用于灭火的燃料电池系统技术方案

根据本发明专利技术的示例性实施方案，提供一种用于灭火的消防系统，该消防系统具有用于产生富氮气阴极排放空气的燃料电池。向该燃料电池供给空气和燃料。随后，在该燃料电池内使空气降低到确定的氧气含量。向火源供给排放空气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请引用本申请要求2005年11月10日提交的德国专利申请10 2005 053694.8和2005年11月18日提交的美国临时专利申请60/738079的优先权，上述申请的公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及消防。具体而言，本专利技术涉及用于灭火的消防系统、这种消防系统在航空器中的用途、这种消防系统在建筑物中的用途、这种消防系统在船舶上的用途、具有这种消防系统的航空器和用于消防的方法。
技术介绍
约40年来，卤代烃(Halon)已被用于在航空器上灭火。卤代烃是部分或完全卤代的烃，该烃在化学上参与火的连锁反应并由此导致该反应的中断。无可否认，Halon 1211(用于手持灭火器的氯-溴-二氟-甲烷)和1301(用于装配式灭火组件的溴-三氟-甲烷)影响同温层臭氧的形成并因此包括在联合国蒙特利尔协议(Montreal Protocol of the United Nations)所禁止的材料中。
技术实现思路
可期望在航空器中提供改进的消防系统。根据本专利技术的一个示例性实施方案，提供一种用于房间内灭火的消防系统，该消防系统包括：用于产生富氮气阴极排放空气的燃料电池和管道组件，所述管道组件用于将富氮气阴极排放空气引导至火源，以使降低火源周围的氧气含量，从而熄灭火源。因此，可提供有效的房间内或对象内的消防系统，该系统利用燃料电池系统的贫氧气且富氮气的排放气。这样，可以使用机内(board-internal)燃料电池系统的排放气用于消防或避免火灾危险。-->另外，灭火装置可以在尺寸上更小或甚至完全被取消。为此目的，可以使用所有类型的燃料电池，例如碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)或直接乙醇/甲醇燃料电池(DAFC/DMFC)。在这点上，电解质的工作温度可能并不重要，重要的只是阴极排放空气的组成。它可包含诸如氮气等的不活泼气体。因此，根据燃料电池类型并且如果必要的话根据系统设置，所述排放气可以是干燥的或含水的。基于氮气的不活泼性，氮气可特别好地适用于房间内消防。根据本专利技术的另一实施方案，消防系统还具有用于触发(使用)向火源供给富氮气阴极排放空气的调节或控制单元。可通过改变燃料电池的阴极的λ值来进行氧气含量的调节。λ值代表向燃料电池供给的氧气量和在燃料电池内部转化的氧气量之间的比值。可通过调节燃料电池的空气供给(吹风机)来调整该比值。在阴极排放空气中氧气含量过高的情况下，必须减少空气供给并因此减小λ值。因此，可通过向房间供给足够的阴极排放空气来控制房间内的氧气含量。因此，可自动启动灭火过程。另外，可根据规定相应地调节或重新调节氧气含量。控制/调节可全自动进行。例如，可以在人进入房间时调节氧气含量，使得它为约15vol％。这样，可以保证人可进入房间，但是另一方面，相对于正常空气的着火危险或失火危险显著减小。从而，还可防御性或预防性地使用该消防系统。另一方面，例如，通过调节或控制单元，还可保证氧气部分总是保持在确定的预设最大值以下，例如，小于12vol％或小于更小的值。当然，调节或控制单元还可设计为纯控制单元。那样的话，可手动进行调节。根据本专利技术的另一实施方案，调节或控制单元设计为控制或调节燃料电池阴极的空气供给、燃料电池阳极的燃料供给和/或向火源的富氮气阴极排放空气的供给。-->因此，可根据需求调整燃料电池的功率，即供给或多或少的燃料、或多或少的空气或者用电设备需要的或多或少的功率。另外，将富氮气阴极排放空气引入房间内可以被控制或调节，其中例如通过调节或控制单元来操作相应的阀。根据本专利技术的另一实施方案，消防系统还包括用于测量选自房间内氧气含量、房间内氢气含量、房间内温度、房间内压力和房间内湿含量中的至少一个物理参数的测量单元和用于识别房间内火情的检测器。另外，消防系统包括用于将由测量单元测量的物理参数传送到调节或控制单元的数据线。这样，可以监测房间内状况。例如，如果房间内的温度上升，或者如果房间内烟雾的发展，则为了熄灭发展的火势，可以通过阴极排放空气的供给进一步降低氧气含量。同样，可以监测压力。如果压力超过设定值，例如设防值，则可供给富氮气阴极排放气，其中火势参数与烟雾发展的强度有关。预定参数的自动和永久维护可以是根据本专利技术的消防系统的调节和控制单元的首要目的。根据本专利技术的另一实施方案，消防系统还包括用于测量选自管道系统中排放气的氧气含量、管道系统中排放气的氢气含量、管道系统中排放气的二氧化碳含量、管道系统中排放气的一氧化碳含量、管道系统中排放气的氮氧化物含量、管道系统中排放气的体积流量、管道系统中排放气的温度、管道系统中排放气的压力、管道系统中排放气的湿含量中的至少一个物理参数的测量单元。另外，消防系统还包括用于将由测量单元测量的物理参数传送到调节和控制单元的数据线。根据本专利技术的另一实施方案，消防系统还包括用于将管道系统的排放气释放到环境空气的阀。如果例如管道系统的排放气的氧气含量超过或低于设定值，那么这可以通过测量单元来检测并将其传送给调节和控制单元，并且，如果必要的话，操纵该阀，使得排放气不被供给到房间内而是被供给到环境空气。根据本专利技术的另一实施方案，消防系统还包括用于调节房间内压力的减压阀。-->如果例如房间内压力超过设定的阈值或者如果房间内部和房间的周围环境之间的压力差值超过设定参数，则可因此释放空气。根据本专利技术的另一示例性实施方案，消防系统还包含用于压缩富氮气阴极排放空气以使灭火性能增强的压缩器和/或用于冷却富氮气阴极排放空气的热交换器。这样，富氮气阴极空气可在被供给到房间或火源之前被压缩或冷却。根据本专利技术的另一示例性实施方案，消防系统还包括用于使富氮气阴极排放空气中的水冷凝的冷凝器和用于储存冷凝水的水箱。这样，可产生阴极排放水，然后将其储存。例如，然后阴极排放水可从该储存装置供给到航空器的供水装置，或者可在失火时用于灭火目的。还可以设置从冷凝器到航空器水系统的直接管线(不必在水箱中存储冷凝水)。另外，由于氢气转化器可能对于从烃水产生氢气来说是必需的，因此还可提供从冷凝器到氢气转化器的供给。根据本专利技术的另一示例性实施方案，消防系统还包括用于对房间进行调节的气候控制组件。因此，可以在不影响房间内的氧气含量的情况下，将空气吸入、冷却并重新供给到房间。另外，气候控制组件可用于在燃料电池排放气被供给到房间之前对其进行调节。因此，例如，在冷凝之后，供给到房间内之前的温度被重新调节到确定的水平。根据本专利技术的另一示例性实施方案，消防系统还包括用于由房间的燃料电池阴极提供空气供给的供给线，由此可进一步降低房间中的氧气含量。为了进一步增加防火能力，可例如在进一步降低房间内的氧气部分时，通过控制和调节装置接通该供给。在其它情况下(或者同时)，可向燃料电池供给外部空气或机舱空气。根据本专利技术的另一示例性实施方案，调节或控制单元设计用于控制或调节热交换器、压缩机、减压阀、放泄阀、气候控制组件和对氢气转-->化器供水中的至少其一。因此，根据具体要求，可相应地冷却引入房间内的富氮气阴极排放空气的温度。另外，可以调整供给到房间内的阳极供给气、阴极供给气或富氮气阴极排放气的压缩程度。根据本专利技术的另一示例性实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于熄灭房间内火源的消防系统，所述消防系统（１００）包括：燃料电池（１），其用于产生富氮气阴极排放空气；和管道组件（１６），其用于将所述富氮气阴极排放空气供给到火源（４１）以降低火源（４１）周围的氧气含量，从而熄灭火源（４１）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-11-10 102005053694.8;US 2005-11-18 60/738,1.一种用于熄灭房间内火源的消防系统，所述消防系统(100)包括：燃料电池(1)，其用于产生富氮气阴极排放空气；和管道组件(16)，其用于将所述富氮气阴极排放空气供给到火源(41)以降低火源(41)周围的氧气含量，从而熄灭火源(41)。2.根据权利要求1的消防系统(100)，还包括：调节或控制单元(23)，其用于触发向火源(41)供给所述富氮气阴极排放空气。3.根据权利要求2的消防系统(100)，其中，所述调节或控制单元(23)配置为对于向燃料电池(1)的阴极的空气供给(9)、向燃料电池(1)的阳极的燃料供给(5)和向火源(41)的所述富氮气阴极排放空气的供给中的至少其一进行控制或调节。4.根据权利要求1～3中任一项的消防系统(100)，还包括：第一测量单元(6、10、22)，其用于测量选自房间(25)内的氧气含量、房间内的氢气含量、房间(25)内的温度、房间(25)内的压力和房间(25)内的烟雾发展中的至少一个物理参数；和数据线(26、27、28)，其用于将所测量的物理参数从所述第一测量单元(22)传送到所述调节和控制单元(23)。5.根据前述权利要求中任一项的消防系统，还包括：第二测量单元，其用于测量选自管道系统中排放空气的氧气含量、管道系统中排放空气的氢气含量、管道系统中排放空气的二氧化碳含量、管道系统中排放空气的一氧化碳含量、管道系统中排放空气的氮氧化物含量、管道系统中排放空气的体积流量、管道系统中排放空气的温度、管道系统中排放空气的压力、管道系统中排放空气的湿含量中的至少一个物理参数。6.根据前述权利要求中任一项的消防系统，还包括：数据线，其用于将所测量的物理参数从所述第一或第二测量单元传送到所述调节和控制单元。7.根据前述权利要求中任一项的消防系统(100)，还包括：减压阀(23)，其用于调节房间(25)内的压力。8.根据前述权利要求中任一项的消防系统(100)，还包括：压缩器(17、21)，其用于压缩所述富氮气阴极排放空气以提高灭火能力；和/或热交换器(18)，其用于冷却所述富氮气阴极排放空气。9.根据前述权利要求中任一项的消防系统(100)，还包括：冷凝器(19)，其用于使所述富氮气阴极排放空气中的水冷凝出来；和用于储存冷凝水的水箱(20)。10.根据前述权利要求中任一项的消防系统(100)，还包括：供给管线(15)，其用于为燃料电池(1)的阴极提供来自房间(25)的空气供给(9)，由此可进一步降低房间(25...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤莉卡布莱伊，拉尔斯弗拉姆，安德列亚斯韦斯滕贝格尔，克劳斯霍夫亚，
申请(专利权)人：空中客车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]