一种使用燃料电池的防火系统
阅读说明：本技术 一种使用燃料电池的防火系统 (Fireproof system using fuel cell ) 是由 施旭梅 罗国庆 覃世想 罗浩宇 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及相对密闭空间的消防防火领域,具体公开了一种使用燃料电池的防火系统,包括依次连接的空气压缩机、净化器和燃料电池,空气压缩机的一个吸气口连接防护区(机房、档案馆、博物馆等)将防护区内的空气抽出,空气经过依次净化器后进入燃料电池,燃料电池的另一个入口连接有燃料供应设备；燃料电池输出电流并经燃料电池的输出端依次连接稳压器和蓄电池,蓄电池连接部分或全部用电设备,剩下的部分用电设备连接市电。采用将防护区内氧气消耗掉的方法主动降低防护区内的氧气浓度到16%以下,从根源上避免了火灾的发生,实现防火功能；转移出去的空气或氧气可以配合燃料电池进行循环,减少或不需要从外界额外获取电能,节能环保。(The invention relates to the field of fire protection and fire prevention of relatively closed spaces, and particularly discloses a fire protection system using a fuel cell, which comprises an air compressor, a purifier and the fuel cell which are sequentially connected, wherein one air suction port of the air compressor is connected with a protection area (a machine room, an archive, a museum and the like) to pump out air in the protection area, the air enters the fuel cell after passing through the sequential purifier, and the other inlet of the fuel cell is connected with fuel supply equipment; the fuel cell outputs current and is sequentially connected with the voltage stabilizer and the storage battery through the output end of the fuel cell, the storage battery is connected with part or all of the electric equipment, and the rest part of the electric equipment is connected with the commercial power. The method for consuming oxygen in the protection area is adopted to actively reduce the oxygen concentration in the protection area to be below 16 percent, radically avoid the occurrence of fire and realize the fireproof function; the transferred air or oxygen can be matched with the fuel cell for circulation, so that the electric energy is reduced or not required to be additionally obtained from the outside, and the energy-saving and environment-friendly effects are achieved.)
技术领域
本发明属于消防技术领域，特别涉及一种使用燃料电池的防火系统。
背景技术
燃烧的三大要素是可燃物、助燃物和氧气。传统的防火方法是在防护区内的天花布置花洒之类的喷头，如发生着火则开始喷水喷雾，对于防护区这种地方（办公楼之类的场所可以喷水），货物不能遇水，一般是喷二氧化碳。还有一些方案，在防护区内设置巡逻机器人，巡逻机器人通过红外线强度判断火源，同时巡逻机器人通过机械臂调整喷枪的喷射角度和力度，实现自动灭火的功能。上述方案是采用事后处理的方式，抢救不可能永远及时，这个时候部分资料已经被损坏。
目前主流的防火技术是提出了一种往房间内注氮的技术（采用事前预防的方式），即往房间内通入氮气然后降低房间内氧气的含量（研究表明，氧气含量在16%以下之后，房间内完全不会着火）；其中房间需要密封，避免氮气泄露。基于降低氧气含量的需求，市面上尚未有直接将氧气消耗的方案，该领域存在较多的空白和发展空间。
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发生器。它是继水力风力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料中的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是很有发展前途的发电技术。
以上
背景技术
内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用燃料电池的防火系统，将防护区内的氧气消耗掉同时提供一部分能量用于防火系统自身运行。
为实现上述目的，本发明提供了一种使用燃料电池的防火系统，围绕防护区建立，所述防护区采用密闭门窗，确保防护区具有足够的密闭性。防火系统包括：依次连接的空气压缩机、净化器和燃料电池，所述空气压缩机的一个吸气口连接所述防护区将所述防护区内的空气抽出，空气依次经过净化器后进入所述燃料电池，所述燃料电池的另一个入口连接有燃料供应设备；所述燃料电池输出电流并且所述燃料电池的输出端依次连接稳压器和蓄电池，所述蓄电池连接部分或全部用电设备，剩下的部分用电设备连接市电。采用上述方案将防护区内部的氧气主动消耗掉，可以轻易地将空气中的氧气的含量降低至16%以内，燃烧的三大要素之一不足以维持燃烧，从源头上杜绝了防护区着火的可能性，防火灾性能强，事前预防可以不损害任何物资。
作为上述方案的改进，所述空气压缩机的另一个吸气口连接外界补充空气。采用上述方案，当防护区内的氧气浓度降低之后，可以从外界获取氧气临时满足发电需求。在不同功能的防护区中，有些防护区体积较大，维持防护区所需的电量较低，此时空气压缩机可以仅仅从原防护区中获取电能；有些防护区需要经常打开、进入拿取货物，每次开门时都会有新的空气补充进来，在这种情况下，所述空气压缩机也不需要经常从外界额外压缩氧气。
所述空气压缩机从外界吸入空气进行压缩，然后排至下一设备，所述空气压缩机的进风口设置有风量传感器。作为上述方案的改进，所述空气压缩机可以采用螺杆式压缩机或气泵。
作为上述方案的改进，所述燃料电池的排液口连接有集液盆或直接排向外界。所述燃料电池的反应产物主要为水，所以可以直接排放，完全不用担心污染环境。
作为上述方案的改进，所述防护区连接有供氮设备，所述供氮设备注入氮气补充所述防护区内被抽走的空气量，用于维持所述防护区的气压平衡。采用上述方案，可以避免防护区内和防护区外的气压差变大。在注入氮气（或其他对人体无害的惰性气体）后，也可以更快地降低所述防护区内部的空气的含氧量。
作为上述方案的改进，所述净化器和所述燃料电池之间设置有脱水器、缓冲罐和分子筛。采用上述方案，所述脱水器过滤空气中的水分，所述脱水器的底部设置有排液阀及流量传感器，所述脱水器用于提供干净、干燥的空气。所述分子筛专门用于提取氧气，这样压缩至所述燃料电池的氧气浓度更好，更有利于燃料电池反应。该设计减少进入所述燃料电池的杂质，除了有助于提高所述燃料电池的效率之外，还可以延长所述燃料电池的使用寿命。
作为上述方案的改进，所述防护区内设置有氧气浓度传感器、温度传感器、监视器、指示灯和通讯网络，所述防护区外设置有控制中心，所述控制中心通过所述通讯网络连接和控制氧气浓度传感器、温度传感器、监视器、指示灯。采用上述方案，实现防火系统智能化控制、远程管理。
作为上述方案的改进，所述燃料电池采用质子交换膜燃料电池。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：采用将防护区内氧气消耗掉的方法主动降低防护区内的氧气浓度，从根源上避免了火灾的发生。转移出去的空气或氧气可以配合燃料电池进行循环，产生清洁的电能，然后再用于维持防护区的运行，减少或不需要从外界额外获取电能，节能环保。在抽走空气或氧气的过程中，可以往防护区中补充氮气或其他对人体无害的气体用于平衡防护区内外的气压。
附图说明
图1是一种实施例下防火系统的原理图；
图2是一种实施例下燃料电池的原理图。
主要的附图标记说明：10、防护区；11、空气压缩机；12、净化器；13、脱水器；14、缓冲罐；15、分子筛；16、燃料电池；17、稳压器；18、蓄电池；20、供氮设备；30、用电设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、 “第二”、 “第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
参照图1和图2，本发明公开了一种使用燃料电池的防火系统，围绕防护区10建立，所述防护区10采用密闭门窗，确保防护区10具有足够的密闭性。防火系统包括：依次连接的空气压缩机11、净化器12和燃料电池16，所述空气压缩机11的一个吸气口连接所述防护区10将所述防护区10内的空气抽出，空气经过依次净化器12后进入所述燃料电池16，所述燃料电池16的另一个入口连接有燃料供应设备；所述燃料电池16输出电流并且所述燃料电池16的输出端依次连接稳压器17和蓄电池18，所述蓄电池18连接部分或全部用电设备30，剩下的部分用电设备30连接市电。采用上述方案，将防护区10内部的氧气主动消耗掉，可以轻易地将空气中的氧气的含量降低至16%以内，燃烧的三大要素之一不足以维持燃烧，从源头上杜绝了防护区10着火的可能性，防火灾性能强，事前预防可以不损害任何物资。
燃料供应设备提供能够用于消耗氧气的气体，比如氢气或甲烷。
作为上述方案的改进，所述空气压缩机11的另一个吸气口连接外界补充空气。采用上述方案，当防护区10内的氧气浓度降低之后，可以从外界获取氧气临时满足发电需求。在不同功能的防护区10中，有些防护区10体积较大，维持防护区10所需的电量较低，此时空气压缩机11可以仅仅从原防护区10中获取电能；有些防护区10需要经常打开、进入拿取货物，每次开门时都会有新的空气补充进来，在这种情况下，所述空气压缩机11也不需要经常从外界额外压缩氧气。
所述空气压缩机11从外界吸入空气进行压缩，然后排至下一设备，所述空气压缩机11的进风口设置有风量传感器。作为上述方案的改进，所述空气压缩机11可以采用螺杆式压缩机或气泵。
作为上述方案的改进，所述燃料电池16的排液口连接有集液盆或直接排向外界。所述燃料电池16的反应产物主要为水，所以可以直接排放，完全不用担心污染环境。
作为上述方案的改进，所述防护区10连接有供氮设备20，所述供氮设备20注入氮气补充所述防护区10内被抽走的空气量，用于维持所述防护区10的气压平衡。采用上述方案，可以避免防护区10内和防护区10外的气压差变大。在注入氮气（或其他对人体无害的惰性气体）后，也可以更快地降低所述防护区10内部的空气的含氧量。
作为上述方案的改进，所述净化器12和所述燃料电池16之间设置有脱水器13、缓冲罐14和分子筛15。采用上述方案，所述脱水器13过滤空气中的水分，所述脱水器13的底部设置有排液阀及流量传感器，所述脱水器13用于提供干净、干燥的空气。所述分子筛15专门用于提取氧气，这样压缩至所述燃料电池16的氧气浓度更好，更有利于燃料电池16反应。该设计减少进入所述燃料电池16的杂质，除了有助于提高所述燃料电池16的效率之外，还可以延长所述燃料电池16的使用寿命。
作为上述方案的改进，所述防护区10内设置有氧气浓度传感器、温度传感器、监视器、指示灯和通讯网络，所述防护区10外设置有控制中心，所述控制中心通过所述通讯网络连接和控制氧气浓度传感器、温度传感器、监视器、指示灯。采用上述方案，实现防火系统智能化控制、远程管理。
作为上述方案的改进，所述燃料电池16采用质子交换膜燃料电池。
采用将防护区10内氧气消耗掉的方法主动降低防护区10内的氧气浓度，从根源上避免了火灾的发生。转移出去的空气或氧气可以配合燃料电池16进行循环，产生清洁的电能，然后再用于维持防护区10的运行，减少或不需要从外界额外获取电能，节能环保。在抽走空气或氧气的过程中，可以往防护区10中补充氮气或其他对人体无害的气体用于平衡防护区10内外的气压。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
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