设置为单向阀时，流体管路120上设置有第一电渗驱动模块连接口1211、第一液体进口1212和第一液体出口1213。第一电渗驱动模块连接口1211用于与电渗驱动模块连通，第一液体进口1212用于与储液池150连通，第二液体出口1213用于与外界连通。

如图4至图5c所示，当阀门设置为电磁阀时，电磁阀流体管路220上设置有第二电渗驱动模块连接口221、第二液体进口222和第二液体出口223。第二电渗驱动模块连接口221用于与电渗驱动模块连通的第二电渗驱动模块连接口221，第二液体进口222用于与储液池150连通，第二液体出口223用于与外界连通。

如图6至图7c所示，当阀门设置为球阀时，球阀流体管路320上设置有球阀321，也设置有连接口、液体进口和液体出口。

需要说明的是，本实施例提供的流体管路120，包含两个三通管路121，四个单向阀，四个单向阀包括第一单向阀122、第二单向阀123、第三单向阀124和第四单向阀125，四个单向阀分别设置在三通管路121的第一液体进口1212和第一液体出口1213前。单向阀的开启和关闭受流体流向控制，即可根据电渗驱动模块110泵送流体的流向，形成两条流体通路。

本实施例一提供的流体管路120中，电渗驱动模块110、流体管路、电源130和控制模块140，通过胶粘，或键合，或焊接等方式在储液池150上组装而成。在储液池150上设置的连接线151通过焊接工艺，分别与电渗驱动模块110上的引线、电源130和控制模块140实现电连接。储液池150上还设置有两个储液开口，用于与流体管路120的两个第一液体进口1212连接。

本实施例二中电磁阀流体管路220，由第一电磁阀结构224和第二电磁阀结构225组成。通过电源130和控制模块140控制线圈的通电与断电，来控制第一电磁阀结构224和第二电磁阀结构225，以形成两条流体通路。

在本发明的一些实施例中，功能电极111具有可逆氧化还原活性，功能电极111包括电极层及设于电极层上的导电聚合物层。

本发明第二方面的实施例提供了一种电渗泵系统的功能电极111的制作方法，制作如上的电渗泵系统中功能电极111，其中，包括以下具体步骤：

在电极层上通过电化学沉积法、浸渍涂覆法或滴涂法设置有导电聚合物层。

在本发明的一些实施例中，电化学沉积法为：

以多孔导电层为电极层，以导电聚合物及其衍生物的单体与酸的混合溶液为电解质溶液，采用循环伏安法、或恒电流法、或恒电位法在电极层上制作导电聚合物层。导电聚合物层为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物。

本实施例采用循环伏安法在电极层上电沉积聚苯胺层的方法制作具有可逆氧化还原活性的功能电极111。

取厚度为0.1mm，直径为10mm的镀铂钛网作为电极层，镀铂钛网上设置有一定粗细的金属线作为电连接导线1111，金属线可以是直线或螺旋线，例如图2b中为直线。采用循环伏安法进行电沉积聚苯胺层，以镀铂钛网为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片电极为对电极，使用的电解质溶液为苯胺-硫酸溶液，循环伏安参数扫描范围为-0.2V~0.9V，扫描速度50mV/s，通过设置扫描循环圈数来控制沉积的聚苯胺层的厚度，本实施例优选扫描循环圈数为5圈至50圈。

用恒电流方法在电极层上制备聚苯胺层。采用与上述相同的电极连接方法和苯胺电解质溶液，在电流密度在0.1mA/cm2~5.0 mA/cm2条件下进行恒电流电沉积，为了得到不同合适厚度的聚苯胺层，可以将电沉积时间控制在600s~7200s。

采用恒电位法在电极层上制备聚苯胺层。按照实施例上述的方法连接电极，在同样的苯胺电解质溶液中，设置聚合电位在0.8V~1.6V，聚合时间在600s~7200s。在另外一些实施例中，为了制备修饰聚噻吩或聚吡咯涂层的功能电极111，可以对应使用3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)或吡咯作为单体配置的电解质溶液进行循环伏安法、恒电流法、恒电位法进行电沉积。此外，除硫酸外，配置电解质溶液所用的酸，还可以是盐酸，硝酸，聚苯乙烯磺酸等。

在本发明的一些实施例中，浸渍涂覆法为：将电极层浸渍在导电聚合物及其衍生物与酸的混合分散液后晾干形成功能电极111。

本实施例以镀铂钛网为电极层，将其浸入PEDOT/PSS分散液中，取出后于室温干燥，重复数次获得浸渍涂覆法制备的聚噻吩功能电极111。，具体地，所用的PEDOT/PSS分散液为将1.0~1.5wt%导电级 PEDOT/PSS，1~10%二乙二醇分散于纯化水中。在另外一些实施例中，可以用由PPy或PANI配置的分散液进行浸渍涂覆制备聚吡咯或聚苯胺功能电极111。

在本发明的一些实施例中，滴涂法为：将导电聚合物及其衍生物与酸的混合分散液滴涂到电极层后晾干形成功能电极111，示例性地，可以将PEDOT/PSS分散液滴涂到电极层上，后经过室温干燥获得聚噻吩修饰的功能电极111。所用的PEDOT/PSS分散液为将1.0~1.5wt%导电级 PEDOT/PSS，1~10%二乙二醇分散于纯化水中。

本发明第三方面的实施例提出了一种流体输送方法，该流体输送方法利用第一方面的实施例提出的电渗泵系统来实施，该流体输送方法包括：

控制电源向电渗驱动模块施加电压，使电渗驱动模块的两个功能电极分别进行电化学还原反应和电化学氧化反应，同时控制目标液体自储液池沿第一流体通路流经电渗驱动模块后流至外界；

具体地，本步骤中控制目标液体流通时，根据上述实施方式中提出的电渗泵系统的流体管路上设置有多个阀门，故可以通过开启或关闭部分阀门的方式控制目标液体所流经的流体通路。

经过设定时间后，控制电源的极性改变，使进行电化学还原反应的功能电极改变为进行电化学氧化反应，使进行电化学氧化反应的功能电极改变为进行电化学还原反应，同时控制目标液体自储液池沿第二流体通路流经电渗驱动模块后流至外界，目标液体在第二流体通路中流经电渗驱动模块的流动方向与目标液体在第一流体通路中流经电渗驱动模块的流动方向相反。

本步骤中，设定时间可以根据功能电极的使用寿命和使用程度进行设置，例如可以根据功能电极所能够进行的电化学氧化反应或电化学还原反应的时长来设置上述设定时间；本步骤中控制目标液体流通也可以通过开启或关闭部分阀门的方式控制目标液体所流经的流体通路，可以理解地，本步骤中第二流体通路与第一流体通路的路径不同，由于目标液体在流经电渗驱动模块时，需要由带正电的功能电极流向带负电的功能电极，因此，当电源的极性改变后，两个功能电极的正负性交换，故需要相应更改目标液体的流动路径，也就是本步骤中的目标液体在第二流体通路中流经电渗驱动模块的流动方向与其在第一流体通路中流经电渗驱动模块的流动方向相反，由此保证电渗泵系统的正常工作，同时保证功能电极对自身的氧化还原活性进行修复。

需要说明的是，本实施例提出的流体输送方法在进行上述两个步骤后可以以此重复操作，具体次数可以根据实际情况进行设置，从而使所述功能电极在工作过程中实现氧化还原活性的修复，进而保证电渗泵系统能够长时间稳定工作。

本实施例提出的流体输送方法利用了具有可逆氧化还原活性的功能电极111，并能够通过改变流体通路来保持目标液体流经功能电极111的流向，从而通过改变电源130的极性，使功能电极111在不同方向的电压或电流下进行可逆反应消耗，也就是说，功能电极111进行了一段时间的电化学氧化反应后，改为进行电化学还原反应，在进行一段时间的电化学还原反应后，再改为进行电化学氧化反应，以此反复，使功能电极111在工作过程中修复其氧化还原活性，从而具有较长的氧化还原活性寿命，减少或避免了功能电极111在输送流体的过程中产生水的电解，降低了对所泵送的目标液体的理化性质的影响，例如在泵送蛋白质类药液的过程中，本实施例减少了降低药液药效的风险，并能够保证电渗泵能够长期稳定工作，也解决了现有的电渗泵由于功能电极111电解水导致的无法长期稳定工作的问题；而且由于第一流体通路和第二流体通路互不干扰，不管是从第一流体通路流出，还是从第二流体通路流出，目标液体都能够稳定朝外流出，不会发生返流，提高了电渗泵系统工作的稳定性。

示例性地，阀门采用单向阀时，如图8所示，具体地，控制模块140控制电源130向电渗驱动模块110的两个功能电极111之间施加一个左“﹣”右“﹢”的驱动电压或电流，左侧功能电极111发生电化学还原，右侧功能电极111发生电化学氧化造成电极消耗。同时，电渗驱动模块110产生方向为①的泵送力驱动目标液体从右往左流动，进一步使得第一单向阀123、第三单向阀124打开，即形成流体通路1，储液池150中的目标液体则沿着流体通路1被泵送出去。如图9所示，在一段时间后，通过控制模块140控制电源130改变驱动电压或电流的方向（极性），电渗驱动模块110的两个功能电极111之间为左“﹢”右“﹣”的驱动电压或电流，已被还原到一定程度的左侧功能电极111发生电化学氧化，已被氧化到一定程度的右侧功能电极111发生电化学还原，以使功能电极111得到再生。与此同时，电渗驱动模块110产生的泵送力方向改为为②，使目标流体从左往右流动，进一步的使第一单向阀122、第四单向阀125打开，形成流体通路2，储液池150中的目标液体则沿着流体通路2被泵送出去。如此，通过控制模块140控制电源130交替的改变施加在电渗驱动模块110上的驱动电压或电流的方向(极性)，可以让功能电极111循环的消耗和再生，并分别按照流体通路1和流体通路2将目标液体长期稳定的向外泵送，且不会返流。

采用本实施例提出的流体输送方法，不论控制模块控制电源向功能电极施加的电压/电流的方向如何改变，均能将目标液体从储液池中泵送出去，不仅解决了电渗泵电解水、产气泡以及无法长期稳定工作的问题，还保证了其泵送效率和能源利用率，保证了流体输送的稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电渗泵系统，其特征在于，包括：

储液池，所述储液池内容纳有目标液体；

电渗驱动模块，所述电渗驱动模块包括多孔介质和设置于所述多孔介质两侧的两个功能电极，所述功能电极具有可逆氧化还原活性；

流体管路，所述流体管路包括两个相连通的三通管路，所述电渗驱动模块设置在两个所述三通管路的连通处，每个所述三通管路分别连通所述储液池和外界；

多个阀门，所述多个阀门设置在所述流体管路上，所述多个阀门开启或关闭以形成可供所述目标液体自所述储液池流经所述电渗驱动模块后流至外界的第一流体通路和第二流体通路，所述目标液体在所述第一流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向与所述目标液体在所述第二流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向相反；

电源，所述电源与所述功能电极电连接；

控制模块，所述控制模块用于控制所述电源和所述多个阀门。

2.根据权利要求1所述的电渗泵系统，其特征在于，所述三通管路上设置有连接口、液体进口和液体出口，所述连接口与所述电渗驱动模块连通，所述液体进口与所述储液池连通，所述液体出口与外界连通。

3.所述电渗驱动模块还包括外壳和电极垫片，所述多孔介质、所述功能电极和所述电极垫片分别设置于所述外壳内，所述电极垫片上设置有凹槽，所述凹槽用于容纳所述功能电极，所述电极垫片上还设置有开口，所述开口用于供所述功能电极的导线穿过，所述导线与所述电源电连接。

4.根据权利要求1所述的电渗泵系统，其特征在于，所述多个阀门包括电磁阀、单向阀、球阀中的一种或多种。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电渗泵系统，其特征在于，所述功能电极包括电极层及设于所述电极层上的导电聚合物层。

6.一种电渗泵系统的功能电极的制作方法，其特征在于，所述电渗泵系统的功能电极的制作方法用于制作如权利要求1-5任一项所述的电渗泵系统中的功能电极，包括：

在所述功能电极的电极层上通过电化学沉积法、浸渍涂覆法或滴涂法设置导电聚合物层。

7.根据权利要求6所述的电渗泵系统的功能电极的制作方法，其特征在于，所述电化学沉积法包括：

以多孔导电层为电极层，以导电聚合物及其衍生物的单体与酸的混合溶液为电解质溶液，采用循环伏安法、或恒电流法、或恒电位法在所述电极层上制作所述导电聚合物层。

8.根据权利要求6所述的电渗泵系统的功能电极的制作方法，其特征在于，所述浸渍涂覆法包括：将所述电极层浸渍在所述导电聚合物及其衍生物与酸的混合分散液后晾干形成所述功能电极。

9.根据权利要求6所述的电渗泵系统的功能电极的制作方法，其特征在于，所述滴涂法包括：将所述导电聚合物及其衍生物与酸的混合分散液滴涂到所述电极层后晾干形成所述功能电极。

10.一种流体输送方法，其特征在于，所述流体输送方法利用权利要求1-5任一项所述的电渗泵系统来实施，所述流体输送方法包括：

控制电源向电渗驱动模块施加电压，使所述电渗驱动模块的功能电极分别进行电化学还原反应和电化学氧化反应，同时控制目标液体自储液池沿第一流体通路流经所述电渗驱动模块后流至外界；

经过设定时间后，控制所述电源的极性改变，使进行电化学还原反应的功能电极改变为进行电化学氧化反应，使进行电化学氧化反应的功能电极改变为进行电化学还原反应，同时控制所述目标液体自所述储液池沿第二流体通路流经所述电渗驱动模块后流至外界，所述目标液体在所述第二流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向与所述目标液体在所述第一流体通路中流经所述电渗驱动模块的流动方向相反。

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