[发明专利]集成的基于干燥剂的冷却和除湿

说明书

公开了包括i)热质交换系统和ii)电解堆的集成系统连同相关的使用方法。所公开的系统使用作为液体干燥剂的盐溶液的两种料流对空气进行冷却和/或除湿。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年6月10日提交的美国临时专利申请号62/859,432和2020年3月9日提交的美国临时专利申请号62/986,908的优先权，所述专利的每一者以引用方式整体并入本文。

合同起源

根据美国能源部与国家可再生能源实验室的管理和运营商Alliance forSustainable Energy,LLC之间的合同编号DE-AC36-08GO28308，美国政府在本发明中具有权利。

发明背景

在世界各地使用空气除湿以提供适当湿润的舒适且健康的室内环境。尽管可用于调节供气，但运行常规除湿系统的成本较高，因为它们使用大量的能量(例如电力)。随着日渐增长的能量需求，空气除湿的成本被预期增加，并且对更有效的空气除湿方法和技术的需求日渐增长。另外，对不使用在释放或泄漏时可能破坏环境的化学剂和材料、诸如许多常规制冷剂的除湿技术的需求不断增加。维护也是许多空气除湿技术的一个关切，并且因此，被认为维护要求增加、尤其是住宅用的任何新技术都将被市场抵制。

现有技术蒸气压缩系统通过首先使空气过冷以去除湿气并随后再加热空气至期望温度来提供湿度控制。该过程是低效的。天然气驱动的敞开式吸收系统提供替代方案，具有更好的湿度控制。但这些是低效的(单效再生)或复杂、昂贵的，并且仍需要大量研究(双效再生)。

发明内容

由本发明提供的实施方案可通过提供全部电气化的选项并通过从空气中回收水而消除耗水来消除干燥剂技术的弱点。

在第一个方面中，本发明提供一种除湿系统，其包括：热质交换器；至少一个电渗析堆；高盐离子浓度液体干燥剂；和低盐离子浓度液体干燥剂，其中高盐离子浓度液体干燥剂和低盐离子浓度液体干燥剂处在连接热质交换器和至少一个电渗析堆的单一连续料流中。

在一些实施方案中，高盐离子浓度液体干燥剂在热质交换器中从过程空气流吸收水，并且在至少一个电渗析堆中将盐离子排除至低盐离子浓度液体干燥剂。

在一些实施方案中，低盐离子浓度液体干燥剂在热质交换器中由吹扫空气流解吸水，并且在至少一个电渗析堆中接受来自高盐离子浓度液体干燥剂的离子。

在一些实施方案中，高盐离子浓度液体干燥剂和低盐离子浓度液体干燥剂包含相同的盐溶液。

在一些实施方案中，高盐离子浓度液体干燥剂和低盐离子浓度液体干燥剂包含选自以下的盐溶液：氯化钠，氯化钾，碘化钾，氯化锂，氯化铜(II)，氯化银，氯化钙，一氟化氯，溴甲烷，碘仿，氯化氢，溴化锂，溴化氢，乙酸钾，1-乙基-3-甲基乙酸咪唑，和它们的组合。

在一些实施方案中，盐溶液选自氯化锂和氯化钙。

在一些实施方案中，盐溶液是氯化锂。

在一些实施方案中，在进入热质交换器后，高盐离子浓度液体干燥剂与低盐离子浓度液体干燥剂之间的盐离子浓度差为20重量％(wt％)。

在一些实施方案中，在进入至少一个电解堆后，高盐离子浓度液体干燥剂与低盐离子浓度液体干燥剂之间的盐离子浓度差为10wt％。

在一些实施方案中，在进入热质交换器后，高盐离子浓度液体干燥剂具有35wt％的盐离子浓度。

在一些实施方案中，在进入热质交换器后，低盐离子浓度液体干燥剂具有15wt％的盐离子浓度。

在一些实施方案中，在至少一个电渗析堆中，高盐离子浓度液体干燥剂被转化成低盐离子浓度液体干燥剂，并且低盐离子浓度液体干燥剂被转化成高盐离子浓度液体干燥剂。