[發(fā)明專利]一種基于鈣鈦礦型氧化物的化學(xué)鏈循環(huán)制氧系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810073697.3
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108083236A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁浩然;李鵬堃;李帥;鄒啟凡;羅聰;蔡國秋;趙偉賢;駱怡寧;張立麒;曹丁山
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發(fā)明屬于水下密封空間制氧技術(shù)領(lǐng)域，并具體公開了一種基于鈣鈦礦型氧化物的化學(xué)鏈循環(huán)制氧系統(tǒng)，包括氣體凈化鼓入裝置、水蒸氣發(fā)生裝置、第一反應(yīng)管和第二反應(yīng)管，氣體凈化鼓入裝置用于對燃燒尾氣進行凈化，并將凈化后的氣體送入第一反應(yīng)管或第二反應(yīng)管中，水蒸氣發(fā)生裝置與換熱器相連，其利用換熱器將水蒸氣加熱并送入第一反應(yīng)管或第二反應(yīng)管中；所述第一反應(yīng)管和第二反應(yīng)管交替循環(huán)發(fā)生制氧反應(yīng)和再生反應(yīng)。本發(fā)明有效控制了CO2的排放，并生成了對乘員有益的氣體O2，具有成本低、能耗低、隱蔽性高等優(yōu)點，適用于潛艇、深海探測器等具有水下動力裝置等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下密封空間制氧技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于鈣鈦礦型氧化物的化學(xué)鏈循環(huán)制氧系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代水下動力裝置長期在水下工作，要完成如潛伏、探測、偵察、攻擊、防衛(wèi)等多項任務(wù)，需要乘載多名乘員。由于水下動力裝置時常連續(xù)數(shù)月不浮出水面，則其對氧氣資源的獲取顯得尤為重要。同時，水下動力裝置里發(fā)動機燃燒尾氣的排放是一個比較大的問題，其熱量高，需要冷卻后再排放，如果直接排放到艙外，未燃盡氧氣和二氧化碳會形成尾跡，從而大大降低隱蔽性。因此，針對水下動力裝置的工作環(huán)境，設(shè)計一種新型的制氧，并增加余熱利用的裝置，對降低水下動力裝置的燃氣排放溫度，同時提升乘員環(huán)境的空氣質(zhì)量的課題具有較高的研究意義。

現(xiàn)有技術(shù)中對于水下密封空間制氧存在兩種常見的裝置：一種是過(超)氧化物制氧，另一種是電解水制氧。過(超)氧化物制氧使用的過(超)氧化物與含有CO2的水蒸氣的空氣接觸，吸收空氣中的CO2產(chǎn)生O2，但是過(超)氧化物再生藥劑在吸收了含水蒸氣的CO2后，會發(fā)生膨脹與糊化現(xiàn)象，其反應(yīng)效率顯著降低。因此，對于高溫高濕的海洋環(huán)境，過(超)氧化物利用效率低、成本高。另外，過(超)氧化物具有強氧化性，其顆粒揮發(fā)到大氣中不僅對設(shè)備具有腐蝕性，對人體的呼吸系統(tǒng)也會產(chǎn)生損傷，給氣體環(huán)境控制帶來不利因素。而電解水制氧的耗電量較大并且成本較高。

綜上來看，無論哪一種水下密閉空間制氧裝置，都存在成本高昂、無法提高隱蔽性等問題。相應(yīng)地，本領(lǐng)域急需對水下密封空間的制氧裝置作出進一步的研究和改進，以便更好地滿足現(xiàn)代水下密封裝置對于氧氣的多種需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于鈣鈦礦型氧化物的化學(xué)鏈循環(huán)制氧系統(tǒng)，其利用尾氣中的CO2和高溫?zé)崃浚⒁遭}鈦礦型氧化物為釋氧材料，應(yīng)用化學(xué)鏈工藝實現(xiàn)連續(xù)捕獲CO2，且同時制取O2，有效控制了CO2的排放，并生成了對乘員有益的氣體O2，具有成本低、能耗低、隱蔽性高等優(yōu)點，適用于潛艇、深海探測器等具有水下動力裝置等領(lǐng)域。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于鈣鈦礦型氧化物的化學(xué)鏈循環(huán)制氧系統(tǒng)，其包括氣體凈化鼓入裝置、水蒸氣發(fā)生裝置、第一反應(yīng)管和第二反應(yīng)管，其中：

所述氣體凈化鼓入裝置用于對燃燒尾氣進行凈化，并將凈化后的氣體送入第一反應(yīng)管或第二反應(yīng)管中，所述水蒸氣發(fā)生裝置與換熱器相連，其利用換熱器將低溫水蒸氣加熱成高溫水蒸氣并送入第一反應(yīng)管或第二反應(yīng)管中；