CN112728657B - 空气处理模块及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气处理模块及空调系统。其中，空气处理模块包括：至少两个复合层，每个复合层包括离子交换膜、阳极和阴极，阳极和阴极分布在离子交换膜的两侧；至少两个复合层层叠并间隔分布，每个复合层的至少一侧形成有风道；其中，复合层的阳极所在的一侧形成的风道为阳极风道，复合层的阴极所在的一侧形成的风道为阴极风道，相邻两个复合层上同极性的电极相对分布。由于离子交换膜能够使氢离子或氢氧根离子穿过，通过阳极电解生成的氢离子与氧气结合形成水汽，或通过阴极生成的氢氧根离子失电荷形成水汽，免除了相关技术中仅通过水汽的浓度差而进行潜热过程，有利于逆浓度差实现加湿、除湿功能，而且极大地提高了潜热效果。

Description

空气处理模块及空调系统

技术领域

本发明属于空调设备技术领域，具体而言，涉及一种空气处理模块及一种空调系统。

背景技术

随着国家对民用建筑、公共场所等新风换气的要求，不同结构的新风换气机已经广泛应用于上述领域。而由于室内外温度差及湿度差的存在，在进行新风交换时，空调系统的负担会显著增大。如：夏季新风温度高且湿度高，需要额外的降温除湿处理；冬季新风温度低且湿度低，需要额外升温加湿处理。为满足新风需求同时降低能耗，目前多采用全热交换器。全热交换器不仅可以交换室内外空气的热量(以下简称显热)，还可以通过气流间的复合材料交换水分(以下简称潜热)。

目前，全热交换器室内风与室外风之间的复合材料多为透湿纸或分子膜，室内风与室外风分布在复合材料相邻层面，不相接触，通过两层间的复合材料进行显热及潜热交换。但目前的全热交换器，由于潜热通过空气中水分的浓度差来驱动，无法满足逆浓度差潜热需求，如室内湿度高于室外，但仍需要加湿；而且，潜热效率极低，导致全热交换器的整体热交换效率较低。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出了一种空气处理模块。

本发明的第二方面提出了一种空调系统。

有鉴于此，根据本发明的第一方面提出了一种空气处理模块，包括：至少两个复合层，每个复合层包括离子交换膜、阳极和阴极，阳极和阴极分布在离子交换膜的两侧；至少两个复合层层叠并间隔分布，每个复合层的至少一侧形成有风道；其中，复合层的阳极所在的一侧形成的风道为阳极风道，复合层的阴极所在的一侧形成的风道为阴极风道，相邻两个复合层上同极性的电极相对分布。

本发明提出的空气处理模块包括至少两个复合层，每个复合层包括离子交换膜和分布在离子交换膜两侧的阳极和阴极，通过使至少两个复合层层叠分布并两两间隔分布，并使得每个复合层的至少一侧形成有风道，其中，默认相邻两个复合层之间风道共用，为同一个风道。通过设定复合层的阳极所在的一侧形成的风道为阳极风道，复合层的阴极所在的一侧形成的风道为阴极风道，并使得相邻两个复合层上同极性的电极相对分布，由于离子交换膜能够使氢离子或氢氧根离子穿过，通过阳极电解生成的氢离子与氧气结合形成水汽，或通过阴极生成的氢氧根离子失电荷形成水汽，免除了相关技术中仅通过水汽的浓度差而进行潜热过程，有利于逆浓度差实现加湿、除湿功能，而且极大地提高了潜热效果。

具体地，以离子交换膜为能够使氢离子穿过的交换膜为例，阳极能够电解阳极风道内的水汽，从而产生氢离子，而氢离子可穿过离子交换膜移动到与其相邻的阴极风道，与阴极风道内的氧气结合，从而形成水汽，此过程降低了阳极风道内的水汽，而增加了阴极风道内的水汽。再以离子交换膜为能够使氢氧根离子穿过的交换膜为例，阴极能够为水汽和氧气提供电荷，从而生成氢氧根离子，而氢氧根离子能够穿过离子交换膜移动到与其相邻的阳极风道，在阳极风道内失电荷形成水汽和氧气，此过程增加了阳极风道内的水汽，而降低了阴极风道内的水汽。从而可通过将阳极风道和阴极风道连通空调系统不同的风口，实现不同的功能。

其中，以离子交换膜为能够使氢离子穿过的交换膜为例，可在需要对新风除湿时，将阳极风道连通新风入口和新风出口，将阴极风道连通排风入口和排风出口；而在需要对新风加湿时，将阴极风道连通新风入口和新风出口，将阳极风道连通排风入口和排风出口；或者在不需要新风而单执行除湿模式，即对室内空气进行除湿时，将阳极风道连通室内风入口和室内风出口，将阴极风道连通室外风入口和室外风出口；或者在不需要新风而单执行加湿模式，即对室内空气进行加湿时，将阴极风道连通室内风入口和室内风出口，将阳极风道连通室外风入口和室外风出口。再以离子交换膜为能够使氢氧根离子穿过的交换膜为例，可在需要对新风除湿时，将阴极风道连通新风入口和新风出口，将阳极风道连通排风入口和排风出口；而在需要对新风加湿时，将阳极风道连通新风入口和新风出口，将阴极风道连通排风入口和排风出口；或者在不需要新风而单执行除湿模式，即对室内空气进行除湿时，将阴极风道连通室内风入口和室内风出口，将阳极风道连通室外风入口和室外风出口；或者在不需要新风而单执行加湿模式，即对室内空气进行加湿时，将阳极风道连通室内风入口和室内风出口，将阴极风道连通室外风入口和室外风出口。可根据需要实现不同的功能。

另外，在本申请中，离子交换膜由于其厚度较薄，且材料不隔热的情况，通常还可具有换热功能，能够进行换热，从而除了通过空气处理模块进行加湿、除湿功能之外，还能够使阳极风道与阴极风道内的空气进行换热，从而实现全热交换器的功能。而在空气处理模块不与新风相配合后，空气处理模块可仅对室内风进行加湿、除湿，此时，室内风循环与室外风循环相对独立，可不考虑空气处理模块的换热功能，而主要具有加湿、除湿功能。实现了一种主动、可逆浓度差、高效且可单独运行的空气处理模块。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的空气处理模块，还可以具有如下附加技术特征：

在一种可能的设计中，每个复合层还包括阳极催化层和/或阴极催化层，阳极催化层与阳极位于离子交换膜的同一侧，阴极催化层与阴极位于离子交换膜的同一侧。

在该设计中，通过增设阳极催化层和/或阴极催化层，具体将阳极催化层与阳极设置在离子交换膜的同一侧，将阴极催化层与阴极设置在离子交换膜的同一侧，催化层的设置，可促进氢离子或氢氧根离子的快速产生，从而有利于快速实现加湿或除湿。

具体地，阳极催化层设置在阳极与离子交换膜之间，或者阳极催化层设置在阳极远离离子交换膜的一侧。阴极催化层设置在阴极与离子交换膜之间，或者阴极催化层设置在阴极远离离子交换膜的一侧。

在一种可能的设计中，阳极催化层包括支撑网，阴极催化层包括支撑网。

在该设计中，通过使催化层包括支撑网，一方面方便电极(阳极或阴极)的贴附，另一方面由于支撑网上具有很多孔结构，有利于吸附水汽，从而有利于与其贴近的电极对水汽进行电解，生成氢离子或氢氧根离子，加快加湿、除湿。

进一步地，支撑网为细钛网，支撑网上可电镀铂。

在一种可能的设计中，每个复合层还包括碳纸，贴合在阳极和阴极上。

在该设计中，通过在阳极和阴极上贴合碳纸，进一步吸附水汽，从而有利于加快氢离子或氢氧根离子的生成。其中，在离子交换膜用于供氢离子穿过的情况下，可在阴极处的碳纸上喷涂碳载铂涂层，而在离子交换膜用于供氢氧根离子穿过的情况下，可在阴极处的碳纸上设置Fe-C-N催化剂层。

在一种可能的设计中，离子交换膜用于供氢离子穿过，离子交换膜具体为质子交换膜(PEM膜)，如全氟磺酸离子交换膜(Nafion膜)。当然，也可以为其他可供氢离子穿过的离子交换膜。阳极和阴极可均为铁环电极。

在另一种可能的设计中，离子交换膜用于供氢氧根离子穿过，离子交换膜具体为聚砜基氢氧根膜。当然，也可以为其他可供氢氧根离子穿过的离子交换膜。阳极可为镍钼合金电极，阴极可为镍铁铬电极。

在一种可能的设计中，复合层的厚度小于等于2mm。

在该设计中，通过设定复合层的厚度小于等于2mm，使得复合层较薄，从而，具有良好的导热及形变特性。

在一种可能的设计中，空气处理模块为全热交换器。具有显热和潜热功能，实现了一种主动、可逆浓度差、高效且可单独运行的全热交换器。

本发明的第二方面提出了一种空调系统，包括：如上述技术中任一项的空气处理模块。

本发明提供的空调系统，由于具有上述任一技术方案的空气处理模块，进而具有上述任一技术方案的有益效果，在此不一一赘述。其中，由于空气处理模块可单独进行除湿或加湿，也可配合空调系统中的新风系统进行新风除湿和新风加湿，使得空调系统具有多种功能。

其中，上述任一种或一些种设计的空气处理模块与第一方面的空气处理模块相结合，均能够构成一个技术方案。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的空调系统，还可以具有如下附加技术特征：

在一种可能的设计中，离子交换膜用于供氢离子穿过，空调系统还包括：新风入口、新风出口、排风入口和排风出口。新风除湿模式下，阳极风道连通新风入口和新风出口，阴极风道连通排风入口和排风出口。新风加湿模式下，阳极风道连通排风入口和排风出口，阴极风道连通新风入口和新风出口。

在该设计中，设定空调系统包括新风入口、新风出口、排风入口和排风出口。在离子交换膜用于供氢离子穿过的情况下，通过使新风除湿模式下，阳极风道连通新风入口和新风出口，而使阴极风道连通排风入口和排风出口，可将在阳极风道电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道，减少了阳极风道内的水汽，从而避免进入室内的新风具有较大的湿度。

另外，在新风加湿模式下，通过使阴极风道连通排风入口和排风出口，而使阳极风道连通新风入口和新风出口，可将在阳极风道电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道后，与阴极风道内的氧气结合形成新的水汽，增加了阴极风道内的水汽，从而增加了进入室内的新风的湿度。

在一种可能的设计中，离子交换膜用于供氢离子穿过，空调系统还包括：室内风入口、室内风出口、室外风入口和室外风出口。室内风除湿模式下，阳极风道连通室内风入口和室内风出口，阴极风道连通室外风入口和室外风出口。室内风加湿模式下，阳极风道连通室外风入口和室外风出口，阴极风道连通室内风入口和室内风出口。

在该设计中，设定空调系统包括室内风入口、室内风出口、室外风入口和室外风出口。在离子交换膜用于供氢离子穿过的情况下，通过在室内风除湿模式下，也即不引入新风，而是单纯对室内风进行除湿，通过使阳极风道连通室内风入口和室内风出口，阴极风道连通室外风入口和室外风出口，可将在阳极风道电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道，减少了阳极风道内的水汽，使得室内风经过阳极风道后能够减少水汽，从而减少室内湿度。至于室外风则仅经过阴极风道，带走阳极风道排出的氢离子。室外风可定期或自然流过阴极风道，带走阴极风道内的水汽，以提高效率。

另外，通过在室内风加湿模式下，也即不引入新风，而是单纯对室内风进行加湿，通过使阳极风道连通室外风入口和室外风出口，阴极风道连通室内风入口和室内风出口，可将在阳极风道电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道后，与阴极风道内的氧气结合形成新的水汽，增加了阴极风道内的水汽，使得室内风经过阴极风道能够增加水汽，从而增加了室内湿度。至于室外风则仅经过阳极风道，提供水汽以供阳极电解出氢离子。室外风可定期或自然流过阳极风道，补充阳极风道内的水汽，以提高效率。

在一种可能的设计中，离子交换膜用于供氢氧根离子穿过，空调系统还包括：新风入口、新风出口、排风入口和排风出口。新风除湿模式下，阴极风道连通新风入口和新风出口，阳极风道连通排风入口和排风出口。新风加湿模式下，阴极风道连通排风入口和排风出口，阳极风道连通新风入口和新风出口。

在该设计中，空调系统包括新风入口、新风出口、排风入口和排风出口。在离子交换膜用于供氢氧根离子穿过的情况下，通过使新风除湿模式下，阴极风道连通新风入口和新风出口，而使阳极风道连通排风入口和排风出口，可将在阴极风道电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道，减少了阴极风道内的水汽，从而避免进入室内的新风具有较大的湿度。

另外，在新风加湿模式下，通过使阴极风道连通排风入口和排风出口，而使阳极风道连通新风入口和新风出口，可将在阴极风道电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道后，在阳极风道内失电荷形成新的水汽，增加了阳极风道内的水汽，从而增加了进入室内的新风的湿度。

在一种可能的设计中，离子交换膜用于供氢氧根离子穿过，空调系统还包括：室内风入口、室内风出口、室外风入口和室外风出口。室内风除湿模式下，阴极风道连通室内风入口和室内风出口，阳极风道连通室外风入口和室外风出口。室内风加湿模式下，阴极风道连通室外风入口和室外风出口，阳极风道连通室内风入口和室内风出口。

在该设计中，设定空调系统包括室内风入口、室内风出口、室外风入口和室外风出口。在离子交换膜用于供氢氧根离子穿过的情况下，通过在室内风除湿模式下，也即不引入新风，而是单纯对室内风进行除湿，通过使阴极风道连通室内风入口和室内风出口，阳极风道连通室外风入口和室外风出口，可将在阴极风道电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道，减少了阴极风道内的水汽，从而使得室内风经过阴极风道后能够减少水汽，减少室内湿度。至于室外风则仅经过阳极风道，带走阴极风道排出的氢氧根离子。室外风可定期或自然流过阳极风道，带走阳极风道内的水汽，以提高效率。

另外，通过在室内风加湿模式下，也即不引入新风，而是单纯对室内风进行加湿，通过使阴极风道连通室外风入口和室外风出口，阳极风道连通室内风入口和室内风出口，可将在阴极风道电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道后，在阳极风道内失去电荷结合形成新的水汽，增加了阳极风道内的水汽，使得室内风经过阳极风道能够增加水汽，从而增加了室内湿度。至于室外风则仅经过阴极风道，室外风可定期或自然流过阴极风道，补充阴极风道内的水汽，以提高效率。

至于在不同模式下的转换方式，可通过移动空气处理模块，使得阳极风道与阴极风道对应不同的风口实现，也可移动风口，将其对应阳极风道和阴极风道。

在一种可能的设计中，空气处理模块还包括：驱动件，用于驱动空气处理模块移动，以使阳极风道和阴极风道连通对应的风口。

在该设计中，通过设定驱动件驱动空气处理模块移动，可使阳极风道和阴极风道能够在空调系统不同的运行模式下，均能够连通对应的风口。此处的风口，为上述新风入口、新风出口、排风入口、排风出口、室内风入口、室内风出口、室外风入口和室外风出口。

进一步地，驱动件能够驱动空气处理模块往复移动，便于在加湿与除湿之间移动。

在一种可能的设计中，驱动件为平移驱动件，用于平移至少两个复合层，以使其中一个阳极风道平移至与其相邻的一个阴极风道所在位置。

在该设计中，通过设定驱动件为平移驱动件，驱动至少两个复合层平移，一方面有利于将阳极风道和阴极风道连通对应的风口，另一方面平移运动较为稳定，有利于保证空调系统的运行稳定性。具体地，只需平移一个单元距离即可，单元距离为阳极风道与其相邻的阴极风道的距离，使得阳极风道平移至与其相邻的一个阴极风道所在位置，从而可实现除湿与加湿之间的转换。当然，也可移动奇数个单元距离，均能够实现除湿与加湿的转换。

在一种可能的设计中，驱动件为升降机构或传动装置。也可为推送装置等，只需带动空气处理模块平移即可。

在一种可能的设计中，风道的数量为偶数个，驱动件为翻转驱动件，用于翻转至少两个复合层，以使翻转后的阳极风道位于翻转前的阴极风道所在位置。

在该设计中，在风道的数量为偶数个的情况下，也可通过翻转空气处理装置，翻转至少两个复合层，实现阳极风道与阴极风道的位置互换，从而实现除湿与加湿的转换。

在一种可能的设计中，驱动件包括驱动电机和夹持机构，夹持机构能够在驱动电机的驱动下进行翻转运动，夹持架构用于夹持空气处理模块。当然，也可直接将空气处理模块设置在支撑架上，由驱动电机驱动支撑架转动，实现至少两个复合层的翻转。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的一个实施例的复合层的分解示意图；

图2示出了本发明的另一个实施例的复合层的分解示意图；

图3示出了本发明的另一个实施例的复合层的分解示意图；

图4示出了本发明的一个实施例的空气处理模块在新风除湿模式下的结构示意图；

图5示出了本发明的一个实施例的空气处理模块在新风加湿模式下的结构示意图；

图6示出了本发明的一个实施例的空气处理模块在室内风除湿模式下的结构示意图；

图7示出了本发明的一个实施例的空气处理模块在室内风加湿模式下的结构示意图；

图8示出了本发明的一个实施例的空气处理模块的结构示意图；

图9示出了本发明的一个实施例的空调系统的局部结构示意图；

图10示出了本发明的另一个实施例的空调系统的局部结构示意图。

其中，图1至图10中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100复合层，102离子交换膜，104阳极，106阴极，108阳极催化层，110阴极催化层，112碳纸，200阳极风道，300阴极风道，400空气处理模块，500空调系统，502新风入口，504新风出口，506排风入口，508排风出口，512室内风入口，514室内风出口，516室外风入口，518室外风出口，522过滤件，532室内机。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图10描述根据本发明一些实施例所述的空气处理模块400及空调系统500。其中，箭头方向代表空气流动方向。

本发明的第一方面实施例提出了一种空气处理模块400，具体举例如下：

实施例一：

一种空气处理模块400，包括：至少两个复合层100，每个复合层100包括离子交换膜102、阳极104和阴极106，阳极104和阴极106分布在离子交换膜102的两侧；离子交换膜102用于供氢离子穿过。至少两个复合层100层叠并间隔分布，每个复合层100的至少一侧形成有风道；其中，复合层100的阳极104所在的一侧形成的风道为阳极风道200，复合层100的阴极106所在的一侧形成的风道为阴极风道300，相邻两个复合层100上同极性的电极相对分布。

如图1、图2、图4至图8所示，本发明提出的空气处理模块400包括至少两个复合层100，每个复合层100包括离子交换膜102和分布在离子交换膜102两侧的阳极104和阴极106，通过使至少两个复合层100层叠分布并两两间隔分布，并使得每个复合层100的至少一侧形成有风道，其中，默认相邻两个复合层100之间风道共用，为同一个风道。通过设定复合层100的阳极104所在的一侧形成的风道为阳极风道200，复合层100的阴极106所在的一侧形成的风道为阴极风道300，并使得相邻两个复合层100上同极性的电极相对分布，由于离子交换膜102能够使氢离子穿过，通过阳极104电解生成的氢离子与氧气结合形成水汽，免除了相关技术中仅通过水汽的浓度差而进行潜热过程，有利于逆浓度差实现加湿、除湿功能，而且极大地提高了潜热效果。具体地，阳极104能够电解阳极风道200内的水汽，从而产生氢离子，具体为：

而氢离子可穿过离子交换膜102移动到与其相邻的阴极风道300，与阴极风道300内的氧气结合，从而形成水汽，具体为：

此过程降低了阳极风道200内的水汽，而增加了阴极风道300内的水汽。可在需要对新风除湿时，如图4所示，将阳极风道200连通新风入口502和新风出口504，将阴极风道300连通排风入口506和排风出口508；而在需要对新风加湿时，如图5所示，将阴极风道300连通新风入口502和新风出口504，将阳极风道200连通排风入口506和排风出口508；或者在不需要新风而单执行除湿模式，即对室内空气进行除湿时，如图6所示，将阳极风道200连通室内风入口512和室内风出口514，将阴极风道300连通室外风入口516和室外风出口518；或者在不需要新风而单执行加湿模式，即对室内空气进行加湿时，如图7所示，将阴极风道300连通室内风入口512和室内风出口514，将阳极风道200连通室外风入口516和室外风出口518。可根据需要实现不同的功能。

另外，在本实施例中，离子交换膜102由于其厚度较薄，且材料不隔热的情况，通常还具有换热功能，能够进行换热，从而除了通过空气处理模块400进行加湿、除湿功能之外，还能够使阳极风道200与阴极风道300内的空气进行换热，从而实现全热交换器的功能。而在空气处理模块400不与新风相配合后，空气处理模块400可仅对室内风进行加湿、除湿，此时，室内风循环与室外风循环相对独立，可不考虑空气处理模块400的换热功能，而主要具有加湿、除湿功能。实现了一种主动、可逆浓度差、高效且可单独运行的空气处理模块400。

进一步地，离子交换膜102具体为质子交换膜，可为全氟磺酸离子交换膜或非氟聚合物离子交换膜等。

进一步地，阳极104和阴极106均为铂电极，或均为铁环电极。

进一步地，每个复合层100的阳极104与阴极106之间的电压为低电压，具体可小于3V。使得电功率低于10W即可实现潜热效果的提升。

实施例二：

如图3所示，与实施例一不同的是，离子交换膜102用于供氢氧根离子穿过。此时，通过阴极106生成的氢氧根离子失电荷形成水汽，实现逆浓度差的加湿、除湿功能，提高潜热效果。

具体地，阴极106能够为水汽和氧气提供电荷，从而生成氢氧根离子，具体为：

而氢氧根离子能够穿过离子交换膜102移动到与其相邻的阳极风道200，在阳极风道200内失电荷形成水汽和氧气，具体为：

此过程增加了阳极风道200内的水汽，而降低了阴极风道300内的水汽。从而可通过将阳极风道200和阴极风道300连通空调系统500不同的风口，实现不同的功能。可在需要对新风除湿时，将阴极风道300连通新风入口502和新风出口504，将阳极风道200连通排风入口506和排风出口508；而在需要对新风加湿时，将阳极风道200连通新风入口502和新风出口504，将阴极风道300连通排风入口506和排风出口508；或者在不需要新风而单执行除湿模式，即对室内空气进行除湿时，将阴极风道300连通室内风入口512和室内风出口514，将阳极风道200连通室外风入口516和室外风出口518；或者在不需要新风而单执行加湿模式，即对室内空气进行加湿时，将阳极风道200连通室内风入口512和室内风出口514，将阴极风道300连通室外风入口516和室外风出口518。可根据需要实现不同的功能。

另外，在本实施例中，离子交换膜102由于其厚度较薄，且材料不隔热的情况，通常还具有换热功能，能够进行换热，从而除了通过空气处理模块400进行加湿、除湿功能之外，还能够使阳极风道200与阴极风道300内的空气进行换热，从而实现全热交换器的功能。而在空气处理模块400不与新风相配合后，空气处理模块400可仅对室内风进行加湿、除湿，此时，室内风循环与室外风循环相对独立，可不考虑空气处理模块400的换热功能，而主要具有加湿、除湿功能。实现了一种主动、可逆浓度差、高效且可单独运行的空气处理模块400。

进一步地，离子交换膜102可为聚砜基氢氧根膜或聚醚醚酮基氢氧根膜等。

进一步地，阳极104为镍钼合金电极，阴极106为镍铁铬电极。

实施例三：

如图1至图3所示，在实施例一或实施例二的基础上，进一步地，每个复合层100还包括阳极催化层108和/或阴极催化层110，阳极催化层108与阳极104位于离子交换膜102的同一侧，阴极催化层110与阴极106位于离子交换膜102的同一侧。可促进氢离子的快速产生，从而有利于快速实现加湿或除湿。

在一个具体实施例中，阳极催化层108设置在阳极104与离子交换膜102之间。阴极催化层110设置在阴极106与离子交换膜102之间。

在另一个具体实施例中，阳极催化层108设置在阳极104远离离子交换膜102的一侧。阴极催化层110设置在阴极106远离离子交换膜102的一侧。

进一步地，阳极催化层108和阴极催化层110均包括支撑网。方便电极(阳极104和/或阴极106)的贴附，而且有利于吸附水汽，从而有利于与其贴近的电极对水汽进行电解，生成氢离子，加快加湿、除湿。

进一步地，支撑网为细钛网，支撑网上可电镀铂。

实施例四：

如图2和图3所示，在上述任一实施例的基础上，进一步地，每个复合层100还包括碳纸112，贴合在阳极104和阴极106上。吸附水汽，从而有利于加快氢离子或氢氧根离子的生成。其中，在离子交换膜102用于供氢离子穿过的情况下，可在阴极106处的碳纸112上喷涂碳载铂涂层，而在离子交换膜102用于供氢氧根离子穿过的情况下，可在阴极106处的碳纸112上设置Fe-C-N催化剂层，也即Fe-C-N多孔复合材料。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，复合层100的厚度δ小于等于2mm。使得复合层100较薄，从而，具有良好的导热及形变特性。可为1.8mm、1.5mm等。

在上述任一实施例的基础上，进一步地，空气处理模块400为全热交换器。从而提出了一种具有显热和潜热功能、主动、可逆浓度差、高效且可单独运行的全热交换器。

如图9和图10所示，本发明的第二方面实施例提出了一种空调系统500，包括：如上述实施例中任一项的空气处理模块400。具体举例如下：

实施例一：

一种空调系统500，包括如上述任一实施例的空气处理模块400，以及新风入口502、新风出口504、排风入口506、排风出口508、室内机532和过滤件522。新风出口504设置在室内机532上，过滤件522设置在新风入口502与新风出口504之间并靠近新风入口502。由于空调系统500具有新风入口502、新风出口504、排风入口506和排风出口508，进而默认空调系统500包括新风通道和排风通道，空调系统500具有基本的制冷制热功能，还具有对新风进行加湿和/或除湿功能。

在一个具体的实施例中，设定空调系统500包括上述实施例一的空气处理模块400。如图4和图9所示，新风除湿模式下，阳极风道200连通新风入口502和新风出口504，阴极风道300连通排风入口506和排风出口508。可将在阳极风道200电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道300，减少了阳极风道200内的水汽，从而避免进入室内的新风具有较大的湿度。而在新风加湿模式下，如图5和图9所示，阳极风道200连通排风入口506和排风出口508，阴极风道300连通新风入口502和新风出口504。可将在阳极风道200电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道300后，与阴极风道300内的氧气结合形成新的水汽，增加了阴极风道300内的水汽，从而增加了进入室内的新风的湿度。

具体地，夏季外界空气温湿度均较高，而室内空气温湿度均较低，舒适需求为制冷除湿。此时引入的新风需要将热量及水汽传递给室内排风，可使阳极风道200连通新风入口502和新风出口504，阴极风道300连通排风入口506和排风出口508。由于复合层100间良好的导热性，室外新风温度降低，室内排风温升高，实现了温度的交换(显热)。同时在电压与复合层100的复合材料的共同作用下，阳极风道200内的室外新风水汽逐渐转移至室外排风侧，实现了湿度的交换(潜热)，完成了新风的制冷除湿过程。另外，冬季外界空气温湿度均较低，而室内空气温湿度均较高，舒适需求为制热加湿。室内引入的新风需要将热量及水汽传递给室内排风，可使阳极风道200连通排风入口506和排风出口508，阴极风道300连通新风入口502和新风出口504。由于复合层100良好的导热性，室外新风温度升高，室内排风温降低，实现了温度的交换(显热)。同时在电压与复合层100的复合材料的共同作用下，阳极风道200内的室内排风水汽逐渐转移至新风侧，实现了湿度的交换(潜热)，完成了新风的制热加湿过程。

在另一个具体的实施例中，设定空调系统500包括上述实施例二的空气处理模块400。如图9所示，新风除湿模式下，阴极风道300连通新风入口502和新风出口504，阳极风道200连通排风入口506和排风出口508。可将在阴极风道300电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道200，减少了阴极风道300内的水汽，从而避免进入室内的新风具有较大的湿度。新风加湿模式下，阴极风道300连通排风入口506和排风出口508，阳极风道200连通新风入口502和新风出口504。可将在阴极风道300电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道200后，在阳极风道200内失电荷形成新的水汽，增加了阳极风道200内的水汽，从而增加了进入室内的新风的湿度。

实施例二：

一种空调系统500，包括如上述任一实施例的空气处理模块400，以及室内风入口512、室内风出口514、室外风入口516、室外风出口518和室内机532。室内风出口514设置在室内机532上。由于空调系统500具有室内风入口512、室内风出口514、室外风入口516和室外风出口518，进而默认空调系统500包括室外风循环风道和室内风循环风道，空调系统500可不具有新风引入功能，而仅具有对室内进行加湿和/或除湿功能。

在一个具体的实施例中，设定空调系统500包括上述实施例一的空气处理模块400。室内风除湿模式下，如图6和图10所示，阳极风道200连通室内风入口512和室内风出口514，阴极风道300连通室外风入口516和室外风出口518。可将在阳极风道200电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道300，减少了阳极风道200内的水汽，使得室内风经过阳极风道200后能够减少水汽，从而减少室内湿度。至于室外风则仅经过阴极风道300，带走阳极风道200排出的氢离子。室外风可定期或自然流过阴极风道300，带走阴极风道300内的水汽，以提高效率。而在室内风加湿模式下，如图7和图10所示，阳极风道200连通室外风入口516和室外风出口518，阴极风道300连通室内风入口512和室内风出口514。可将在阳极风道200电解水汽产生的氢离子移动至阴极风道300后，与阴极风道300内的氧气结合形成新的水汽，增加了阴极风道300内的水汽，使得室内风经过阴极风道300能够增加水汽，从而增加了室内湿度。至于室外风则仅经过阳极风道200，提供水汽以供阳极104电解出氢离子。室外风可定期或自然流过阳极风道200，补充阳极风道200内的水汽，以提高效率。

在另一个具体实施例中，设定空调系统500包括上述实施例二的空气处理模块400。如图10所示，室内风除湿模式下，阴极风道300连通室内风入口512和室内风出口514，阳极风道200连通室外风入口516和室外风出口518。可将在阴极风道300电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道200，减少了阴极风道300内的水汽，从而使得室内风经过阴极风道300后能够减少水汽，减少室内湿度。至于室外风则仅经过阳极风道200，带走阴极风道300排出的氢氧根离子。室外风可定期或自然流过阳极风道200，带走阳极风道200内的水汽，以提高效率。而在室内风加湿模式下，阴极风道300连通室外风入口516和室外风出口518，阳极风道200连通室内风入口512和室内风出口514。可将在阴极风道300电解水汽产生的氢氧根离子移动至阳极风道200后，在阳极风道200内失去电荷结合形成新的水汽，增加了阳极风道200内的水汽，使得室内风经过阳极风道200能够增加水汽，从而增加了室内湿度。至于室外风则仅经过阴极风道300，室外风可定期或自然流过阴极风道300，补充阴极风道300内的水汽，以提高效率。

实施例三：

一种空调系统500，包括如上述任一实施例的空气处理模块400，新风入口502、新风出口504、排风入口506和排风出口508，以及室内风入口512、室内风出口514、室外风入口516和室外风出口518。空调系统500具有基本的制冷制热功能，还具有对新风进行加湿和/或除湿功能，以及不引入新风功能，而对室内进行加湿和/或除湿功能。

至于空调系统500包括何种实施例的空气处理模块400，并在何种工作模式(新风除湿模式、新风加湿模式、单除湿模式、单加湿模式)下，阳极风道200与阴极风道300与各风口(新风入口502、新风出口504、排风入口506和排风出口508，以及室内风入口512、室内风出口514、室外风入口516和室外风出口518)如何连通，同上述实施例一与实施例二的连通方式。

至于在不同工作模式下的转换方式，可通过移动空气处理模块400，使得阳极风道200与阴极风道300连通对应的风口实现，当然也可移动风口，将其连通对应的阳极风道200和阴极风道300。

实施例四：

在上述实施例一、实施例二或实施例三的基础上，进一步地，空气处理模块400还包括：驱动件(图中未示出)，用于驱动空气处理模块400移动，以使阳极风道200和阴极风道300连通对应的风口。其中，无论之前空气处理模块400处于何种工作模式下的对应位置，均能够通过驱动件移动空气处理模块400，以使阳极风道200和阴极风道300连通对应的风口。

在一个具体实施例中，驱动件为平移驱动件，用于平移至少两个复合层100，以使其中一个阳极风道200平移至与其邻的一个阴极风道300所在位置。从而实现阳极风道200和阴极风道300连通对应的风口。驱动件可为升降机构或传动装置。

当然，平移驱动件可将阳极风道200平移至与其相邻的第奇数个风道所在位置，如与平移前的该阳极风道200相邻的第3个或第5个风道所在位置，该风道为阴极风道300，实现阳极风道200和阴极风道300连通对应的风口。

在另一个具体实施例中，在风道的数量为偶数个的情况下，驱动件为翻转驱动件，用于翻转至少两个复合层100，以使翻转后的阳极风道200位于翻转前的阴极风道300所在位置。从而实现阳极风道200和阴极风道300连通对应的风口。此时，驱动件可包括驱动电机和夹持机构，夹持机构能够在驱动电机的驱动下进行翻转运动，夹持架构用于夹持空气处理模块400。当然，也可直接将空气处理模块400设置在支撑架上，由驱动电机驱动支撑架转动，实现至少两个复合层100的翻转。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种空气处理模块，其特征在于，包括：

至少两个复合层，每个所述复合层包括离子交换膜、阳极和阴极，所述阳极和所述阴极分布在所述离子交换膜的两侧；

所述至少两个复合层层叠并间隔分布，每个所述复合层的至少一侧形成有风道；

其中，所述复合层的所述阳极所在的一侧形成的所述风道为阳极风道，所述复合层的所述阴极所在的一侧形成的所述风道为阴极风道，相邻两个所述复合层上同极性的电极相对分布；

相邻两个所述复合层之间的所述风道共用，为同一个所述风道；

每个所述复合层还包括阳极催化层和阴极催化层，所述阳极催化层和所述阴极催化层均包括支撑网；

每个所述复合层还包括碳纸，贴合在所述阳极和所述阴极上；

所述阳极催化层与所述阳极位于所述离子交换膜的同一侧，所述阴极催化层与所述阴极位于所述离子交换膜的同一侧；

所述阳极催化层设置在所述阳极与所述离子交换膜之间，或所述阳极催化层设置在所述阳极远离所述离子交换膜的一侧；

所述阴极催化层设置在所述阴极与所述离子交换膜之间，或所述阴极催化层设置在所述阴极远离所述离子交换膜的一侧。

2.根据权利要求1所述的空气处理模块，其特征在于，

所述离子交换膜为质子交换膜，用于供氢离子穿过；或

所述离子交换膜为聚砜基氢氧根膜，用于供氢氧根离子穿过。

3.根据权利要求1所述的空气处理模块，其特征在于，

所述复合层的厚度小于等于2mm。

4.根据权利要求1所述的空气处理模块，其特征在于，

所述空气处理模块为全热交换器。

5.一种空调系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至4中任一项所述的空气处理模块；

所述空气处理模块还包括：

驱动件，用于驱动所述空气处理模块移动，以使所述阳极风道和所述阴极风道连通对应的风口；

所述驱动件为平移驱动件，用于平移所述至少两个复合层，以使其中一个所述阳极风道平移至与其相邻的一个所述阴极风道所在位置；

所述离子交换膜用于供氢离子穿过，所述空调系统还包括：

新风入口、新风出口、排风入口和排风出口；

新风除湿模式下，所述阳极风道连通所述新风入口和所述新风出口，所述阴极风道连通所述排风入口和所述排风出口；

新风加湿模式下，所述阳极风道连通所述排风入口和所述排风出口，所述阴极风道连通所述新风入口和所述新风出口；

所述空调系统还包括：

过滤件，所述过滤件设置在所述新风入口与所述新风出口之间并靠近所述新风入口。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括：

室内风入口、室内风出口、室外风入口和室外风出口；

室内风除湿模式下，所述阳极风道连通所述室内风入口和所述室内风出口，所述阴极风道连通所述室外风入口和所述室外风出口；

室内风加湿模式下，所述阳极风道连通所述室外风入口和所述室外风出口，所述阴极风道连通所述室内风入口和所述室内风出口。

7.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述离子交换膜用于供氢氧根离子穿过，所述空调系统还包括：

新风入口、新风出口、排风入口和排风出口；

新风除湿模式下，所述阴极风道连通所述新风入口和所述新风出口，所述阳极风道连通所述排风入口和所述排风出口；

新风加湿模式下，所述阴极风道连通所述排风入口和所述排风出口，所述阳极风道连通所述新风入口和所述新风出口。

8.根据权利要求7所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括：

室内风入口、室内风出口、室外风入口和室外风出口；

室内风除湿模式下，所述阴极风道连通所述室内风入口和所述室内风出口，所述阳极风道连通所述室外风入口和所述室外风出口；

室内风加湿模式下，所述阴极风道连通所述室外风入口和所述室外风出口，所述阳极风道连通所述室内风入口和所述室内风出口。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的空调系统，其特征在于，

所述驱动件为升降机构或传动装置。

10.根据权利要求9所述的空调系统，其特征在于，

所述风道的数量为偶数个，所述驱动件为翻转驱动件，用于翻转所述至少两个复合层，以使翻转后的所述阳极风道位于翻转前的所述阴极风道所在位置。

11.根据权利要求10所述的空调系统，其特征在于，

所述驱动件包括驱动电机和夹持机构，所述夹持机构能够在所述驱动电机的驱动下进行翻转运动，所述夹持机构用于夹持所述空气处理模块。

Images