[发明专利]提取氧气制备呼吸气系统及方法

说明书

本发明提供了一种提取氧气制备呼吸气系统及方法，涉及氧气提取制备技术领域，上述提取氧气制备呼吸气系统包括一级升压组件、二级升压组件、第一分子筛吸附塔、第二分子筛吸附塔和储氧制气组件；一级升压组件的出气端与二级升压组件的进气端连通；二级升压组件的出气端通过第一阀门组件与第一分子筛吸附塔和第二分子筛吸附塔的进气端连通，以使第一分子筛吸附塔与第二分子筛吸附塔交替工作；储氧制气组件通过第二阀门组件与第一分子筛吸附塔和第二分子筛吸附塔连通，以使储氧制气组件接收氧气并制得可用于呼吸的混合气。上述系统可连续地从二氧化碳分解产生的混气中分离出氧气，且整个系统工作温度为常温，无需任何加热或降温措施，易于操作。

技术领域

本发明涉及氧气提取制备技术领域，尤其是涉及一种提取氧气制备呼吸气系统及方法。

背景技术

21世纪以来，全球气候变暖成为了最严重的环境问题之一。全球气候变暖导致极地冰川和冻土消融、海平面上升、全球降水量重新分配等一系列生态失衡问题，威胁着人类的生存。全球气候变暖主要是由大气中的温室气体导致的，其中二氧化碳约占全球每年排放温室气体的85％。因此，如何减少大气中排放的二氧化碳气体成为人们关注的重点。此外，随着人类太空探索的逐渐深入，目前国际范围内对于行星的探测兴趣日渐高涨。地球的邻居——金星和火星都是目前行星探测的重点，两者大气的主要成分都是二氧化碳气体。尤其是火星，在未来极有可能成为人类移居的星球之一。基于这些行星的大气成分，可以使用原位资源利用技术将二氧化碳气体资源化利用，使其转化为人类生存需要的氧气和燃料，这样既可以减少宇航员对地球补给的依赖，又可以显著降低成本，对于人类的深空探索意义重大。

二氧化碳气体是一种非常稳定的气态氧化物，其中碳处于最高氧化态，常温下极难使之分解得到人们需要的氧气。最早采用的分解二氧化碳的方法是热分解法，由于碳氧双键的键能很高，热分解的温度需要达到3000K以上，能量消耗巨大，操作条件苛刻。通过催化方法(包括光催化、电催化技术)也可以分解二氧化碳，但催化剂通常难以制备且易出现失活等问题，可靠性偏低。之后，研究者们发现，采用低温等离子体技术可以在气体温度低很多的情况(可以接近室温)下有效地活化二氧化碳使之分解，从而大大地降低操作条件需求，减少分解的能量消耗。这种技术渐渐引起人们的关注，被认为是环境友好的绿色处理方法之一。然而，低温等离子体虽然可以很容易地活化二氧化碳分子使之分解，但低温等离子体化学反应过程的产物选择性很差，一般通过该方法得到的分解产气中还含有较多的二氧化碳、一氧化碳等组分。因此，如何从二氧化碳分解产气中把人们生存呼吸所需要的氧气分离提取出来成为低温等离子体技术分解二氧化碳的应用瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提取氧气制备呼吸气系统及方法，可连续地从二氧化碳分解产生的混气中分离出氧气，且工作温度为常温，无需任何加热或降温措施，易于操作，氧气提取效率高。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种提取氧气制备呼吸气系统，包括一级升压组件、二级升压组件、第一分子筛吸附塔、第二分子筛吸附塔和储氧制气组件；

所述一级升压组件的出气端与所述二级升压组件的进气端连通；

所述二级升压组件的出气端通过第一阀门组件与所述第一分子筛吸附塔和所述第二分子筛吸附塔的进气端连通，以使所述第一分子筛吸附塔与所述第二分子筛吸附塔交替工作；

所述储氧制气组件通过第二阀门组件与所述第一分子筛吸附塔和所述第二分子筛吸附塔连通，以使所述储氧制气组件接收所述第一分子筛吸附塔和所述第二分子筛吸附塔排出的氧气并制得可用于呼吸的混合气。

进一步地，所述一级升压组件包括通过管道依次连接的第一放气阀、真空压缩机、一级储气罐和第二放气阀。

进一步地，所述二级升压组件包括通过管道依次连接的气动增压阀、二级储气罐和第一减压阀，所述气动增压阀的进气端通过管道与所述第二放气阀的出气端连接。