專利名稱：用于滅火的燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消防。具體而言，本發(fā)明涉及用于滅火的消防系統(tǒng)、這 種消防系統(tǒng)在航空器中的用途、這種消防系統(tǒng)在建筑物中的用途、這種 消防系統(tǒng)在船舶上的用途、具有這種消防系統(tǒng)的航空器和用于消防的方 法。
背景技術(shù)：
約40年來，卣代烴(Halon)已被用于在航空器上滅火。卣代烴是 部分或完全卣代的烴，該烴在化學(xué)上參與火的連鎖反應(yīng)并由此導(dǎo)致該反 應(yīng)的中斷。
無可否認(rèn)，Halon 1211(用于手持滅火器的氯-溴-二氟-甲烷)和1301 (用于裝配式滅火組件的溴-三氟-甲烷)影響同溫層臭氧的形成并因此 包括在聯(lián)合國蒙特利爾協(xié)議(Montreal Protocol of the United Nations ) 所禁止的材料中。

發(fā)明內(nèi)容
可期望在航空器中提供改進(jìn)的消防系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，提供一種用于房間內(nèi)滅火的消 防系統(tǒng)，該消防系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生富氮?dú)怅帢O排放空氣的燃料電池和 管道組件，所述管道組件用于將富氮?dú)怅帢O排放空氣引導(dǎo)至火源，以使 降低火源周圍的氧氣含量，從而熄滅火源。
因此，可提供有效的房間內(nèi)或?qū)ο髢?nèi)的消防系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用燃料 電池系統(tǒng)的貧氧氣且富氮?dú)獾呐欧艢狻＿@樣，可以使用機(jī)內(nèi) (board-internal)燃料電池系統(tǒng)的排放氣用于消防或避免火災(zāi)危險。另外，滅火裝置可以在尺寸上更小或甚至完全被取消。為此目的，可以
使用所有類型的燃料電池，例如堿性燃料電池(AFC)、質(zhì)子交換膜燃 料電池(PEMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池
(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)或直接乙醇/曱醇燃料電池
(DAFC/DMFC)。
在這點(diǎn)上，電解質(zhì)的工作溫度可能并不重要，重要的只是陰極排放 空氣的組成。它可包含諸如氮?dú)獾鹊牟换顫姎怏w。因此，才艮據(jù)燃料電池 類型并且如果必要的話根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置，所述排放氣可以是干燥的或含水 的。
基于氮?dú)獾牟换顫娦?，氮?dú)饪商貏e好地適用于房間內(nèi)消防。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還具有用于觸發(fā)(使用)向 火源供給富氮?dú)怅帢O排放空氣的調(diào)節(jié)或控制單元。
可通過改變?nèi)剂想姵氐年帢O的入值來進(jìn)行氧氣含量的調(diào)節(jié)。X值代表 向燃料電池供給的氧氣量和在燃料電池內(nèi)部轉(zhuǎn)化的氧氣量之間的比值。 可通過調(diào)節(jié)燃料電池的空氣供給(吹風(fēng)機(jī))來調(diào)整該比值。在陰極排放 空氣中氧氣含量過高的情況下，必須減少空氣供給并因此減小X值。因 此，可通過向房間供給足夠的陰極排放空氣來控制房間內(nèi)的氧氣含量。
因此，可自動啟動滅火過程。另外，可根據(jù)規(guī)定相應(yīng)地調(diào)節(jié)或重新 調(diào)節(jié)氧氣含量?？刂?調(diào)節(jié)可全自動進(jìn)行。例如，可以在人進(jìn)入房間時 調(diào)節(jié)氧氣含量，使得它為約15vo1。/。。這樣，可以保證人可進(jìn)入房間， 但是另一方面，相對于正常空氣的著火危險或失火危險顯著減小。從而， 還可防御性或預(yù)防性地使用該消防系統(tǒng)。
另一方面，例如，通過調(diào)節(jié)或控制單元，還可保證氧氣部分總是保 持在確定的預(yù)設(shè)最大值以下，例如，小于12vol。/?；蛐∮诟〉闹怠?br> 當(dāng)然，調(diào)節(jié)或控制單元還可設(shè)計(jì)為純控制單元。那樣的話，可手動 進(jìn)行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，調(diào)節(jié)或控制單元設(shè)計(jì)為控制或調(diào)節(jié)燃 料電池陰極的空氣供給、燃料電池陽極的燃料供給和/或向火源的富氮 氣陰極排放空氣的供給。因此，可根據(jù)需求調(diào)整燃料電池的功率，即供給或多或少的燃料、 或多或少的空氣或者用電設(shè)備需要的或多或少的功率。另外，將富氮?dú)?陰極排放空氣引入房間內(nèi)可以被控制或調(diào)節(jié)，其中例如通過調(diào)節(jié)或控制 單元來操作相應(yīng)的閥。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于測量選自房間內(nèi) 氧氣含量、房間內(nèi)氫氣含量、房間內(nèi)溫度、房間內(nèi)壓力和房間內(nèi)濕含量 中的至少一個物理參數(shù)的測量單元和用于識別房間內(nèi)火情的檢測器。另 外，消防系統(tǒng)包括用于將由測量單元測量的物理參數(shù)傳送到調(diào)節(jié)或控制 單元的數(shù)據(jù)線。
這樣，可以監(jiān)測房間內(nèi)狀況。例如，如果房間內(nèi)的溫度上升，或者 如果房間內(nèi)煙霧的發(fā)展，則為了熄滅發(fā)展的火勢，可以通過陰極排放空 氣的供給進(jìn)一步降低氧氣含量。同樣，可以監(jiān)測壓力。如果壓力超過設(shè) 定值，例如設(shè)防值，則可供給富氮?dú)怅帢O排放氣，其中火勢參數(shù)與煙霧 發(fā)展的強(qiáng)度有關(guān)。預(yù)定參數(shù)的自動和永久維護(hù)可以是根據(jù)本發(fā)明的消防 系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制單元的首要目的。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于測量選自管道系 統(tǒng)中排放氣的氧氣含量、管道系統(tǒng)中排放氣的氫氣含量、管道系統(tǒng)中排 放氣的二氧化碳含量、管道系統(tǒng)中排放氣的一氧化碳含量、管道系統(tǒng)中 排放氣的氮氧化物含量、管道系統(tǒng)中排放氣的體積流量、管道系統(tǒng)中排 放氣的溫度、管道系統(tǒng)中排放氣的壓力、管道系統(tǒng)中排放氣的濕含量中 的至少一個物理參數(shù)的測量單元。另外，消防系統(tǒng)還包括用于將由測量 單元測量的物理參數(shù)傳送到調(diào)節(jié)和控制單元的數(shù)據(jù)線。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于將管道系統(tǒng)的排 放氣釋放到環(huán)境空氣的閥。如果例如管道系統(tǒng)的排放氣的氧氣含量超過 或低于設(shè)定值，那么這可以通過測量單元來檢測并將其傳送給調(diào)節(jié)和控 制單元，并且，如果必要的話，操縱該閥，使得排放氣不被供給到房間 內(nèi)而是被供給到環(huán)境空氣。
才艮據(jù)本發(fā)明的另 一 實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于調(diào)節(jié)房間內(nèi)壓力 的減壓閥。
8如果例如房間內(nèi)壓力超過設(shè)定的閾值或者如果房間內(nèi)部和房間的 周圍環(huán)境之間的壓力差值超過設(shè)定參數(shù)，則可因此釋放空氣。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包含用于壓縮富氮 氣陰極排放空氣以使滅火性能增強(qiáng)的壓縮器和/或用于冷卻富氮?dú)怅帢O 排放空氣的熱交換器。
這樣，富氮?dú)怅帢O空氣可在被供給到房間或火源之前被壓縮或冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于使富氮?dú)?陰極排放空氣中的水冷凝的冷凝器和用于儲存冷凝水的水箱。
這樣，可產(chǎn)生陰極排放水，然后將其儲存。例如，然后陰極排放水 可從該儲存裝置供給到航空器的供水裝置，或者可在失火時用于滅火目 的。
還可以設(shè)置從冷凝器到航空器水系統(tǒng)的直接管線(不必在水箱中存 儲冷凝水)。
另外，由于氫氣轉(zhuǎn)化器可能對于從烴水產(chǎn)生氫氣來說是必需的，因 此還可提供從冷凝器到氫氣轉(zhuǎn)化器的供給。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于對房間進(jìn) 行調(diào)節(jié)的氣候控制組件。因此，可以在不影響房間內(nèi)的氧氣含量的情況 下，將空氣吸入、冷卻并重新供給到房間。另外，氣候控制組件可用于 在燃料電池排放氣被供給到房間之前對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，例如，在冷 凝之后，供給到房間內(nèi)之前的溫度被重新調(diào)節(jié)到確定的水平。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于由房間的 燃料電池陰極提供空氣供給的供給線，由此可進(jìn)一步降低房間中的氧氣 含量。
為了進(jìn)一步增加防火能力，可例如在進(jìn)一步降低房間內(nèi)的氧氣部分 時，通過控制和調(diào)節(jié)裝置接通該供給。在其它情況下(或者同時)，可 向燃料電池供給外部空氣或機(jī)搶空氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，調(diào)節(jié)或控制單元設(shè)計(jì)用于控制 或調(diào)節(jié)熱交換器、壓縮機(jī)、減壓閥、放泄閥、氣候控制組件和對氫氣轉(zhuǎn)化器供水中的至少其一。
因此，根據(jù)具體要求，可相應(yīng)地冷卻引入房間內(nèi)的富氮?dú)怅帢O排放 空氣的溫度。另外，可以調(diào)整供給到房間內(nèi)的陽極供給氣、陰極供給氣 或富氮?dú)怅帢O排放氣的壓縮程度。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，陰極排放氣可與其它的燃料電 池互連，使得從一個陰極排放的空氣用作其它燃料電池的供給。這導(dǎo)致 互連的燃料電池的排放氣中氧氣含量的進(jìn)一步降低。
根據(jù)消防系統(tǒng)的本發(fā)明另一示例性實(shí)施方案，陰極排放空氣還可與 用于另外減少氧氣的裝置互連。出于這種目的，例如，空氣分離膜可能
是適合的。它可將陰極排放氣分成兩個流富氧氣空氣和富氮?dú)饪諝狻?富氧氣空氣被排放到大氣中；而剩余的富氮?dú)饪諝獗还┙o到房間中。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，直接從燃料電池提供消防系統(tǒng) 中所需要的電能和熱能。
因此，可以不需要外部的能量供給。該系統(tǒng)可以以自維持的方式工 作并可自身產(chǎn)生能量。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，提供一種消防系統(tǒng)，該消防系 統(tǒng)還包括供給管線和蓄水裝置，由此，可以通過供給管線從蓄水裝置向 火源供給水。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案，消防系統(tǒng)還包括用于存儲富氮 氣陰極排放空氣的中間存儲裝置，該中間存儲裝置可以在著火時被排空 用以快速滅火。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，所要滅火的房間是航空 器中的房間。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案，提供上述消防系統(tǒng)用于熄滅航 空器中的火源的用途。例如，在貨艙、電子艙或狹小的隱蔽區(qū)域中的火 源。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，提供該消防系統(tǒng)用于熄滅船舶 中的火源的用途。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，提供該消防系統(tǒng)用于熄滅建筑物中的火源的用途。
根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案，提供該防火系統(tǒng)用于一般氧氣 減少以及與其相關(guān)的海拔高度模擬和房間中的氧氣減少的用途。
此外，提供一種航空器，該航空器包括用于航空器中房間消防的上 述消防系統(tǒng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，提供一種消防方法，其 中通過燃料電池產(chǎn)生富氮?dú)怅帢O排放空氣，并且將該富氮?dú)怅帢O排放空 氣引至火源，以降低火源周圍的氧氣含量，從而熄滅火源。
這樣，可以提供一種方法，通過該方法可實(shí)現(xiàn)改善的航空器房間消
防。而諸如Halon體系的滅火系統(tǒng)可以不是必需的。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，測量房間內(nèi)的物理參數(shù)，諸如 房間內(nèi)的溫度、房間內(nèi)的壓力、房間內(nèi)的氧氣含量、房間內(nèi)的濕含量、 房間內(nèi)的氫氣含量或房間內(nèi)煙霧的發(fā)展。這些測量的參數(shù)然后可從測量 單元傳送到調(diào)節(jié)或控制單元，用以觸發(fā)對火源供給富氮?dú)怅帢O排放空 氣?？梢酝ㄟ^控制單元控制陰極的X來調(diào)節(jié)陰極排放氣的氧氣含量。另 外，空氣分離單元還可在將陰極排放氣供給火源之前進(jìn)一步降低其氧氣 含量。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方案，測量管道系統(tǒng)中的物理參數(shù)， 例如排放空氣的氧氣含量、排放空氣的氫氣含量、排放空氣的二氧化碳 含量、排放空氣的一氧化碳含量、排放空氣的氮氧化物含量、排放空氣 的體積流量、排放空氣的溫度、排放空氣的壓力、和排放空氣的濕含量。 另外，消防系統(tǒng)包括用于從測量單元向調(diào)節(jié)和控制單元傳送所測量的物 理參數(shù)的數(shù)據(jù)線。
這樣，可以保證根據(jù)房間內(nèi)的當(dāng)前條件，按照需要，分別調(diào)節(jié)房間
內(nèi)的氧氣含量。
在從屬權(quán)利要求中提供本發(fā)明的其它示例性實(shí)施方案。 下面，將參照


本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施方案。

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性流程圖。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性流 程圖。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性原 理圖。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性原 理圖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性原 理圖。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性原 理圖。
圖7表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性原 理圖。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性原 理圖。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)的示意性原 理圖。
具體實(shí)施例方式
附圖的描繪是示意性的并且是不按比例的。
在以下的

中，對于相同或類似的要素使用相同的附圖標(biāo)記。
圖l表示根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案的用于熄滅例如航空器 中的房間內(nèi)火源的消防系統(tǒng)的示意性流程圖。從圖1可見，消防系統(tǒng)100 具有燃料電池或燃料電池組件1，其設(shè)置在具有相應(yīng)的原材料5、 9的入 口側(cè)，并釋放電能101、熱能102和具有減少的氧氣部分的空氣2。根 據(jù)燃料電池l的設(shè)計(jì)，水蒸汽可被添加到空氣和燃料電池中。然后出于 防火的目的，將氧氣減少的空氣l通過相應(yīng)管線16供給至所要保護(hù)的 房間。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性實(shí)施方案的消防系統(tǒng)100的示意性流程圖。在圖2所示的系統(tǒng)中，排放空氣2通過冷凝器19分成水20 和干燥的富氮?dú)?貧氧氣)空氣202。這里，只有干燥的富氮?dú)饪諝?02 用作不活潑的保護(hù)性氣體，通過管線16供給到所要熄滅的火。
可以通過燃料電池的排放空氣使得所有的房間和對象"變得不活 潑"，或者，可以用陰極排放空氣熄滅房間和對象中的所有火。
在將氧氣含量減少到低于約15vol。/。時，這些房間和對象不能用作 人和動物的永久住所。在氧氣含量為約17vol。/。時，失火的概率大大降 低，但是，仍可以供人長期居住。減少的氧氣部分可降低失火或爆炸的 危險。
燃料電池排放氣的應(yīng)用可以是環(huán)境友好的并且是無毒的。 在使用燃料電池來獲得電流、熱和/或水時，貧氧氣空氣可以作為 副產(chǎn)品被消除。
消防系統(tǒng)100可用于機(jī)動車或滅火裝置或航空器中，以及用于例如 建筑物內(nèi)的靜態(tài)應(yīng)用中。
圖3和圖4示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的其它示例性實(shí)施方案的消防 系統(tǒng)100的原理圖。在使用燃料電池l時，可以使用所有類型的燃料電 池。另外，可以設(shè)置多個燃料電池l，這些燃料電池l例如作為燃料電 池組連接在一起，或者安裝在分開的位置上(備用)(參見圖4中的燃 料電池系統(tǒng)501、 502、 503和房間504、 505)。這樣，本發(fā)明的消防系 統(tǒng)100的安全性可進(jìn)一步增加。
在使用燃料電池1時，例如，可以使用所謂的堿性燃料電池(AFC )、 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸 鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)或直接乙醇/曱 醇燃料電池(DAFC/DMFC)。但是，其它的燃料電池類型也是可能的 和所希望的。
從圖3可以看出，燃料電池1在陽極側(cè)供給燃料3，并在陰極側(cè)供 給空氣4。
供給到陽極31的燃料3可根據(jù)燃料電池類型而改變。它是什么類 型的燃料電池可能并不重要。例如，可以使用氫氣作為燃料3，氫氣例如可以從烴(如存在于航空器燃料中的)轉(zhuǎn)化并存儲而得到。在氫氣轉(zhuǎn) 化時需要水，可通過供給管線從儲水裝置向轉(zhuǎn)化器提供水。
通過測量、控制和調(diào)節(jié)單元6來監(jiān)測和調(diào)節(jié)燃料電池供給5。這樣， 該單元可作為傳感器操作，其測量體積、溫度、壓力或質(zhì)量，并且隨后 進(jìn)一步處理相應(yīng)測量的物理參數(shù)，以便然后基于所述相應(yīng)測量的物理參 數(shù)執(zhí)行相應(yīng)的控制或調(diào)節(jié)。測量的數(shù)據(jù)可通過線路27傳送給中央控制/ 調(diào)節(jié)單元23，該中央控制/調(diào)節(jié)單元23然后對燃料供給5進(jìn)行相應(yīng)的調(diào) 節(jié)，例如通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)相應(yīng)的閥。
為了使燃料3具有燃料電池1的溫度和壓力水平，如有必要，則使 熱交換器7和/或壓縮器8與燃料電池1連接。
燃料電池陰極32的陰極側(cè)空氣供給9可通過測量、控制和調(diào)節(jié)單 元10以與燃料供給5類似的方式被監(jiān)測和控制/調(diào)節(jié)。這里，其它的測 量參數(shù)還有供給空氣的體積、溫度、壓力、質(zhì)量或質(zhì)量流量以及人值(過 量空氣)或純度。
這里，可通過線路26將測量的數(shù)據(jù)傳送給中央控制/調(diào)節(jié)單元23， 該中央控制/調(diào)節(jié)單元23然后對空氣供給9進(jìn)行相應(yīng)的閥調(diào)節(jié)等。
另外，過濾器單元ll、鼓風(fēng)器12、熱交換器13或壓縮器14可單 獨(dú)地或以任意組合與燃料電池1以及控制和調(diào)節(jié)單元23連接。
關(guān)于空氣供給9，空氣中包含氮?dú)饪赡苁侵匾?。在航空器中，?如可使用外部或機(jī)搶空氣。
此外，可通過管線15將空氣從供給富氮?dú)怅帢O排放空氣2的房間 25或?qū)ο?5重新引入到燃料電池l中。房間25內(nèi)的氧氣部分可進(jìn)一步 減少，由此防火或消防可能變得更有效。
還可通過中央控制/調(diào)節(jié)23來控制或調(diào)節(jié)管線15和其它空氣供給4。
重要的是，陰極排放氣2具有最小的氧氣部分以及具有比陰極側(cè)空 氣供給9更高的氮?dú)獠糠?。根?jù)燃料電池類型，只要在陰極側(cè)發(fā)生氫氣 /氧氣反應(yīng)，陰極排放空氣就可能含有獲得的產(chǎn)物水。
該排放空氣2由于其增加的氮?dú)獠糠侄哂胁换顫姷男阅?，這會導(dǎo)致火首先不能存在或者至少傳播強(qiáng)度遠(yuǎn)比正常條件下低的結(jié)果。
例如，氧氣轉(zhuǎn)化率(U為2 (意味著50%的供給氧氣在燃料電池1 中與氫氣反應(yīng)生成水)的陰極排放空氣2仍然只有約10.5voL。/o的氧氣 部分。正常的空氣具有約21vol.。/。的氧氣部分。
該排放空氣可通過管道系統(tǒng)16直接供給到房間或?qū)ο?5，并由此 有助于減少房間或?qū)ο?5中的氧氣部分。
通過測量單元401、 403 (參見圖4)，連續(xù)監(jiān)測陰極排放空氣的氧 氣部分、氫氣部分、壓力、溫度、濕含量、體積流量、二氧化碳和一氧 化碳含量中的至少一個物理參數(shù)。例如在供給到房間25內(nèi)或供給到燃 料電池的陽極入口或陰極入口之前的管道系統(tǒng)16中建立其它的測量點(diǎn) 402、 404、 405。測量的數(shù)據(jù)傳送到中央控制和調(diào)節(jié)單元23。根據(jù)情況， 減壓閥將供給切換到房間或釋放到環(huán)境中。
通過壓縮器17和/或熱交換器18，富氮?dú)怅帢O排放空氣2可在供給 到房間/對象25之前被壓縮和/或冷卻。
如上所述，根據(jù)燃料電池類型，富氮?dú)怅帢O排放空氣2在必要情況 下含有水。在這種情況下，可以連接冷凝器19 (除壓縮器17和熱交換 器18之外或作為它們的替代方案)。冷凝器19使水冷凝并將其存儲在 水箱20中或直接引導(dǎo)至外部水系統(tǒng)201。水系統(tǒng)20可以是機(jī)內(nèi)消耗裝 置，但也可以是用于滅火的附加滅火系統(tǒng)32。該附加滅火系統(tǒng)32也可 由控制調(diào)節(jié)器23控制。在設(shè)置有氫氣轉(zhuǎn)化器405時，冷凝水可供給到 轉(zhuǎn)化器過程。
如前所述，剩余的根據(jù)冷凝程度的稍濕或完全干燥的空氣現(xiàn)在可直 接或通過壓縮器21供給到房間25中的火源41。
方向閥34可將經(jīng)過冷凝器19后的富氮?dú)怅帢O排放空氣引導(dǎo)到存儲 容器36。必要情況下連接的壓縮器35壓縮富氮?dú)怅帢O排放空氣并增加 存儲密度。在失火的情況下，富氮?dú)怅帢O排放空氣可從存儲容器36中 流出并可通過壓力調(diào)節(jié)閥37和終端38 、 39供給到管道系統(tǒng)16。
為了增加富氮?dú)怅帢O排放空氣的滅火能力，可從管線40直接向管 道或管路、系統(tǒng)16中供給額外的水。并且，可以設(shè)置與富氮?dú)怅帢O排放空氣分開的管道或管路系統(tǒng)40 。水可因此如線43所示來自燃料電池 本身，或來自由控制/調(diào)節(jié)器23控制的外部來源42。
本發(fā)明的另一方面是富氮?dú)怅帢O排放空氣用于使火熄滅或停止的 應(yīng)用與普通的滅火器/滅火方法32的組合。在這一點(diǎn)上，例如，設(shè)置水 霧組件、C02、氮?dú)?、氬氣、FM200或Novec等與燃料電池的富氮?dú)怅?極排放空氣的組合。
在失火時，可通過相同的管道或管路分布系統(tǒng)16或單獨(dú)的系統(tǒng)31 對火源提供外部滅火手段。該單獨(dú)的系統(tǒng)31也可由控制/調(diào)節(jié)器23控 制。
下面說明兩個示例性實(shí)施方案
一通過火識別系統(tǒng)22自動識別火源41?；鹱R別系統(tǒng)22通過控制-調(diào)節(jié)單元23激活滅火功能，如富氮?dú)怅帢O排放空氣的供給。例如，在 航空器中，火識別系統(tǒng)22通過控制單元23向機(jī)務(wù)人員宣布發(fā)生火災(zāi)， 使得飛行員可手動激活滅火功能。
-利用移動應(yīng)用，例如利用滅火機(jī)或燃料電池手持滅火器來手動并 直接熄滅火源41。自動識別和/或熄滅因此常不與消防系統(tǒng)100直接結(jié) 合。
為了有效地滅火，可使房間25內(nèi)的空氣降低到確定的氧氣含量。 根據(jù)用途，氧氣含量可改變。
在氧氣含量為15voP/。時，許多材料將不再燃燒。 一般仍可以進(jìn)入 房間。
例如，對控制/調(diào)節(jié)器23編程，使得房間25內(nèi)的氧氣含量恒定地 保持在15vo1。/。。但是，也可以進(jìn)行其它的編程。例如，可以對控制/調(diào) 節(jié)器23編程，使得房間25內(nèi)的氧氣含量一直處于可調(diào)節(jié)的閾值以下。 如果從下方接近該閾值，那么如有必要可連接其它的燃料電池或者可增 加燃料電池的功率并因此增加體積流量。
房間25具有用于此目的的與控制/調(diào)節(jié)器23連接(通過線路28) 的測量裝置22。測量裝置22用于不斷地測量和監(jiān)測氧氣含量，并在必 要情況下測量和監(jiān)測例如房間25內(nèi)的壓力、溫度、煙霧發(fā)展和氫氣含量的其它參數(shù)。
另外，可設(shè)置可調(diào)節(jié)壓力的減壓閥24。
測量裝置22可連續(xù)測量氧氣含量、溫度和壓力。相應(yīng)的信息被傳 輸給調(diào)節(jié)或控制單元23。
例如(借助于攝像機(jī))，也可以視覺檢測煙霧的發(fā)展。然后電子評 價捕獲的圖像，并且如有必要可將其傳送至座艙，使得飛行員可形成房 間25中情況的圖像。
另外，可以設(shè)置氣候控制組件，其從房間25抽吸空氣、對其進(jìn)行 加熱或冷卻并將其重新供給到房間。這樣，例如，在房間中加熱時，不 必從外部向房間供給空氣。這樣，氧氣含量可保持恒定并且可控制溫度。 另外，氣候控制組件還可用于供給管線16的溫度調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)或控制單元23具體調(diào)節(jié)和/或控制例如用于調(diào)節(jié)排放氣中的氧 氣含量的空氣供給9、燃料供給5、富氮?dú)怅帢O排放空氣的供給2和安 裝在消防系統(tǒng)100中的所有的閥、熱交換器、壓縮器、氣候控制組件和 鼓風(fēng)器。
可通過線路29控制所述控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？赏ㄟ^閥30調(diào)節(jié)來自房 間25的供給管線16。
另外，可以從燃料電池l、從外部來源(圖3中未示出)或從兩者 的組合提供系統(tǒng)所需的例如用于壓縮器、熱交換器或氣候控制組件的電 能和熱能。
圖6示意性地表示燃料電池601、 602的串聯(lián)連接。燃料電池601 的陰極排放空氣在此可用作另一燃料電池602的空氣供給。這樣，第二 燃料電池602的陰極排放空氣的氧氣含量可進(jìn)一步降低。由于燃料電池 在陰極供給中需要一定的氧氣部分以便不至于由于氧氣太少而"窒息"， 因此，該技術(shù)配置僅在一定程度上是可能的。 一個燃料電池至另一個燃 料電池的供給管線以及最后的燃料電池602進(jìn)入房間603的供給管線可 包括如圖3所示的測量裝置、壓縮器和熱交換器的配置。
圖7表示另一實(shí)施方案。在此，陰極排放空氣701與例如空氣分離 膜的用于氧氣減少的另一裝置702連接。這樣，在供給到房間703中之前，陰極排放空氣的氧氣含量進(jìn)一步降低?？諝夥蛛x膜將空氣分成富氧 氣和富氮?dú)獾目諝饬?。富氧氣部分被釋放到環(huán)境中，而富氮?dú)獠糠謩t被 引入房間中。
在圖8中示出一般用燃料電池601減少氧氣的原理。在以下的領(lǐng)域 中可通過燃料電池補(bǔ)充對于消防、貨物存儲、高原訓(xùn)練和許多其它應(yīng)用 所提供的氧氣減少的優(yōu)點(diǎn)。燃料電池工作安靜、排放量低并且電流和熱 的產(chǎn)生效率十分高。在與所有氧氣減少的應(yīng)用組合時，燃料電池成為能 量和安全系統(tǒng)。電流和熱可在本地使用或供給。排放氣體減少房間801 中的氧氣含量。使房間801免于失火，并且降低存儲貨物的氧化現(xiàn)象。 通過達(dá)到至少70°C的燃料電池操作溫度提供另一優(yōu)點(diǎn)，使得排放氣可 被視為是幾乎無菌的/消毒的。
燃料電池可在一個系統(tǒng)中提供能量供給和消防。
在圖9中示出在運(yùn)動、醫(yī)療、后勤領(lǐng)域中具有附加應(yīng)用的自滿足的 能量和安全系統(tǒng)的示意性原理圖。以不同的方法采用可再生方式產(chǎn)生電 流并在電解裝置901中供給電流。例如通過光電池902、水力903、風(fēng) 力卯4或以其它的方式905進(jìn)行電流的產(chǎn)生。相應(yīng)的發(fā)電機(jī)卯6(例如， 水電站或風(fēng)力渦輪)向電解裝置卯l引入電流。電解裝置從水中產(chǎn)生氫 氣和氧氣。氧氣可用于例如工業(yè)應(yīng)用或釋放到環(huán)境中。產(chǎn)生的氫氣可存 儲在存儲裝置907中，或者可直接供給到燃料電池卯8。作為電解裝置 的替代方案，可以通過經(jīng)由生物氣存儲裝置911、烴存儲裝置912或天 然氣存儲裝置913提供的轉(zhuǎn)化器卯9產(chǎn)生氫氣。氧氣可存儲在存儲裝置 910中。
除了氫氣以外，燃料電池需要通過供給914供給的空氣。熱和電形 式的產(chǎn)生的能量可供給到熱消耗裝置915或電消耗裝置916,或者聯(lián)網(wǎng) 供給。類似地，可使用產(chǎn)生的水923。貧氧氣空氣917的應(yīng)用可能性4艮 多，例如用于防火919、用于高度模擬920和用于醫(yī)療目的921或用于 減少食品或塑料儲存氧化。
在分離裝置918中，將貧氧氣空氣與產(chǎn)生的水分開。 本發(fā)明在其設(shè)計(jì)上不限于附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方案。另外，利用所示的方案和本發(fā)明的原理以及基本上其它不同的實(shí)施方案設(shè)想多個變 化方式。
另外，應(yīng)注意，"包括"不排除其它的要素或步驟，不加數(shù)量詞修 飾或"一個"不排除多個。并且，應(yīng)注意，參照以上實(shí)施方案中的一個 所描述的特征或步驟還可以與上述其它實(shí)施方案的其它特征或步驟組 合使用。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)視為限制。
權(quán)利要求
1. 一種用于熄滅房間內(nèi)火源的消防系統(tǒng)，所述消防系統(tǒng)(100)包括 燃料電池(l)，其用于產(chǎn)生富氮?dú)怅帢O排放空氣；和 管道組件(16 )，其用于將所述富氮?dú)怅帢O排放空氣供給到火源(41)以降低火源(41)周圍的氧氣含量，從而熄滅火源(41)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的消防系統(tǒng)(100)，還包括 調(diào)節(jié)或控制單元(23),其用于觸發(fā)向火源(41)供給所述富氮?dú)怅帢O排放空氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的消防系統(tǒng)(100 )，其中，所述調(diào)節(jié)或控制單元(23)配置為對于向燃料電池(1)的 陰極的空氣供給(9)、向燃料電池(1)的陽極的燃料供給(5)和向 火源(41)的所述富氮?dú)怅帢O排放空氣的供給中的至少其一進(jìn)行控制或 調(diào)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l-3中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括 第一測量單元(6、 10、 22)，其用于測量選自房間(25)內(nèi)的氧氣含量、房間內(nèi)的氫氣含量、房間(25)內(nèi)的溫度、房間(25)內(nèi)的壓 力和房間(25)內(nèi)的煙霧發(fā)展中的至少一個物理參數(shù)；和數(shù)據(jù)線(26、 27、 28)，其用于將所測量的物理參數(shù)從所述第一測 量單元(22)傳送到所述調(diào)節(jié)和控制單元(23)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)，還包括 第二測量單元，其用于測量選自管道系統(tǒng)中排放空氣的氧氣含量、管道系統(tǒng)中排放空氣的氫氣含量、管道系統(tǒng)中排放空氣的二氧化碳含 量、管道系統(tǒng)中排放空氣的一氧化碳含量、管道系統(tǒng)中排放空氣的氮氧 化物含量、管道系統(tǒng)中排放空氣的體積流量、管道系統(tǒng)中排放空氣的溫 度、管道系統(tǒng)中排放空氣的壓力、管道系統(tǒng)中排放空氣的濕含量中的至 少一個物理參數(shù)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)線，其用于將所測量的物理參數(shù)從所述第一或第二測量單元傳 送到所述調(diào)節(jié)和控制單元。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括 減壓閥(23)，其用于調(diào)節(jié)房間(25)內(nèi)的壓力。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括 壓縮器(17、 21),其用于壓縮所述富氮?dú)怅帢O排放空氣以提高滅火能力；和/或熱交換器(18)，其用于冷卻所述富氮?dú)怅帢O排放空氣。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括 冷凝器(19 )，其用于使所述富氮?dú)怅帢O排放空氣中的水冷凝出來；和用于儲存冷凝水的水箱(20)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100),還包括 供給管線(15)，其用于為燃料電池(l)的陰極提供來自房間(25)的空氣供給(9)，由此可進(jìn)一步降低房間(25)中的氧氣含量。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)，還包括 用于房間的溫度調(diào)節(jié)的氣候控制組件。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100),其中，所述調(diào)節(jié)和控制單元(23)進(jìn)一步配置為對于所述熱交換器 (18)、所述壓縮器(8、 14、 17、 21)、所述減壓閥(24)、所述氣 候控制組件、放泄閥和向所述氫氣轉(zhuǎn)化器供水中的至少其一進(jìn)行控制或 調(diào)節(jié)。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100),其中，由所述燃料電池(l)直接供給所述消防系統(tǒng)(100)中所需 要的電能和熱能。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括 供給管線(40);蓄水裝置(42);其中，可通過所述供給管線(40)向火源(41)供給來自所述蓄水 裝置的水。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括用于存儲所述富氮?dú)怅帢O排放空氣的中間存儲裝置(36)，所述中 間存儲裝置(36)可以在失火時排空以快速滅火。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括 基于普通的滅火手段或滅火方法的單獨(dú)的滅火系統(tǒng)(32)。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，還包括 第二或空氣分離膜燃料電池(602)，其與所述第一燃料電池(1)連接用以進(jìn)一步降低所述陰極排放空氣的氧氣含量。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)，其中所述房間是 航空器中的房間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1 18中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)用于航空器中的房 間(25)消防的用途。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1 18中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)用于建筑物中的房 間消防的用途，其中所述消防系統(tǒng)具有配置在所述房間外部的空氣供 給。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1 18中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)用于船舶中的房間 消防的用途。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1 18中任一項(xiàng)的消防系統(tǒng)(100)用于房間中的一般 氧氣減少的用途。
23. —種航空器，其包括權(quán)利要求1~18中任一項(xiàng)的用于航空器中消防 的消防系統(tǒng)(100)。
24. —種消防方法，該方法包括以下步驟 利用燃料電池(1)產(chǎn)生富氮?dú)怅帢O排放空氣； 將所述富氮?dú)怅帢O排放空氣供給至火源(41)，以降低火源(41)周圍的氧氣含量，從而熄滅火源(41)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括以下步驟 觸發(fā)向火源(41)供給所述富氮?dú)怅帢O排放空氣。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24或25的方法，還包括以下步驟 測量選自房間(25)內(nèi)的氧氣含量、房間內(nèi)的氫氣含量、房間(25)內(nèi)的溫度、房間內(nèi)的濕含量、房間(25)內(nèi)的壓力和房間(25)內(nèi)火特性的檢測中的至少一個物理參數(shù)；和從測量單元(22 )向調(diào)節(jié)或控制單元(23 )傳送所測量的物理參數(shù)， 用于觸發(fā)向火源(41)供給所述富氮?dú)怅帢O排放空氣。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方案，提供一種用于滅火的消防系統(tǒng)，該消防系統(tǒng)具有用于產(chǎn)生富氮?dú)怅帢O排放空氣的燃料電池。向該燃料電池供給空氣和燃料。隨后，在該燃料電池內(nèi)使空氣降低到確定的氧氣含量。向火源供給排放空氣。
文檔編號A62C99/00GK101312769SQ200680041357
公開日2008年11月26日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者克勞斯·霍夫亞, 安德列亞斯·韋斯滕貝格爾, 尤莉卡·布萊伊, 拉爾斯·弗拉姆 申請人:空中客車德國有限公司