[发明专利]一种室内空间氧气和湿度的控制装置

摘要

本发明涉及一种室内空间氧气和湿度的控制装置，属于新能源技术应用、空气循环技术应用领域。该装置包括，传感器模块，控制模块，系统供电模块，PEM电解池。其中传感器模块包含氧气传感器和温湿度传感器。氧气传感器的输出端与单片机连接并传输当前的氧气浓度信号，温湿度传感器用于采集环境中的温湿度信息并传输至单片机；控制模块包括PWM转电压模块和单片机，单片机接收来自氧气传感器的氧气浓度信号，计算环境所需的产氧速率，并通过PD自整定的方式来控制PWM转电压模块的输出电压。本发明通过对质子交换膜燃料电池的电解电压进行精确控制，达到控制室内或者封闭场景中氧气浓度和湿度，减少空调系统外循环的比例，从而实现节能减排的目的。

主权项

1.一种室内空间氧气和湿度的控制装置，其特征在于：该装置包括，系统供电模块，传感器模块，控制模块，电解供电模块，PEM电解池，加湿器，储气装置和燃料电池；所述控制模块包括单片机和PWM电解电压控制模块；所述传感器模块包含氧气传感器和温湿度传感器，所述温湿度传感器用于采集环境中的温湿度信息并传输至所述单片机；当所述温湿度传感器采集到的湿度信息低于设置阀值时，所述单片机控制所述加湿器对环境的湿度进行调节，所述单片机接收来自所述氧气传感器的氧气浓度信号，计算环境所需的产氧速率，并通过PD自整定的方式来控制所述PWM电解电压控制模块的输出电压；所述PWM电解电压控制模块输出端与所述PEM电解池连接；所述储气装置用于储存所述PEM电解池电解出的氢气，收集的氢气作为所述燃料电池的燃料，所述燃料电池用于将氢能转化为电能；所述PEM电解池电解出的氧气用于调节环境中的氧气浓度；所述系统供电模块由DC/DC或AC/DC变换器构成，用于将电源电压降压后，给所述单片机和整个系统供电；所述计算环境所需的产氧速率，并通过PD自整定的方式来控制所述PWM电解电压控制模块的输出电压具体步骤如下：S1：计算环境中的空气体积；S2：设定环境中的理想氧浓度值；S3：获取环境的氧浓度；S4：获取环境的温湿度；S5：通过PEM电解池电压计算电解电流；S6：根据环境的氧浓度和理想氧浓度拟合所需产氧速率方程；S7：根据所述产氧速率方程拟合产氧速率—电解电压拟合方程；S8：根据所述产氧速率—电解电压拟合方程来控制所述PWM电解电压控制模块的输出电压；步骤S6中，所述产氧速率方程为：其中，为经过时间t生产的氧气体积，T为环境温度，单位为摄氏度；P₀为标准大气压，P为所在地区气压，I为电解电流，F＝eN为9.65×10⁴C·mol^‑1，F为法拉第常数，e＝1.602×10^‑19C为电子电量，N为阿伏伽德罗常数，为产生的氧气分子的摩尔数，22.4L为标准状态下气体的摩尔体积。