專利名稱：流通電容器和方法
在先申請本申請的基礎(chǔ)及優(yōu)先權(quán)是U.S.臨時專利申請，序列號為60/146,397，申請日為1999.7.30，在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
使用高表面積電極的流通(flow-through)電容器用于水的凈化已經(jīng)得到商業(yè)上證實并且有很多專利申請，例如，Andelman U.S.專利5,192,432，
公開日為1993.3.9；專利5,196,115，
公開日為1993.3.23；專利5,200,068，
公開日為1993.4.6；專利5,360,540，
公開日為1994.11.1；專利5,415,768，
公開日為1995.5.16；專利5,547,581，
公開日為1996.8.20；專利5,620,597，
公開日為1997.4.15；專利5,748,437，
公開日為1998.5.5；專利5,779,891，
公開日為1998.7.14；Otowa U.S.專利5,538,611，
公開日為1996.7.23；Farmer U.S.專利5,425,858，
公開日為1995.6.20；BenakU.S專利3,658,674，
公開日為1972.4.25，它們均描述了高表面積材料的使用。這些材料通常具有由包括活性碳粉、活性碳布以及氣凝膠的碳形成的高表面積。例如，Otowa U.S.專利5,538,611要求保護(hù)表面積通常大于約1000B.E.T的活性碳的使用(見第6欄，第29-33行)，以及AndelmanU.S.專利5,620,597描述了在流通電容器中每克活性碳2000平方米的使用(見第14欄，第8-10行)，U.S.專利6,620,597描述了實質(zhì)上由任何耐腐蝕、高表面積材料組成的流通電容器電極(見第4欄第51行至第5欄第16行)。U.S.專利5,196,115、5,192,432、5,200,068均描述了高表面積材料的使用。U.S.專利5,547,581敘述了每克大于約1000平方米的高表面積材料(見第14欄第7行)。U.S.專利5,425,858規(guī)定了在流通電容器結(jié)構(gòu)中使用高表面系數(shù)氣凝膠(見第5欄第66-69行)并描述了具有特別高表面系數(shù)氣凝膠電極的使用，例如，每克400到1000平方米(見第5欄第66行至第6欄第1行)。
同樣也有許多使用低表面積且高電阻電極的流通電容器的例子。這可能是由于使用內(nèi)在絕緣材料或由于加入了足夠絕緣的惰性材料或粘合劑從而不利地影響了體電導(dǎo)率特性。例如，由Danny D.Caudel等發(fā)表的Electrochemical Demineralization of Water with Carbon Electrodes(U.S.Department of the Interior Research and Development Progress ReportNo.188，1996年5月)一文，描述了具有碳電極的流通電容器的使用。該出版物中的表III描述了作為表面積的一種功能的去礦化作用。該著作主要描述了列入襯底材料的碳黑電極的使用，該襯底材料添加相當(dāng)多的絕緣材料到電極中，并因此產(chǎn)生了高電阻。所有使用的碳均為低表面積，即每克低于1000平方米但均結(jié)合了惰性高電阻材料。列出的所有陽極-陰極對至少包括一種具有低表面積即每克低于310平方米的材料。
然而，在表I至表III中列出的直通電阻(through resistance)是很高的，即超過0.5歐姆，并且通常是超過1歐姆。盡管Caudle的出版物在電極中使用高導(dǎo)電性碳黑和石墨，因為從粉狀導(dǎo)電碳黑材料(例如，Caudle描述了一種結(jié)合導(dǎo)電碳黑的calendared DARCRON(E.I.duPont deNemours和Company of Wilmington，Delaware的注冊商標(biāo))的使用(見第66頁))制作單個電極的大量惰性粘合劑材料的使用，所以制作好的電極具有高電阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種流通電容器，在該電容器中使用的電極，以及一種制作和操作該流通電容器的方法。
本發(fā)明涉及一種用于凈化一種液體的流通電容器，該電容器包括一個外殼；在該外殼中用于引入待凈化的液體的一個入口；以及在該外殼中用于排出凈化后的液體的一個出口。本發(fā)明也包括由電極材料組成的多個陽極-陰極電極層以便形成用于凈化液體的一個或多個單元。這些層被安排和構(gòu)造成可使液體在這些層之間和通過所述單元流動；并包括一個電容器，該電容器的每一單個單元的串聯(lián)電阻大約為0.03歐姆或更??；以及包括具有每克B.E.T(Brunauer Emmett Teller方法)大約10-1000平方米的表面積和具有每克電容超過約1法拉的電容的電極材料。
本發(fā)明的一個目的是利用低電阻、低表面積、高電容材料以便提供具有提高的流速、更高的能量效率以及更好的耐腐蝕性的流通電容器。
本發(fā)明的另一個目的是提供具有低表面積以及具有低于約0.3歐姆串聯(lián)電阻的高導(dǎo)電材料的流通電容器。
高電阻限制了能流入電容器的電流量。通過限制電流，高電阻也能限制可能在流通電容器中凈化的水的流速。低電阻提供具有更大能量效率的流通電容器，該電容器具有每克所使用的電容材料的更快的流速。為獲得90％的凈化所要求底流速應(yīng)當(dāng)為每克低表面積材料每分鐘超過1ml，最好是每克低表面積材料每分鐘超過4ml。這應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于一個跨濃度寬范圍，達(dá)到至少0.02N。許多低表面積材料是內(nèi)在導(dǎo)電的，因此他們不需集電器或到它們集電器的壓緊接觸，因此減少了一個電阻元件。
由于材料內(nèi)部增加的電容，因而使用現(xiàn)有技術(shù)的這些高表面積材料。現(xiàn)有技術(shù)的高表面積材料需具有高孔隙度或高紋理，這些結(jié)構(gòu)降低了材料的體電導(dǎo)率。然而，高表面積材料內(nèi)在的高孔隙度增加了體電阻率。因此，每一給定量的材料的流速和能量效率也降低了。由于那些材料的高電阻，用高表面積材料所做的流通電容器通常要求更高的操作電壓來補償電壓降。由于高表面積材料的氧化或腐蝕，因此強調(diào)了材料并減少了電極壽命。通常，當(dāng)在1伏特以上電壓下操作而低表面積材料也可能有用時，低表面積材料充電更快并能利用每克材料的更高的安培數(shù)，因此可使得流通電容器工作。
因此，由于在充電周期期間由電阻導(dǎo)致的電壓降更小，與電源端相對，在電容器自身中所測量的操作電壓的平均值將會更低。例如，電源端可供電2伏，而電容器本身內(nèi)部所承受的電壓按照在充電期間求平均值，最好低于1伏。剩余電壓降降落在流向電容器的導(dǎo)線內(nèi)并且不會用來氧化表面積電極材料或?qū)ζ洚a(chǎn)生不利的影響。由于減少了氧化和腐蝕，因而提供的低平均操作充電周期電壓提高了電極壽命。本發(fā)明的低平均操作周期電壓也使能量利用得更充分。
在腐蝕不是很重要的場合，低電阻、低表面積材料在更大的電流和電壓下也能工作，因此充電更快并且提供大約每克每分鐘超過1ml的更快的流速凈化，當(dāng)要求增加流速時，對90％的凈化來說最好電極材料每分鐘大約為4ml，并且最好是在每克電極材料超過50毫安的情況下操作流通電容器。
對電極材料每一給定的重量或體積具有較慢流速凈化的、充電較慢的現(xiàn)有技術(shù)的高表面積、高電阻電容器需要在數(shù)值較高而能量效率較低的電壓下運行，以便補償高電阻材料。因此，需要表面積降低、電阻降低的然而仍具有高比電容的流通電容器。
為利用提高了電能效率的改進(jìn)性能，需要低電阻流通電容器。通常，較低表面積材料，因其降低的孔隙度和較高的體積密度，所以具有較高的導(dǎo)電性，除非其與大量絕緣材料結(jié)合。然而幸虧因為它們較好的電導(dǎo)率，所以對于以低電阻材料用作電容來說，其更多的表面積是有用的。因此由于其具有較低的電阻，所以可以使用較低表面積材料而不犧牲電容，同時增加了流速、能量效率極其性能。
本發(fā)明允許使用具有較低表面系數(shù)的氣凝膠以利用低表面積、較低孔隙度材料中的增加的電導(dǎo)率。例如，活性碳粉末，活性碳布，碳黑，氣凝膠，泡沫、玻璃化碳黑，多孔或有紋理的石墨，具有每克低于400平方米的表面系數(shù)的其他活性碳材料，也可用作流通電容器電極，以便利用那些較低表面積材料的較高的電導(dǎo)率。然而，為了提供高的比電容，表面積不應(yīng)該低于每克大約10平方米。所以使用較密的、較低表面積材料提供了增強的體電導(dǎo)率，因此具有較高的性能。
盡管是低表面積，但由于其低電阻和高電容，串聯(lián)鉑碳黑和導(dǎo)電氧化物仍可作為相當(dāng)好的電極。氧化釕，氧化鈦，其它過渡金屬氧化物，氮化物，硼化物，以及碳化物，或它們中的組合是最佳實施例。Magneli phase低價鈦氧化物(titanium suboxide)是一種特別的導(dǎo)電材料，即TiNO2n-1，其中(n)是4到10之間的整數(shù)。低表面積陶瓷電極，不管是燒結(jié)的整體還是粉末，均用包含聚四氟乙烯(PTFE)粘合劑的一種粘合劑粘合在一起。
當(dāng)用在雙極性電極組中時，導(dǎo)電性氧化物也用電化學(xué)的方法覆蓋并且耐腐蝕和抗氧化。通常，電化學(xué)上的惰性材料和導(dǎo)電陶瓷可以微粒、纖維、燒結(jié)的、片、或單塊形式使用。相對于上述現(xiàn)有技術(shù)專利中描述的高電阻材料，這些材料也具有極其有利的低電阻。
通常，低表面積導(dǎo)電電極的表面積最好是每克低于400平方米，但每克不低于10平方米。并不要求表面積太低，或犧牲比電容，如簡單的燒結(jié)的粉狀金屬的表面積過低。導(dǎo)電電極材料應(yīng)當(dāng)具有足夠的表面積以具備高的比電容，最好是每克超過1法拉。每克10平方米和每克400平方米之間的表面積是提供高的比電容和高的電導(dǎo)率的最佳參數(shù)選定。與這一表面積數(shù)值相稱的孔隙度和紋理結(jié)構(gòu)是需要的。每克10到400平方米之間和具有每立方厘米0.1克或更高密度的低表面積密實材料提供每立方厘米的高體積電容或高電容。
通常，可使用具有高比電容的，且每克表面積在10和400平方米之間的任何抗腐蝕、高電導(dǎo)率材料。這種電容典型地可能在每克1法拉以上或電容器體積每立方厘米1法拉以上。這種電容最好是每克10法拉以上或每立方厘米10法拉以上。電阻典型地是低于0.03歐姆-厘米，最好是低于0.01歐姆-厘米。一些電阻低于0.03歐姆-厘米的高導(dǎo)電材料可能具有稍高于每克400平方米的表面積，如每克達(dá)到1000平方米。例如，校直的納米管或納米管電極通常可能在每克100-1000平方米之間，且具有比現(xiàn)有技術(shù)的活性碳、氣凝膠或碳布更高的導(dǎo)電性和電容。納米管材料的電阻是0.001歐姆-厘米或更低。一些高導(dǎo)電性的碳黑如Monarch1400，其表面積在每克560平方米內(nèi)，與現(xiàn)有技術(shù)材料相比其具有電容，且電阻仍低于0.01歐姆-厘米，這比現(xiàn)有技術(shù)的表面積碳材料，如氣凝膠、活性碳和碳布更低。
因此，由相對低的表面積的碳黑和每克低于1000平方米的納米管制成的電容器可提供具有更高能量效率的流通電容器，對每一給定的電容器裝置或系統(tǒng)的大小具有更快的凈化流速。
令人感到意外的是，盡管較低表面積材料與現(xiàn)有技術(shù)的高電阻、高表面積材料相比表面積很低，但其電容卻很高。這是因為在低表面積、導(dǎo)電性更好的材料中更好地利用了表面積。因此，低表面積、低電阻材料對于提供性能改進(jìn)的流通電容器是有用的。
鈦箔以及氧化釕材料提供一種具有低串聯(lián)電阻和對每一給定電極材料量具有更快的流速凈化的改進(jìn)的流通電容器。這些材料可能以單獨使用，混合使用，涂覆到基片上或涂覆到集電器上來使用。例如，氧化釕可能被鍍、燒結(jié)、涂覆到集電器基片上，包含鉭、鈦、石墨。換句話說，這些材料的粉末可能通過燒結(jié)或通過使用一種聚合粘合劑，包括形成原纖維的PTFE粘合而形成薄片。U.S.專利4,153,661描述了使用PTFE與粉末材料制作薄片材料?？墒褂帽砻娣e在每克10平方米和每克400平方米之間的導(dǎo)電性碳黑或多孔填料的石墨。在PTFE電極中粘合劑的總量低于10％，通常是低于6％，因此粘合劑將導(dǎo)電性粉狀電極材料裝入到電極薄片中，而沒有顯著地影響體電導(dǎo)率。
電極薄片可被用作是集電極或與導(dǎo)電箔、聚合物、石墨箔、金屬或其他導(dǎo)電的集電器一起使用?？赡苁褂妹靠嗽?0到400平方米的納米管填料，包括校直的納米管。目前的集電器和電極可以是薄片、導(dǎo)線、或桿形，或任何幾何形狀，從而使其可面向由隔片分隔開的陽極-陰極對。該隔片可能是具有離子導(dǎo)電性而仍是電絕緣的任何材料。例如，該隔片包括絕緣的微突出、網(wǎng)板印制的絕緣體，或可能是單獨的薄片材料，例如無紡的聚烯烴、有紡或無紡的聚合網(wǎng)格材料、NAFION(E.I.du Pont deNemous and Company of Wilmington，Delaware的注冊商標(biāo))、陶瓷的玻璃纖維、礦物微粒等等組成。換句話說，電極可能用在盒狀支座內(nèi)分裂開的墊片或支撐物隔開，只要電極是低表面積、低電阻。通常，每克400平方米到每克10平方米之間的表面積足夠為性能改進(jìn)的流通電容器提供低電阻電極，例如，低于1歐姆-厘米，最好是低于0.3歐姆-厘米。這些電極應(yīng)當(dāng)具有最小表面積，以便提供高的比電容，例如玻璃碳、泡沫狀以及利用粉末治金術(shù)制成的多孔金屬電極。然而，除非這些材料具有最小表面積，最好是每克超過10平方米，否則電極將有低的比電容。并且由于離子吸附能力減少，因此對制造流通電容器用處很小。如果表面積過高，電阻就增加。燒結(jié)的粉狀金屬的表面積應(yīng)當(dāng)在每克10平方米到每克400平方米之間。
具有平均操作電壓的低表面積、低電阻材料可使流通電容器的內(nèi)部部件串聯(lián)連接到流通電容器電極的盒狀支座，因為改進(jìn)的導(dǎo)電性和較低的平均操作電壓使得從電源到導(dǎo)電引線、任選集電器、以及電容器電極本身的電阻電壓降更低。該電壓降最好低于4伏。低電壓降允許將內(nèi)部部件串聯(lián)連接到盒狀支座而不超過電解發(fā)生處的電位。每一陽極和陰極對成為一個單個的電容器。
在導(dǎo)電引線中損失較少的電極組本身的電壓最好低于水的擊穿電壓加上電極的過電壓。對水溶液來說最好是2伏或更低，對有機溶液來說最好是4伏或更低。在電極組中的每一單個電容器的實際電壓是用電極組電壓除以多個電極對層的數(shù)目。每一個電極對表示一個串聯(lián)電容器。
電極的串聯(lián)連接通過對給定安培數(shù)使用更高的電壓功率來提高電能效率。整個電極組具有與并聯(lián)連接的電容器相同的電壓。然而，該電極組是由串聯(lián)的多個(n個)內(nèi)部電容器組成。這些電容器中的每一個由于該數(shù)目(n)而降低了電壓。因此，與并聯(lián)連接的電容器相比，電極具有一個被降低為1/n的平均操作電壓，因此顯示出更好的耐腐蝕性，對安培數(shù)要求更低，能量使用更充分，以及利用廉價、更低的安培功率的能力。不使用低電阻、低表面積材料，電阻就太大因而不能進(jìn)行實際應(yīng)用。
下面將僅結(jié)合某些示出的實施例為圖解說明的目的來描述本發(fā)明；然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，還可在這些說明性實施例中做出各種改變、更改、補充以及改進(jìn)。


圖1是用在串聯(lián)電容器中的多層電極的示意性分解圖；以及圖2說明了本發(fā)明的一種流通、串聯(lián)的電容器。
具體實施例方式圖1示出了用于構(gòu)造一個串聯(lián)的流通電容器的電極層的排列。在該實施例中，實際上只有端電極1用來連接到電源。設(shè)置孔2以便能連接如圖2中所示的螺桿9以及墊圈螺釘裝置11，從而形成與導(dǎo)電引線和螺栓10的緊密連接。層3是低表面積、高導(dǎo)電電極；該電容器還具有任選內(nèi)部集電器5，以及具有如圖1所示的引線連接器孔2的可串聯(lián)的端集電器1。高導(dǎo)電性、低表面積電極可能省略端集電器1和5并起它們自己的集電器的作用，在這種情況下，可串聯(lián)的低表面積電極被擴展并設(shè)置一個連接裝置，如孔2。換句話說，某些材料可能被焊接、壓接或拉出以形成一條引線如電線引線。層的數(shù)目可能是任何整數(shù)，但最好低于1000。也可能串并聯(lián)結(jié)合。例如，如圖1中所示的層可能重復(fù)多次，具有伸長的含有引線的并聯(lián)連接的電極以及內(nèi)部的、未伸長的串聯(lián)連接的電極。串聯(lián)連接意指以電子感知(electronic sense)方式連接。在內(nèi)部電極之間沒有實際的連接，因為它們被隔片4分隔開。
圖2示出了一種組裝的串聯(lián)裝置9、螺栓裝置10以及墊圈螺釘裝置11，它們形成與端電極1之間的緊密電連接。導(dǎo)電引線1可能被壓在頂板15和螺栓之間以形成與墊圈螺釘裝置11的緊密連接。整個電極組14被設(shè)置在具有入口和出口7以及液體連接的定位器8的盒狀支座13內(nèi)。箭頭表示流動通路，其流入頂部或底部。例如，在圍繞電極組14的側(cè)面流動，在層3之間流動，或者如果電極材料多孔的話，流過電極材料，或者流過由隔片形成的流體通道，或者從那里起通過由內(nèi)部電極、隔片或如圖1所示的集電器孔6的組合所形成的內(nèi)部通路12。
任何流通電容器的幾何結(jié)構(gòu)通過非物理性連接內(nèi)部電極可被轉(zhuǎn)換成串聯(lián)的流通電容器。例如，串聯(lián)的流通電容器的螺旋纏繞變形可通過提供多個陽極-陰極層、但僅僅延長或連接來自端電極的一條引線來完成。通過將電源僅連接到端電極和簡單地切斷中間并行的連接引線4，可使用Andelman U.S.專利5,779,891的圖1所示出層疊圓片設(shè)計。AndelmanU.S.專利5,779,891的圖12示出了一種不常用的多棒狀電極的幾何結(jié)構(gòu)，所有棒狀電極均并聯(lián)連接。為串聯(lián)這些電極，分開的成行的棒狀電極可被連接到電源的相反的電極，具有至少兩行的居中偶數(shù)數(shù)目的棒狀電極沒有與電源物理連接。內(nèi)部未連接的棒狀電極形成陽極-陰極對，充當(dāng)單個串聯(lián)電容器。
本發(fā)明的流通電容器可用來凈化水、污水或冷卻塔水。另外，本發(fā)明的流通電容器在包括但不局限于己內(nèi)酰胺、乙二醇、糖和玉米糖漿的化學(xué)處理液流的處理或消除離子雜質(zhì)上很有用。本發(fā)明的流通電容器可用來吸收靜電的離子化合物、電催化地分解有機分子、或電化學(xué)地與金屬溶液起化學(xué)反應(yīng)或電鍍金屬溶液。本發(fā)明的流通電容器也可用于電化學(xué)合成中。
實施例1在具有一種碳氟化合物，如在形成原纖維的PTFE的0.01英寸厚的薄片中，具有40-400平方米表面積的RuO2xH2O粉狀材料被做成圖1的流通電容器。NALTEX(Nalle Plastics，Inc.of Austin，Texas的注冊商標(biāo))雙面過濾網(wǎng)用做隔片，石墨箔、鈦、或者其他不會腐蝕的材料用來做任選集電器。以每克電極材料每分鐘超過4毫升的流速，將包含0.1M的NaCl的微咸水凈化90％，到含NaCl 0.01M。
實施例2將RuO2作為一0.005英寸厚的薄鍍層鍍覆到0.005英寸厚的鉭箔上以制成一種具有內(nèi)在的集電器的合成電極，該集電器具有每克400-200平方米的B.E.T表面積以及低于0.001歐姆-厘米的電阻，RuO2被切割為3平方英寸并被裝配成一種螺旋纏繞的流通電容器。一DC電源提供給流通電容器1.2伏電壓，同時被污染的水從地下水源抽出并被送到該電容器中。
含有放射性鍶和銫的水被凈化超過90％并重新被送回地下。濃縮的放射性污水從電容器中放出并被送入到一個結(jié)晶器單元中用做進(jìn)一步濃縮。
實施例3沉淀在0.5密耳厚的鉭箔上的氮化鉬、硼化物以及碳化物薄膜，如在Andelman U.S.專利5,680,292中所述，被做成如圖2所示的一種串聯(lián)流通電容器。一DC電源為整個電極組提供2伏電壓。這與Andelman U.S.專利5,620,597的圖15中所示的控制系統(tǒng)相結(jié)合，以便提供一種更小的流通電容器，該電容器以電容器盒狀支座大小每立方厘米每分鐘3ml的加速的體積流速凈化500ppm溶解的固態(tài)水。
實施例4來自Cabot公司，具有每克560平方米氮表面積的親水性導(dǎo)電碳黑Monarch1400TM形成具有5％PTFE粘合劑的0.02英寸厚的薄片材料，以便制作低于0.02到0.01歐姆-厘米的合成電極。0.05英寸厚的石墨箔被用作導(dǎo)電底座。具有1厘米寬網(wǎng)格的0.02英寸NALTEX雙面過濾網(wǎng)用作隔片。這就做成了如圖1所述的流通電容器。一個DC電源連接到并行捆在一起的陽極和陰極引線上并以1伏的恒定電壓驅(qū)動電容器。
在每一個充電周期極性被顛倒。城市水的2000 microSiemen(微西門子)溶液被凈化到70％以上。一旦電導(dǎo)達(dá)到600 microSiemen(微西門子)，一個繼電器分路一個三通閥門來消耗，而同時電容器是短路的。這就放出了已吸收的污染物，且該污染物被沖入排水溝中。電容器極性被顛倒以進(jìn)行下一個充電/凈化周期。一種砂預(yù)過濾器(sand prefilter)被用來除去顆粒狀物。使用一種布柱(cloth post)過濾器以便截住可能從電容器中釋放的并且流入到產(chǎn)品液流中的凝結(jié)的有機物和其它顆粒狀物。任選消電離樹脂或反滲透系統(tǒng)精加工來自電容器的產(chǎn)品水。本發(fā)明的流通電容器也可用在RO消電離電滲析或過濾系統(tǒng)的供水、再生、或污水回路中。
實施例5實施例4的流通電容器被用來在零電壓時吸收鹵代烴。因此電容器在2伏電壓下運行5分鐘，以便電催化地裂解所吸收的鹵代烴。
實施例6在有氯化物的情況下，實施例2的流通電容器運行在2伏電壓下，以便為水中微生物消毒的目的而生成氯氣以及其他氧化還原化合物。
實施例7實施例4中的電容器以串聯(lián)的方式電連接以便允許使用較高電壓、較低安培數(shù)的電源。為DC電源提供分壓裝置。每個單元被單獨監(jiān)視和控制，以便為該每個單元提供相等的電壓。
權(quán)利要求
1.一種用于液體凈化的流通電容器，該電容器包括(a)一個外殼；(b)在該外殼中用于引入待凈化的液體的一個入口；(c)在該外殼中用于排出凈化后的液體的一個出口；(d)由電極材料組成的多個陽極-陰極電極層以形成用于凈化液體的一個或多個單元，這些層被安排和構(gòu)造成可使液體在層之間和通過所述單元流動；(e)一個電容器，具有每單個單元大約為0.03歐姆或更小的串聯(lián)電阻；以及(f)一種電極材料，具有每克BET(Brunauer Emmett Teller方法)大約10-1000平方米的表面積并具有每克電容超過大約1法拉的電容。
2.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中電極包括具有每克BET(Brunauer Emmett Teller方法)大約100-1000平方米電極材料表面積的納米管。
3.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述電極材料具有0.01歐姆-厘米或更小的電阻和每克超過10法拉的電容。
4.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述電極材料是從以下組中選擇的碳黑，氣凝膠，活性碳以及碳布，或者它們的組合。
5.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述電極材料具有每克BET(Brunauer Emmett Teller方法)大約10到400平方米的表面積。
6.如權(quán)利要求1所述的電容器，其包括用于該電容器的電源，其中從該電源到該電容器的電阻電壓降低于約4伏特。
7.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于所述陽極-陰極電極以串聯(lián)的方式電連接。
8.如權(quán)利要求1所述的電容器，其包括多個(n個)串聯(lián)的單個單元，且該單個單元的操作電壓是整個串聯(lián)電壓的1/n。
9.如權(quán)利要求1所述的電容器，其包括一個用來測量所述單個單元電壓的裝置，以及，感知引線脫離當(dāng)前的電連接來連接到該裝置以便測量。
10.如權(quán)利要求1所述的電容器，其特征在于具有每克電極材料大于每分鐘1毫升(1毫升/分/克)的液體流速。
11.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述電極材料是從以下組中選擇的氧化釕和形成原纖維的碳氟化合物，涂覆在鈦上的氧化釕、鉭和石墨材料、及它們的組合。
12.如權(quán)利要求1所述的電容器，其包括電極層的壓縮組。
13.如權(quán)利要求1所述的電容器，其包括待凈化的污染水源。
14.一種用于凈化包含離子污染物的水的方法，該方法包括下列步驟a)提供如權(quán)利要求1所述的流通電容器；b)將待凈化的水引入到入口中；c)從出口排出離子污染過的水；d)排除從電容器中收集的離子污染物。
15.如權(quán)利要求1所述的電容器，其中所述各電極層具有一個通常位于中心的，流通液體的孔。
全文摘要
用于凈化液體如軟水的流通電容器和方法。該電容器包括由低表面積電極材料組成的陽極－陰極電極(3),該電極材料具有每克BET(BrunauerEmmett Teller方法)10－1000平方米的表面積以形成一個或多個單元。
文檔編號C02F1/461GK1371521SQ00812144
公開日2002年9月25日 申請日期2000年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者馬奇·D·安德曼 申請人:馬奇·D·安德曼