本公開涉及密閉空間的防火消防領域，更具體地涉及用于防火的電化學耗氧系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)代生活中，出于各種原因，可能需要在倉庫等密閉空間中存儲物料。眾所周知，空氣中氧氣的體積濃度(即體積百分比)大約為21％。在該濃度下，可燃物料只要達到燃點就會被點燃，繼而燃燒。對于大部分可燃物料而言，當空氣中氧氣濃度低于10％時，就可以防止其被點燃以及隨后燃燒。對于有人員進出的空間，通常采用14-15％的設計氧氣濃度水平來進行防火，以確?？諝庵械难鯕鉂舛茸阋跃S持人體的正常生理需求。

2、傳統(tǒng)的防火系統(tǒng)通常通過生產(chǎn)惰性氣體、諸如氮氣來稀釋空氣中的氧氣，從而在空氣中達到目標氧氣濃度。然而，用于生產(chǎn)惰性氣體的裝置成本較高，而且體積大，占用空間大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型旨在提出一種新的降低空氣中的氧氣濃度的解決方案，即提出了一種電化學耗氧系統(tǒng)，通過消耗空氣中的氧氣來降低空氣中的氧氣濃度。該電化學耗氧系統(tǒng)成本較低，體積較小，并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速的氧氣消耗。此外，該電化學耗氧系統(tǒng)采用去離子水作為原材料來進行氧氣消耗，產(chǎn)物也只有水和氧氣，因此對環(huán)境無污染。

2、根據(jù)本公開的一個實施例，提出了一種電化學耗氧系統(tǒng)，所述電化學耗氧系統(tǒng)被配置用于消耗密閉空間中的空氣中的氧氣，所述電化學耗氧系統(tǒng)包括電堆，所述電堆包括多個基本組成單元，每個所述基本組成單元包括陰極和陽極，其中，所述電化學耗氧系統(tǒng)被配置用于將所述密閉空間中的空氣引入所述陰極，使得所述空氣中的氧氣在所述陰極處被還原，以消耗所述空氣中的氧氣，并且其中，所述電化學耗氧系統(tǒng)被配置用于將除氧空氣排放到所述密閉空間中。

3、在一個實施例中，每個所述基本組成單元包括：位于中間的離子交換膜；位于所述離子交換膜一側(cè)的陽極催化劑層；位于所述離子交換膜另一側(cè)的陰極催化劑層；位于所述陽極催化劑層外側(cè)的陽極擴散層；以及位于所述陰極催化劑層外側(cè)的陰極擴散層，其中，所述陽極催化劑層和所述陽極擴散層構(gòu)成所述陽極，并且所述陰極催化劑層和所述陰極擴散層構(gòu)成所述陰極。

4、在一個實施例中，所述離子交換膜為質(zhì)子交換膜，并且其中，所述陽極和所述陰極處發(fā)生的電化學反應分別為：陽極：2h2o→4h++o2+4e-；陰極：o2+4h++4e-→2h2o。

5、在一個實施例中，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括水箱、水泵和第一氣液分離器，其中，所述水箱用于儲存水，所述水泵被配置用于將所述水箱中的水泵送到所述陽極進行反應，反應生成的氧氣和未反應的水從所述電堆流入所述第一氣液分離器，所述第一氣液分離器被配置用于將所述氧氣和所述未反應的水分離開，所述氧氣隨后被排放到所述密閉空間之外，并且所述未反應的水被送回所述水箱。

6、在一個實施例中，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括氣泵和第二氣液分離器，所述氣泵被配置用于將所述密閉空間中的空氣泵送到所述陰極進行反應，反應生成的水和除氧空氣從所述電堆流入所述第二氣液分離器，所述第二氣液分離器被配置用于將所述反應生成的水和所述除氧空氣分離開，所述除氧空氣隨后被排放到所述密閉空間中。

7、在一個實施例中，所述離子交換膜為陰離子交換膜，并且其中，所述陽極和所述陰極處發(fā)生的電化學反應分別為：陽極：4oh-→o2+2h2o+4e-；陰極：o2+2h2o+4e-→4oh-。

8、在一個實施例中，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括水箱、水泵、第一氣液分離器、氣泵、和第二氣液分離器，所述水箱用于儲存水，所述水泵被配置用于將所述水箱中的水泵送到所述陰極進行反應，所述氣泵被配置用于將所述密閉空間中的空氣泵送到所述陰極進行反應，未反應的水和除氧空氣流入所述第二氣液分離器，所述第二氣液分離器被配置用于將所述未反應的水和所述除氧空氣分離開，所述未反應的水隨后被送回所述水箱，并且所述除氧空氣隨后被排放到所述密閉空間中，所述第一氣液分離器被配置用于將陽極反應生成的氧氣和水分離開，所述氧氣隨后被排放到所述密閉空間之外。

9、在一個實施例中，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括氧氣濃度傳感器，所述氧氣濃度傳感器設置在所述氣泵和所述電堆之間的管線上。

10、在一個實施例中，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括額外的氧氣濃度傳感器，所述額外的氧氣濃度傳感器設置在所述密閉空間中遠離所述氧氣濃度傳感器的位置。

11、在一個實施例中，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括控制單元，所述控制單元與所述電堆、所述水泵、所述氣泵以及所述氧氣濃度傳感器進行通信。

12、大體而言，本公開的各個實施例可以在本公開的范圍內(nèi)以任何可能的方式組合和耦合。本公開的這些和其他方面、特征和/或優(yōu)點將參照下文描述的實施例而顯而易見并得到闡明。

技術(shù)特征：

1.一種電化學耗氧系統(tǒng)，所述電化學耗氧系統(tǒng)被配置用于消耗密閉空間(s)中的空氣中的氧氣，其特征在于，所述電化學耗氧系統(tǒng)包括電堆(1、1’)，所述電堆(1、1’)包括多個基本組成單元，每個所述基本組成單元包括陰極和陽極，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，每個所述基本組成單元包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述離子交換膜(101)為質(zhì)子交換膜，并且其中，所述陽極和所述陰極處發(fā)生的電化學反應分別為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括水箱(2)、水泵(3)和第一氣液分離器(4)，其中，所述水箱(2)用于儲存水，所述水泵(3)被配置用于將所述水箱(2)中的水泵送到所述陽極進行反應，反應生成的氧氣和未反應的水從所述電堆(1)流入所述第一氣液分離器(4)，所述第一氣液分離器(4)被配置用于將所述氧氣和所述未反應的水分離開，所述氧氣隨后被排放到所述密閉空間(s)之外，并且所述未反應的水被送回所述水箱(2)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括氣泵(6)和第二氣液分離器(8)，所述氣泵(6)被配置用于將所述密閉空間(s)中的空氣泵送到所述陰極進行反應，反應生成的水和除氧空氣從所述電堆(1)流入所述第二氣液分離器(8)，所述第二氣液分離器(8)被配置用于將所述反應生成的水和所述除氧空氣分離開，所述除氧空氣隨后被排放到所述密閉空間(s)中。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述離子交換膜(101)為陰離子交換膜，并且其中，所述陽極和所述陰極處發(fā)生的電化學反應分別為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括水箱(2’)、水泵(3’)、第一氣液分離器(4’)、氣泵(6’)、和第二氣液分離器(8’)，所述水箱(2’)用于儲存水，所述水泵(3’)被配置用于將所述水箱(2’)中的水泵送到所述陰極進行反應，所述氣泵(6’)被配置用于將所述密閉空間(s)中的空氣泵送到所述陰極進行反應，未反應的水和除氧空氣流入所述第二氣液分離器(8’)，所述第二氣液分離器(8’)被配置用于將所述未反應的水和所述除氧空氣分離開，所述未反應的水隨后被送回所述水箱(2’)，并且所述除氧空氣隨后被排放到所述密閉空間(s)中，所述第一氣液分離器(4’)被配置用于將陽極反應生成的氧氣和水分離開，所述氧氣隨后被排放到所述密閉空間(s)之外。

8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括氧氣濃度傳感器(7，7’)，所述氧氣濃度傳感器(7，7’)設置在所述氣泵(6，6’)和所述電堆(1，1’)之間的管線上。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括額外的氧氣濃度傳感器，所述額外的氧氣濃度傳感器設置在所述密閉空間(s)中遠離所述氧氣濃度傳感器(7，7’)的位置。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電化學耗氧系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學耗氧系統(tǒng)還包括控制單元(11，11’)，所述控制單元(11，11’)與所述電堆(1，1’)、所述水泵(3，3’)、所述氣泵(6，6’)以及所述氧氣濃度傳感器(7，7’)進行通信。

技術(shù)總結(jié)
本公開提出了一種電化學耗氧系統(tǒng)，該電化學耗氧系統(tǒng)被配置用于消耗密閉空間中的空氣中的氧氣，該電化學耗氧系統(tǒng)包括電堆，該電堆包括多個基本組成單元，每個基本組成單元包括陰極和陽極，其中，該電化學耗氧系統(tǒng)被配置用于將密閉空間中的空氣引入陰極，使得空氣中的氧氣在陰極處被還原，以消耗空氣中的氧氣，并且其中，該電化學耗氧系統(tǒng)被配置用于將除氧空氣排放到密閉空間中。根據(jù)本公開的電化學耗氧系統(tǒng)成本較低，體積較小，并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速的氧氣消耗。

技術(shù)研發(fā)人員：張敬君,K·韋伯,張浩
受保護的技術(shù)使用者：羅伯特·博世有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240522
技術(shù)公布日：2025/1/2