[发明专利]一种用于空间植物培养的气体循环净化装置

说明书

本发明公开了一种用于空间植物培养的气体循环净化装置，该装置包括：它包括CO₂气瓶、比例阀、O₂气瓶、输气泵、单向阀、风扇、CO₂传感器、O₂传感器、LED光照单元、植物培养单元、培养箱体、KMnO₄气体净化盒和LiOH气体调节盒。在植物培养过程中，植物会吸收CO₂并释放O₂，CO₂浓度低于阈值，开启比例阀，通过CO₂气瓶供气。LED光照单元停止工作时，植物进行呼吸作用，CO₂浓度增加，O₂浓度降低，通过O₂气瓶供气。定期开启输气泵、单向阀，将空气通入到LiOH气体调节盒内，将CO₂降低到阈值之内。定期将气体输送到KMnO₄气体净化盒中，降低培养箱体内的乙烯等有害气体浓度。本装置利用KMnO₄和活性炭去除有机气体和乙烯，LiOH降低CO₂浓度，体积小、工艺简单，换装方便等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于化学方法处理的气体循环净化装置，具体涉及一种应用于空间植物培养中的气体组分控制。

背景技术

建立受控生态生保系统是开展长期载人航天探测和地外星球定居与开发的重要保障条件。空间植物培养能够主要利用植物的光合作用，持续再生航天员所需的食物、氧气等最基本的生保物质。美国等多国航天员在国际空间站吃上了自己亲手培育的新鲜蔬菜，这对改善长期驻站航天员的生理和心理状态以及提供长期载人深空探测和载人火星飞行的生命保障等具有重大意义。

在密闭环境下，植物培养箱内的气体组分直接影响植物生长。已有的空间实验结果表明，乙烯也是影响空间密闭生态系统中植物生长发育的关键因素之一。空间微重力环境会导致植物乙烯释放增加，乙烯浓度过高则会导致植物细胞伸长受到抑制、叶片衰老、不能开花结实等。因此，去除乙烯是所有高等植物培养箱中所必须具备的条件之一。目前国际空间站上的植物培养实验主要是通过光化学反应来分解乙烯，这种方法需要较高的电压，消耗能量。

二氧化碳浓度对植物生长也有较大影响，浓度太低会影响植物的光合作用；浓度较高会影响植物的光呼吸作用。

随着植物培养的进行，密闭培养箱中因植物蒸腾作用而产生的水汽使环境湿度不断增大。当环境湿度过高时，培养箱内具备各种细菌和霉菌的滋生条件，它们的芽孢和孢子侵入植物培养盒，造成培养植物的污染，不利于植物的生长。因此，对处于空间密闭环境中的植物，如何控制环境湿度以保证植物能在合适的环境中生长就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决空间植物培养箱中气体环境变化而影响植物生长问题，改善植物生长条件，提供一种用于空间植物培养的气体净化装置。

本发明气体净化装置，它包括CO₂气瓶、比例阀1、O₂气瓶、比例阀2、输气泵、单向阀1、单向阀2、风扇1、CO₂传感器、O₂传感器、LED光照单元、风扇2、植物培养单元、培养箱体、KMnO₄气体净化盒和LiOH气体调节盒。

所述的CO₂气瓶，材料为6061铝合金外包覆碳纤维，容积为0.5L，承受最大压强30MPa；

所述的O₂气瓶，材料为6061铝合金外包覆碳纤维，容积为0.5L，承受最大压强30MPa；

所述的KMnO₄气体净化盒，净化盒内有KMnO₄和活性炭混合吸附性乙烯去除剂；

所述的LiOH气体调节盒，内置有LiOH，用于去除多余的CO₂气体；