[发明专利]氧浓缩器和方法

权利要求书

1.一种氧浓缩器，包含：

质子传导膜；

接触所述膜的第一面的阴极；

接触所述膜的第二面的阳极；

催化设备，所述催化设备包含催化剂和扩散层，所述扩散层将所述催化剂与所述阴极间隔开；以及

限定阴极室的外壳，所述催化设备容纳在所述阴极室内并且所述外壳包括用于使空气流动至所述催化剂的通风装置。

2.根据权利要求1所述的氧浓缩器，其中所述通风装置被布置为控制进入或通过所述阴极室的空气流动。

3.根据权利要求1或2所述的氧浓缩器，其中所述通风装置使得所述阴极室在预定的上限和/或下限之间通风。

4.根据权利要求3所述的氧浓缩器，其中在使用所述浓缩器期间高于所述预定的下限的通风使得足够的大气氧到达所述催化剂，以与在所述阴极处产生的多于90％、优选多于95％、特别优选多于99％的氢发生反应。

5.根据权利要求3或4所述的氧浓缩器，其中低于所述预定的上限的通风使得由氢与大气氧反应而在所述催化剂处产生的少于15％、优选少于5％、特别优选少于1％的水被通风气流自所述催化剂带走。

6.根据权利要求3、4或5所述的氧浓缩器，其中低于所述预定的上限的通风使得由氢与大气氧反应而在所述催化剂处产生的多于85％、优选多于95％、特别优选多于99％的水穿过所述扩散层到达所述阴极和所述质子传导膜。

7.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述通风装置包括一个或更多个限定为穿过所述外壳的壁的通风孔。

8.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述催化剂和所述阴极的面积为150mm²至2000mm²、优选300mm²至1000mm²、特别优选400mm²至600mm²。

9.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述催化剂基本上是平面的，以及所述阴极室按垂直于所述催化剂的平面测量的深度为0.4mm至10mm，优选0.5mm至7mm，特别优选0.6mm至3mm。

10.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述催化剂基本上是平面的并且具有横向尺寸，并且其中所述阴极室按垂直于所述催化剂的平面测量的深度为所述横向尺寸的0.1倍至0.015倍，优选0.04倍至0.02倍。

11.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述催化剂的横向尺寸为10mm至50mm。

12.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述通风装置包括一个或更多个限定为穿过所述外壳的壁的通风孔，并且其中所述一个或更多个通风孔的总面积为7mm²至80mm²、优选10mm²至40mm²、特别优选12mm²至20mm²。

13.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述通风装置包括一个或更多个限定为穿过所述外壳的壁的通风孔，并且其中所述催化剂的面积为所述一个或更多个通风孔的总面积的10倍至70倍、优选25倍至55倍、特别优选30倍至45倍。

14.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，其中所述通风装置包括一个或更多个限定为穿过所述外壳的壁的通风孔，并且其中所述阴极的面积为所述一个或更多个通风孔的总面积的10倍至70倍、优选25倍至55倍、特别优选30倍至45倍。

15.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，用于在50Am^-2至250Am^-2、优选75Am^-2至200Am^-2、特别优选100Am^-2至150Am^-2的电流密度下运行。

16.根据任一前述权利要求所述的氧浓缩器，用于在0.75V至2V、优选1V至1.5V、特别优选约1.2V的电压下运行。