[发明专利]氨和氢电化学气候控制系统

说明书

一种电化学气候控制系统使包括氨(NH₃)和氢(H₂)的工作流体循环。蒸发器使液氨挥发以实现制冷效果。当施加f时，电化学装置可以增大工作流体的总压力和/或氨的第一分压并且减小氢的第二分压。冷凝器冷却工作流体/将氨转变为液体。分离器将液氨与气相氢分离。热交换器可以设置在蒸发器的下游。该系统可以包括将蒸汽相氨和气相氢组合成加压流的喷射器。可选地包括第二电化学装置，第二电化学装置减小退出分离器的气相氢的压力，并且第二电化学装置生成被传递至第一电化学装置的电势。这样的高效系统可以没有任何机械泵或移动部件。

对相关申请的交叉应用

本申请要求于2018年7月24日提交的美国专利申请第16/043,985号的优先权，该美国专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及包括电化学装置并且使氨(NH₃)和氢(H₂)循环的气候控制系统。

背景技术

该部分提供了与本公开内容相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

常规的热力学气候控制系统例如热泵系统、制冷系统或空调系统可以包括下述流体回路，该流体回路具有：通常位于室外的第一热交换器(例如，促进制冷剂从气相/蒸汽相到液相的相变的冷凝器)；通常位于室内或待冷却环境中的第二热交换器(例如，促进制冷剂从液相到气相/蒸汽相的相变的蒸发器)；设置在第一热交换器与第二热交换器之间的膨胀装置；以及经由蒸汽压缩循环(VCC)操作以使气相/蒸汽相制冷剂(以及可选的润滑油)在第一热交换器与第二热交换器之间循环并对其进行加压的压缩机。压缩机通常是用于对制冷剂进行加压的机械压缩机，当制冷剂在系统内循环时，制冷剂随后可以被冷凝和蒸发以向系统内或外传递热量。

氨(NH₃)是非常有效的制冷剂并且对全球变暖没有影响。尽管氨已经被用作制冷剂很多年，但是在常规的制冷系统配置中例如在由电动机驱动的封闭式压缩机中，氨提出了一些挑战。氨可能具有腐蚀性并且因此与存在于电动机和常规系统中的其他装备中的铜不兼容。

自20世界30年代以来，已出现了采用制冷剂(通常为氨)、液态吸收剂(通常为水)和惰性气体(通常为氢)的无泵吸收式制冷系统。通过系统进行自身再分配的不凝惰性气体的加入，使得系统能够在相同的全压力下操作，同时在系统的不同部分具有不同的制冷剂分压。这种独特的设计使得制冷系统能够仅使用重力、用于在蒸发器处进行解吸和热交换的热源、冷凝器以及吸收器进行操作而无需任何机械泵。这样的无泵吸收式制冷系统安静且极为可靠。然而，与电动压缩机驱动的制冷系统相比，使用电阻热作为热源会导致固有地降低效率。由于实现较高能量效率的总体趋势，这些系统最终已经被电动压缩机驱动的系统所取代。

此外，使用机械压缩机用于蒸汽控制压缩的气候控制系统的效率取决于压缩机的性能。当与卡诺热泵极限相关联的理论效率相比时，在效率方面仍然存在很大的提高空间。因此，期望开发能够根据需要有效且高效地提供冷却和/或加热的气候控制系统。期望开发使用氨作为提供高能量效率的制冷剂来提供无泵制冷(例如，没有泵、移动部件且无油)的气候控制系统。

发明内容

该部分提供了本公开内容的总体概述，并且不是对本公开内容的全部范围或全部特征的全面公开。