DE102015201751A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Regenerieren von Atemluft - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Regenerieren von Atemluft für Personen in einem geschlossenen oder geschlossen zu haltenden Raum, mit einer Wandung (1), durch die schadstoffbelastete Luft im Außenraum (3) von der Atemluft im Innenraum (2) getrennt gehalten wird, umfasst folgende Schritte: • Entnehmen von Luft aus dem Außenraum (3), • Zuführen der Luft zu einer chemischen Reaktion, an welcher der Sauerstoff der Luft aus dem Außenraum (3) als Reaktionspartner teilnimmt, • Durchführen der chemischen Reaktion, • Zuführen der Reaktionsprodukte der chemischen Reaktion zu einer inversen chemischen Reaktion, • Durchführen der inversen chemischen Reaktion, • Abgeben von Sauerstoff, der bei der inversen Reaktion entsteht, an den Innenraum (2), und • Zuführen der Reaktionsprodukte der inversen chemischen Reaktion zur chemischen Reaktion als deren weitere Reaktionspartner. Dabei kann die chemische Reaktion die Oxidation von Wasserstoff zu Wasser in einer Brennstoffzelle (4) sein, und die inverse Reaktion die elektrolytische Zersetzung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff in einem Wasser-Elektrolyseur (5).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regenerieren von Atemluft für Personen, die sich in einem geschlossenen oder geschlossen gehaltenen Raum aufhalten.
  • Stand der Technik
  • Atemluft in geschlossenen oder geschlossen gehaltenen Räumen verbraucht sich durch die Anwesenheit von Personen oder Tieren, zunächst hauptsächlich, indem der Sauerstoffgehalt sinkt. Quantitative Angaben hierzu finden sich z.B. in „Der Mensch in Zahlen" von K. Kunsch und S. Kunsch, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg (2000). Die Folge sich verbrauchender Atemluft sind Müdigkeit, Kopfschmerzen und ähnliche Symptome, wodurch insbesondere die Konzentrationsfähigkeit der Personen reduziert wird.
  • In dichten Ballungsgebieten – vor allem in Asien – ist die Luft, zumindest bei bestimmten Wetterlagen, so stark verunreinigt, dass sie als Atemluft für Menschen nur noch begrenzt taugt. Bei Fahrzeugen, aber auch in Gebäuden, wird deshalb oft das Öffnen von Fenstern vermieden, so dass möglichst wenig der belasteten Luft in den Innenraum gelangt.
  • Es ist möglich, für den gleichwohl vorgesehenen Luftaustausch mit der Umgebung die Atemluft zu filtern. Filtersysteme können Partikel und in begrenztem Umfang auch gasförmige Verunreinigungen binden. Für die Qualität der Atemluft in Innenräumen von Gebäuden oder Fahrzeugen ist es aber oft von Vorteil, wenn möglichst wenig der belasteten Luft in den Innenraum gelangt.
  • Wird ein direkter Austausch der Atemluft mit der Luft im Außenraum wegen deren Verschmutzung vollständig oder weitgehend unterbunden, so sollte die Konzentration des Sauerstoffs auf etwa 21% gehalten werden. Dies ist z.B. mit Sauerstoff aus einer Sauerstoffflasche möglich.
  • Eine bekannte Möglichkeit zum Erzeugen reinen Sauerstoffs auf chemischem Weg ist die elektrolytische Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mittels eines Wasser-Elektrolyseurs. Diese Reaktion ist energieintensiv und dabei entsteht explosives Wasserstoffgas.
  • In Smog-Gebieten (z.B. Los Angeles, Tokyo) sind „Oxy-Bars“ populär, wo sich Personen durch das Atmen einer erhöhten Menge Sauerstoff erfrischen können.
  • Ein weiter Aspekt von sich verbrauchender Atemluft in geschlossenen Räumen kann die ansteigende Konzentration von Kohlendioxid sein.
  • Für die Abtrennung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre wird z.B. im APS-Report „Direct Air Capture of CO2 with Chemicals" (2011) und auch in Energy Procedia 37, S. 6079–6095 eine Folge von verschränkten Reaktionen diskutiert, hier allerdings unter dem Gesichtspunkt der Begrenzung des Anstieg des CO2-Gehalts der Lufthülle der Erde insgesamt.
  • Ein weiterer Aspekt sich verbrauchender Atemluft kann der Anstieg des Gehalts an Wasserdampf sein. Zum Abtrennen von Wasserdampf aus Luft gibt es im Stand der Technik verschiedene Alternativen; die einfachste ist eine Kühlfalle.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung hat gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Regenerieren von Atemluft für Personen in einem geschlossenen oder geschlossen zu haltenden Raum zum Gegenstand. Dabei weist dieser Raum eine Wandung auf, durch die Luft, welche insbesondere durch Gerüche, Schadstoffe oder aus sonstigen Gründen belastet ist, im Außenraum von der Atemluft im Innenraum getrennt gehalten wird, und das Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • • Entnehmen von Luft aus dem Außenraum,
    • • Zuführen der Luft zu einer chemischen Reaktion, an welcher der Sauerstoff der Luft aus dem Außenraum als Reaktionspartner teilnimmt,
    • • Durchführen der chemischen Reaktion,
    • • Zuführen der Reaktionsprodukte der chemischen Reaktion zu einer inversen chemischen Reaktion,
    • • Durchführen der inversen chemischen Reaktion,
    • • Abgeben von Sauerstoff, der bei der inversen Reaktion entsteht, an den Innenraum, und
    • • Zuführen der Reaktionsprodukte der inversen chemischen Reaktion zur chemischen Reaktion als deren weiterer Reaktionspartner.
  • Zwei chemische Reaktionen sollen dabei als zueinander invers verstanden werden, wenn die Reaktion in Abhängigkeit von den äußeren Bedingungen (z.B. Temperatur, Energiezufuhr und Katalysatoren) in beiden Richtungen ablaufen kann. Beispielsweise sollen die Oxidation von Wasserstoff in einer Brennstoffzelle unter Abgabe von elektrischer Leistung und die elektrolytische Zersetzung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff in einem Wasser-Elektrolyseur als zueinander invers gelten.
  • Da der spezifische Energieaufwand für die Reaktion und die inverse Reaktion – abgesehen von unvermeidbaren Verlusten – einander aufheben, können beide Reaktionen in einem geschlossenen Kreislauf zusammengeführt werden. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, auch ein Paar von solchen Reaktionen einzusetzen, bei dem der Energiebedarf der Sauerstoff erzeugenden Einzelreaktion unakzeptabel hoch wäre und z.B. bei einem Fahrzeug das elektrische Bordnetz als Energielieferant zu stark belasten könnte.
  • Beispielsweise kann als chemische Reaktion die Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft aus dem Außenraum zu Wasser in einer Brennstoffzelle genutzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante wird das elektrolytische Zersetzen von Wasser mit einem Wasser-Elektrolyseur als inverse chemischer Reaktion genutzt. Dabei ist von Vorteil, dass ein wesentlicher Teil des Energiebedarfs der Elektrolyse durch die Brennstoffzelle gedeckt werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann das in der Atemluft im Innenraum sich anreichernde Kohlendioxid durch einen weiteren Verfahrensschritt entfernt werden. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Regeneration der Atemluft für längere Zeit genutzt werden kann, weil die Nutzung der mit Sauerstoff versehenen Atemluft nicht mehr durch die allmählich ansteigende die Konzentration von Kohlendioxid begrenzt wird.
  • Das Entfernen von Kohlendioxid kann aus mehreren Teilschritten bestehen, wobei in einem ersten Teilschritt die Atemluft durch eine Flüssigkeit geleitet werden kann, die Natriumhydroxid enthält, wodurch sich in der Lösung Natriumkarbonat bildet. Diese Flüssigkeit kann im zweiten Teilschritt durch den Zusatz einer wässrigen Lösung von Kalziumhydroxid regeneriert werden, wobei neben Natriumhydroxid Kalziumkarbonat entsteht, das ausfällt und abfiltrierbar ist. Kalziumkarbonat enthält das Kohlendioxid nun in gebundener Form und kann seinerseits durch Erhitzen in Kalziumoxid und das in den Außenraum abzugebende Kohlendioxid zersetzt werden. Schließlich kann das Kalziumoxid in Wasser gelöst werden, wobei das zum Regenerieren des Natriumhydroxids benötigte Kalziumhydroxid entsteht. Es ist von Vorteil, wenn diese Reaktionen in einem geschlossenen Kreislauf ablaufen.
  • Es ist zusätzlich von Vorteil, wenn in einem weiteren Verfahrensschritt die Abwärme der Brennstoffzelle an das auszuheizende Kalziumkarbonat transportiert wird, denn dadurch wird der Energieverbrauch bei dieser Ausführungsart besonders niedrig.
  • In einer weiteren Ausführungsart der Erfindung kann in der Atemluft im Innenraum enthaltenes Wasser in einem weiteren Verfahrensschritt entfernt werden, z.B. mittels einer Kühlfalle. Der Vorteil dieser Ausführungsart ist, dass bei einem Fahrzeug gewährleistet werden kann, dass die Fenster nicht durch die feuchte Atemluft der Insassen beschlagen.
  • Einen weiteren Aspekt der Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Regenerieren von Atemluft in einem geschlossenen oder geschlossen zu haltenden Raum dar, mit einem Lufteinlass vom Außenraum und einen Sauerstoff-Auslass zum Innenraum. Die Vorrichtung umfasst dabei eine Anordnung, die ausgebildet ist zum Durchführen einer chemischen Reaktion und die den Luftzugang aufweist, der mit dem Außenraum verbunden ist; sie umfasst weiterhin eine Anordnung, die ausgebildet ist zum Durchführen einer inversen chemischen Reaktion und die den Sauerstoff-Auslass aufweist, der mit dem Innenraum verbunden ist; und sie umfasst Transportleitungen, die diese beiden Anordnungen miteinander verbinden.
  • Eine solche Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise den Innenraum mit Sauerstoff anreichern.
  • In einer Ausführungsart ist
    die Anordnung zum Durchführen einer chemischen Reaktion eine Brennstoffzelle, die zur elektrochemischen Oxidation von Wasserstoff zu Wasser ausgebildet ist und deren Luftzugang mit dem Außenraum verbunden ist,
    die Anordnung zum Durchführen einer inversen chemischen Reaktion ein Wasser-Elektrolyseur, der zum elektrochemischen Zersetzen von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff ausgebildet ist und dessen Sauerstoff-Auslass mit dem Innenraum verbunden ist,
    und die Transportleitungen umfassen
    eine Wasserstoff-Transportleitung, die den Wasser-Elektrolyseur mit der Brennstoffzelle verbindet, und
    eine Wasser-Transportleitung, die Brennstoffzelle mit dem Wasser-Elektrolyseur.
  • Diese Vorrichtung bildet in vorteilhafter Weise einen geschlossenen Kreislauf.
  • Eine Ausführungsvariante dieser Vorrichtung kann eine Anordnung umfassen, die zum Abtrennen von Kohlendioxid aus der Atemluft im Innenraum ausgebildet ist, wodurch die Benutzung der Vorrichtung in vorteilhafter Weise nicht durch die Anreicherung von Kohlendioxid beschränkt wird.
  • Eine weitere Ausführungsart der Vorrichtung kann eine Anordnung umfassen, die zum Abtrennen von Wasserdampf aus der Atemluft im Innenraum ausgebildet ist. Dadurch wird in vorteilhafter Weise das Beschlagen kalter Fensterscheiben verhindert.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine Vorrichtung zum Regenerieren von Atemluft gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 die Abfolge möglicher Verfahrensschritte bei einem Verfahren zum Regenerieren von Atemluft gemäß der Ausführungsform nach 1 der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 mögliche weitere Verfahrensschritte bei einem Verfahren zum Regenerieren von Atemluft gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie 1 zeigt, halten sich in einem geschlossenen oder geschlossen gehaltenen Raum, z.B. in einem PKW oder in einem Konferenzraum, Personen 13 auf, die innerhalb des Raumes nur eine begrenzte Menge Atemluft haben. Bei der Erfindung geht es nun um den Fall, dass die Luft im Außenraum durch Gerüche, Schadstoffe oder aus sonstigen Gründen belastet ist. In 1 ist mit 1 die Wandung des Raumes angedeutet, die den Innenraum 2 mit den Personen 13 vom Außenraum 3 mit der belasteten Luft trennt.
  • In der Atemluft im Innenraum 2 sinkt durch die Anwesenheit der Personen 13 der Gehalt an Sauerstoff. Daher soll die Atemluft im Innenraum 2 regeneriert werden.
  • Dafür wird eine chemische Reaktion mit Sauerstoff durchgeführt, bei der Sauerstoff aus der Luft des Außenraums 3 über einen Luftzugang 6 verwendet wird, und anschließend wird eine inverse chemische Reaktion durchgeführt, bei der gasförmiger Sauerstoff wieder frei und dem Innenraum 2 über einen Sauerstoff-Auslass 7 zugeführt wird.
  • Wenn beide Reaktionen in einem geschlossenen Kreislauf ablaufen, können die jeweiligen chemischen Zwischenprodukte – gegebenenfalls in hochreiner Form – in der Menge anfallen, wie sie als Ausgangsstoff für die jeweils andere Reaktion benötigt werden.
  • Auch kann der Energiebedarf der einen Reaktion durch die abgegebene Energie der anderen Reaktion zum Teil kompensiert werden. Allerdings verbleiben Verluste in zumindest dem Umfang, wie sie nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik unvermeidlich sind, und der praktische Wirkungsgrad wird den theoretisch möglichen Wirkungsgrad regelmäßig nicht erreichen.
  • Auf diese Weise kann eine kompakte Vorrichtung aufgebaut werden, die neben dem Luftzugang 6 für die belastete Luft und dem Sauerstoff-Auslass 7 für reinen Sauerstoff im Wesentlichen nur die Zufuhr von Energie benötigt. Diese Energie kann z.B. im Falle von Personen 13 in einem Fahrzeug in Form von elektrischer Energie dem elektrischen Bordnetz 12 des Fahrzeugs entnommen werden.
  • In einer Ausführungsform ist die inverse chemische Reaktion, mit der Sauerstoff erzeugt wird, die elektrolytische Zersetzung von Wasser in einem Wasser-Elektrolyseur 5: 2H2O + elektrische Energie → 2H2 + O2
  • Als chemische Reaktion, die dafür einen großen Teil der elektrische Energie bereitstellt, kann eine Brennstoffzelle 4 verwendet werden, in der der bei der Elektrolyse erzeugte Wasserstoff unter Verwendung von Luft-Sauerstoff aus dem Außenraum 3 zu Wasser umgesetzt wird: 2H2 + O2 → 2H2O + elektrische Energie
  • Für den Stofftransport kann zum einen eine Wasserstoff-Transportleitung 8 vom Wasser-Elektrolyseur 5 zur Brennstoffzelle 4 vorgesehen sein. Ein Zwischenspeichern von Wasserstoff ist in dieser Ausführungsart nicht erforderlich, und die Vorrichtung enthält zu jedem Zeitpunkt nur den Wasserstoff in der Wasserstoff-Transportleitung 8 und in den Reaktionszellen (Brennstoffzelle 4 und Wasser-Elektrolyseur 5). Dadurch gefährdet die Vorrichtung, beispielsweise bei einem Unfall, die Betriebssicherheit des Fahrzeugs, in das sie eingebaut ist, nur in entsprechend geringem Maße.
  • Zum anderen kann eine Wasser-Transportleitung 9 vorgesehen sein, mit der das in der Brennstoffzelle 4 erzeugte hochreine DI-Wasser (deionisiertes Wasser) dem Wasser-Elektrolyseur 5 zugeführt wird und das dort das zersetzte Wasser ersetzt. Hier wäre ein Zwischenspeicher 15 für DI-Wasser möglich, der gegebenenfalls flüchtiges Wasser ersetzen kann.
  • Eine Abschätzung für den erforderlichen Energiebedarf zum Betrieb der Vorrichtung in dieser Ausführungsart ergibt, dass pro Person (Sauerstoffverbrauch: 0,3 l/min) bei 60% Wirkungsgrad der Brennstoffzelle 4 ca. 80 W elektrische Leistung der Vorrichtung zugeführt werden muss, was z.B. für ein PKW-Bordnetz durchaus tragbar ist, aber auch z.B. für einen Konferenzraum, in dem sich entsprechend viele Personen aufhalten.
  • Bei einer einfacheren Ausführungsart für ein Fahrzeug mit Brennstoffantrieb kann eine Elektrolyse mittels eines Wasser-Elektrolyseurs 5 und eine zumindest teilweise Mitverbrennung des dabei entstehenden Wasserstoffs im Motor erfolgen.
  • Der Sauerstoffgehalt der Atemluft soll 21% betragen. Der Betrieb der Vorrichtung kann daher von einem Sauerstoff-Messgerät entsprechend gesteuert werden. Alternativ dazu könnte an der Vorrichtung jeweils eingestellt oder von ihr automatisch erkannt werden, wie viele Personen sich gerade im Innenraum 2 befinden. Bei einem PKW könnte dafür zum Beispiel eine ohnehin vorhandene Überwachung der Verwendung der Sicherheitsgurte eingesetzt werden.
  • Eine Vorrichtung der beschriebenen Art ist auch zur Verwendung als „Sauerstoff-Dusche“ geeignet und kann so den Fahrer des PKW erfrischen.
  • Die soweit beschriebene Vorrichtung zum Regenerieren von Atemluft kann nur für begrenzte Zeiten benutzt werden, z.B. bei einem mit zwei Personen besetzten PKW mit etwa 4 m3 Volumen des Innenraums 2 für etwa 30 Minuten, da durch das Atmen der Personen 13 auch Kohlendioxid (CO2) in den Innenraum 2 abgegeben wird. Kohlendioxid erzeugt Müdigkeit und kann bei höheren Konzentrationen sogar gefährlich sein. Die CO2-Konzentration im Innenraum 2 sollte daher überwacht werden. Der Wert von 0,5 Vol% an CO2 gilt als maximal zulässige Arbeitsplatzkonzentration. Spätestens wenn diese überschritten wird, sollte CO2 aus dem Innenraum 2 mittels einer hierfür vorgesehenen Anordnung 10 entfernt werden. Für diese kann ein CO2-Sensor 14 vorgesehen werden, dessen Messwerte die Menge des zu entfernenden CO2 steuern.
  • Eine konservative Abschätzung des Energiebedarfs, der pro Person zum Entfernen von 0,3 l/min CO2 erforderlich ist, ergibt ca. 14 W elektrische Leistung und ca. 60 W thermische Leistung. Dabei kann als thermische Energie die Abwärme der Brennstoffzelle für die Sauerstoffaufbereitung genutzt werden. In einem Fahrzeug wäre auch die Nutzung der Abwärme des Motors möglich.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung eine Anordnung zum Abtrennen von Wasserdampf aus der Atemluft im Innenraum umfasst, da Personen in geschlossenen Räumen neben Kohlendioxid auch erhebliche Mengen von Wasserdampf an die Umgebung abgeben. Speziell in Fahrzeugen kann es dabei dazu kommen, dass der Wassergehalt im Innenraum 2 so weit steigt, dass der Taupunkt über die Temperatur der Fensterscheiben ansteigt und daher die Fensterscheiben beschlagen, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen. Um den Taupunkt unter Konstanthaltung der Temperatur im Innenraum 2 abzusenken, kann Wasser aus der Atemluft im Innenraum 2 mit einer hierfür geeigneten Vorrichtung 11 entfernt werden, z.B. mittels einer Kühlfalle.
  • 2 zeigt die Abfolge möglicher Verfahrensschritte beim Regenerieren von Atemluft für Personen in einem geschlossenen oder geschlossen zu haltenden Raum, wobei dieser Raum eine Wandung 1 aufweist, durch die belastete Luft im Außenraum 3 von der Atemluft für Personen 13 im Innenraum 2 getrennt gehalten wird.
  • Das Verfahren beginnt mit dem Entnehmen 21 von Luft aus dem Außenraum 3 gefolgt vom Zuführen 22 der Luft zu einer chemischen Reaktion 23, an welcher der Sauerstoff der Luft aus dem Außenraum 3 als Reaktionspartner teilnimmt, und dem Durchführen der chemischen Reaktion 23. Es folgt das Zuführen 24 der Reaktionsprodukte der chemischen Reaktion 23 zu einer inversen chemischen Reaktion 25 und deren Durchführen. Dann erfolgt das Abgeben 26 von Sauerstoff, der bei der inversen Reaktion entsteht, an den Innenraum 2 und das Zuführen 27 der Reaktionsprodukte der inversen chemischen Reaktion 25 zur chemischen Reaktion 23 als deren weiterer Reaktionspartner.
  • In einer Ausführungsform kann die chemische Reaktion 23 die Oxidation von Wasserstoff zu Wasser in einer Brennstoffzelle 4 sein und die inverse Reaktion 25 kann die elektrolytische Zersetzung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform, die in 3 erläutert ist, kann der Schritt des Entfernens 31 von Kohlendioxid aus der Atemluft im Innenraum 2 hinzutreten.
  • In einer Ausführungsform kann der Schritt des Entfernens 31 von Kohlendioxid aus der Atemluft im Innenraum 2 folgende Teilschritte umfassen:
    das Leiten 32 der Atemluft durch eine Lösung mit Natriumhydroxid,
    das Regenerieren 33 dieser Lösung durch Zusatz von Kalziumoxid, wobei sich Kalziumkarbonat bildet,
    das Zersetzen 34 des Kalziumkarbonats in Kalziumoxid und Kohlendioxid durch Ausheizen,
    das Abgeben 35 des Kohlendioxids an die Luft im Außenraum 3,
    Lösen 36 des Kalziumoxids in Wasser, und
    Rückführen 37 des Kalziumhydroxids zum Schritt des Regenerierens 33.
  • In einer weiteren Ausführungsform, bei der die chemische Reaktion 23 die Oxidation von Wasserstoff zu Wasser in einer Brennstoffzelle 4 ist, kann als weiterer Teilschritt das Transportieren 38 der Abwärme der Brennstoffzelle zum Kalziumoxid umfasst sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Entfernens von Wasserdampf aus der Atemluft im Innenraum 2 umfasst sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Der Mensch in Zahlen“ von K. Kunsch und S. Kunsch, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg (2000) [0002]
    • „Direct Air Capture of CO2 with Chemicals“ (2011) und auch in Energy Procedia 37, S. 6079–6095 [0009]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Regenerieren von Atemluft für Personen in einem geschlossenen oder geschlossen zu haltenden Raum, mit einer Wandung (1), durch die Luft in einem Außenraum (3) von der Atemluft in einem Innenraum (2) getrennt gehalten wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: • Entnehmen (21) von Luft aus dem Außenraum (3), • Zuführen (22) der Luft zu einer chemischen Reaktion (23), an welcher der Sauerstoff der Luft aus dem Außenraum (3) als Reaktionspartner teilnimmt, • Durchführen der chemischen Reaktion (23), • Zuführen (24) der Reaktionsprodukte der chemischen Reaktion (23) zu einer inversen chemischen Reaktion (25), • Durchführen der inversen chemischen Reaktion (25), • Abgeben (26) von Sauerstoff, der bei der inversen Reaktion (25) entsteht, an den Innenraum (2), und • Zuführen (27) der Reaktionsprodukte der inversen chemischen Reaktion (25) zur chemischen Reaktion (23) als deren weitere Reaktionspartner.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 bei dem die chemische Reaktion (23) die Oxidation von Wasserstoff zu Wasser in einer Brennstoffzelle (4) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die inverse chemische Reaktion (25) die elektrolytische Zersetzung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit dem weiteren Schritt: • Entfernen (31) von Kohlendioxid aus der Atemluft im Innenraum (2).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Entfernens (31) von Kohlendioxid folgende Teilschritte umfasst: • Leiten (32) der Atemluft in eine Lösung mit Natriumhydroxid, • Regenerieren (33) dieser Lösung durch Zusatz von Kalziumhydroxid, wobei sich Kalziumkarbonat bildet, • Zersetzen (34) des Kalziumkarbonats in Kalziumoxid und Kohlendioxid durch Ausheizen, • Abgeben (35) des Kohlendioxids an die Luft im Außenraum (3), • Lösen (36) des Kalziumoxids in Wasser und • Rückführen (37) des Kalziumhydroxids zum Schritt des Regenerierens (33).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die chemische Reaktion (23) die Oxidation von Wasserstoff zu Wasser in einer Brennstoffzelle (4) ist, mit dem weiteren Teilschritt: • Transportieren (38) der Abwärme der Brennstoffzelle (4) zum Zersetzen (34) des Kalziumkarbonats.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: • Entfernen von Wasserdampf aus der Atemluft im Innenraum (2).
  8. Verfahren nach Anspruch 7 unter Verwendung einer Kühlfalle.
  9. Vorrichtung zum Regenerieren von Atemluft in einem geschlossenen oder geschlossen zu haltenden Raum, bei dem eine Wandung (1) den Innenraum (2) mit der Atemluft vom Außenraum (3) trennt, mit: • einer ersten Anordnung (4), die zum Durchführen einer chemischen Reaktion (23) ausgebildet ist, und die einen Luftzugang (6) aufweist, der mit dem Außenraum (3) verbunden ist, • einer zweiten Anordnung (5), die zum Durchführen einer inversen chemischen Reaktion (25) ausgebildet ist, und die einen Sauerstoff-Auslass (7) aufweist, der mit dem Innenraum (2) verbunden ist, und • Transportleitungen (8, 9), die die erste und zweite Anordnung (4; 5) miteinander verbinden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Anordnung eine Brennstoffzelle (4) ist, die zur elektrochemischen Oxidation von Wasserstoff zu Wasser ausgebildet ist, wobei die zweite Anordnung ein Wasser-Elektrolyseur (5) ist, der zum elektrochemischen Zersetzen von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff ausgebildet ist, und wobei die Transportleitungen umfassen: • einer Wasserstoff-Transportleitung (8), die den Wasser-Elektrolyseur (5) mit der Brennstoffzelle (4) verbindet, und • eine Wasser-Transportleitung (9), die die Brennstoffzelle (4) mit dem Wasser-Elektrolyseur (5) verbindet.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, mit einer dritten Anordnung (10), die dazu ausgebildet ist, Kohlendioxid aus der Atemluft im Innenraum (2) zu entfernen, mit einem CO2-Sensor (14), der dazu ausgebildet ist, den Kohlendioxid-Gehalt in einem Gas zu bestimmen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, mit einer vierten Anordnung (11), die dazu ausgebildet ist, Wasserdampf aus der Atemluft im Innenraum (2) zu entfernen.
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