DE10111749C2 - Method and device for producing elemental oxygen - Google Patents

Method and device for producing elemental oxygen

Info

Publication number
DE10111749C2
DE10111749C2 DE2001111749 DE10111749A DE10111749C2 DE 10111749 C2 DE10111749 C2 DE 10111749C2 DE 2001111749 DE2001111749 DE 2001111749 DE 10111749 A DE10111749 A DE 10111749A DE 10111749 C2 DE10111749 C2 DE 10111749C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxygen
hydrogen
water
fuel cell
storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2001111749
Other languages
German (de)
Other versions
DE10111749A1 (en
Inventor
Stefan Fiedler
Karl-Heinz Hecker
Rudolf Schinagl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE2001111749 priority Critical patent/DE10111749C2/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2002572164A priority patent/JP2004534907A/en
Priority to MXPA03007968A priority patent/MXPA03007968A/en
Priority to US10/472,053 priority patent/US7504015B2/en
Priority to CN 02808545 priority patent/CN1780656A/en
Priority to PCT/EP2002/002709 priority patent/WO2002072919A2/en
Priority to EP02750540A priority patent/EP1368511A2/en
Priority to CA002440736A priority patent/CA2440736A1/en
Priority to KR10-2003-7011929A priority patent/KR20040069970A/en
Publication of DE10111749A1 publication Critical patent/DE10111749A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10111749C2 publication Critical patent/DE10111749C2/en
Priority to AU2008201201A priority patent/AU2008201201A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/326—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C01B13/0229—Purification or separation processes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0015—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors
    • A61M2016/0018—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical
    • A61M2016/0021—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical with a proportional output signal, e.g. from a thermistor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0015—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors
    • A61M2016/0018—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical
    • A61M2016/0024—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical with an on-off output signal, e.g. from a switch
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0046—Nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0053—Hydrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeu­ gung von elementarem Sauerstoff sowie deren Verwendung in unterschiedlichen Gebieten.The present invention relates to a method and an apparatus for generating Elemental oxygen and their use in different Areas.

Elementarer bzw. nahezu reiner Sauerstoff wird oftmals dann benötigt, wenn ei­ nem Benutzer bzw. einem Patienten aus medizinischen oder sonstigen Gründen anstatt des herkömmlichen in der Umgebungsluft vorkommenden Sauerstoffs ent­ sprechend reiner Sauerstoff zugeführt werden soll.Elemental or almost pure oxygen is often required when egg a user or patient for medical or other reasons instead of the conventional oxygen found in the ambient air speaking pure oxygen should be supplied.

Aus dem Stand der Technik sind hierzu im wesentlichen drei mögliche Vorrich­ tungen bzw. Verfahren bekannt.There are essentially three possible devices for this purpose from the prior art lines or procedures known.

So kommen beispielsweise sogenannte Sauerstoff oder O2-Konzentratoren zum Einsatz. In diesen werden zwei Molekularsiebe wechselweise angesteuert, indem Luft über einen Luftfilter angesaugt, mit einem Kompressor verdichtet und über Ventile den Molekularsieben wechselweise zugeführt wird. Die Molekularsiebe sind mit Zeolithen gefüllt, die Gase absorbieren. Durch den erzeugten Druck wird das Adsorptionsverhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff in hohem Maße zu Stick­ stoff hin verschoben, so dass das Molekularsieb nahezu reiner Sauerstoff verlässt, wovon ca. ein Drittel dem Benutzer bzw. Patienten zugeführt wird. O2-Konzentratoren sind im allgemeinen fehlerbehaftet und anfällig. Zudem sind die Kompressoren entsprechend geräuschintensiv und die Geräte voluminös. So-called oxygen or O 2 concentrators are used, for example. In these, two molecular sieves are alternately controlled by sucking air in through an air filter, compressing them with a compressor and alternately feeding them to the molecular sieves. The molecular sieves are filled with zeolites that absorb gases. Due to the pressure generated, the adsorption ratio of oxygen to nitrogen is largely shifted towards nitrogen, so that the molecular sieve leaves almost pure oxygen, of which approximately a third is supplied to the user or patient. O 2 concentrators are generally faulty and susceptible. In addition, the compressors are correspondingly noise-intensive and the devices are bulky.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung nahezu reinen Sauerstoffs beruht auf der Tatsache, einen in einem flüssigen Aggregatzustand vorliegenden Sauerstoff, der in entsprechenden Druckbehältnissen gelagert ist, über einen aus dem Stand der Technik an sich hinlänglich bekannten Umwandlungsprozess in einen gasförmi­ gen Aggregatszustand zu überführen und sodann einem Patienten zuzuführen. Dieser Möglichkeit wohnt der Nachteil inne, dass stets flüssiger Sauerstoff zur Verfügung stehen muss, was gerade bei einem Einsatz insbesondere außerhalb einer Klinik einen gewissen Aufwand erfordert.Another possibility for producing almost pure oxygen is based on the Fact, an oxygen in a liquid state, the is stored in appropriate pressure containers, via a from the state of the Technology in a well-known conversion process into a gaseous to transfer the state of aggregation and then deliver it to a patient. This possibility has the disadvantage that liquid oxygen is always used What must be available, especially when used outside requires a certain effort in a clinic.

Es ist des weiteren auch bekannt, den erforderlichen Sauerstoff in Druckgasfla­ schen bereitzustellen. Auch hier ist ein gewisser logistischer Aufwand nicht zu vermeiden, zudem sind die Druckflaschen, die einen Druck bis zu 200 bar aus­ halten müssen, entsprechend schwer und schwierig zu transportieren.It is also known, the required oxygen in Druckgasfla to provide. Here, too, a certain logistical effort is not necessary avoid, moreover, the pressure cylinders, which have a pressure of up to 200 bar have to hold, correspondingly heavy and difficult to transport.

Allen drei oben genannten Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung von ele­ mentarem Sauerstoff ist der wesentlich Nachteil gemeinsam, dass sie für einen mobilen Einsatz aufgrund ihrer spezifischen konstruktiven Ausgestaltung einer­ seits und ihrer Notwendigkeit zur Bereitstellung von Ausgangsstoffen andererseits nur bedingt oder überhaupt nicht mobil einsatzfähig sind.All three of the above-mentioned methods and devices for producing ele The main disadvantage of mental oxygen is that it is for one mobile use due to its specific design on the one hand and their need to provide raw materials on the other are only partially or not at all mobile usable.

Aus der DE-OS 21 26 403 ist beispielsweise ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung von Sauerstoff für Beatmungsgeräte bekannt, bei der der Sauer­ stoff auf elektrolytischem Wege in einer Elektrolysezelle gewonnen wird, und der dabei entstehende Wasserstoff nachfolgend durch Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft in Wasser überführt und der Zelle wieder zugeführt wird. Der Sauerstoff soll der Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes der Inhalationsluft eines Patienten dienen. Die Vorrichtung zeichnet sich durch den Nachteil aus, dass sie sehr auf­ wendig ist, da zusätzliche Einrichtungen wie Befeuchter, Heizung, Reaktions­ kammer, Kondensationskammer usw. vorgesehen sind, die die gesamte Vorrich­ tung unhandlich für die Zwecke der mobilen Patientenbeatmung machen.DE-OS 21 26 403, for example, describes a method and a device known for generating oxygen for ventilators, in which the Sauer substance is obtained electrolytically in an electrolytic cell, and the the resulting hydrogen is subsequently formed by connection with the oxygen the air is transferred to water and is returned to the cell. The oxygen is intended to increase the partial pressure of oxygen in the inhalation air of a patient serve. The device is characterized by the disadvantage that it is very is agile, since additional facilities such as humidifier, heating, reaction chamber, condensation chamber, etc. are provided, which the entire Vorrich make the device unwieldy for the purposes of mobile patient ventilation.

Des Weiteren ist aus der nachveröffentlichten Schrift DE 100 53 546 A1 ein elektrochemischer Sauerstoffgenerator bekannt, der die Verfahren der Elektrolyse und der Brennstoffzellenreaktion in einer PEM-Zelle verbindet, um Sauerstoff zu erzeugen. Dieses System weist jedoch den Nachteil auf, dass die Menge des so erzeugten Sauerstoffs nicht auf den Benutzer bzw. Patienten individuell abstimm­ bar ist.Furthermore, from the subsequently published document DE 100 53 546 A1 electrochemical oxygen generator known to the process of electrolysis and the fuel cell reaction in a PEM cell connects to oxygen produce. However, this system has the disadvantage that the amount of such generated oxygen does not match the user or patient individually is cash.

Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Nachteilen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das auf ein­ fachste Weise einem Benutzer nahezu reinen Sauerstoff zur Verfügung stellen kann. Darüber hinaus ist es die Aufgabe dieser Erfindung, eine dieses Verfahren implementierende Vorrichtung bereitzustellen, die leicht zu handhaben und ent­ sprechend geräuscharm sowie leicht ist.Based on the disadvantages known from the prior art, it is the Object of the present invention to provide a method based on a most convenient way to provide a user with almost pure oxygen can. Furthermore, it is the object of this invention, one of these methods provide implementing device that is easy to handle and ent speaking silent and light.

Gelöst werden diese Aufgaben einerseits mit einem Verfahren jeweils gemäß dem Anspruch 1 und Anspruch 5 sowie jeweils einer Vorrichtung nach Anspruch 10 bzw. 20. On the one hand, these tasks are solved with a procedure according to the Claim 1 and claim 5 and in each case a device according to claim 10 and 20 respectively.  

Prinzipiell stellt die vorliegende Erfindung zwei Verfahren zur Erzeugung von elementarem Sauerstoff bereit, ebenso wie jeweils diese Verfahren umsetzende Vorrichtungen.In principle, the present invention provides two methods for generating elemental oxygen ready as well as devices implementing these methods.

Gemäß der Erfindung ist beiden Verfahren, die sich hinsichtlich der Sauerstoffer­ zeugung unterscheiden, gemeinsam, dass bei der Sauerstofferzeugung, der er­ zeugte Sauerstoff der Atemluft selektiv zu Anfang der Inhalationsphase des Pati­ enten beigemischt wird. Es hat sich gezeigt, dass nur ca. 8% des gesamten Volu­ menstroms während der Inhalationsphase eines Menschen in der Lunge umgesetzt und in den Blutkreislauf übertragen werden. Nur genau dieser Anteil wird daher durch ein elektronisches Steuersystem, auch als sog. Demand-System bezeichnet, in der Vorrichtung gemäß der Erfindung zu Anfang der Inhalationsphase dem Benutzer zur Verfügung gestellt.According to the invention, both methods are concerned with the oxygen generation differ, collectively, that in oxygen generation, which he selectively generated oxygen in the breath at the beginning of the Pati's inhalation phase ducks is added. It has been shown that only about 8% of the total volu menstroms during the inhalation phase of a person in the lungs and be transferred into the bloodstream. Only this proportion is therefore through an electronic control system, also known as a so-called demand system, in the device according to the invention at the beginning of the inhalation phase Provided to users.

Bei einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels der an sich bekann­ ten Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und in elementaren Sauerstoff aufgespalten, der der Atemluft dann beigemischt wird. Der dabei entstehende Wasserstoff kann dann über eine daran gekoppelte Brennstoffreaktion zusammen mit Umgebungs­ luft wieder in Wasser umgewandelt werden, wobei es erfindungswesentlich ist, dass die Elektrolyse und die Brennstoffreaktion so miteinander gekoppelt sind, dass sie einen Reaktionskreislauf ausbilden und gleichzeitig und kontinuierlich ablaufen können. Gemäß der Erfindung wird die bei der Brennstoffreaktion frei­ werdende elektrische Energie dann zur Reduktion des Energiebedarfs für die Auf­ spaltung herangezogen.In a first method according to the invention, the method is known per se electrolysis split water into hydrogen and elemental oxygen, which is then added to the air we breathe. The resulting hydrogen can then via a coupled fuel reaction together with ambient air can be converted back into water, it being essential to the invention, that the electrolysis and the fuel reaction are so coupled that they form a reaction cycle and simultaneously and continuously can expire. According to the invention, the fuel reaction is released then electrical energy to reduce the energy requirement for the opening division used.

Nach einer weiteren Ausführung dieses Verfahrens wird das bei der Brennstoffre­ aktion gewonnene Wasser der Aufspaltung wieder zugeführt.After a further execution of this method, the fuel will action won water fed to the splitting again.

Nach einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird die zur Aufrechterhal­ tung des Reaktionskreislaufes notwendige elektrische Energie entweder durch die mit der Elektrolyse gekoppelte Brennstoffreaktion selbst oder durch eine von die­ ser getrennt ablaufenden zweiten Brennstoffreaktion erzeugt, wobei beiden Brennstoffreaktionen dann zusätzlich Wasserstoff zugeführt wird, der nicht von der Elektrolyse stammt, oder aber von einer separaten Energiequelle geliefert.According to an advantageous embodiment of the method, the maintenance is carried out tion of the reaction cycle necessary electrical energy either through the with the electrolysis coupled fuel reaction itself or by one of the generated separately running second fuel reaction, both Fuel reactions then additional hydrogen is supplied, which is not from the electrolysis comes from, or supplied by a separate energy source.

Der hierzu notwendige zusätzliche Wasserstoff kann direkt aus einem Speicher, insbesondere einem Metallhybridspeicher oder Druckspeicher, bereitgestellt wer­ den, wobei der Wasserstoff gemäß einer Ausführung der Erfindung mittels eines Brennstoffreformprozesses eines Brennstoffes, beispielsweise Natriumborhydrid, gewonnen wird. The additional hydrogen required for this can be obtained directly from a storage facility, in particular a metal hybrid storage or pressure storage, who provided the, wherein the hydrogen according to an embodiment of the invention by means of a Fuel reforming process of a fuel, for example sodium borohydride, is won.  

In einer vorteilhaften Ausführung dieses Verfahrens kann der Brennstoff bei­ spielsweise Methanol sein.In an advantageous embodiment of this method, the fuel can for example, be methanol.

Gemäß der Erfindung lässt sich elementarer Sauerstoff in einem zweiten Verfah­ ren auch dadurch erzeugen, dass der Elektrolyseprozess und die Brennstoffreakti­ on miteinander so verwoben werden, dass der Zwischenschritt der Überführung des bei der Elektrolyse erzeugten Wasserstoffs in die Brennstoffreaktion entfällt. Hierzu wird gemäß der Erfindung Wasser katalytisch an einer Anodenseite einer Zelle in Wasserstoffionen und Sauerstoffionen aufgespalten, wobei sich die Was­ serstoffionen durch eine Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) auf eine Kathoden­ seite dieser Zelle bewegen, in der diese katalytisch mit Umgebungsluft wieder zu Wasser umgewandelt werden. An der Anodenseite reagieren die Sauerstoffionen unter Abgabe von Elektronen zu elementaren Sauerstoff, der dann der Atemluft beigemischt wird.According to the invention, elemental oxygen can be processed in a second process also generate by the electrolysis process and the fuel reactions on to be woven together so that the intermediate step of the transfer of the hydrogen generated in the electrolysis is eliminated in the fuel reaction. For this purpose, according to the invention, water becomes catalytically on an anode side Cell split into hydrogen ions and oxygen ions, the What ion ions through a polymer electrolyte membrane (PEM) onto a cathode move side of this cell, in which it closes again catalytically with ambient air Water to be converted. The oxygen ions react on the anode side giving off electrons to elemental oxygen, which is then exhaled is added.

Gemäß der Erfindung kann auch bei diesem zweiten Verfahren das auf der Ka­ thodenseite gewonnene Wasser der Aufspaltung an der Anodenseite wieder zuge­ führt.According to the invention, this can also be done on the Ka water obtained on the method side of the splitting on the anode side again leads.

Auch bei dieser erfindungsgemäßen Verfahrensvariante lässt sich die zur Auf­ rechterhaltung des Reaktionskreislaufes notwendige elektrische Energie durch eine zusätzliche, getrennt zu dem Verfahren ablaufende Brennstoffreaktion bereit­ stellen, indem zusätzlicher Wasserstoff, der gegebenenfalls aus einem Brennstoff reformierbar ist, dieser zugeführt wird.In this variant of the method according to the invention, too, maintenance of the reaction cycle by electrical energy an additional fuel reaction that takes place separately from the method is ready make by adding additional hydrogen, possibly from a fuel is reformable, this is fed.

Zur Durchführung des erstgenannten Verfahrens wird gemäß der Erfindung ein Elektrolyseur mit einer Brennstoffzelle elektrisch und zur Übertragung von Flui­ den verbunden.According to the invention, a for carrying out the first-mentioned method Electrolyser with a fuel cell electrical and for the transmission of flui the connected.

Hierbei ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn der Elektrolyseur und/oder die Brennstoffzelle als sog. PEM-Zelle ausgebildet sind. Bei dieser wird als Elekt­ rolyt eine Kunststoffmembran verwendet, die den Ionentransport durchführt und dabei nur Protonen leitet. Der Vorteil von Polymermembranen gegenüber Kali­ lauge als Elektrolyt ist neben einer Systemvereinfachung vor allem eine damit erreichbare höhere Leistungsdichte. Darüber hinaus ist eine PEM-Zelle im Ver­ gleich zu einer alkalischen Einheit unempfindlich gegenüber Verunreinigungen durch Kohlendioxid, wodurch auf die Verwendung sehr reiner Reaktionsgase ver­ zichtet werden kann und damit auch ein Brennstoffzellenbetrieb mit Luft möglich ist.It is advantageous according to the invention if the electrolyzer and / or the fuel cell is designed as a so-called PEM cell. In this is as Elect  rolyt uses a plastic membrane that carries out the ion transport and leads only protons. The advantage of polymer membranes over potash In addition to simplifying the system, lye as an electrolyte is one of them achievable higher power density. In addition, a PEM cell is in the Ver equal to an alkaline unit insensitive to contamination through carbon dioxide, which ver ver the use of very pure reaction gases can be waived and thus a fuel cell operation with air is possible is.

Bei dem PEM-Elektrolyseur wird auf der Anodenseite Wasser bei angelegter äu­ ßerer Spannung elektrolytisch direkt in gasförmigen elementaren Sauerstoff, Elektronen und H+-Ionen nach der Gleichung 2H2O → 4e- + 4H+ + O2 aufgespal­ tet. Die H+-Ionen (Protonen) wandern durch eine protonenleitende PEM-Membran zur Kathode und bilden dort mit den über einen äußeren Leiterkreis fließenden Elektronen Wasserstoffgas nach der Gleichung 4H+ + 4e- → 2H2, wobei sich die Gesamtreaktion ergibt zu 2H2O → 2H2 + O2. Der reine Sauerstoff O2 wird dann abgeführt, um der Atemluft eines Patienten beigemischt zu werden, während der Wasserstoff an eine PEM-Brennstoffzelle weitergeleitet wird.In the PEM electrolyser, water is electrolytically split directly into gaseous elemental oxygen, electrons and H + ions according to the equation 2H 2 O → 4e - + 4H + + O 2 on the anode side when external voltage is applied. The H + ions (protons) migrate through a proton-conducting PEM membrane to the cathode, where they form hydrogen gas with the electrons flowing over an outer conductor circuit according to the equation 4H + + 4e - → 2H 2 , whereby the overall reaction results in 2H 2 O → 2H 2 + O 2 . The pure oxygen O 2 is then removed to be admixed with a patient's breath while the hydrogen is transferred to a PEM fuel cell.

Die Funktionsweise dieser Brennstoffzelle entspricht quasi dem umgekehrten Prinzip der entsprechenden Elektrolysezelle. Das an die Anode dieser Zelle ge­ führte Wasserstoffgas wird oxidiert, wobei es durch die katalytische Wirkung der Elektrode in Protonen und Elektronen zerfällt (2H2 → 4H+ + 4e-). Die H+-Ionen gelangen wiederum durch eine protonenleitende PEM-Membran auf die Katho­ denseite. Die Elektronen wandern bei geschlossenem äußeren Stromkreis zur Ka­ thode und verrichten auf diesem Wege elektrische Arbeit. Der an die Kathode geführte, in der Umgebungsluft enthaltene (nicht reine) Sauerstoff wird sodann reduziert, wobei zusammen mit den Protonen Wasser gebildet wird (4e- + 4H+ + O2 → 2H2O), so dass sich die Gesamtreaktion zu 2H2 + O2 → 2H2O ergibt. The functioning of this fuel cell corresponds to the reverse principle of the corresponding electrolysis cell. The hydrogen gas led to the anode of this cell is oxidized, whereby it decomposes into protons and electrons due to the catalytic effect of the electrode (2H 2 → 4H + + 4e - ). The H + ions in turn reach the cathode side through a proton-conducting PEM membrane. The electrons migrate to the cathode when the external circuit is closed and in this way perform electrical work. The (impure) oxygen contained in the ambient air and then led to the cathode is then reduced, water being formed together with the protons (4e - + 4H + + O 2 → 2H 2 O), so that the overall reaction becomes 2H 2 + O 2 → 2H 2 O results.

Wie vorhergehend bereits erwähnt, wird das dabei gewonnene Wasser wieder dem Aufspaltungsprozess an der Anodenseite des PEM-Elektrolyseurs zugeführt.As previously mentioned, the water obtained in this way becomes the Splitting process fed to the anode side of the PEM electrolyser.

Das zweitgenannte Verfahren lässt sich gemäß der Erfindung mit einer Vorrich­ tung durchführen, die den Elektrolyseur und die Brennstoffzelle in einer Zelle, vorzugsweise als PEM-Zelle, vereint. Hierbei wird gemäß der Erfindung der Schritt zur Erzeugung des gasförmigen Wasserstoffs aus der Elektrolyse und des­ sen Weiterleitung als Ausgangsprodukt für eine Brennstoffreaktion ausgelassen, wobei nur eine Polymermembran als Elektrolyt zum Einsatz kommt. Auf der Anodenseite wird zugeführtes Wasser katalytisch in Sauerstoffionen und Was­ serstoffionen aufgespalten (H2O → O2- + 2H+). Die Wasserionen (Protonen) wer­ den durch die Polymermembran zur Kathodenseite der Zelle geleitet und reagie­ ren dort katalytisch mit aus der Umgebungsluft zugeleiteten Sauerstoff zu Wasser nach 4H+ + O2 + 4c- → 2H2O. Das so entstandene Wasser kann wiederum zurück­ geleitet und der Anodenseite dieser Zelle zugeführt werden.The second-mentioned method can be carried out according to the invention with a device which combines the electrolyzer and the fuel cell in one cell, preferably as a PEM cell. In this case, according to the invention, the step for generating the gaseous hydrogen from the electrolysis and its forwarding as a starting product for a fuel reaction is omitted, only one polymer membrane being used as the electrolyte. On the anode side, supplied water is catalytically split into oxygen ions and hydrogen ions (H 2 O → O 2- + 2H + ). The water ions (protons) are passed through the polymer membrane to the cathode side of the cell and react there catalytically with oxygen supplied from the ambient air to water after 4H + + O 2 + 4c - → 2H 2 O. The water thus created can in turn be returned and the anode side of this cell.

An der Anodenseite bilden die Sauerstoffionen unter Abgabe von Elektronen dann den elementaren Sauerstoff nach 2O2- → O2 + 4e- aus. Der gasförmige elementare Sauerstoff kann dann aus dieser Zelle abgeführt werden und der Atemluft eines Benutzers entsprechend beigemischt werden.On the anode side, the oxygen ions then form the elemental oxygen according to 2O 2- → O 2 + 4e - with the release of electrons. The gaseous elemental oxygen can then be removed from this cell and added to a user's breathing air accordingly.

In beiden Varianten des Verfahrens bzw. der Vorrichtung gemäß der Erfindung entsteht auf der Anodenseite der gasförmige reine Sauerstoff in Bläschenform in dem zugeleiteten Wasser, wobei dieses dann abgeleitet und in einer Ausführungs­ form der Erfindung einem Wasserabscheider zugeführt wird, in dem sich die Blä­ schen des reinen Sauerstoffs von dem Wasser trennen und dann dieser entspre­ chend abgeführt werden kann.In both variants of the method and the device according to the invention The gaseous pure oxygen in bubble form is formed on the anode side the supplied water, which is then drained and in an execution form of the invention is supplied to a water separator in which the Blä Separate the pure oxygen from the water and then correspond to it can be dissipated accordingly.

Als Lieferanten für die elektrische Energie zur Durchführung der einzelnen Reak­ tionen kann erfindungsgemäß entweder eine direkter Stromnetzanschluss oder ein austauschbarer Akku dienen. As a supplier of electrical energy to carry out the individual reak According to the invention, either a direct power supply connection or a replaceable battery.  

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Stromliefe­ rant eine weitere Brennstoffzelle, vorzugsweise eine Direkt-Methanol- Brennstoffzelle, wobei das Methanol gegebenenfalls über ein Kartuschensystem bereitgestellt wird.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it serves as a current supply rant another fuel cell, preferably a direct methanol Fuel cell, the methanol possibly via a cartridge system provided.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Sauerstoff in einem Speicher gesammelt, aus dem er dann mittels der elektronischen, mikroprozes­ sorgesteuerten Steuereinheit selektiv entnommen werden kann und dem Benutzer zugeführt wird.In an advantageous embodiment of the invention, the oxygen is in one Memory is collected, from which it is then created using electronic, microprocesses can be removed selectively and the user is fed.

Es wird deutlich, dass durch die Verwendung eines Elektrolyseurs und einer Brennstoffzelle, entweder getrennt voneinander oder in einer einzigen Zelle kom­ biniert, vorzugsweise in ihrer Ausführung als PEM-Zelle, eine leichte und kom­ pakte Einheit gebildet wird, die aufgrund der darin ablaufenden Reaktionen auch äußerst geräuscharm ist. Darüber hinaus ermöglicht die elektronisch gesteuerte selektive Abnahme des erzeugten Sauerstoffs eine weitergehende Verkleinerung der Einheit, da nicht das gesamte Inhalationsvolumen, sondern lediglich ein be­ stimmter Bruchteil, an elementarem Sauerstoff erzeugt werden muss. Die Ver­ wendung von herkömmlichem Wasser als Sauerstofflieferant vereinfacht auch den Einsatz dieser Vorrichtung, so dass diese unproblematisch zu Hause einsetzbar ist und in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auch als mobile Einheit ausges­ taltet sein kann.It becomes clear that by using an electrolyser and a Fuel cell, either separately or in a single cell binary, preferably in its version as a PEM cell, a light and com compact unit is formed, due to the reactions taking place in it is extremely quiet. In addition, the electronically controlled selective decrease of the generated oxygen a further reduction of the unit, since not the entire inhalation volume, but only a be right fraction, of elemental oxygen must be generated. The Ver Using conventional water as an oxygen supplier also simplifies this Use of this device so that it can be used at home without any problems and in an advantageous embodiment of the invention also as a mobile unit can be.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Vorrichtungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.Further advantages and configurations of the devices result from the respective subclaims.

Im folgenden soll die Funktionsweise des der Erfindung zugrundeliegenden Prin­ zips anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt die einzigeIn the following, the mode of operation of the prin on which the invention is based zips based on an embodiment shown in a drawing are explained. It shows the only one

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Verfahren bzw. der Vor­ richtung der Erfindung. Fig. 1 is a block diagram showing the method and the device of the invention.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Prinzips zur Erzeu­ gung von elementarem Sauerstoff mit einer Erzeugereinheit 1. Die Erzeugerein­ heit 1 besteht je nach Ausführungsform entweder aus einem Elektrolyseur, der mit einer Brennstoffzelle gekoppelt ist, oder aus einer einzigen PEM-Zelle, die die Funktionen eines Elektrolyseurs und einer Brennstoffzelle vereint. Der prinzi­ pielle Aufbau solcher Zellen ist allgemein bekannt. Fig. 1 shows a block diagram of the principle according to the invention for the generation of elemental oxygen supply with a generator unit 1. Depending on the embodiment, the generating unit 1 consists either of an electrolyzer, which is coupled to a fuel cell, or of a single PEM cell, which combines the functions of an electrolyzer and a fuel cell. The basic structure of such cells is generally known.

Die Erzeugereinheit 1 wird aus einem Wasserspeicher 2 mit Wasser als Aus­ gangsstoff gespeist. In der Erzeugereinheit 1 laufen dann die entsprechenden Re­ aktionen der Elektrolyse und der Brennstoffreaktion ab.The generator unit 1 is fed from a water reservoir 2 with water as the starting material. The corresponding reactions of the electrolysis and the fuel reaction then take place in the generator unit 1 .

Der dabei entstehende reine Sauerstoff entsteht in Bläschenform in dem an der Anodenseite der Erzeugereinheit 1 vorhandenen Wasser. Dieses wird gemeinsam mit dem elementaren Sauerstoff abgeführt und einem Wasserabscheider 3 zuge­ leitet, in dem sich der reine Sauerstoff von dem Wasser trennt, so dass der Was­ serabscheider 3 einerseits als ein Sauerstoffspeicher 4 und andererseits als der Wasserspeicher 2 dient.The resulting pure oxygen is produced in the form of bubbles in the water present on the anode side of the generator unit 1 . This is discharged together with the elemental oxygen and a water separator 3 feeds, in which the pure oxygen separates from the water, so that the water separator 3 serves on the one hand as an oxygen storage 4 and on the other hand as the water storage 2 .

An der Kathodenseite der Erzeugereinheit 1 wird Umgebungsluft über eine Lei­ tung 5 zugeführt, um die Rückumwandlung in Wasser zu ermöglichen. Das dabei entstehende Wasser wird, ebenso wie der dabei anfallende Stickstoff über eine gemeinsame Leitung 6 gegebenenfalls über einen Wasserabscheider 7 abgeführt. At the cathode side of the generator unit 1 , ambient air is supplied via a line 5 to enable the conversion back into water. The resulting water, like the nitrogen produced, is optionally discharged via a common line 6 via a water separator 7 .

Das Wasser wird, nachdem es in einem Wasserspeicher 8 gesammelt wurde, über eine rückführende Leitung 9 der zuführenden Wasserleitung 10 von dem Wasser­ speicher 2 wieder beigemischt, so dass sich ein geschlossener Kreislauf bildet.After it has been collected in a water reservoir 8 , the water is mixed again via a return line 9 into the water supply line 10 from the water reservoir 2 , so that a closed circuit is formed.

Über eine Versorgungsleitung 11 wird der Atemluft des Patienten der reine Sauer­ stoff aus dem Sauerstoffspeicher 4 zugeführt.Via a supply line 11 , the patient's breathing air is supplied with pure oxygen from the oxygen storage 4 .

Ein elektronisches Steuersystem 12, auch Demand-System genannt, das von einer CPU 13 kontrolliert wird, regelt über ein Ventil 14 die selektive Entnahme des reinen Sauerstoffs.An electronic control system 12 , also called a demand system, which is controlled by a CPU 13 , regulates the selective removal of the pure oxygen via a valve 14 .

Die CPU 13 steuert wiederum über ein Ventil 15 die Zuführung von Wasser aus einem Wassernachfüllsystem 16.The CPU 13 in turn controls the supply of water from a water refill system 16 via a valve 15 .

Die CPU 13 bzw. das Demand-System 12 können dabei mit Sensoren in Verbin­ dung stehen, die den jeweiligen Bedarf an reinem Sauerstoff in Abhängigkeit der Inhalation des Benutzers ermitteln.The CPU 13 or the demand system 12 can be connected to sensors which determine the respective need for pure oxygen as a function of the inhalation of the user.

Von einer nicht dargestellten Energiequelle, die als Akku, Stromnetzanschluss oder als weitere Brennstoffzelle ausgebildet sein kann, wird das gesamte System mit dem zur Durchführung der Steuerung und zur Durchführung der Aufspal­ tungs- und Umwandlungsprozesse notwendigen elektrischen Energie versorgt, wobei ein Stromwandler 17 zum Einsatz kommt.From an energy source, not shown, which can be designed as a battery, power supply connection or as a further fuel cell, the entire system is supplied with the electrical energy necessary for carrying out the control and for carrying out the splitting and conversion processes, a current transformer 17 being used ,

Claims (31)

1. Verfahren zur Erhöhung der Konzentration von elementaren Sauerstoff in der Atemluft, bei welchem Wasser mittels elektrischer Energie in Wasserstoff und in elementaren Sauerstoff aufgespalten (Elektrolyse), der elementare Sau­ erstoff der Atemluft beigemischt und der Wasserstoff mit Umgebungsluft wieder in Wasser umgewandelt (Brennstoffreaktion) wird, wobei die Auf­ spaltung des Wassers in Wasserstoff und in elementaren Sauerstoff und die Umwandlung des Wasserstoffs mit Umgebungsluft in Wasser unter Ausbil­ dung eines Reaktionskreislaufes gleichzeitig und kontinuierlich ablaufen und miteinander gekoppelt sind, indem die bei der Umwandlung gewonnene elektrische Energie zur Reduktion des Energiebedarfs für die Aufspaltung ge­ nutzt wird,
bei welchem die für den Beginn und/oder Aufrechthaltung des Reaktions­ kreislaufes notwendige elektrische Energie durch eine weitere, dazu getrennt ablaufende Brennstoffreaktion erzeugt wird, welcher zusätzlich Wasserstoff zugeführt wird,
und wobei der so erzeugte Sauerstoff selektiv der Atemluft zu Anfang der Inhalationsphase beigemischt wird.1. A process for increasing the concentration of elemental oxygen in the breathing air, in which water is split into hydrogen and elemental oxygen by means of electrical energy (electrolysis), the elemental oxygen is added to the breathing air and the hydrogen is converted back into water with ambient air (fuel reaction) is, with the splitting of the water into hydrogen and elemental oxygen and the conversion of the hydrogen with ambient air into water with the formation of a reaction cycle run simultaneously and continuously and are coupled together by the electrical energy obtained in the conversion to reduce the energy requirement for the split is used,
in which the electrical energy necessary for the start and / or maintenance of the reaction circuit is generated by a further fuel reaction which proceeds separately and which is additionally supplied with hydrogen,
and wherein the oxygen thus generated is selectively admixed to the breathing air at the beginning of the inhalation phase. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das bei der Umwandlung gewonne­ ne Wasser der Aufspaltung wieder zugeführt wird.2. The method of claim 1, wherein the gained in the conversion ne water of the splitting is fed again. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die für den Beginn und/oder Aufrechthaltung des Reaktionskreislaufes notwendige elektrische Energie ei­ ner Energiequelle entnommen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the for the beginning and / or Maintaining the reaction cycle necessary electrical energy egg ner energy source is taken.   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der zusätzliche Wasserstoff aus Methanol gewonnen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the additional Hydrogen is obtained from methanol. 5. Verfahren zur Erhöhung der Konzentration von elementarem Sauerstoff in der Atemluft, bei welchem Wasser mittels elektrischer Energie katalytisch in Wasserstoffionen und Sauerstoffionen aufgespalten wird, wobei sich die Sau­ erstoffionen unter Abgabe von Elektronen zu elementaren Sauerstoff verbin­ den, der der Atemluft beigemischt wird, und die Wasserstoffionen katalytisch mit den Elektronen und Umgebungsluft wieder in Wasser umgewandelt wer­ den, wobei die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoffionen und Sauerstoff­ ionen, deren Verbindung zu elementarem Sauerstoff und die Umwandlung der Wasserstoffionen mit Umgebungsluft zu Wasser unter Ausbildung eines Re­ aktionskreislaufes gleichzeitig und kontinuierlich ablaufen, und wobei der so erzeugte Sauerstoff selektiv der Atemluft zu Anfang der Inhalationsphase beigemischt wird.5. Method for increasing the concentration of elemental oxygen in the air we breathe, in which water is catalytically in by means of electrical energy Hydrogen ions and oxygen ions are split, the sow material ions with the emission of electrons to elemental oxygen the one that is added to the air we breathe and the hydrogen ions catalytically with the electrons and ambient air who is converted back into water the, the splitting of water into hydrogen ions and oxygen ions, their connection to elemental oxygen and the conversion of the Hydrogen ions with ambient air to water to form a Re action cycle run simultaneously and continuously, and the so Oxygen generated selectively in the breathing air at the beginning of the inhalation phase is added. 6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem das gewonnene Wasser der Auf­ spaltung wieder zugeführt wird.6. The method of claim 5, wherein the water recovered from the cleavage is fed again. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem die für den Beginn und/oder Aufrechthaltung des Reaktionskreislaufes notwendige elektrische Energie ei­ ner Energiequelle entnommen wird.7. The method according to claim 5 or 6, wherein the for the beginning and / or Maintaining the reaction cycle necessary electrical energy egg ner energy source is taken. 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem die für den Beginn und/oder Aufrechthaltung des Reaktionskreislaufes notwendige elektrische Energie durch eine getrennt ablaufende Brennstoffreaktion erzeugt wird, der zusätz­ lich Wasserstoff zugeführt wird.8. The method according to claim 5 or 6, wherein the for the beginning and / or Maintaining the necessary electrical energy in the reaction circuit is generated by a separate fuel reaction, the additional Lich hydrogen is supplied. 9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem der zusätzliche Wasserstoff aus Methanol gewonnen wird. 9. The method of claim 8, wherein the additional hydrogen from Methanol is obtained.   10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Erhöhung der Konzentration von elementarem Sauerstoff in der Atemluft, aus einem Elektrolyseur zur Aufspaltung von Wasser in Wasser­ stoff und elementaren Sauerstoff, aus einer Brennstoffzelle zur Umwandlung des Wasserstoffs mit Umgebungsluft in Wasser, wobei der Elektrolyseur und die Brennstoffzelle elektrisch und zur Übertragung von Fluiden in Verbin­ dung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass
zur Aufrechterhaltung des Reaktionskreislaufes eine zusätzliche elektrische Energiequelle vorgesehen ist, die als eine weitere Brennstoffzelle ausgebildet ist, und
dass ein elektronisches Steuersystem (12, 13) vorgesehen ist, das den erzeug­ ten Sauerstoff selektiv der Atemluft zu Anfang der Inhalationsphase bei­ mischt.10. An apparatus for performing the method according to any one of claims 1 to 4, to increase the concentration of elemental oxygen in the breathing air, from an electrolyzer for splitting water into hydrogen and elemental oxygen, from a fuel cell for converting the hydrogen with ambient air into Water, wherein the electrolyzer and the fuel cell are connected electrically and for the transmission of fluids, characterized in that
To maintain the reaction cycle, an additional electrical energy source is provided, which is designed as a further fuel cell, and
that an electronic control system ( 12 , 13 ) is provided, which selectively mixes the generated oxygen with the breathing air at the beginning of the inhalation phase. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroly­ seur und/oder die Brennstoffzelle(n) als PEM(Polymer Elektrolyt Membran)- Zelle (1) ausgebildet ist/sind.11. The device according to claim 10, characterized in that the electrolyzer and / or the fuel cell (s) is designed as a PEM (polymer electrolyte membrane) - cell ( 1 ). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff­ zelle mit einem wiederbefüllbaren oder austauschbaren Wasserstoffspeicher (2), insbesondere einem Metallhybridspeicher oder Druckspeicher, in Verbin­ dung steht.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the fuel cell with a refillable or replaceable hydrogen storage ( 2 ), in particular a metal hybrid storage or pressure storage, is in connec tion. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser­ stoffspeicher (2) mit einem Brennstoff-Reformer in Verbindung steht.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the hydrogen storage ( 2 ) is connected to a fuel reformer. 14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Brennstoffzelle als eine Direkt-Methanol-Brennstoffzelle ausgebildet ist. 14. The apparatus according to claim 10, characterized in that the further Fuel cell is designed as a direct methanol fuel cell.   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Ein­ weg- oder Mehrwegkartuschensystem für das Methanol aufweist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that it is an on disposable or reusable cartridge system for the methanol. 16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Brennstoffzelle mit dem wiederbefüllbaren oder austauschbaren Wasser­ stoffspeicher in Verbindung steht.16. The apparatus according to claim 12, characterized in that the further Fuel cell with the refillable or exchangeable water substance storage is connected. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektrolyseur und einer Leitung (11) für den Sauerstoff ein integrierter oder abnehmbarer Sauerstoffspeicher (4), insbesondere Druckspeicher, vorgesehen ist, in welchem der in dem Elektrolyseur konti­ nuierlich erzeugte Sauerstoff gesammelt wird.17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that between the electrolyzer and a line ( 11 ) for the oxygen, an integrated or removable oxygen storage ( 4 ), in particular pressure storage, is provided, in which the in the electrolyzer continuously generated oxygen is collected. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauer­ stoffspeicher (4) mit dem elektronischen Steuersystem (12, 13) gekoppelt ist.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the oxygen storage ( 4 ) with the electronic control system ( 12 , 13 ) is coupled. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass diese als stationäre oder mobile Einheit ausgebildet ist.19. Device according to one of claims 10 to 18, characterized in that that it is designed as a stationary or mobile unit. 20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 9, zur Erhöhung der Konzentration von elementarem Sauerstoff in der Atemluft, aus einem Elektrolyseur zur Aufspaltung von Wasser in Wasser­ stoff und elementaren Sauerstoff, und aus einer Brennstoffzelle zur Um­ wandlung des Wasserstoffs mit Umgebungsluft in Wasser, wobei der Elek­ trolyseur und die Brennstoffzelle in einer Zelle, insbesondere als PEM-Zelle, vereint sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronisches Steuersystem (12, 13) vorgesehen ist, das den erzeugten Sauerstoff selektiv der Atemluft zu Anfang der Inhalationsphase beimischt. 20. Device for carrying out the method according to one of claims 5 to 9, to increase the concentration of elemental oxygen in the breathing air, from an electrolyzer for splitting water into hydrogen and elemental oxygen, and from a fuel cell to convert the hydrogen with Ambient air in water, wherein the electrolyzer and the fuel cell are combined in one cell, in particular as a PEM cell, characterized in that an electronic control system ( 12 , 13 ) is provided which selectively generates the oxygen generated in the breathing air at the beginning of the inhalation phase is admixed. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufrecht­ erhaltung des Reaktionskreislaufes eine zusätzliche elektrische Energiequelle vorgesehen ist.21. The apparatus according to claim 20, characterized in that for upright maintenance of the reaction cycle an additional electrical energy source is provided. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche elektrische Energiequelle als ein Akku und/oder als ein Stromnetzanschluss ausgebildet ist.22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the additional electrical energy source as a battery and / or as a power supply connection is trained. 23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Energiequelle als eine weitere Brennstoffzelle ausgebildet ist.23. The device according to claim 21, characterized in that the additional Energy source is designed as a further fuel cell. 24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff­ zelle als eine Direkt-Methanol-Brennstoffzelle ausgebildet ist.24. The device according to claim 23, characterized in that the fuel cell is designed as a direct methanol fuel cell. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Ein­ weg- oder Mehrwegkartuschensystem für das Methanol aufweist.25. The device according to claim 24, characterized in that it is an on disposable or reusable cartridge system for the methanol. 26. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff­ zelle mit einem wiederbefüllbaren oder austauschbaren Wasserstoffspeicher (2), insbesondere einem Metallhybridspeicher oder Druckspeicher, in Verbin­ dung steht.26. The apparatus according to claim 23, characterized in that the fuel cell with a refillable or replaceable hydrogen storage ( 2 ), in particular a metal hybrid storage or pressure accumulator, is connected. 27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser­ stoffspeicher (2) mit einem Brennstoff-Reformer in Verbindung steht.27. The apparatus according to claim 26, characterized in that the hydrogen storage ( 2 ) is connected to a fuel reformer. 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass für den Sauerstoff ein integrierter oder abnehmbarer Sauerstoffspeicher (4), insbesondere Druckspeicher, vorgesehen ist, in welchem der erzeugte Sauerstoff gesammelt wird. 28. Device according to one of claims 20 to 27, characterized in that an integrated or removable oxygen storage ( 4 ), in particular pressure storage, is provided for the oxygen, in which the generated oxygen is collected. 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauer­ stoffspeicher (4) mit dem elektronischen Steuersystem (12, 13) gekoppelt ist.29. The device according to claim 28, characterized in that the oxygen storage ( 4 ) is coupled to the electronic control system ( 12 , 13 ). 30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass diese als stationäre oder mobile Einheit ausgebildet ist.30. Device according to one of claims 20 to 29, characterized in that that it is designed as a stationary or mobile unit. 31. Verwendung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9 und einer Vor­ richtung nach den Ansprüchen 10 bis 30 zur unterstützenden Versorgung von Patienten mit pathologischen Lungenschäden oder zur Unterstützung der künstlichen Beatmung von Intensivpatienten oder zur Trainingsunterstützung von Sportlern oder zur Unterstützung einer Sauerstofftherapie.31. Use of a method according to claims 1 to 9 and a pre direction according to claims 10 to 30 for the supportive supply of Patients with pathological lung damage or to support the artificial ventilation of intensive care patients or for training support by athletes or to support oxygen therapy.
DE2001111749 2001-03-12 2001-03-12 Method and device for producing elemental oxygen Expired - Fee Related DE10111749C2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001111749 DE10111749C2 (en) 2001-03-12 2001-03-12 Method and device for producing elemental oxygen
KR10-2003-7011929A KR20040069970A (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and device for producing oxygen
US10/472,053 US7504015B2 (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and device for producing oxygen
CN 02808545 CN1780656A (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and device for producing oxygen.
PCT/EP2002/002709 WO2002072919A2 (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and device for producing oxygen
EP02750540A EP1368511A2 (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and device for producing oxygen
JP2002572164A JP2004534907A (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and apparatus for generating oxygen
MXPA03007968A MXPA03007968A (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and device for producing oxygen.
CA002440736A CA2440736A1 (en) 2001-03-12 2002-03-12 Method and device for producing oxygen
AU2008201201A AU2008201201A1 (en) 2001-03-12 2008-03-13 Method and device for producing oxygen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001111749 DE10111749C2 (en) 2001-03-12 2001-03-12 Method and device for producing elemental oxygen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10111749A1 DE10111749A1 (en) 2002-09-26
DE10111749C2 true DE10111749C2 (en) 2003-05-28

Family

ID=7677107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2001111749 Expired - Fee Related DE10111749C2 (en) 2001-03-12 2001-03-12 Method and device for producing elemental oxygen

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN1780656A (en)
DE (1) DE10111749C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10354219A1 (en) * 2003-11-20 2005-06-23 Pauling, Hans Jürgen, Dr. System for transporting a gas, to give an atmosphere with enriched oxygen, has two gas diffusion electrodes and a salt solution electrolyte to convert atmospheric oxygen into specific ions

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10205955A1 (en) * 2002-02-12 2003-08-21 Weinmann G Geraete Med Method and device for providing breathing gas
WO2015067165A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-14 大连理工大学 Electrochemical method for preparing pure-oxygen gas and oxygen-poor gas by using oxygen-containing gas mixture
DE102015201751A1 (en) * 2015-02-02 2016-08-04 Robert Bosch Gmbh Apparatus and method for regenerating respiratory air
CN106334245A (en) * 2016-10-10 2017-01-18 杭州氢源科技有限公司 Portable hydrogen breathing machine
CN108570687B (en) * 2018-07-03 2023-08-22 中国工程物理研究院化工材料研究所 Portable emergency oxygen and water making device
CN111658926A (en) * 2020-06-16 2020-09-15 山东卫康生物医药科技有限公司 Preparation method of hydrogen absorption machine
PT118353A (en) * 2022-11-23 2024-05-23 Fusion Welcome Fuel Unipessoal Lda PORTABLE HYDROGEN PRODUCTION SYSTEM

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2126403A1 (en) * 1970-06-08 1971-12-16 Institut für Technologie der Gesundheitsbauten, χ 1134 Berlin Temporary oxygen prodn system - using electrolytic cell - connected to mains supply
JPS59162106A (en) * 1983-03-07 1984-09-13 Japan Storage Battery Co Ltd Oxygen generator
DE19533097A1 (en) * 1995-09-07 1997-03-13 Siemens Ag Fuel cell system for autonomous energy source
DE19639068A1 (en) * 1996-09-15 1998-03-19 Matthias Dr Bronold Demonstration plant for hydrogen energy generation
DE19707097C2 (en) * 1997-02-22 1999-08-05 Air Be C Medizintech Gmbh Combined oxygen generation and oxygen supply system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2126403A1 (en) * 1970-06-08 1971-12-16 Institut für Technologie der Gesundheitsbauten, χ 1134 Berlin Temporary oxygen prodn system - using electrolytic cell - connected to mains supply
JPS59162106A (en) * 1983-03-07 1984-09-13 Japan Storage Battery Co Ltd Oxygen generator
DE19533097A1 (en) * 1995-09-07 1997-03-13 Siemens Ag Fuel cell system for autonomous energy source
DE19639068A1 (en) * 1996-09-15 1998-03-19 Matthias Dr Bronold Demonstration plant for hydrogen energy generation
DE19707097C2 (en) * 1997-02-22 1999-08-05 Air Be C Medizintech Gmbh Combined oxygen generation and oxygen supply system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10354219A1 (en) * 2003-11-20 2005-06-23 Pauling, Hans Jürgen, Dr. System for transporting a gas, to give an atmosphere with enriched oxygen, has two gas diffusion electrodes and a salt solution electrolyte to convert atmospheric oxygen into specific ions
DE10354219B4 (en) * 2003-11-20 2007-08-16 Pauling, Hans Jürgen, Dr. Transport device and method for a gas and detection device for a gas

Also Published As

Publication number Publication date
DE10111749A1 (en) 2002-09-26
CN1780656A (en) 2006-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2002072919A2 (en) Method and device for producing oxygen
DE2655070C2 (en) Oxygen concentrator
EP0068522B1 (en) Process and apparatus for the synthetic preparation of ozone by electrolysis, and its application
DE112005000495T5 (en) Method and device for generating hydrogen
DE10111749C2 (en) Method and device for producing elemental oxygen
EP0095997A1 (en) Process for the electrolytic production of hydrogen peroxide, and use thereof
CH692299A5 (en) Apparatus for producing oxygen or oxygen-ozone mixture.
EP3485065A1 (en) Method for production of propanol, propionaldehyde and/or propionic acid from carbon dioxide, water and electrical energy
DE102019219302A1 (en) Process and electrolyser for carbon dioxide reduction
DE19653034C2 (en) Device for generating oxygen or an ozone-oxygen mixture
WO2003017406A1 (en) Fuel cell combination
EP0855091A1 (en) Electric power store independent of outside atmosphere
DE2913908A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR OPERATING AQUEOUS GALVANIC HIGH ENERGY CELLS
WO2020126118A1 (en) Electrolyser for carbon dioxide reduction
EP1217679A1 (en) Fuel cell and method of operation thereof
DE19757319C1 (en) Fuel cell demonstration model
DE102020115789A1 (en) Method for operating a fuel cell device, fuel cell device and fuel cell vehicle
DE102017214456A1 (en) CO2 electrolyzer and plant complex
DE102020205213A1 (en) System for the supply and delivery of at least almost pure oxygen
DE10354219B4 (en) Transport device and method for a gas and detection device for a gas
DE19507477C2 (en) Method for gassing a treatment room
DE1671935C3 (en) Process for operating a fuel battery with a basic electrolyte as well as a fuel battery operated according to this process
DE102013009555B4 (en) Method for operating a low-temperature fuel cell and apparatus for carrying out the method
DE10057679A1 (en) Fuel cell stack with circulation
JPS59162284A (en) Method for generating hydrogen, oxygen and inert gas

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee