[實用新型]用于空間植物培養的空氣凈化裝置

有效

• 申請號: 201820908867.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN208537990U
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 徐增闖;張濤;鄭偉波;童廣輝;許大釗;顧建忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G05D11/13
• 分類號: G05D11/13;B01D53/00
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本專利公開了一種用于空間植物培養的空氣凈化裝置，該裝置包括：CO₂氣瓶、比例閥、O₂氣瓶、輸氣泵、單向閥、風扇、CO₂傳感器、O₂傳感器、LED光照單元、植物培養單元、培養箱體、KMnO₄氣體凈化盒和LiOH氣體調節盒。在植物培養過程中，植物會吸收CO₂并釋放O₂，CO₂濃度低于閾值，開啟比例閥，通過CO₂氣瓶供氣。LED光照單元停止工作時，植物進行呼吸作用，CO₂濃度增加，O₂濃度降低，通過O₂氣瓶供氣。定期開啟輸氣泵、單向閥，將空氣通入到LiOH氣體調節盒內，將CO₂降低到閾值之內。定期將氣體輸送到KMnO₄氣體凈化盒中，降低培養箱體內的乙烯等有害氣體濃度。本裝置體積小、工藝簡單，換裝方便。

技術領域

本專利涉及一種基于化學方法處理的氣體循環凈化裝置，具體涉及一種應用于空間植物培養中的氣體組分控制。

背景技術

建立受控生態生保系統是開展長期載人航天探測和地外星球定居與開發的重要保障條件。空間植物培養能夠主要利用植物的光合作用，持續再生航天員所需的食物、氧氣等最基本的生保物質。美國等多國航天員在國際空間站吃上了自己親手培育的新鮮蔬菜，這對改善長期駐站航天員的生理和心理狀態以及提供長期載人深空探測和載人火星飛行的生命保障等具有重大意義。

在密閉環境下，植物培養箱內的氣體組分直接影響植物生長。已有的空間實驗結果表明，乙烯也是影響空間密閉生態系統中植物生長發育的關鍵因素之一。空間微重力環境會導致植物乙烯釋放增加，乙烯濃度過高則會導致植物細胞伸長受到抑制、葉片衰老、不能開花結實等。因此，去除乙烯是所有高等植物培養箱中所必須具備的條件之一。目前國際空間站上的植物培養實驗主要是通過光化學反應來分解乙烯，這種方法需要較高的電壓，消耗能量。

二氧化碳濃度對植物生長也有較大影響，濃度太低會影響植物的光合作用；濃度較高會影響植物的光呼吸作用。

隨著植物培養的進行，密閉培養箱中因植物蒸騰作用而產生的水汽使環境濕度不斷增大。當環境濕度過高時，培養箱內具備各種細菌和霉菌的滋生條件，它們的芽孢和孢子侵入植物培養盒，造成培養植物的污染，不利于植物的生長。因此，對處于空間密閉環境中的植物，如何控制環境濕度以保證植物能在合適的環境中生長就顯得尤為重要。

發明內容

本專利的目的是為了解決空間植物培養箱中氣體環境變化而影響植物生長問題，改善植物生長條件，提供一種用于空間植物培養的氣體凈化裝置。

本專利氣體凈化裝置，它包括CO₂氣瓶、比例閥1、O₂氣瓶、比例閥2、輸氣泵、單向閥1、單向閥2、風扇1、CO₂傳感器、O₂傳感器、LED光照單元、風扇2、植物培養單元、培養箱體、KMnO₄氣體凈化盒和LiOH氣體調節盒。

所述的CO₂氣瓶，材料為6061鋁合金外包覆碳纖維，容積為0.5L，承受最大壓強30MPa；

所述的O₂氣瓶，材料為6061鋁合金外包覆碳纖維，容積為0.5L，承受最大壓強30MPa；

所述的KMnO₄氣體凈化盒，凈化盒內有KMnO₄和活性炭混合吸附性乙烯去除劑；

所述的LiOH氣體調節盒，內置有LiOH，用于去除多余的CO₂氣體；

所述的輸氣泵標稱電壓5V，常壓下流量最大可以達到0.45l/min；