[發明專利]空氣-水提取系統

有效

• 申請號: 201880061446.1
• 申請日: 2018-09-24
• 公開（公告）號: CN111356886B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 特倫特·莫爾特;約書亞·普勒斯頓
• 申請（專利權）人: 斯凱瑞股份有限公司
• 主分類號: F25B17/00
• 分類號: F25B17/00;F25B27/02;F25D21/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;胡彬

在實施方案中，一種空氣?水提取系統包含：水選擇性膜，其被配置為通過水選擇性膜經由選擇性擴散輸送來自濕空氣的水；低壓腔室，其與水選擇性膜和被配置為將干燥氫傳送到低壓氣體腔室的氫氣入口流體連通；膜與電極組合體，其包含陽極、質子交換膜、陰極和電源；其中陽極與低壓腔室流體連通；與陰極流體連通的高壓腔室，其用于接收來自陰極的飽和氫和液體水；與所述高壓腔室流體連通的水導管，其被配置為從所述高壓腔室移除液體水；和用于從所述高壓腔室移除飽和氫的氫導管。

相關申請的交叉引用

本申請要求2017年9月22日提交的美國臨時專利申請序列號62/561,987的權益。相關申請通過引用整體并入本文。

背景技術

在過去的幾十年中，對濕度控制建筑物的需求不斷增加，其需求范圍從在公共和私人空間中的用途到在例如制造電子設備的制造空間中的用途。除了過量使用CFC之外，傳統的空調系統在實現期望的除濕量方面經常具有局限性。獨立的濕度控制設備已經被用于嘗試和減輕這些問題，包括使用液體或固體干燥劑。然而，干燥劑解決方案在商業和工業應用中都具有實際限制，包括復雜的系統設計，通常占據大的體積空間，以及與干燥劑攜帶有關的問題，導致金屬腐蝕和潛在的健康問題。

最近，已經開發了依賴于電化學除濕的除濕電池。Qi等人，Applied Energy 208(2017)1174-1183，提出了一種這樣的電化學除濕系統，其將濕空氣引入陽極，在陽極處水被分解成質子、電子和氧。然后質子與過量的水一起通過質子交換膜輸送到陰極，在陰極它們與氧和電子反應以重新形成水。然后，將所輸送的水和所形成的水作為液體水從系統中去除，從而導致濕空氣的除濕。但是，此系統具有包括高工作電壓的若干缺點。這樣的高工作電壓可限制從濕空氣中除去的水量，并且由于在膜中形成自由基而可不利地導致膜隨時間降解。

因此，需要一種克服這些或其它缺點的改善的電化學除濕系統。

發明內容

本文公開了一種空氣-水提取系統和一種從濕空氣中除去水的方法。

在實施方案中，一種空氣-水提取系統包含：水選擇性膜，所述水選擇性膜被配置為通過水選擇性膜經由選擇性擴散將來自濕空氣的水從第一側輸送到第二側；低壓腔室，其與水選擇性膜的第二側和被配置為將干燥氫傳送到低壓氣體腔室的氫氣入口流體連通；膜與電極組合體，其包含陽極、質子交換膜、陰極和電源；其中陽極與低壓腔室流體連通；與陰極流體連通的高壓腔室，其用于接收來自陰極的飽和氫和液體水；與所述高壓腔室流體連通的水導管，其被配置為從所述高壓腔室移除液體水；和用于從所述高壓腔室移除飽和氫的氫導管。

在另一個實施方案中，一種從濕空氣中去除水的方法包含：通過水選擇性膜將來自濕空氣的水輸送至低壓腔室并將干燥氫經由氫氣入口引導至低壓腔室以形成混合氣體，其中所述低壓腔室與膜與電極組合體流體連通，其中所述膜與電極組合體包含陽極、質子交換膜、陰極和電源；向所述膜與電極組合體施加電壓以引起所述陽極處的所述干燥氫解離成質子和電子，并通過所述質子交換膜將所述質子和所述水從所述陽極引導到所述陰極，其中所述質子與所述電子在所述陰極處重新結合以形成結合氫；和將所述結合氫和所述水收集在高壓腔室中。

通過以下附圖、詳細描述和權利要求例示了上述和其它特征。

附圖說明

附圖是非限制性的示例性實施方案，其中相同的元素用相同的附圖標記表示。

圖1是空氣-水提取系統的說明性實施方案；和

圖2是空氣-水提取系統的說明性實施方案。

具體實施方式