TWI498287B - 超級電容器淡化裝置及方法 - Google Patents

Description

超級電容器淡化裝置及方法

本發明一般而言係關於一種淡化技術，且更特定而言係關於超級電容器淡化(SCD)裝置及方法。

一種習用SCD裝置通常使一對端子電極供應有相反極性以於其間產生一電場。位於該等端子電極之間的一室允許一欲處理進料流通過。亦可在該等端子電極之間採用一個或多個雙極電極以形成至多個進料流之更多室。

因容量限制而以一充電模式及一放電模式週期性地操作該習用SCD裝置。在該充電模式中，該等室充當稀釋室，其中進料流中之離子在該電場的作用下被吸收至該等電極上以產生稀釋溶液。當該等電極(端子電極或雙極電極)之容量已滿或近滿時，藉由使該等端子電極短路而將該習用SCD裝置切換至該放電模式中。因此，該等稀釋室改變成濃縮室，其中該等電極中之離子進入至進料流中以產生濃縮溶液。藉助此種組態及操作模式，既不可連續產生稀釋溶液亦不可連續產生濃縮溶液。

此外，另一習用SCD裝置額外採用一能量回收(ER)裝置來聚集在該放電模式所產生之能量。所聚集之能量由另一SCD裝置在該充電模式中重新使用，此減少總體功率消耗，但因該額外ER裝置而導致較高生產成本。此外，該ER裝置因其自己的電阻而消耗某些所聚集之能量。

因此，需要提供可以一連續方式提供產物水之經改良SCD裝置及方法。此外，另外需要提供可不藉助一ER裝置聚集在該放電模式中所產生之能量之SCD裝置。

根據一個實施例，一種超級電容器淡化(SCD)裝置包括一對端子電極及位於該等端子電極之間的至少一個雙極電極。該至少一個雙極電極在其相對表面上安置有一離子交換材料。該離子交換材料係一陽離子交換材料或一陰離子交換材料。

根據另一實施例，一種SCD系統包括一電源及耦合至該電源之一SCD裝置。該SCD裝置包括：一對端子電極，其等藉由該電源供應有相反極性以於其間產生一電場；至少一個雙極電極，其位於該等端子電極之間；及複數個室，其等形成於該等端子電極與該至少一個雙極電極之間以允許欲處理進料流通過。該至少一個雙極電極在其相對表面上安置有一離子交換材料。該離子交換材料係一陽離子交換材料或一陰離子交換材料。

根據一進一步實施例，一種SCD系統包括一電源及複數個SCD堆疊。該等SCD堆疊包括：複數個單電極，其等包括耦合至該電源之一第一單電極對及位於該第一單電極對之間的至少一個第二單電極對；及複數個室，其等形成於該第一單電極對與該至少一個第二單電極對之間以允許欲處理進料流通過。該至少一個第二單電極對係藉由串聯電連接不同SCD堆疊中之兩個毗鄰單電極形成。該至少一個第二單電極經組態以在該兩個毗鄰單電極之相對表面上具有一離子交換材料。該離子交換材料係一陽離子交換材料或一陰離子交換材料。

根據另一進一步實施例，一種用於超級電容器淡化之方法包括：提供一SCD裝置，該SCD裝置包括一對端子電極、位於該等端子電極之間的至少一個雙極電極及形成於該等端子電極與該至少一個雙極電極之間的複數個室，該至少一個雙極在其相對表面上安置有一離子交換材料，該離子交換材料係一陽離子交換材料或一陰離子交換材料；將相反極性供應至該等端子電極以於其間產生一電場；將複數個進料流引入至該等室中；同時產生一第一室中之至少一種稀釋溶液及一第二室中之至少一種濃縮溶液；週期性地反轉至該等端子電極之該等相反極性；及週期性地切換該等所引入進料流以連續產生該第二室中之該至少一種稀釋溶液及該第一室中之該至少一種濃縮溶液。

將自結合隨附圖式提供之本發明之實施例的以下實施方式進一步理解該等及其他優點及特徵。

本文中將參考隨附圖式闡述本發明之實施例。在以下闡述中，未詳細闡述眾所周知的功能或構造以避免使本發明在不必要的細節上難以理解。

圖1根據一個實施例圖解說明一SCD裝置10。SCD裝置10包含一對端子電極12及14以及位於兩個端子電極12與14之間的一雙極電極16。在根據一個實例之一操作中，兩個端子電極12及14係供應有藉由一電源(未顯示)供應之相反極性以於其間產生一電場。

應注意，術語「端子電極」意指欲與一電源連接在一起以產生用於水處理之一電場之電極，但不限於任一特定結構。術語「雙極電極」指示在一電場的作用下使其相對表面經組態以吸收或解吸離子之一電極。雙極電極並不限於一單個部件，且亦可由串聯電連接之兩個單電極形成。

在圖1之實例中，兩個端子電極12及14中之每一者分別包含與電源直接鏈接在一起之一集電器20、22及吸收並解吸離子之一多孔層24、26。多孔層24、26可係由各種材料製成，包含(但不限於)碳、活性碳(AC)、石墨、多孔碳粒子、碳氣凝膠或其任一組合。在一個實施例中，端子電極12及14各自進一步包含一離子交換材料。該離子交換材料可係一陰離子交換材料或一陽離子交換材料。在一個實施例中，該離子交換材料經組態以允許一類型帶電離子(陰離子或陽離子)通過，並阻擋另一類型帶電離子(陽離子或陰離子)。

在一個實例中，該陰離子交換材料允許陰離子通過並阻擋陽離子，而該陽離子交換材料允許陽離子通過並阻擋陰離子。陰離子之實例可包含(但不限於)氯離子、硫酸根離子、碳酸鹽離子、碳酸氫鹽離子及氫氧離子。陽離子之實例可包含(但不限於)鈉離子、鈣離子、鎂離子、鉀離子及質子離子。在圖1之實例中，端子電極12及14上之該等離子交換材料係經組態以允許陰離子通過並阻擋陽離子之陰離子交換材料28及30。

根據一個實施例之雙極電極16包含一導電層32、位於導電層32之相對側上之一對多孔層34及36以及安置於多孔層34及36之相對表面上之陽離子交換材料38及40。導電層32隔離多孔層34及36且經組態以允許電子自一個多孔層轉移至另一多孔層並阻擋離子通過。導電層之實例包含(但不限於)導電聚合物膜、石墨板、金屬膜/板及導電陶瓷膜。當端子電極12及14中之每一者具有一陽離子交換材料時，一陰離子交換材料可取代陽離子交換材料38、40。

因陽離子或陰離子交換材料28、38、40及30以及電極12、14及16之有限容量而藉由週期性地反轉相反極性來以一第一相及一第二相交替操作SCD裝置10。電源可經組態以自動切換該等相反極性且亦可界定一元件來根據一預定時間間隔週期性地切換該等相反極性。在此實例中，該第一相與第二相之持續時間相同。可根據許多因素調整該等持續時間，例如離子交換材料及電極之容量、SCD裝置10之大小及進料流之特性。

參考圖1，在第一相中，電源之一陽極係耦合至端子電極12，且電源之一陰極係耦合至端子電極14，藉此在SCD裝置10中形成一電場。一第一進料流46流過形成於端子電極12與雙極電極16之間的一室42，在該電場的作用下，第一進料流46中之陰離子48經吸引以朝向端子電極12移動且第一進料流46中之陽離子50經吸引以朝向雙極電極16之一個表面移動。

根據一個實例，陰離子48被吸收至陰離子交換材料28及相關聯多孔層24上，陽離子50被吸收至陽離子交換材料38及相關聯多孔層34上。當陽離子50及陰離子48離開第一進料流46從而導致比以前低的濃度時，第一進料流46變成一稀釋溶液47。在第一進料流46之處理期間，室42在第一相中充當一稀釋室。此外，在此實例中，有效利用多孔層24及34以及離子交換材料28及34兩者之能力，此擴展SCD裝置10之應用，例如使得能夠在SCD裝置10上施加較高電流。因此，在某些應用中，SCD裝置10係用於處理高總溶解固體量(TDS)給水。TDS係指所有無機及有機物質的總量，包含礦物、鹽、金屬、進料流中之陽離子或陰離子。

在第一進料流46之處理期間，一第二進料流60係在由端子電極14及雙極電極16形成之另一室44中單獨處理且變成自室44排放出來的一濃縮溶液52。在室44中，第二進料流60中之陰離子(未顯示)經吸引以朝向雙極電極16之另一表面(右表面)移動。然後，在此實例中，陽離子交換材料40阻擋陰離子具有進一步移動。替代地，陽離子交換材料40或/及多孔層36中之陽離子62在該電場的作用下進入至第二進料流60中。此外，陽離子62可因陰離子交換材料30之阻擋而根本不進入至端子電極14中以使得陽離子62留在第二進料流60中。

另一方面，陰離子交換材料30或/及多孔層26中之陰離子64耗盡且被推出至第二進料流60。陰離子64及陽離子62進入至第二進料流60中以形成濃縮溶液52，因此室44在第一相中充當一濃縮室。

在一個實施例中，陰離子交換材料28、30及陽離子交換材料38、40經組態以具有與相關聯多孔層24、34、36、26類似的容量。

自以上闡述可見，充電模式(稀釋)及放電模式(濃縮)同時共存於單個SCD裝置10中，且同時產生稀釋溶液47及濃縮溶液52。熟悉此項技術者應理解，SCD裝置10在第二相中之操作係與在第一相中之操作相反。在第二相中，室42改變成一濃縮室，且進料流在通過室42之後變成一濃縮溶液。室44充當用於輸出稀釋溶液之一稀釋室。雖然以第一相及第二相交替操作SCD裝置10，但由於充電模式及放電模式同時共存於第一相及第二相兩者中，因此可連續產生稀釋溶液及濃縮溶液。_< 此外，在第一相中所吸收之離子可在第二相中釋放，以使得生產效率因無額外時間用於回收電極之吸收容量而得以改良。

在一個實施例中，SCD裝置10進一步包含如圖1中所示分別安置於室42及44中之流動間隔層(未顯示)。該等流動間隔層係組態為電絕緣的且允許離子通過。該等流動間隔層係用於在該電場的作用下將電極緊固在適當的位置。

在圖1中所示之第一相中，室44係以放電模式操作，且陽離子62經解吸以進入至第二進料流60中。原本與陽離子62匹配之電子通過導電層32以由以充電模式操作之室42聚集並重新用於與陽離子50匹配。SCD裝置10同時以充電模式且以放電模式操作，此在不採用任一額外能量回收裝置之情形下實現原位能量回收。

應注意，前述及以下實施例中之離子交換材料(例如28、30、38及40)可呈各種形式，例如層、膜、隔膜及粒子。舉例而言，離子交換材料28、30、38或40係安置成塗佈於相關聯電極之表面上之至少一個層。在另一實施例中，該離子交換材料係安置成至少部分分佈於電極內之複數個粒子。該等粒子可植入至對應電極中或/及沈積於對應電極之表面上。在另一實施例中，該離子交換材料係部分嵌入於電極(例如12、14及16)內且另一部分充當電極12、14及16之表面上之一隔膜。

在一個實例中，SCD裝置10係用於處理含有約800百萬分率(ppm)氯化鈉(NaCl)之一溶液。該溶液被劃分成兩個流，該兩個流充當欲分別被引入至在圖1中所示之第一相中係稀釋室及濃縮室之室42及44中之第一及第二進料流46及60。該等流之流速係780 ml每分鐘。在操作中，SCD裝置10係供應有相反極性且藉助在第一相中-1.25 A達8分鐘且在第二相中1.25 A達8分鐘之一恆定電流週期性地充電。指派約30秒用於第一相與第二相之間的切換。在此實例中，電流係用於控制在一穩定電場中操作之SCD裝置10之基參數，而電壓係基於該恆定電流量測。在圖2中顯示SCD裝置10在0至6500秒之間的一充電曲線，且SCD裝置10在此週期期間經歷第一相7次且第二相六次。

提供一量測機構(未顯示)來量測來自室42及44之輸出中鈉離子(Na⁺ )及氯離子(Cl^- )之濃度。在此量測機構中，使用導電率來指示溶液濃度。熟悉此項技術者應理解，800 ppm NaCl溶液之導電率接近於1.6毫西門子每公分(mS/cm)。來自該量測機構之量測結果顯示，室42及室44之導電率在第一相中分別係約1.5 mS/cm及1.7 mS/cm且在第二相中係約1.7 mS/cm及1.5 mS/cm。圖3顯示來自室42之輸出之量測結果之一部分，其顯示室42係以充電模式及放電模式交替地操作。因此，結論是，SCD裝置10在整個處理製程中不斷產生稀釋溶液及濃縮溶液兩者。

易於理解，多於一個雙極電極16可安置於端子電極12與14之間，以使得形成更多室來處理多個進料流以獲得經改良生產量。在一個實例中，該等雙極電極被劃分成兩個群組。處於第一群組中之雙極電極中之每一者在其相對表面上安置有一陽離子交換材料。處於第二群組中之雙極電極中之每一者在其相對表面上安置有一陰離子交換材料。

圖4根據另一實施例圖解說明具有多個雙極電極之一SCD系統66。SCD系統66包含一SCD裝置(未標示)及用於將相反極性提供至該SCD裝置之一電源67。該SCD裝置包含一對端子電極68及70、五個雙極電極以及位於端子電極68及70與該等雙極電極之間的六個室72、74、76、78、79及80。

在圖4中所示之實例中，該等雙極電極包含各自在其相對表面上安置有一陽離子交換材料(未標示)之三個第一雙極電極82、84及86以及各自在其相對表面安置有一陰離子交換材料(未標示)之兩個第二雙極電極88及90。第一雙極電極82、84及86以及第二雙極電極88及90係交替地安置於端子電極68與70之間。

端子電極68及70可係上文所提及之任何實施例。在一個實施例中，兩個端子電極68及70在其一個表面上具有一離子交換材料。應注意，雙極電極的數量影響對端子電極68及70上陽離子或陰離子交換材料之選擇。舉例而言，若該等第一與第二雙極電極具有相同數量，則一個端子電極68或70具有陽離子交換材料，且另一個端子電極68或70於其上具有陰離子交換材料。否則，端子電極68及70兩者皆具有陽離子交換材料或兩者皆具有陰離子交換材料。

在圖4中所示之實例中，端子電極68及70兩者在其一個表面上皆具有一陰離子交換材料。第一雙極電極82、84及86在其相對表面上安置有一陽離子交換材料，而第二雙極電極88及90在其相對表面上安置有一陰離子交換材料。當端子電極68及70如圖4所示供應有相反極性時，室72、76及79變成稀釋室且室74、78及80變成濃縮室。換言之，通過室72、76及79之進料流變成稀釋溶液，且通過室74、78及80之進料流變成濃縮溶液。

在本文中為便於闡述，將欲稀釋的水界定為一稀釋進料流，且將欲濃縮的水界定為一濃縮進料流。參考圖4，來自一個進料槽(未顯示)之三個稀釋進料流92被引入至室72、76及79中以供處理，且三個濃縮進料流94被引入至室74、78及80中以供處理。在處理期間，該等稀釋進料流通過室72、76及79，稀釋進料流92中所含離子(例如氯(Cl^- )及鈉(Na⁺ ))在該電場的作用下被吸收至相關聯離子交換材料或/及電極上。接著三個稀釋溶液流96自室72、76及79排放出來。在室74、78及80中，諸如離子交換材料或/及電極所含氯(Cl^- )及鈉(Na⁺ )之離子經耗盡而在該電場的作用下進入至濃縮進料流94中，從而形成濃縮溶液流98。

該SCD裝置具有與圖1之SCD裝置10類似的操作，且亦需要因電極之容量限制而藉由週期性地切換來自電源67之相反極性來在一第一相中及一第二相中交替地工作。圖4顯示該SCD裝置係以第一相操作，且圖5顯示SCD系統66係以第二相操作。在根據一個實例之操作期間，稀釋進料流及濃縮進料流92及94需要隨著第一相與第二相之切換一起切換。因此，在第二相中，稀釋溶液流96係自室74、78及80排放，而濃縮溶液流98係自室72、76及79排放。使用SCD系統66，連續產生該稀釋溶液及該濃縮溶液。

應指出，包含SCD系統66中之該等端子電極及該等雙極電極在內的電極可係上文所提及之任何實施例。氯離子(Cl^- )及鈉離子(Na⁺ )僅係圖4及5中所示之實例，亦可使用SCD系統66處理含有其他種類的離子之進料流。

圖6根據另一實施例圖解說明一SCD系統100。SCD系統100包含一電源102以及兩個SCD堆疊104及106。電源102經組態以提供一預定電壓或電流以使得SCD堆疊104及106能夠在一電場的作用下操作。易於理解，該SCD系統可根據生產量要求而包含多於兩個SCD堆疊。在圖6中所示之實例中，每一SCD堆疊104、106皆包含在其一個表面具有離子交換材料116、118、120及122之兩個單電極108、110、112及114。離子交換材料116、118、120及122可係一陰離子交換材料或一陽離子交換材料。具有相同種類的離子交換材料之單電極110、112係電連接在一起，且剩餘兩個單電極108、114係與電源102之陽極及陰極連接在一起。在此實例中，單電極108及114在其一個表面上安置有陰離子交換材料116及122，且單電極110及112在其一個表面上安置有陽離子交換材料118及120。此外，單電極110與112係串聯連接，且充當端子電極之單電極108及114在操作期間係分別耦合至電源102之一陽極及一陰極。

在根據圖6之實例之操作中，SCD堆疊104係處於一充電模式中，而SCD堆疊106係處於一放電模式中。當進料流124及126分別通過SCD堆疊104及106時，進料流124中之陰離子及陽離子(未顯示)在該電場的作用下由陰離子交換材料116及陽離子交換材料118或/及單電極108、110吸收(充電過程)，且接著一稀釋溶液128自SCD堆疊104排放出來。雖然在SCD堆疊106中，陽離子交換材料120、陰離子交換材料122或/及單電極112及114中所含陰離子及陽離子經耗盡而在該電場的作用下進入至進料流126中(放電過程)，藉此形成一濃縮溶液130。

當陰離子交換材料116、陽離子交換材料118或/及單電極108及110飽和或近飽和時，反轉相反極性以使得SCD系統100能夠在與前一電場相反的一新電場的作用下操作。此時，進料流124及126係根據極性之反轉切換。因此，稀釋溶液128自SCD堆疊106排放出來，而濃縮溶液130自SCD堆疊104排放出來。

在SCD系統100中，放電及充電模式同時共存於整個處理製程中，因此，連續產生稀釋溶液128及濃縮溶液130兩者，只要根據相反極性的反轉切換進料流即可。

參考圖6，如上文所提及，放電及充電模式係組合於單個SCD系統100中。在堆疊106之放電模式中，在一個實例中，單電極112中所含離子經耗盡而進入至進料流126中，而與該等離子匹配之電子經由導電連接轉移至SCD堆疊104之單電極110中。SCD系統100藉由一單個系統中之能量再生來減少總體能量消耗。

在一個實施例中，SCD系統100具有連接在一起之多於兩個SCD堆疊以滿足實際應用。_> 每一SCD堆疊具有與SCD堆疊104及106中之任一者類似的組態。在此實例中，毗鄰對單電極(例如110及112)係經由導線或其他種類的電氣元件電連接。

在一個實施例中，每一SCD堆疊進一步包含位於單電極108、110、112與114之間的至少一個雙極電極，從而在一個SCD堆疊中形成複數個室。在另一實施例中，該等雙極電極中之每一者在其相對表面上安置有一離子交換材料。在一進一步實施例中，具有多於一個室之SCD堆疊可組態為SCD裝置(例如圖1中之10及圖4中之66)之上文所提及之實施例中之任一者。

在某些應用中，至少一個SCD堆疊經組態以具有至少一個雙極電極。該至少一個雙極電極在其一個表面上具有一陽離子交換材料且在其另一表面上具有一陰離子交換材料。藉助此種組態，一個SCD堆疊中之室皆處於放電模式或充電模式中。

應注意，在本文中用於修飾不可數術語之「一(a)」及「一(an)」意欲專門指示該術語係在獨立段落中第一次提及而非限制該術語之數量。

雖然在本文中僅已圖解說明並闡述了本發明之某些特徵，但熟習此項技術者將想出許多修改及改變。因此，應理解，隨附申請專利範圍意欲涵蓋歸屬於本發明之真正精神內之所有此等修改及該等。

10．．．超級電容器淡化裝置

12．．．端子電極

14．．．端子電極

16．．．雙極電極

20．．．集電器

22．．．集電器

24．．．多孔層

26．．．多孔層

28．．．陰離子交換材料

30．．．陰離子交換材料

32．．．導電層

34．．．多孔層

36．．．多孔層

38．．．陽離子交換材料

40．．．陽離子交換材料

42．．．室

44．．．室

46．．．第一進料流

47．．．稀釋溶液

48．．．陰離子

50．．．陽離子

52．．．濃縮溶液

60．．．第二進料流

62．．．陽離子

64．．．陰離子

66．．．超級電容器淡化系統

67．．．電源

68．．．端子電極

70．．．端子電極

82．．．第一雙極電極

84．．．第一雙極電極

86．．．第一雙極電極

88．．．第二雙極電極

90．．．第二雙極電極

92．．．稀釋進料流

94．．．濃縮進料流

96．．．稀釋溶液流

98．．．濃縮溶液流

100．．．超級電容器淡化系統

102．．．電源

104．．．超級電容器淡化堆疊

106．．．超級電容器淡化堆疊

108．．．單電極

110．．．單電極

112．．．單電極

114．．．單電極

116．．．陰離子交換材料

118．．．陽離子交換材料

120．．．陽離子交換材料

122．．．陰離子交換材料

124．．．進料流

126．．．進料流

128．．．稀釋溶液

130．．．濃縮溶液

圖1係根據一個實施例之一SCD裝置之一示意圖；

圖2係根據另一實施例之一SCD裝置在操作期間在0至6500秒之間的一充電曲線；

圖3係來自圖2之SCD裝置中之一室之一輸出在0至6500秒之間的一導電率曲線；

圖4係在一個實施例中處於一第一相中之一SCD系統之一示意圖；

圖5係處於第二相中之圖4之SCD系統之一示意圖；及

圖6係另一實施例中之一SCD系統之一示意圖。

10．．．超級電容器淡化裝置

12．．．端子電極

14．．．端子電極

16．．．雙極電極

20．．．集電器

22．．．集電器

24．．．多孔層

26．．．多孔層

28．．．陰離子交換材料

30．．．陰離子交換材料

32．．．導電層

34．．．多孔層

36．．．多孔層

38．．．陽離子交換材料

40．．．陽離子交換材料

42．．．室

44．．．室

46．．．第一進料流

47．．．稀釋溶液

48．．．陰離子

50．．．陽離子

52．．．濃縮溶液

60．．．第二進料流

62．．．陽離子

64．．．陰離子

Claims (13)

1. 一種超級電容器淡化(SCD)裝置，其包括：一對端子電極，且該對端子電極之表面安置有離子交換材料；及至少一個雙極電極，其位於該等端子電極之間且在其相對表面上安置一離子交換材料；其中在該至少一個雙極電極之該等相對表面上之該離子交換材料係一陽離子交換材料或一陰離子交換材料，且該對端子電極之表面上之離子交換材料與該雙極電極之該等相對表面上之該離子交換材料之類型相反。
2. 如請求項1之SCD裝置，其包括交替分佈於該等端子電極之間的複數個第一及第二雙極電極，該等第一雙極電極中之每一者在其相對表面上具有一陰離子交換材料且第二雙極電極中之每一者在其相對表面上安置有一陽離子交換材料。
3. 如請求項1之SCD裝置，其中該至少一個雙極電極係藉由串聯電連接兩個單電極形成。
4. 如請求項1之SCD裝置，其中該至少一個雙極電極具有間置於該等相對表面之間且經組態以阻擋離子通過之一導電層。
5. 如請求項4之SCD裝置，其中該至少一個雙極電極具有一對多孔層，該對多孔層中之每一者係間置於該離子交換材料與該導電層之間且經組態以連同毗鄰離子交換材料吸收或解吸離子。
6. 如請求項1之SCD裝置，其中該離子交換材料包括至少一個塗佈層。
7. 如請求項1之SCD裝置，其中該離子交換材料包括複數個粒子，該複數個粒子至少部分嵌入於該至少一個雙極電極之該等相對表面內。
8. 一種超級電容器淡化(SCD)系統，其包括：一電源；及複數個SCD堆疊，該複數個SCD堆疊包括：複數個單電極，其等包括耦合至該電源之一第一單電極對及位於該第一單電極對之間的第二單電極對；及複數個室，其等形成於該第一單電極對與該第二單電極對之間以允許欲處理之進料流通過；其中該第二單電極對係藉由串聯電連接不同SCD堆疊中之毗鄰單電極形成且在該等毗鄰單電極之相對表面上安置有一離子交換材料；且在該等相對表面上之該離子交換材料係一陽離子交換材料或一陰離子交換材料；其中每一SCD堆疊進一步包括位於該複數個單電極之間的至少一個雙極電極，該至少一個雙極電極具有安置有離子交換材料的相對表面，且該相對表面上的離子交換材料與其毗鄰的單電極上的離子交換材料的類型相反。
9. 一種用於超級電容器淡化之方法，其包括：提供一超級電容器淡化(SCD)裝置，該超級電容器淡化(SCD)裝置包括一對端子電極、位於該等端子電極之 間的至少一個雙極電極及形成於該等端子電極與該至少一個雙極電極之間的複數個室；該對端子電極之表面安置有離子交換材料，該至少一個雙極電極在其相對表面上安置有一離子交換材料；該離子交換材料係一陽離子交換材料或一陰離子交換材料，且該對端子電極之表面上之離子交換材料與該雙極電極之該等相對表面上之該離子交換材料之類型相反；將相反極性供應至該等端子電極以於其間產生一電場；將複數個進料流引入至該等室中；同時產生一第一室中之至少一種稀釋溶液及一第二室中之至少一種濃縮溶液；週期性地切換連接至該等端子電極之極性；及週期性地切換該等進料流之引入位置以連續產生該第二室中之該至少一種稀釋溶液及該第一室中之該至少一種濃縮溶液。
10. 如請求項9之方法，其中該提供一SCD裝置之步驟包括：提供各自包括複數個單電極之複數個SCD堆疊；及串聯電連接不同SCD堆疊中之毗鄰單電極以形成該至少一個雙極電極。
11. 如請求項9之方法，其中該提供一SCD裝置之步驟包括：提供各自在其相對表面上安置有一陽離子交換材料之複數個第一雙極電極；提供各自在其相對表面上安置有一陰離子交換材料之 複數個第二雙極電極；及在該等端子電極之間交替地配置該等第一雙極電極及該等第二雙極電極。
12. 如請求項9之方法，其中該提供一SCD裝置之步驟包括將該離子交換材料植入至該至少一個雙極電極中。
13. 如請求項9之方法，其中該提供一SCD裝置之步驟包括將該離子交換材料塗佈於該至少一個雙極電極之相對表面上。