液体干燥剂再生系统、其操作方法以及包含其的系统与流程

本申请要求以下专利的优先权：于2014年2月16日提交的美国临时专利US61/940455；于2014年3月7日提交的美国临时专利US61/949893；于2014年5月9日提交的美国临时专利US61/991198；于2014年10月1日提交的美国临时专利US62/058476；和于2014年10月1日提交的美国临时专利US62/058479，整体引用并将其内容并入本文。

技术领域

本发明设计液体干燥剂再生系统，例如液体干燥剂空调系统。

背景技术：

空调是指空气的加热，冷却，清洁，加湿及除湿。最普遍的空调系统使用蒸汽压缩循环，其中热量通过制冷剂从一个环境泵送至另一个环境，所述制冷剂在两个不同的压力状态工作以使得当热量需要排放至环境中时温度升高，或者当热量被制冷剂吸收时温度降低。这些系统的压差依靠机械压缩机来保持。这种压缩机采用电力驱动。在商业用途中的绝大多数空调系统均采用蒸汽压缩循环。

蒸汽压缩循环的主要限制是其用于所有的意图和目的，显热散热设备具有较小的能力来解决建筑物的潜热需求。这是因为蒸汽压缩循环仅改变空气的温度。鉴于此，蒸汽压缩空调系统中解决建筑物的潜热的常见方式是通过降低空气的温度至低于其露点，并通过冷凝除去水。在大多数情况下，空气必须预热以便达到所需的建筑送风温度。这个工艺是高能耗的。

用于空调入口空气的除湿方法已被发明并提出。其中之一是采用液体干燥剂循环加上蒸发冷却系统以产生冷却和除湿而不需将空气冷却至露点。这些系统设计使用板式热质换设备，其中液体干燥剂在连接至平板的选择性水渗透膜内流动。液体干燥剂流吸收来自被除湿的空气中的水分，然后将它变换为单独的空气流，所述空气流吸收来自液体干燥剂的水分。被除湿的空气温度下降，冷却被除湿的空气。并联的板层叠在一起形成热质换设备。

板式设备的优点在于其作为单个设备采用液体干燥剂流同时实现空气的冷却和除湿。一个上述例子已在美国专利US20100319370A1中被描述，专利名称为“使用含有膜的液体干燥剂进行除湿的间接蒸发冷却器”。

技术实现要素：

在一个实施例中，描述了一液体干燥剂再生系统。液体干燥剂再生系统可以包括一液体干燥剂再生器，低浓度液体干燥剂流输入液体干燥剂再生器，同时高浓度液体干燥剂流排出液体干燥剂再生器。液体干燥剂再生系统可以包括产生一加热泄流的引擎，以及至少一个包括第一水蒸气可渗透壁的脱水管道。载流以及低浓度液体干燥剂接触第一水蒸气可渗透壁的对立边，并且低浓度液体干燥剂流由加热的泄流的热量所加热以驱动水从低浓度液体干燥剂流穿过第一水蒸气可渗透壁至载流以形成潮湿的载流。高浓度液体干燥剂流的干燥剂浓度比低浓度液体干燥剂流的干燥剂浓度高。

还提供了比如此处所描述的那些中的一种运行液体干燥剂再生系统的方法。在一些实施例中，该方法可以包括提供一低浓度液体干燥剂流；提供一液体干燥剂再生器；以及运行液体干燥剂再生系统来制造高浓度液体干燥剂流，高浓度液体干燥剂流比低浓度液体干燥机流有更高的干燥剂浓度。液体干燥剂再生器12可以包括引擎，其中引擎的热量被用于转换提供低浓度液体干燥剂流至高浓度液体干燥剂流。

本发明的这些和其他特征、目的和优势在下面的说明和权利要求中参考附图时对本领域技术人员来说会变得更加明显。

附图说明

图1是如此处描述的一液体干燥剂再生系统的一图表。

图2是如此处描述的另一液体干燥剂再生系统的一图表。

图3A是可以用于除湿的一热质交换系统的一图表，以及图3B显示了可用于冷却和除湿的一热质交换系统。

图4显示了一组合的液体干燥剂再生和水恢复系统的一图表。

图5显示了可以用于冷却和除湿的一个外壳及管道热质交换系统。

图6是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图7是如此处描述的一除湿器。

图8是如此处描述的一水恢复阶段的一部分的一图表。

图9是如此处描述的一蒸发冷却阶段的一部分的一图表。

图10是根据此处描述的一实施例中的显示了用于一蒸发冷却和除湿阶段的一液体干燥剂搬运系统的一图表。

图11A是此处描述的可以用于质或热传输过程的管道布置一侧视图，而图11B则是图11A的布置的主视图。

图12是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图13是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图14是如此处描述的一管道布置的一透视图。

图15是如此处描述的一除湿室的一侧视图。

图16是图15中的除湿室的一顶视图。

图17是如此处描述的带有一液体干燥剂再生系统的一空气除湿器的一顶视图。

图18是根据此处描述的一实施例中的显示了用于一蒸发冷却和除湿阶段的一液体干燥剂搬运系统的一图表。

图19A是如此处描述的一热质传输设备的一透视图，以及图19B是图19A的热质传输设备的一剖视图。

图20是如此处描述的一套管式热质传输设备的一透视图。

图21是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图22是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图23是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图24是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图25是如此处描述的一质传输管道的一剖视图。

图26是封装于一较大的圆柱形容器内的用于将固体从处于高压下的水中除去的复合过滤管道的一透视图。

图27是可以用于形成一质支承管道的一多孔支承材料的一透视图。

图28是使用两个热质交换层的一空调过程的一半透明透视图，两个热质交换层可以是独立的单元或一单一的组合式单元。

图29是使用两个热质交换层的一空调过程的一半透明透视图，两个热质交换层可以是独立的单元或一单一的组合式单元。

图30是使用两个热质交换层的一空调过程的一半透明透视图，两个热质交换层可以是独立的单元或一单一的组合式单元。

图31是使用两个热质交换层的一空调过程的一半透明透视图，两个热质交换层可以是独立的单元或一单一的组合式单元。

图32是如此处描述的一液体干燥剂再生和除湿系统的一图表。

图33是如此处描述的一喷雾设备的图表

图34是如此处描述的一液体干燥剂再生系统的一图表。

图35是如此处描述的一液体干燥剂再生系统的一图表。

图36是如此处描述的一热质交换层的一透视图。

图37是如此处描述的一热质交换层的一透视图。

图38是如此处描述的显示了通过一热质交换层形成的流体的流动形态的一剖视图。

图39是如此处描述的一套管式总成的一剖视图。

图40是如此处描述的一套管式总成的一剖视图。

图41是如此处描述的一套管式总成的一剖视图。

图42A是如此处描述的包括分流器的一热质交换总成的一侧视图或顶视图，而图42B是相同的热质交换总成的一顶视图或侧视图。

图43是如此处描述的包括分流器的一热质交换总成的一侧视图或顶视图。

具体实施方式

如图1-43所示，公开了一液体干燥剂再生系统。该系统使用一加热泄流(比如排气，加热的热交换流等)从一引擎再生低浓度液体干燥剂。在一个实施例中，低浓度液体干燥剂可以是使用高浓度液体干燥剂来给空气除湿的一液体干燥剂空调系统的泄流。来自于液体干燥剂再生系统的水也可以被恢复和使用，例如，提供蒸发冷却给空调系统。引擎产生的功率用于驱动空调，建筑受到冷却，产生剩余功率，功率可以被售回给电网或存储以备未来使用(比如存储在电池，电容中等等)。

如图1中所示，描述了一液体干燥剂再生系统10。液体干燥剂再生系统10可以包括一液体干燥剂再生器12，低浓度液体干燥剂流14输入液体干燥剂再生器12，同时高浓度液体干燥剂流16排出液体干燥剂再生器12。液体干燥剂再生系统12可以包括产生一加热泄流20的引擎18，以及至少一个包括第一水蒸气可渗透壁24的脱水管道22。如图1所示，一载流16以及低浓度液体干燥剂14接触第一水蒸气可渗透壁24的对立边，并且低浓度液体干燥剂流14由加热的泄流20的热量所加热以驱动水从低浓度液体干燥剂流14穿过第一水蒸气可渗透壁24至载流26以形成潮湿的载流28。高浓度液体干燥剂流16的干燥剂浓度比低浓度液体干燥剂流14的干燥剂浓度高。

将会是明显的是，图1显示了液体干燥剂再生系统10的一般化的实施例。图2，图6，图12，图13，图21，图22，图23，图24，图32，图34和图35显示了具有相同或相似特征的各种其他实施例。例如，图2，图6，图12和图13图表性地显示了使用独立的热交换器和质交换器的液体干燥剂再生系统10，而图21，图22，图23，图24，图32，图34和图35图表性地显示了采用组合式的热质交换器的相似的系统10。会被理解的是，根据应用和目的，一干燥剂再生系统10可以采用单独的热交换器和质交换器，组合式的热质交换层，或两者的组合。此处描述的关于能够用于干燥剂再生系统10的热质交换器的另外的细节可以在美国专利申请第14/623，797中找到，标题为“热质传输设备及包括其的系统”，发明人Daniel A.Betts和Matthew Daniel Graham，申请日2015年2月17日，此处引用其整体作为参考。

在一些实施例中，加热泄流20包括加热的热交换流，排出气流或包括其两者。例如，加热的热交换流可以是用作避免引擎18过热的冷媒。在一些这样的实施例中，比如图1，图2，图6，图12，图13，图21，图22，图23，图24，图32，图34和图35中所示的那些，加热的热交换流21a可以流经液体干燥剂再生器12作为带有引擎18的闭环管道的一部分。

在一些实施例中，加热泄流20可以是一排出气流，比如来自于一内燃机的气态排出气流21b或者来自一燃料电池的阳极或阴极的气态的排出气流21b。

在一些实施例中，加热泄流20是一排出气流21b且载流26包括排出气流21b。在其他实施例中，比如图1，图34和图35中所示的那些实施例，液体干燥剂再生器12还包括一热交换器30，其中加热泄流20接触并加热热交换器30中的载流26。在一些这样的实施例中，载流26包括环境气体，来自于一有空调的空间再循环气体，或者两者的组合。这样一结构可以是有益的，载流26的这些来源通常具有比加热的排出气流20，21湿度更低，使得再生低浓度的液体干燥剂14的驱动力得到提高。

在一些实施例中，加热泄流20是排出引擎18的加热的热交换液体21a，加热的热交换液体21a接触并加热低浓度液体干燥剂流14，载流26，或者两者。

在一些实施例中，比如加热泄流20包括排出引擎的一加热的热交换液体21a和一加热的排出气流21b。在这样的实施例中，加热的热交换液体21a接触并加热低浓度的液体干燥剂14，以及(a)加热的排出气流21b接触并加热载流26，或者(b)载流26包括加热的排出气流21b。

在一些实施例中，高浓度液体干燥流16直接通过一空调系统32。在一些实施例中，空调系统32包括具有一第二水蒸气可渗透壁36的至少一个除湿管道34。在一些实施例中，一处理的气体38和高浓度液体干燥剂流16与第二水蒸气可渗透壁36的对立边接触，来自处理的气体38的水分流经第二水蒸气可渗透壁36至高浓度液体干燥剂流16，因此对处理的气体38除湿并稀释高浓度液体干燥剂流16。

在一些实施例中，空调系统32还包括至少一个空调热交换管道40，其中(一)高浓度液体干燥剂流16和一热交换流62与空调热交换管道40的对立边接触，用于冷却高浓度液体干燥剂流16，如图1，图6，图12，图13，图21，图22，图23和图32所示；(b)处理的气流38和一热交换流42与空调热交换管道40的对立边接触，用于冷却处理的气流38，如图21(处理的气2006，热交换流2009)，图22，图23和图32中所示；或者(c)高浓度液体干燥剂流16以及第一热交换流42a接触第一组的空调热交换管道40a的对立边，用于冷却高浓度热干燥剂流16，并且处理的气体流38和一第二热交换气流42b接触第二组的空调热交换管道40b的对立边，用于冷却所述处理的气体，如图21，图22，图23和图32所示。

作为一个例子，在图21的系统中，进入热质换2118A的液体干燥剂流可以接触第一热交换流42a/2003，即气，其中气2003在套管式构件内部且液体干燥剂流在套管式构件外部。处理的气体38/2006然后可以接触第二热交换流42b(水2008或气2009)如处理的气体38/2006流经下一个热质换。关于这些结构的另外的细节可以在图21，图22，图23，和图32的系统的讨论中找到。

此处使用的热交换流42a，42b包括，但不限于，冷水或其他冷媒，包括气和水的组合，可以用于一热交换器或被喷洒在一空间内或涂敷在一表面以提供湿度冷却。例如，图1显示了一实施例，其中一水恢复系统44提供一喷洒的水流46以冷却高浓度液体干燥剂流16，当它流入除湿管道34内时。

在一些实施例中，液体干燥剂再生系统10还包括一水恢复系统44。水恢复热交换管44可以包括一水恢复热交换管道48，其中潮湿的输送气体28以及水恢复传热气流50接触水恢复热交换管道48的对立边。水恢复热交换器52的出口可以与一水库54流通，用于存储从潮湿的输送气体28中沉积的水。在一些实施例中，水恢复系统44包括一流动控制系统56，用于控制从水库54至空调热交换管道40的一边的水的传输。流动控制系统56可以包括一控制器58和一流动控制设备60。流动控制设备60的例子包括，但不限于，泵和阀。

在一些实施例中，高浓度液体干燥剂库10包括一高浓度液体干燥剂库62，具有一入口与液体干燥剂再生器12的出口流通，以及一出口与空调系统32的入口流通。在一些实施例中，干燥剂再生系统10包括一低浓度液体干燥剂库64，具有一入口与液体干燥剂再生器32的出口流通，以及一出口与空调系统12的入口流通。

在一些实施例中，高浓度液体干燥剂库62的容量满足空调系统32的单独运行来自于高浓度液体干燥剂库62，持续至少一个小时，或至少两个小时，或至少四个小时，或至少八个小时。在一些实施例中，低浓度液体干燥剂库64的容量满足液体干燥剂再生器的运行来自于低浓度液体干燥剂库64，持续至少一个小时，或至少两个小时，或至少四个小时，或至少八个小时。

此处描述的液体干燥剂再生系统10包括适用于产生来自于一燃料源66的能量的引擎18。因此，在一些实施例中，运行液体干燥剂再生器12是可行的，其中还产生一电力流68，甚至是当空调系统32不运行时。

在一些实施例中，燃料源66是从一市政源或其他源提供燃料的一燃料罐或一燃料线。燃料源66的例子包括，但不限于，天然气，丙烷，丁烷，液化石油气(LPG)，氢，城市燃气(即从市政区管送至建筑的气体)以及它们的组合。在一些实施例中，燃料源66会在导入引擎18内之前进行预处理。例如，一燃料处理器可以将天然气输入一燃料电池引擎18之前将它转换为一富氢气体。

在一些实施例中，空调系统32以相同速率消耗高浓度液体干燥剂，使得液体干燥剂再生器12再生低浓度的液体干燥剂14进入一高浓度液体干燥剂16。由于想要相互独立运行这两个系统12，32，在一些实施例中，空调系统32可以以更快或更慢的速率消耗高浓度液体干燥剂，使得液体干燥剂再生器12再生低浓度的液体干燥剂14进入高浓度液体干燥剂16。在一些实施例中，通过空调系统32消耗高浓度液体干燥剂16比通过液体干燥剂再生器12再生低浓度的液体干燥剂14至少快10％或慢10％。在一些实施例中，通过空调系统32消耗高浓度液体干燥剂16比通过液体干燥剂再生器12再生低浓度的液体干燥剂14进入高浓度液体干燥剂16至少快20％或慢20％。在一些实施例中，通过空调系统32消耗高浓度液体干燥剂流16是可变的。在一些实施例中，通过液体干燥剂再生器12再生低浓度的液体干燥剂14进入高浓度液体干燥剂16是可变的。

在一些实施例中，引擎18通过一燃料66的电化学氧化产生电力68。能够通过一燃料的电化学氧化产生电力68引擎18的例子包括，但不限于，低和高温质子交换膜燃料电池，固体氧化物燃料电池以及流体电池。

由引擎18产生的电力68可以被提供给一外部电网，比如有空调的建筑，本地电网(例如市政电网)，或者两者。在一些实施例中，引擎18产生的电力68提供给空调系统32或干燥剂再生系统10的任何其他电力构件(例如，泵，处理器，阀等)。

在一些实施例中，高浓度液体干燥剂流16的液体干燥剂浓度比低浓度液体干燥剂流14的干燥剂浓度高至少0.5wt-％。在一些实施例中，高浓度液体干燥剂流16与低浓度液体干燥剂流14的浓度的差异可以是至少高1wt-％，至少1.5wt-％，至少2wt-％，至少2.5wt-％，至少3wt-％，至少3.5wt-％或至少4wt-％。

液体干燥剂可以由任何吸水液体组陈该，比如盐水溶液(例如，氯化锂，氯化钠，氯化钙)，酒精溶液(比如甘油，甲醇、乙醇)或液体化学剂(例如硫酸钙)。所有带有液体干燥剂的潮湿的材料由与液体干燥剂相容的材料构成。

在一些实施例中，低浓度液体干燥剂流(14)的干燥剂浓度是至少10wt-％，至少20wt-％，至少25wt-％，至少30wt-％，至少33wt-％，至少34wt-％，至少35wt-％，至少36wt-％，至少37wt-％，至少38wt-％，或至少39wt-％。在一些实施例中，低浓度液体干燥剂流(14)的液体干燥剂浓度是50wt-％或更少，45wt-％或更少,40wt-％或更少,39wt-％或更少,38wt-％或更少,37wt-％或更少,36wt-％或更少,37wt-％或更少。

在一些实施例中，高浓度液体干燥剂流(16)的干燥剂浓度是至少20wt-％，至少25wt-％，至少30wt-％，至少34wt-％，至少35wt-％，至少36wt-％，至少37wt-％，至少38wt-％，至少39wt-％，或至少40wt-％。在一些实施例中，高浓度液体干燥剂流(16)的液体干燥剂浓度是50wt-％或更少，45wt-％或更少,44wt-％或更少,43wt-％或更少,42wt-％或更少,41wt-％或更少,40wt-％或更少,39wt-％或更少,38wt-％或更少,37wt-％或更少。

因为液体干燥剂可以是腐蚀性的，与液体干燥剂流14，16接触的管道支架或管道可以是抗腐蚀的。例如，管道支架或管道可以由抗腐蚀材料形成或管道支架或管道的内部或外部可以涂敷由抗腐蚀材料。抗液体干燥剂腐蚀的材料的例子包括，但不限于，三元乙丙橡胶(EPDM)，氟橡胶(KFM)，丁腈橡胶(NBR)、全氟弹性体(FFKM)、聚四氟乙烯(PTFE),硬聚氯乙烯(PVC),聚烯烃材料,如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE),高密度聚乙烯(HDPE),以及其他,聚偏二氟乙烯(PVDF),聚苯硫醚(PPS),聚醚醚酮(PEEK)和氯丁二烯橡胶(CR)，基于含氟聚合物(比如全氟磺酸，由杜邦公司出售)的磺化四氟乙烯，水导含氟聚合物，以及无氟质子导聚合物。

正如此处使用的，术语水蒸气可渗透和微孔性的是可以相互替换的。一导管壁，薄膜或材料时水蒸气可渗透的或微孔性的，该结构可以由疏水的，以及液体不可渗透但是水蒸气可渗透的材料制成。这样的水蒸气可渗透材料还指质传输管道，管子或材料。固体或整体的，水蒸气可渗透材料包括基于含氟共聚物的磺化四氟乙烯(例如，全氟硫酸，由杜邦公司出售)，水导含氟聚合物，以及非氟质导聚合物(纳米保护镜，由达伊思公司出售)，以及高密度聚乙烯(HDPE)。

在一些实施例中，水蒸气可渗透材料由疏水的材料的纤维形成。例子包括纺粘型织物或熔喷无纺布聚合材料。这样的水蒸气可渗透材料一般由疏水材料形成。正如此处使用的“疏水”指的是接触角大于90°(例如，至少100°，至少115°，至少129°，至少135°)的材料。

还提供了比如此处所描述的那些中的一种运行液体干燥剂再生系统10的方法。在一些实施例中，该方法可以包括提供一低浓度液体干燥剂流14；提供一液体干燥剂再生器12，以及运行液体干燥剂再生系统10来制造高浓度液体干燥剂流16，高浓度液体干燥剂流16比低浓度液体干燥机流14有更高的干燥剂浓度。液体干燥剂再生器12可以包括引擎18，其中引擎18的热量被用于转换提供低浓度液体干燥剂流14至高浓度液体干燥剂流16。

在一些实施例中，液体干燥剂再生系统10还包括一空调系统32，用于转换高浓度液体干燥剂流16至低浓度液体干燥剂流14，同时除湿提供至空调系统的处理的气体38。在一些实施例中，运行步骤包括运输高浓度液体干燥剂流16至空调系统32，接着从空调系统32运输低浓度液体干燥剂流14至液体干燥再生系统12。在一些实施例中，液体干燥剂流处于一闭环中。

在一些实施例中，运行步骤包括持续运行液体干燥剂再生器12，以及间歇性地运行空调系统32。在一些实施例中，当一温度，湿度或有空调的空间的两者经过一目标温度或湿度时空调系统32运行，以及当一温度，一湿度或有空调的空间的两者处于目标温度或湿度的另一边时空调系统32不运行。

在一些实施例中，运行步骤包括在空调系统32不运行时运行液体干燥剂再生器12。例如，液体干燥剂再生器12可以在一天的特殊时间运行，比如在电力的高峰需求时，不管空调系统32是否运行。

在一些实施例中，运行步骤包括在液体干燥剂再生器12不运行时运行空调系统32。例如没如果高浓度液体干燥剂库62内的高浓度液体干燥剂有余量，空调系统32可以在没有液体干燥剂再生器12的情况下运行，以调整这种不平衡。可选地，如果高浓度液体干燥剂库62具有剩余的高浓度液体干燥剂16并且有空调的空间不需要空调，那么该剩余的高浓度液体干燥剂16会被用于捕捉来自于一处理的气流38的水，比如来自于外部空气的，其中除湿后的处理的气体38被耗尽并未被导入建筑。所捕捉的来自于处理的气体38的捕捉的水然后可以使用一水恢复系统44恢复并储存在水罐54内。

此处描述的针对系统10的许多应用在电力需求和空调需求之间不匹配。例如，在大多数建筑中，空调不是持续运行的，但是，电力负荷是连续的。这样的不匹配可以被利用来提高系统的总体效率以及潜在地降低它的成本。引擎(比如燃料电池)持续运转以处理建筑负载使得液体干燥剂能够持续再生以及水能够持续恢复，甚至是在不使用空调系统时。另外，这使得水能够从大气以及从引擎(比如燃料电池)连续储存。当需要调节空气时，水和干燥剂可以被储存在高浓度液体干燥剂库62内，以及用于使用的水库54内。所储存的水可以被用于通过降低完成空气冷却和空调所需要的电能进一步提高系统的总体效率。

所储存的再生的高浓度液体干燥剂还可以被用于通过流动比处于稳态运行的燃料电池系统能够再生的高浓度液体干燥剂更大的量来提高空调效果。由于全天空调负载的强度变化(正午比下午、早晨和夜晚更热)，不扩大引擎18(比如燃料电池)和空调系统32暂时提高空调容量的能力是提供舒适的重要元素。

系统10还可以包括由一引擎(比如燃料电池)负载控制器、一直流转直流转换器以及一直流转交流转换器组成的一能量管理子系统70。引擎负载控制器能够确定引擎(比如燃料电池堆)产生的电功率。这可以通过控制电流从引擎中提取并提供给直流转直流转换器和直流转交流转换器完成。在大多数应用中，能量管理子系统可以被连接至电网以及能够管理和调节电网功率和用于覆盖空调系统、建筑和/或外源的电力符合的引擎18(比如燃料电池)功率的速率。

该能量管理子系统70具有利用全天中空调负荷与电力负荷之间的不匹配的作用。当从引擎18(比如燃料电池)中抽取的电流降低时，引擎的效率提高，导致消耗的燃料降低。但是，当效率提高时，热和水的产生降低。降低的热导致降低液体干燥剂再生器12的液体干燥剂再生速率。反之亦然，由于电流提高引擎18(比如燃料电池)热的产生和水的产生都提高了。因为能量管理子系统70控制来自引擎18(比如燃料电池)的电流，它还管理干燥剂再生速率，再生的干燥剂(即高浓度液体干燥剂)的浓度，以及利用来自于水恢复系统44的水的空调系统32中的蒸汽冷却的能力。所以，能量管理子系统70通过他的控制软件控制系统的运行。

所描述系统与现有的空调系统的传统状态的一个区别优势是该系统不消耗额外的电力来创造冷却剂以及可以被设计来产生剩余的电量，其使得额外电力驱动的设备能够运作。而且，该系统和方法持有部分避免空调影响的电力生产解耦。该解耦部分有益，因为空调一般不需要持续，而电力负载需要。这些优势使得这些液体干燥剂再生空调系统10能够安装在区域内，该区域内电力成本高，或电力供应不可靠或不足。

在一些实施例中，由引擎18产生的电力68可以被提供给一外部电网，比如有空调的建筑，本地电网(例如市政电网)，或者两者皆而有之。在一些实施例中，引擎18通过一燃料的电化学氧化产生电力。在一些实施例中，引擎是一燃料电池。在一些实施例中，引擎18所产生的电力被提供给空调系统32。

当下面的讨论平等应用于此处描述的所有实施例时，图2和图34的系统作为例子进行讨论。正如图2所示，当电化学氧化发生时高浓度液体干燥剂在燃料电池的阳极(212)和阴极(213)之间累积，一你才产生热。在图2的实施例中，由燃料电池(18)产生的热由经过燃料电池冷却板(214)冷媒捕捉。低浓度液体干燥剂(227)通过运行液体干燥剂泵(224)被导入干燥剂再生器(216)内。液体干燥剂再生速率可以通过改变进入干燥剂再生器(216)内的冷媒流和低浓度液体干燥剂流来改变。燃料电池阴极(213)内产生的水以及通过液体干燥剂除去的水在水恢复系统(217)恢复。水在水容器(218)内积累以及高浓度液体干燥剂在高浓度液体干燥剂容器(221)内积累。当积累高浓度液体干燥剂时，高浓度液体干燥剂泵(223)不运行或在一速率下运行，使得它在比流入传递高浓度液体干燥剂容器(221)低的速率下传递高浓度液体干燥剂。通过这种方式，由燃料电池(18)产生的热能得到储存，使得燃料电池电力输出口能够从空调子系统(32)的冷却能力解耦。

或者，空调(32)可以运行在比正常具有一更高的冷却能力下，当燃料电池(18)的热散失时。这通过使用高浓度液体干燥剂泵(223)来提供高浓度液体干燥剂容器(221)至液体干燥剂至空调除湿器(220)来完成，处于比高浓度液体干燥剂(226)离开水恢复系统(217)的流动速率更高的流动速率下。在这种情况下，低浓度液体干燥剂在低浓度液体干燥剂容器(219)中积累。

这种方法也可应用于图34所示的系统。可以被理解，当图34集中于液体干燥剂再生时，来自于高浓度液体干燥剂库(3004，62)的高浓度液体干燥剂可以被引入一液体干燥剂空调系统内，使用结果是低浓度液体干燥剂被输入至低浓度液体干燥剂库(3001/64)内。如图34所示，该系统使得引擎功率产生(68)与液体干燥剂增强蒸汽冷却(空调32)能够部分解耦。在这个实施例中，来自于引擎(3005)的电力产生(68)可以持续，无论空调过程运行或停止。由引擎(3005)产生的热(3006，3013)以高浓度液体干燥剂的形式储存，储存在高浓度液体干燥剂库(3004，64)内。运行引擎(3005，18)和液体干燥剂再生的过程产生水，储存在一水库(3020，54)内。因为谁被用于冷却通过蒸汽冷却剂的空气，水的存储是以通过引擎(3005)产生的热能的另一种形式。

液体干燥剂再生速率可以由改变引擎(3005，18)的电力产生(68)速率，和/或热产生(3006，3013)速率控制。液体干燥剂再生速率还可以通过改变低浓度液体干燥剂(3002，14)进入热质交换(3015)的流速改变。高浓度液体干燥剂的浓度也可以通过改变流入热质交换(3015)的热冷媒(3006)的温度改变。当引擎(3005)运行在一恒定热输出下时，热冷媒(3006)温度可以通过降低流速来提高。更高的热冷媒(3006)温度导致更高的液体干燥剂浓度。可选地或同时地，高浓度液体干燥剂(3003，16)的浓度可以通过改变温暖的输送气体(3009)的流速或温度改变。

水恢复速率也可以通过改变输送气体(3010)湿度，温度和流速来改变，以及引擎泄流(3013)温度和流速。水恢复速率可以通过改变通过冷凝器(3017)的外部空气的流速。这些变量的最佳化由一能量管理系统(3070/70)执行。能量管理系统(3070/70)可以与包括总体液体干燥剂再生和液体干燥剂消耗系统(例如，液体干燥剂空调)的各种泵，控制，引擎等通信。

储存水和高浓度液体干燥剂可以用于驱动干燥剂加强蒸气冷却空调系统(32)。能量管理系统可以因此使得引擎电力生产，高浓度液体干燥剂的浓度，高浓度液体干燥剂，以及水恢复的速率的储存最优化，基于系统针对用户在日常或小时基础上的经济效益最优化。因此，一能量管理子系统(70)可以被呈现在任何或所有此处描述的系统中。

干燥剂再生器12和空调系统32尤其具有效益因为气体湿度一般在晚上上升而温度会下降。这使得水恢复具有理想调节，当主要使用高浓度液体干燥剂来给气体除湿时。在一天的中间，温度往往上升而湿度下降。这意味着在使用储存的水期间在夜晚期间，当更高的相对的湿度条件存在，系统可以最优化来提供更好的冷却剂。通过能量管理系统(3070/70)产生的最优化可以基于建筑内实际的或预期的敏感的和潜在的头部负载，与实际的和预期的外部气体湿度和温度相组合。

接下来提供如此处描述的一液体干燥剂再生系统的各种实施例。尽管以不同的组群进行讨论，应该理解每个组与所公开内容的精神一致，以及来自于一个实施例的各个单元的运行可以与另一个实施例相交换，增加或删除。

如此处使用的，“管道”和“导管”每个具有它们标准的意思并包括中空的实体，包括管子，管道，导管，矩形实体以及一流体可以流过的其他结构。

如此处使用的，“接触”具有其标准意思并包括不同的管道内材料的位置通过一共用壁或薄膜进行热或流体流通。例如，两个管道接触的位置是它们在一微孔的薄膜的对立边包含流体或者是它们在一热导，不可渗透壁(例如，一金属壁)的对立边包含流体。

如此处使用的，“流体流通”包括作为系统的流体流动的部分连接。当一般使用时，流体流通与一直接流体连接相关，其中两个点直接通过管道，管子，导管或软管连接，以及间接流体流通，其中两个点由一个或多个单元运行分开，包括但不限于，一热交换器，一燃料单元，一除湿器，一辐射器，一支承罐等。如此处使用的，“流体流通”指的是通过系统在流体流动的方向上进行流体流通。因此，除非有一管道不能与相同管道的入口流体流通的一环。

第一次讨论

图2-5显示了一实施例，其中燃料电池(207)由它的主要元件构成，一阳极部分(212)，一阴极部分(213)以及一冷却板(214)。燃料电池阴极(213)输入有外部气体或另一氧气源。阴极泄流(21b)是带有高湿度的氧气耗尽气体。燃料电池(207)还包括一冷却板(214)，其中来自于一冷媒容器(215)的冷媒在流动。燃料电池冷媒在一相对低温下进入燃料电池冷却板(214)以及在一高温，几乎等同于燃料电池(207)的运行温度下排出。该温度可以在40℃至120℃的范围内。热燃料电池冷媒被用于加热从一低浓度液体干燥剂容器(219)产生的低浓度液体干燥剂(227)。此加热过程发生在干燥剂再生器(216)内。当液体干燥剂受到加热，它在水中的溶解度降低，所以水受到释且液体干燥剂浓度升高。使用水恢复系统(217)内的高湿度阴极排出气体捕捉从液体干燥剂中释放的水。高湿度阴极泄流处于与燃料电池相似的运行温度，所以它帮助保持液体干燥剂的温暖，范围在40℃到160℃之间以及处于一低溶点。水从液体干燥剂中扩散至高湿度阴极泄流。由于高湿度阴极排出气体位于或靠近100％相对湿度，水通过液体干燥剂冷凝器连同气体中的水被释放。水的冷凝被捕捉并且传输至一水容器(218)内。水恢复系统还可以包括一辐射器进一步冷却水恢复系统(217)，导致水进一步释放。排出水恢复系统(217)的液体干燥剂处于高浓度并被储存在高浓度液体干燥剂容器(221)内。注意从干燥剂释放的水和水蒸气冷凝水都是吸热过程，其导致了水恢复系统(217)内的液体干燥剂的冷却。

高浓度液体干燥剂从高浓度液体干燥剂容器(221)流经一泵(223)至形成一部分干燥剂空调系统(32)的一空调除湿器(20)。外部气体，温暖且潮湿，进入空调除湿器。空调除湿器使得流体能够在气体中的水和高浓度液体干燥剂之间接触。高浓度液体干燥剂从气体中吸取水，本质上降低了气体湿度。尽管这个过程是放热的，放热发生在干燥剂表面，该位置是湿度吸收发生的位置。由于液体干燥剂具有一特定的热，温度的上升幅度是小的，其降低了气体温度的提高。排出空调除湿器(220)的气体具有低湿度以及类似于外部气体温度的一温度。然后使用对用于导入空调空间内的适当的温度敏感的一热线圈对该气体进行冷却，因此导致受到调节的地湿度冷气体(211)。离开空调除湿器的气体干燥剂具有低浓度(即受到稀释的)，因此它具有被吸收的大量的水蒸气。此低浓度液体干燥剂流至一低浓度液体干燥剂容器(219)。注意在这个实施例中，冷却发生在敏感的热线圈内，帮助从水容器(218)通过泵传输(225)。该水用于创造一部分或所有低湿度气体的蒸气冷却。

注意尽管图2代表这些分离的构件，这被完成用于仅解释目的，当图2在描述非独立的和不同的构件的功能时。例证，空调除湿器(220)可以耦合由敏感的热线圈(222)。在做这个时，液体干燥剂和气体可以在除湿发生时被冷却，提高过程的效用(低温液体干燥剂具有更高水溶性)。组合的功能的例子包括此处描述的热质交换(HMX)设备，包括图6(部件1166)，图12(部件1166)以及其他中显示的实施例。

空调除湿器(220)以及一耦合的空调除湿器(220)以及敏感的热线圈(222)的实施例在图3，图A和图B中分别显示。在图3A中，外部气体(228)进入一间室中的空调除湿器(220)，该间室与从一液体干燥剂流经一水蒸气可渗透屏障(237)的水流动流通。水蒸气可渗透电池只允许水和水蒸气在液体干燥剂和空气之间转移。高浓度液体干燥剂(230)在水蒸气可渗透电池(237)后流动，用一降低的浓度(231)从空气和入口吸收水分。液体干燥剂流中的间室由具有高热导率的一屏障支撑，高热导率允许液体干燥剂流和在一间室(236)中流动的外部气体(228)之间的导热传输。以这种方式，外部气体(228)将用于防止温度提高以及增加空气除湿效力的液体干燥剂冷却。图3A中描述的总体架构可以通过重复堆叠板或通过一外壳以及管道设计被实现。

图3B显示了一实施例，其中空调除湿器(220)与敏感的热线圈(222)耦合以提高气体除湿过程的效力。在这个情况下，外部气体(228)流入除湿室(235)内。来自气体和液体干燥剂的水通过仅允许水流动的一水蒸气可渗透屏障(237)流体连接。高浓度液体干燥剂(203)在微孔屏障(237)的另一边上流动并且吸收来自气体的水，因此降低液体干燥剂浓度(231)。除湿室与一蒸气冷却室(236)热连接。在蒸气冷却室内一部分或所有离开除湿室(235)的低湿度气体通过蒸气冷却室流动。水(232)还流入蒸气冷却室内的一水蒸气可渗透屏障内，该屏障仅允许水或水蒸气向蒸气冷却室(236)内的气流传输。当水被低湿度气体吸收时，它的温度升高并且气体到达接近100％的相对湿度。当气体被冷却，它还从在空气除湿器(235)内受到除湿的气体吸收热。在它被除湿时冷却气体的过程提高了除湿过程的效力。在它受潮时加热气体的过程提高了该过程的效力。所以，图3B中显示的构架展示了比如果蒸气冷却和气体除湿被独立执行时一更高的效力。

图3B的实施例可以呈堆叠形式或呈管道和外壳形式。这些热质交换(HMX)构件的更为详细的结构可以在该公开内容中找到。

类似地，干燥剂再生器(216)和水恢复系统(217)可以作为一部分单一构件以提高热传输和水传输过程的效力。这种实施例的集成在图4中显示，其中低浓度液体干燥剂(227)流入一再生室(248)。再生室(248)热连接一间室(249)，其中离开燃料电池(243)的冷媒在流动。燃料电池冷媒(243)加热降低它的水溶性的液体干燥剂(227)，以及因此提高了它的浓度。再生室与一水恢复室(247)热和流连接。另外，这些间室由一水蒸气可渗透屏障(243)分隔，使得仅允许水恢复室(247)和再生室(248)内的流体之间的水的通道。高湿度阴极泄流(239)流过水恢复室，加热液体干燥剂并收集水。在水恢复室(247)内的湿度达到饱和，水结果冷凝。离开水恢复室的气体和水通过一辐射器，用于将气体冷却至它的露点下并释放额外的液态水。液态水被收集在一接收器(241)内然后被流入该系统的水容器(218)内。这种一般的结构保持液体干燥剂的温暖，贯穿再生过程并贯穿使用阴极气体的水的除湿和冷凝过程。这些过程是吸热的。该集成的干燥剂再生器(216)和水恢复系统(217)的设计可以使用重复堆叠电池或通过使用外壳和管道设计实现。

用于空调除湿器和敏感的热线圈的一外壳和管道设计的例子在图5中显示，其中外部气体流入大量具有封闭的环形空腔的长度的水蒸气可渗透管道内。水蒸气可渗透管道仅有水和水蒸气渗透并且不允许液体干燥剂泄露进气体中。在相同的环形空腔内，高浓度液体干燥剂(230)被流动。液体干燥剂在水蒸气可渗透管道外部流动时从气体冲吸收水，且离开环形空腔时为一低浓度液体干燥剂(232)。离开(211)空气除湿环形空腔(235)的气体是干燥的。一部分气体(211)被重复导入至一环形机壳(236)内的大批水蒸气可渗透管道内，热连接并嵌入(或形成部分)环形空腔内，其中气体受到除湿(235)。水(232)通过多水蒸气可渗透管道的外部部分流动，干燥气体在其中流动。通过这种方法，气体受到冷却当它受潮时。内部环形室内的冷却气体和水从降低离开它(211)的气体的温度的外筒吸收热量。注意流动的结构可以逆转一提高热传输并根据应用降低压力。例如，内部环形室(236)可以流入水蒸气可渗透管道内并且气体可以向外流动。

第二次讨论

公开了一种组合式空调发电系统。系统包括闭环液体干燥剂系统，系统利用来自燃料电池的废气以回收液体干燥剂用于使空气干燥，液体干燥剂用于需空气调节的空间。来自燃料电池的排放和液体干燥剂再生的水也被用来为空气调节系统提供蒸发冷却。由燃料电池产生的功率用于运转空调，建筑物降温，且产生剩余功率，电力可以回售给电网或未来使用存储(例如，在电池，电容器等)。

当图13-18，图6-11，以及图12在描述中使用不同的引用编号时，应了解的是图13和6(以及12)涉及基本相同的实施例。因此，在图13-18涉及图6-11的等效结构的详细描述处，应该清楚的是描述同样适用于图6-11的相应结构，反之亦然。例如，图13的除湿器1004图13与图6的除湿器112对应；图13的蒸发冷却室1006对应于图6的蒸发冷却单元1166；图13的热交换器1011对应于图6的热交换单元1210；图13的燃料电池组件1013/1014对应于图6的燃料电池1114；图13的水恢复装置1012对应于图6的干燥剂再生单元1159；图13的冷却器1017对应于图6的水冷器1198；图13的散热器1016对应于图6的燃料电池冷却剂散热器1224，图13的低浓度液体干燥剂箱1001(64)对应于图6的第浓度液体干燥剂贮存器1252b(62)；以及图13的储水槽1003(54)对应于图6的水槽1256(54)。类似的相关性就如图12所示。

如图6-11所示组合式空调发电系统1110可包括除湿器1112、燃料电池1114以及水恢复(WR)单元1116。除湿器1112可包括除湿器干燥管1118，除湿器干燥管1118连接干燥风管1120。燃料电池1114可以包括第一电极室1122、第二电极室1124和燃料电池堆冷却板1126。燃料电池堆冷却板1126可以与第一和/或第二电极室1122，1124进行热交换。在一些实施例中，第一电极1122是阴极，第二电极1124是阳极，而在其他实施例中第一电极1122是阳极且第二电极1124是的阴极。

水恢复(WR)单元1116可包括WR干燥管1128与WR风管1130。在一些实施例中，第一电极室1122(例如，阴极室和阳极室)的出口1132可与WR风管1130的入口1134进行流通。在一些实施例中，如固体氧化物燃料电池(SOFC)，第一电极室1122可以是阳极室，而在其它实施例中第一电极室1122可以是阴极室。在一些实施例中，该除湿器干燥管1118的出口1136与WR干燥管1128的入口1138进行流通。在一些实施例中，该WR干燥管1128出口1140和除湿器干燥管1118的入口1142进行流通。在系统1110中燃料电池实用的例子包括但不限于质子交换膜燃料电池、直接甲醇/乙醇燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池以及熔融碳酸盐燃料电池。

在一些实施例中，第一管道可以与第二管道连接，其中第一管道穿过第二管道或第二管道穿过第一管道。在一些实施例中，第一管道可以穿过第二管道且第一管道内的流体流动的方向大致垂直于第二管道内的流体流动的方向。这样的安排可适用于任何在此处公开的相互连接的导道。

在一些实施例中，除湿器干燥管1118可以穿过除湿器风管1120。如图7所示，在一些实施例中，除湿器干燥管1118可以包括一个或多个除湿器干燥管道1144。在一些实施例中，对至少一根除湿器干燥管1144的流体方向相对于除湿器风管1120的流体方向倾斜。在一些实施例中，对至少一根除湿器干燥管1144的流动方向对除湿器风管1120的流动方向是近似垂直的(例如，90°±10°或90°±5°或90°±2.5°)。在一些实施例中，除湿器干燥管1118包括多根除湿器干燥管道1144，可以交叉穿过除湿风管1120，如图7所示(类似安排显示在图8-11中)。

在一些实施例中，除湿器干燥管1118包括多根除湿器干燥管道1144，且除湿器1112还包括除湿器干燥集管1150a，除湿器干燥集管1150a与多根除湿器干燥管道1144的入口1142a流通。在一些实施例中，除湿器干燥集管1150a的入口1152与WR干燥管1128的出口1140流通。

在一些实施例中，除湿器还包括除湿器干燥集管1150b，除湿器干燥集管1150b多根除湿器干燥管道1136a的出口1142b流通。在一些实施例中，除湿器干燥集管1150B的出口1154与WR干燥管1128的入口1138流通。

在一些实施例中，除湿器干燥管1118和除湿器风管1120位于对立边，或位于同一侧壁上，公共侧壁包括除湿膜1146。在一些实施例中，除湿膜1146可渗透水蒸气，而另一方面不允许液体从除湿膜1146的一侧输送到另一侧。这样的水蒸气可渗透膜和它们的属性的描述贯穿公开文本。

在一些实施例中，除湿膜1146允许除湿器风管1120内空气中的水蒸气穿过除湿膜1146并进入除湿器干燥管1118内的干燥流中。在一些实施例中，由于水蒸气穿过除湿器风管1120进入除湿器干燥管1118，离开除湿器干燥管1118的液体干燥流比进入除湿器干燥管1118的液体干燥流的干燥剂浓度低(水的浓度更高)比液体干燥剂除湿机除湿管流入1118，且排出除湿器风管1120的气流比流进除湿器风管1120的气流湿度低。系统1110可操作以便除湿器干燥管1118的内含物不穿过除湿器风管1120内的空气。

在一些实施例中，水恢复单元1116包括干燥剂再生单元1159，干燥剂再生单元包括WR干燥管1128和WR风管1130。在一些实施例中，WR干燥管1128和WR风管1130的位于对立边，或位于同一侧壁上，公共侧壁包括WR膜1148。在一些实施例中，WR膜1148可渗透水蒸气，而另一方面不允许液体从WR膜1148的一侧输送到另一侧。例如，WR膜1148可允许WR干燥管1128内干燥流中的水穿过WR膜1148进入WR风管1130内的阴极排气流。

在一些实施例中，WR膜1148允许水从WR干燥剂管1128穿过WR膜1148然后进入WR风管1130的排出气流内。在一些实施例中，由于水蒸气通过WR干燥管1128的液体干燥剂进入WR风管1130，流出WR干燥剂管1118的液体干燥剂流体比流出WR干燥剂管1118的液体干燥流的干燥剂浓度高(水浓度低)，且流出WR风管1130的排出气流具有较高的湿度，或者说水含量比排出气流进入WR风管1130时高。系统1110可操作以便只有水蒸气可从WR干燥管1128进入WR风管1130。

在一些实施例中，WR干燥管1128可穿过WR风管1130。如图8所示，在一些实施例中，WR干燥管1128可以包括多根WR干燥管道1156。在一些实施例中，对至少一根WR干燥剂管1156的流动方向相对于WR风管1130的流动方向倾斜。在一些实施例中，至少一根WR干燥管1156的流动方向与WR风管1120的流动方向大致垂直(例如，90°±10°或90°±5°或90°±2.5°)。在一些实施例中，WR干燥管1128包括多根除湿器干燥管道1156，除湿器干燥管道1156可交叉穿过除湿风管1130，如图8中所示(类似的安排显示在图7和9-11中)。

在一些实施例中，WR干燥管1128包括多根WR干燥管道1156且系统1110包括WR干燥集管1160a，WR干燥集管1160a与多根WR干燥管道1156的入口1138a流通。在一些实施例中，WR干燥集管1160a的入口1162与除湿器干燥管1118的出口1136流通。

如图8所示，在一些实施例中，系统还包括一个WR干燥集管1160b，WR干燥集管1160b与多根除湿器干燥管道1156的出口1164流通。在一些实施例中，WR干燥集管1160b的出口1164与除湿器干燥管1118的入口1142流通。

如图9所示，在一些实施例中，组合式空调发电系统1110包括蒸发冷却(EC)单元1166，EC单元1166包括EC风管1168，EC风管1168通过EC水管1170和EC干燥管1172接触冷却空气。在一些实施例中，设置有EC水管1170和EC干燥管1172使得流体EC风管1168内的流体依次遇到EC水管1170和EC干燥管1172。在一些实施例中，EC水管1170和EC干燥管1172互相穿插。

为了提供冷却空气的湿度和蒸发冷却EC水管1170可将水滴或水蒸气通过EC风管1168输送到冷却空气中。例如，在一些实施例中，EC水管1170可以包括可渗透水蒸气的EC膜1174用于提供通过EC风管1168的冷却空气的蒸发冷却。在其他实施例中，EC水管1170可以通过EC风管1168向冷却空气喷射水滴。这样的喷雾器的一个例子显示在图33中。在一些实施例中，EC水管1170可以包括多根EC水管道1170a。在一些实施例中，EC水管1170可令水流动在EC水管1170的外部部分(例如，位于EC水管1170上部的孔洞)。

在一些实施例中，EC水管1170的唯一出口是通过喷嘴或EC水管壁(例如，通过孔洞或EC膜1174)。在一些实施例中，系统1110还包括与EC水管1170流通的EC水泵1176用于保持EC水管1170内的目标压力。这使得系统可控制湿润冷却量，湿润冷却利用于蒸发冷却单元1166中。保持在EC水管1170内的压力应足够以使所需的水分子量进入EC风管1168。在一些实施例中，EC水泵1176使用水平传感器或开关1177控制，水平传感器或开关1177保持具体水流的相应具体水位。

在一些实施例中，如图9中所示的EC干燥管1172可以是一根或多根EC干燥管道1172a。在一些实施例中，EC干燥管道1172a的侧壁具有高导热性且干燥流和气流中的水不可渗透。由于水由EC水管1170释放使得经过蒸发冷却的冷却空气可在干燥流进入除湿器1112之前冷却EC干燥管1172中的干燥流。

在一些实施例中，EC水管的入口1178、1178a可与WR1130风管的出口1158流通。

在一些实施例中，蒸发冷却单元1166还可以包括EC水集管1180，EC水集管1180与多根EC水管1170a的入口1178a流通。在一些实施例中，EC水集管1180的入口1182与WR风管1134的出口1158流通。在一些实施例中，多根EC水管道1170a的出口1184可与无出口的端板1186流通。

在一些实施例中，蒸发冷却单元1166还包括与多根EC干燥管道1172a的入口1190流通的EC干燥集管1188a。在一些实施例中，EC干燥集管1188a的入口1192与WR干燥管1128的出口1140流通。

在一些实施例中，蒸发冷却单元1166还包括与多根EC干燥管道1172a的入口1194流通的EC干燥集管1188b。在一些实施例中，EC干燥集管1188b的出口1196和除湿器干燥管1120，(例如，除湿干燥管道1144或除湿器干燥集管1150a)的入口1142、1152流通，也与EC干燥管1172、1172a的入口1190、1190a流通或与两者同时流通。

如图10中所示，在一些实施例中，除湿器1112和蒸发冷却单元1166可以是共同外壳的部分且EC干燥管1172的出口1194可通过连接管1258直接连接到除湿器干燥管1118的入口1142。图10是图6中风管1120/1169沿切割线10-10的横截面图的实施例，图10中空气流动方向是进入纸面。

在一些实施例中，如图6中所示，系统1110包括水恢复(WR)散热器1198。WR散热器1198包括WR散热器冷却管道1200和WR散热器进水管1202。WR散热器进水管1202可以是散热器且WR散热器冷却管1200适用于将环境空气吹入与WR散热器进水管1202接触。可放置WR散热器风扇1203以强迫空气通过WR散热器冷却管1200进入WR散热器进水管1202。

WR风道1130的出口1158可与WR散热器进水管1202的入口1204流通。在一些实施例中，WR散热器进水管1202有两个出口：WR散热器水管1206和WR散热器排气口1208。WR散热器水管1206可与EC水管1170的入口1178流通。在一些实施例中，WR散热器排气口1208可与外环境流通，而在另一个实施例中WR散热器排气口1208可与有设定条件的空间流通(如加热)。

在一些实施例中，系统1110包括热交换器(HX)单元1210，HX单元1210包括与HX冷却管1214相接触的HX干燥管1212。在一些实施例中，HX干燥管1212与HX冷却管1214热通。在一些实施例中，HX干燥管1212不与HX冷却管1214流通。热交换器单元1210可以是逆流热交换器，如逆流金属板热交换器。

在一些实施例中，HX干燥剂管1212的入口1216与除湿器干燥管1118的出口1136流通。在一些实施例中，HX干燥管1212的出口1218与WR干燥管1128的入口1138流通。在一些实施例中，HX冷却管1214的入口1220与燃料电池堆冷却板的出口1125流通。在一些实施例中，HX冷却管1214的出口1222与燃料电池堆冷却板的入口1127流通。

在一些实施例中，系统1110包括燃料电池冷却剂(FCC)散热器1224。在一些实施例中，FCC散热器1224包括FCC冷却管1226和FCC散热器风管1228。FCC冷却管1226可以是一个散热器且FCC散热器风管1228可适用于将环境空气吹入与FCC冷却管1226接触。可放置FCC散热器风扇1229以强迫空气通过FCC散热器风道1228并冲击FCC冷却管1226上的空气。

在一些实施例中，FCC冷却管1226的入口1230与HX冷却管出口1222流通且FCC冷却管1226的出口1232与燃料电池堆冷却板的入口1127流通。在一些实施例中，FCC散热器风管1228在入口1234和出口1236处与环境空气(例如，室外)相通。

在一些实施例中，FCC散热器风管1228的出口1236可与有设定条件的空间流通，如建筑物。在这种情况下，FCC散热器风道1228的出口1236可用来加热空间。

如图12中所示，在一些实施例中，无论是其中一个或两个散热器1198，1224可以用液体(例如，水)冷却热交换器1260，1270代替。在这样的实施例中，制却管的出口可以与供水系统流通，如建筑供水系统，用于提供热水。

在一些实施例中，水恢复管1244可以包括水恢复管热交换器1260。水恢复热交换器1260可包括WRL制冷剂管1262和WR进水管1202。WR进水管1202WR给水总管1202可在热传播，但不连通，与WRL冷却管1262可热通，但不流通。在一些实施例中，家庭或工业供水可与WRL冷却管1262的入口1264流通且WRL冷却管1262的出口1266可提供家用或工业用热水。因此，在一些实施例中，出口1266提供家用或工业用热水的情况下，水恢复管热交换器1260可以起到热水器功能。

WR风管1130的出口1158可与WR进水管1202的入口1204流通。在一些实施例中，WR给水总管1202有两个出口：WR水管1206和WR排气口1208。WR水管1206可与EC水管1170的入口1178连通。在一些实施例中，WR排气口1208可与外环境流通，而在另一个实施例中WR散热器排气口1208可与有设定条件(如加热)的空间流通(如加热)。

在一些实施例中，冷却剂循环1242可包括冷却剂回收管热交换器1270。CRL的换热器1270可包括FCC冷却管1226和CRL冷却管1272。FCC冷却管1226可与CRL冷却管1272热通，但不流通。在一些实施例中，家庭或工业供水可与CRL冷却管1272的入口1274流通且CRL冷却管1272的出口1276可以提供家用或工业用热水。因此，在一些实施例中，出口1266提供民用或工业用热水的情况下，CRL热交换器1270可以起到热水器的功能。

在一些实施例中，FCC冷却管1226的入口1230与HX冷却管出口1222流通且FCC冷却管1226的出口1232与燃料电池堆冷却板进口1127流通。

如图11中所示，在一些实施例中，使用多根管道(t)(例如1144，1156，1172a，1170a等)，多根管道可由端板1238a，1238b固定在所需位置。端板1238a，1238b可以连接到管道(t)使管道两端(t)不会堵塞且有管道外部和端板1238a，1238b之间设置有流体密封。端板1238a，1238b帮助防止不同的管流的混合，特别是在错流配置和集管使用处。

在一些实施例中，系统1110可适用于包括干燥剂循环1240、燃料电池冷却剂循环1242和水恢复管1244。任一循环1240、1242、1244可包括一个或多个控制泵1246、1248、1250，分别用于通过循环输送相关流体。任一循环都可以与其他循环不流通，除了在干燥剂再生单元1159中发生的水蒸气的转移。

干燥剂循环1240可以包括除湿器干燥管1118与HX干燥管1212流通，HX干燥管1212与WR干燥管1128流通，WR干燥管1128与EC干燥管1172流通，EC干燥管1172与除湿器干燥管1118流通。干燥剂循环1240还包括高浓度液体干燥剂罐1252a，低浓度溶液罐1252b，或同时包括1252a，1252b。虽然低浓度液体干燥剂罐1252b显示在除湿器干燥管1118与HX干燥管1212流通之间，可以理解的是低浓度液体干燥剂罐1252b也可以设置在HX干燥管1212和WR干燥管1128之间。

燃料电池冷却剂循环1242可包括燃料电池堆冷却板1126与HX冷却管1214流通，HX冷却管1214与FCC冷却管1226流通，FCC冷却管1226与燃料电池堆冷却板1126流通。

水恢复管1244可从过饱和排出WR风管1130与WR散热器进水管1202流通开始，WR散热器进水管1202与WR散热器水管1206流通，WR散热器水管1206与EC水管1170流通。

同时描述了一种操作组合空调发电系统110的方法，所述方法如下。此方法可以是连续方法。方法可包括使用液体干燥流除湿空气流；以及使用燃料电池电极室的排出气流再生液体干燥流。在一些实施例中，空气流和液体干燥流通过除湿膜146流通，除湿膜146允许空气中的水分进入液体干燥流中。

排出气流可以来自燃料电池的阳极室或阴极室。排出气流可具有高湿度(例如，>70％RH，>80％RH，>90％RH)以及室温以上的温度(例如，>40℃，>50℃，>60℃，>70℃，>80℃，>90℃或>100℃)。

在一些实施例中，方法还可包括用于再生步骤的来自排出气流的冷却水；以及在除湿步骤前冷却剂体干燥流。冷却步骤可以包括使用冷却水的液体干燥流的蒸发冷却。

在一些实施例中，捕获步骤包括使排出气流与冷却流接触。在一些实施例中，冷却流用于空气调节或作为家用或商用供水。方法还可以包括描述关于本文所述具体单元操作的任何相互作用。

采用如本文所公开的液体干燥剂来除湿进入空气流以达到空气调节的目的的除湿系统如下所述。除湿器的设计是这样的通过除湿过程热能以大气空气流动的方式不断移出，但不完全是以这种方式，在再生过程中和/或通过冷却剂体干燥剂的流动水从液体干燥剂中恢复。系统的设计以这样一种方式，从环境空气中吸收且进入到液体干燥流的水被恢复出来。水恢复系统使用液体冷却的燃料电池堆，并利用其操作产生的热量以增加液体干燥剂的温度来促进水的解吸附作用。燃料电池的阴极排出气体和湿度也通过使用作为水收集、输送和沉淀的流体用以促进水的恢复。

所述系统中液体干燥剂的使用使得可以通过控制液体干燥剂流动达成对空气除湿速率的调节。此外，液体干燥剂通过水蒸气可渗透屏障除湿空气，水蒸气可渗透屏障由微孔聚合物和透水聚合物构成。以这种方式，防止了液体干燥剂夹带到空调系统的空气流中。除湿过程是恒温的，这增强了空气除湿过程的有效性。这反过来又导致较低的液体干燥剂流量并减少液体干燥剂输送系统的尺寸、成本和复杂性，如泵，阀，和管线的尺寸。系统的连续操作依赖于从低浓度(高含水量)状态到高浓度(低含水量)状态的液体干燥剂再生的能力。燃料电池的使用和系统组件的设计使得液体干燥剂能够再生，导致水的恢复需从液体干燥剂和发电中获得。由此产生的装置恒温空气除湿器具有巨大的价值因为它提高了空调的整体效率，而发电只作为其运作的副产品。

图13显示了空气除湿系统的所有主要部件。除湿器(1004)吸入具有一定的温度和湿度的环境空气(1009)。环境空气进入除湿室(1005)，在除湿室(1005)中高浓度液体干燥剂吸收空气中水分，高浓度液体干燥剂在蒸发冷却室(1006)中冷却。液体干燥剂以比它进入的时候低的浓度离开除湿室的出口(1005)。储存这种低浓度液体干燥剂(1001)。现有的除湿室为低湿度建筑送风(1010)。蒸发冷却室也是由环境空气(1007)提供空气，环境空气(1007)加湿且以这种方式温度降低到它的湿球温度。流入蒸发冷却室(1006)的高浓度液体干燥剂通过加湿空气冷却。离开蒸发冷却室(1008)的湿润的空气(1008)排入到外环境中。高浓度液体干燥剂(1002)储存在容器中，如水(1003)。

为了维持除湿过程，必须补充水(1003)和高浓度液体干燥剂(1002)。这通过利用热、水和燃料电池堆阴极排出气体的水恢复与干燥剂再生系统实现。燃料电池冷却剂(1015)流入收集燃料电池堆运转产生的热量的燃料电池堆冷却板(1013)，燃料电池冷却剂(1015)可以是任意合适的燃料电池冷却流体，燃料电池冷却流体包括但不限制在水、乙二醇、油、混合聚合物或它们的组合。燃料电池产生作为副产品的电能(1020)。退出燃料电池堆冷却板(1013)的燃料电池冷却剂接着通过热交换器(1011)。热交换器使热量在低浓度液体干燥流和离开燃料电池冷却板(1013)的燃料电池冷却流之间传导。在这样做时，低浓度液体干燥流的温度升高，减少了干燥剂溶液中的水量。从液体干燥剂中解离水的过程是吸热的。使用散热器(1016)进一步冷却离开热交换器(1011)的燃料电池冷却剂。热交换器(1011)是这样的由低浓度液体干燥剂所润湿的所有部件都是由与液体干燥剂(如塑料、混合聚合物和涂层金属)化学相容的材料制成的。热交换器(1011)设计的一个实施例将在下文中讨论。

离开热交换器(1011)的液体干燥剂之后提供给水恢复装置(1012)。水恢复装置还提供了离开燃料电池堆阳极室(1014)的空气。燃料电池阴极室(1014)由环境空气(1019)供给。环境空气中的氧气(1019)在燃料电池堆阴极室(1014)中反应形成水。离开燃料电池堆阴极室(1014)的空气在接近或等于燃料电池堆的工作温度的温度下是温暖的。虽然温暖，但这种空气通常是超饱和的且通常有液态水。这种空气被供给到水恢复装置使水不再在溶液中与液体干燥剂在水恢复装置(1012)内从液体干燥剂流动到空气侧。空气侧的水的气体分压比液体干燥剂侧的低。水恢复装置(1012)的这两侧由水蒸汽可渗透屏障隔开，水蒸气可渗透屏障可以由微孔聚合物或透水聚合物或它们的组合构成。此屏障不允许液体干燥剂或空气混合在水恢复装置(1012)。使用散热器(1017)内的环境空气进一步冷却离开水恢复装置的气体。收集液态冷凝水并泵送至水箱(1003)。离开散热器(1017)的空气耗尽了。高浓度液体干燥剂离开水恢复装置(1012)且泵送或输送到高浓度液体干燥剂库(1002)。

在一些实施例中，系统使用了位于液体干燥剂和需要传递热量和水的流体之间的屏障(1021)。屏障由与液体干燥剂化学相容的塑料或聚合物制成。

屏障(1021)可布置成管道束(1022)。管道束(1022)可以设置为圆柱形或矩形的样子(如图14所示)。管道束(1022)的一端可固定(或嵌入)在框架(1023)上，如图14所示。然后框架可以填充可浇注硬化聚合物(1024)这样管道束一端的开口(1022)外露管道束的管体(1022)是从这一端分离出来的。同样的设置也可实现在管道的另一端(1022)。

实现塑料结构(1024)，如图11所示。由于这种结构(1024)液体干燥剂可在单个圆柱形屏障(1021)内通过且空气或其他流体可以通过圆柱形屏障(1021)的主体。如前述的屏障(1021)可由多种材料构建。然而，如果需要在通过管道束(1022)和在管道束(1022)中单个屏障(1021)内通过的液体干燥剂之间输送水，那么用于屏障(1021)的材料可以由任何具有多微孔结构的兼容性材料制成。微孔的尺寸必须足够大以使水分子通过，且空气分子无法通过，如氮和氧。应注意：水分子小于其他分子。使用多微孔塑料的另一种方法是使用透水塑料，透水塑料允许水通过它们输送。一种这样的塑料是全氟磺酸树脂，虽然其他种类的塑料也在本文中有所描述。

图15显示空气除湿器(1004)的除湿室(1005)，在除湿室(1005)的构造中环境空气流(1009)流经管道束外部部分(1022)的结构(1024)。高浓度液体干燥剂会在屏障(1021)内流动且能吸收空气中的水分。

图16显示空气除湿器(1004)的除湿室(1005)的顶部视图。图16显示在管道束(1021)内的屏障(1022)的内部部分与任一管道流通，并且液体干燥剂通过单个进入接口引入到管道束中。盖子(1025a)提供了室，在室中液体干燥剂分配到单个屏障(1021)的内部部分。类似的盖子(1025B)存于结构的另一边(1024)上。此盖子(1025B)收集液体干燥剂从单个屏障(1021)中的流出。

图17显示了更详细的空气除湿器的概念(1004)。如图所示，除湿器由两个室构成，空气除湿室(1009)与蒸发冷却室(1006)。两个室利用管道束结构(1024)来输送热量或热量和水。在蒸发冷却室(1006)中环境空气(1007)流经一个或两个结构(1024a，1024b)。第一结构(1024a)有在管道束(1022A)内流动的水。材料屏障(1021)由多微孔塑料制成，多微孔塑料使水从管道中渗流到空气中。当空气吸收水时，它的温度下降且接近湿球温度。应注意：在此结构(1025)的盖子(1025)中没有流出接口。这是因为水不断通过夹带排出到空气中。流入此结构的水的调节可使用恒压装置(1027)，以确保在管道束中水压保持在一定范围内。由于水被空气吸收，因此水压降低导致阀门开启使得水进入结构(1024a)。另一种方法是通过在屏障(1021)中的虹吸作用输送水。由于水被消耗且屏障被干燥，因此水进入管道内。取决于将水引入管道或在管道的外表面上的方式，管道束的方向可以是垂直的或水平的。

温度较低的空气流经蒸发冷却室(1006)中的第二结构(1024b)。高浓度液体干燥剂在此结构(1024b)内流动。由于没有在空气和液体干燥剂之间输送水，但只有输送热量的要求，在此结构(1024)中的屏障(1021)由非多微孔或可透水材料构成。管道束(1022)的材料和结构完全是为了传热的目的而设计的。离开空气除湿器蒸发冷却室(1006)的液体干燥剂(1026)是冷的，且接近环境空气的湿球温度。冷却的液体干燥剂(1026)接着进入除湿器的除湿室(1005)。

如图18所示，空气除湿器(1004)的机械装置可以在分成几段的单一风管中，使部分空气通过空气除湿室(1005)，且另一部分通过空气除湿室。在此图中，空气向纸张内方向流动。配置的优点是可以共同定位部件且可使用单一空气源。

在所有的配置中，用于屏障的直径和材料可以根据结构的特殊功能改变。导致较高表面的较低直径屏障是体积比，体积比提高了质量传递和传热。然而，较低的直径通过屏障增加压降，所以在管道束中的屏障的数量增加。屏障的材料可以根据功能的变化而改变。例如，使用水恢复装置(1012)结构的屏障可以有外表面材料，是疏水性或超疏水性，如聚四氟乙烯。类似的方式，蒸发冷却室(1006)结构中使用的屏障，可以有吸水的外部材料。在此方式中，在屏障外部积累的水不会滚出管道，而是留在管道内，直到被进入环境空气完全干燥。

与空调发电系统相结合的第一具体系统可以包括除湿器、燃料电池以及水恢复(WR)单元，除湿器包括接触除湿器风管的除湿器干燥管，燃料电池包括电极室，水恢复(WR)单元包括接触WR风道的WR干燥管，电极室的出口与所述WR风管的入口流通，所述除湿器干燥管的出口与WR干燥管入口流通，且WR干燥管出口与所述除湿器干燥管的入口流通除湿。

第二具体系统可以是第一具体系统，所述除湿器干燥管和所述除湿器风管位于除湿器膜的相对侧，除湿器膜可渗透水蒸气。

第三具体系统可以是第二具体系统，所述除湿器膜允许在除湿器风管内空气中的水穿过除湿器膜并进入除湿器干燥管内的干燥流中。

第四具体系统可以是上述任何具体系统，除湿器干燥管包括至少一根除湿器干燥管道。

第五具体系统可以是上述任何具体系统，WR干燥管与所述WR风管位于WR膜的相对侧，WR膜可渗透水蒸气。

第六具体系统可以是第五具体系统，所述WR膜允许在WR干燥管内干燥流中的水穿过WR膜并进入WR风管内的阴极排出气流中。

第七具体系统可以是上述任何具体系统，WR干燥管包括多根WR干燥管道。

第八具体系统可以是上述任何具体系统，所述除湿器干燥管包括多根除湿器干燥管道，且所述除湿器还包括与所述多根除湿器干燥管道入口流通的除湿器干燥集管，除湿器干燥集管的入口与WR干燥管的出口流通。

第九具体系统可以是上述任何具体系统，还包括蒸发冷却(EC)单元，EC单元包括EC风管，EC风管通与EC水管和EC干燥管一起继续接触冷却空气，所述EC水管包括EC膜，EC膜可渗透水蒸汽以通过EC风管提供冷却空气的蒸发冷却。

第十具体系统可以是第九具体制度，还包括WR散热器，包括散热器冷却管和WR散热器进水管，所述的WR风管的出口与WR散热器进水管入口流通，所述WR散热器进水管有两个出口，WR散热器水管线和WR散热器排气，所述WR散热器水管线与所述EC水导管流通。

第十一具体系统可以是第九具体系统，还包括与EC水管流通的EC水泵用于保持在EC水管中的目标压力。

第十二具体系统可以是第九系统，EC水管的唯一出口穿过EC膜。

第十三具体系统可以是第九具体系统，EC干燥管包括多根EC水管道。

第十四具体系统可以是第九的具体制度，WR干燥管的出口与EC干燥管的入口流通，EC干燥管包括水防渗墙，且EC干燥管的出口与WR干燥管的入口流通。

第十五具体系统可以是第九具体系统，EC干燥管包括多根干燥管道。

第十六具体系统可以是第九具体制度，第十六具体系统还包括热交换器(HX)单元，HX单元包括与HX冷却管接触的HX干燥管，HX干燥管的入口与除湿器干燥管的出口流通；HX干燥管的出口与WR干燥管的入口流通；HX冷却管的入口与燃料电池堆冷却板的出口流通；以及HX冷却管出口与燃料电池堆冷却板入口流通。

第十七具体系统可以是第十六具体系统，第十七具体系统还包括燃料电池冷却剂(FCC)散热器，FCC散热器包括FCC冷却管和FCC散热器风管，FCC冷却管的入口与HX冷却管的出口流通且FCC冷却管的出口与燃料电池堆冷却板入口流通。

第十八具体系统可以是第十六具体系统，FCC散热器风管的入口和出口与环境空气流通。

第十九具体系统可以是第十六具体系统，燃料电池还包括第二电极室和燃料电池堆冷却板，燃料电池堆冷却板与第一和第二电极室热通。

第二十具体系统可以是上述任何具体系统，燃料电池还包括第二电极室和燃料电池堆冷却板，燃料电池堆冷却板与第一和第二电极室热通。

第二十一具体系统可以是上述任何具体系统，电极室是阴极室。

第二十二具体系统可以是上述任何具体系统，电极室是阳极室。

运转组合式空调发电系统的第一连续方式，包括：利用液体干燥流除湿空气流；然后利用燃料电池电极室排出气流再生液体干燥流。

第二具体方式可以是在第一具体方式的基础上进一步包括：从用于再生步骤的排出气流中捕获冷却水；然后在除湿步骤之前冷却液体干燥流，冷却步骤包括利用冷却水蒸发冷却液体干燥流。

第三具体方式可以是第二具体方式，第三具体方式中捕获步骤包括使排出气流接触冷却流，然后将冷却流用于空气调节或作为家庭或商业供水。

第四具体方式可以是第二具体方式，第四具体方式中空气流和液体干燥流通过除湿器膜流通，除湿器膜使空气中的水分进入液体干燥流中。

第五具体方式可以是上述任何具体方式，第五具体方式中空气流和液体干燥流通过除湿器膜流通，除湿器膜使空气中的水分进入液体干燥流中。

第三次讨论

图19a显示了热量和质量输送装置(2100)的实施例，此装置具有不同的独立热交换管道(2001)和质量交换导管(2002)，而图19b是图19a的横截面图。质量交换管道(2002)保留和密封在两质量交换歧管板(2012)中。较长的热交换管道(2001)保留和密封在两热交换歧管板(2011)和两质量交换歧管板中。如图所示，在一些实施例中，冷却剂(2003)引入平行且散布于质量交换管道(2004)的热交换管道(2001)，热交换管道携带液体干燥剂(2002)，液体干燥剂(2002)引入热交换歧管板(2011)和质量交换歧管板(2012)之间。空气通过垂直于质量交换管道(2002)和热交换管道(2001)的轴线以除湿(2005)。除湿的空气(2006)在经过多根热交换管道(2001)和质量交换管道(2002)后离开装置。由于除湿(2005)的空气中的水蒸气由质量交换管道(2002)中的液体干燥剂(2004)吸收，因此热量传递给除湿(2005)的空气。然后热量从除湿(2005)的空气中传递给热交换管道(2001)中的冷却剂(2003)。在这种方式中，除湿(2005)的空气作为液体干燥剂(2004)和冷却剂(2003)之间的传热介质，且除湿(2005)的空气保持在恒定温度或接近恒定温度。

图20显示了具有区别的同心热交换管道(2001)和质量交换管道(2002)的热交换和质量交换装置(2100)的第二实施例。在本实施例中，热交换管道(2001)是同心的且位于较大直径的质量交换管道(2002)内部。质量交换管道(2002)保留并密封在两质量交换歧管板(2012)上。较长的热交换管(2001)保留并密封在两热交换歧管板(2011)上。这种装置留有在热交换管道(2001)外径和质量交换管道(2002)内径之间的间隙，当在热交换歧管板(2011)和质量交换歧管板(2012)之间引入液体干燥剂时液体干燥剂可流入此间隙。空气通过垂直于质量交换管道(2002)的轴线以除湿(2005)。除湿的空气(2006)经过多根质量交换管道(2002)后离开装置。由于除湿(2005)的空气中的水蒸气由液体干燥剂(2004)吸收，因此质量交换管道(2002)中的液体干燥剂(2004)的温度上升。然后热量从除湿(2005)的空气中传递给热交换管道(2001)中的冷却剂(2003)。冷却剂(2003)引入到较小的内部热交换管道(2001)，从而在液体干燥剂(2004)热交换时减少液体干燥剂(2004)的温升幅度。热交换管(2001)可完全由兼容性材料制成，使热交换管道(2001)不受液体干燥剂(2004)腐蚀，或者它们可由铝或其他具有高热导率的材料制成，然后再涂上合适的屏障层，屏障层包括PP、PPS、PVC、PTFE以及PVDF等。在任一情况下都可采用薄壁管以加快从液体干燥剂(2004)到冷却剂(2003)的热传递。也可采用其他方式增加热传递，如散热片、壁波纹以及增加流体湍流和传热面积的功能。

如图21-24所示，在除湿热交换器系统的一些实施例中包括液体干燥剂泵(2015)，液体干燥剂泵(2015)配置于除湿热交换器的下游。这一配置保证了与除湿空气相比较低的液体干燥剂压力。使用这种方法减少了液体干燥剂泄漏的可能性，即使是在质量交换管道的多微孔或固体电解质膜磨损、针孔或其他缺陷的事件中。

这部分及整个说明书中的传质导管可使用各种材料和方法生产，所述传质管实现从湿空气到液体干燥剂所需的水-汽传输，并提供与液体干燥剂的化学兼容性。图25为一实施例中传质管2002的剖面图。为了在传质管2002中包含液体干燥剂，采用疏水性的具有多孔的多微孔膜2021，所述多微孔膜的孔隙度包括但不限于0.05μm～0.5μm。多微孔和疏水性材料的组合防止水在正常操作条件下(如在20psi的压力下)通过多微孔膜的毛细作用带走。然而，当管内的压力升高至高于突破压力时，液态水可通过孔隙结构渗出。

如本文所述，“突破压力”是指液态水将穿过疏水多微孔膜的最小压力，所述最小压力仅是在较低压力下的水-汽渗透。例如，具有0.1μm孔隙的疏水性烧结材料的突破压力约为60psi。

当在突破压力下操作时，水将通过至疏水性多微孔材料的表面，以在表面周围产生水的薄片。用于在管道表面上产生水的薄片的替代技术是利用较低的压力下的亲水性多微孔材料。除雾器喷雾头可被用来引入水滴用于蒸发冷却本文所述的任何地方，所述任何地方为使用疏水性多微孔材料(在突破压力下)或亲水性多微孔材料。图33为一除雾器结构的示意图。

为了促进水-汽输送，在一些实施例中，多微孔膜2021的厚度包括但不限于10μm～50μm，并且其开口面积超过50％。在一实施例中，开口面积大于70％。为了机械支撑上述薄的多微孔膜，以及为了在液体干燥剂的压力低于周围环境压力的情况下禁止膜管的崩塌，一结构内部支撑管2020被提供。上述设计方法，将具有多微孔膜2021覆盖该结构支撑管2020的外表面，允许液体干燥剂最接近通过的空气以进行除湿，并促进穿过膜2021的水蒸汽输送。结构管2020和膜2021可由适当的材料制造，如聚偏氟乙烯，聚丙烯，聚醚砜，聚苯硫醚，聚氯乙烯，聚四氟乙烯和其它合适的材料。传质导管的实例包括微过滤和超过滤导管，包括由Berghof从聚醚砜和聚偏氟乙烯膜生产的应用于单、双层支撑管。

另一实例为图26所示的Porex产品，其为具有多重过滤导管装在大的圆柱形容器内的组件，并在高压下用于去除水。上述商业过滤导管是由聚偏氟乙烯，聚乙烯和聚醚砜制造的，并采用具有孔隙度在0.05μm～0.5μm之间的多微孔膜，所述过滤管应用于孔隙率在10μm～100μm之间的多孔基板。管状基板的壁厚包括但不限于0.005"～0.050"。多孔膜的位置可为管状基板的外表面上。

传质管2002的第二实施例，一结构多孔管2020再次被用作基板，在其上施加固体电解质膜2021。多孔基板2020包括烧结材料，如聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚丙烯或其它合适的材料，所述多孔基板的孔隙率包括但不限于10μm～500μm。电解质膜2021，其选择性地输送水而非气体，通过喷涂、浸涂或其他沉积方法被施加到基板管2020的外表面。在一些实施例中，电解质膜2021的厚度范围包括但不限于10μm～100μm。结构多孔基板管2020的壁厚包括但不限于0.005"～0.050"。在一些实施例中，多孔基板管2020由亲水性材料制成，以便促进水穿过烧结材料并到达多微孔膜表面的水的传输。

传质管2002的第三实施例，结构多孔或穿孔管2020被用作机械支撑，在其上连接多微孔膜2021或前述的固体电解质膜2021。多孔管2020可通过烧结聚偏氟乙烯，聚丙烯或其它合适的材料制造，所述多孔管的孔隙率包括但不限于10μm～500μm。穿孔管2020可通过注射或压缩聚丙烯，聚偏氟乙烯或其它合适的材料来成型制造，所述穿孔管的孔隙率包括但不限于0.005"～0.050"。结构管2020可具有圆形横截面，或者使用箔状或圆形和角状的其它组合，所述组合导致增加直接垂直于其轴线(图27)的空气流。特定的横截面，例如箔状，可组装片状材料的多孔和穿孔结构2020和膜2021，采用热铆接，化学粘合剂和本领域已知的其它方法将使上述材料在后缘接合。

除湿热交换器的一种应用是从空气流中除去上述的潜热。本文所述的液体干燥剂再生系统的第二应用是从空气流除去显热，即第二阶段中为建筑空调系统和制冷生产干燥，冷却的空气。图28、29、30和31描述上述两级空调工艺，以使用两个连续的热质换设备2100分别生产干燥、冷却的空气。如图28～31所示，除湿空气流2006的冷却可通过与二级空气流2009热交换实现，而不增加其湿度，其温度通过水的蒸发冷却降低。在图19a、19b或图20中所示的热质换设备2100的设计可被用于此目的，采用液体干燥剂2004来取代水2008。在该第二应用中，除湿工艺空气流2006被引入仅用于传热(不传递水)的传热导管2001。环境空气，例如，建筑物的回风2009，直接穿过传质管2002，在传质导管2002中获得水蒸汽并经受由蒸发冷却引起的温度降低。然后当使用图19的设计时，此冷却空气2009与传热导管2001中的空气直接进行热交换，或当使用图20的设计时，与随后的传质导管2002，进而与内部的同心传热管2001进行热交换。潮湿的、热空气2005连续通过两台热质换设备2100因而生成了干燥、冷却的空气2007；一台配置为湿空气2005的除湿，另一台配置为二级空气流2009的加湿和冷却。

在一个变型中，来自蒸汽压缩循环的冷却水或制冷剂被引入除湿热质换设备的传热导管2001。冷却水或制冷剂作为冷却剂2003，在前述实施例中与液体干燥剂2004进行热交换。根据冷却剂2003的温度和流速，所述液体干燥剂2004可保持在或低于其入口温度，进一步促进工艺空气2005的除湿并可在不使用第二间接冷却设备的情况下获得所需的建筑工艺空气温度。

图21为空调系统2200中热质换设备2100的实施例，其以天然气为燃料，提供干燥、冷却的空气，并产生电力作为副产物。来自燃料电池的热量用于再生液体干燥剂2004，通过释放在除湿热质换设备2100中所吸收的水分。此干燥空气2006随后被引入到第二热质换设备2100的传热导管2001中，在传热导管2001中其被二级空气流2009间接冷却，二级空气流2009经受蒸发冷却。

在一些实施例中，对热质换设备2100进行说明。热质换设备包括传热管道系统2102、传质管道系统2104以及空气输送管2016。如图19、20和28～31所示作为最佳示意图，部分传热管道系统2102和传质管道系统2104贯穿空气输送管2106。传质管道系统2104包括水蒸汽可渗透壁2108。如本文所用，“水蒸汽可渗透”是指可渗透水蒸汽的材料，但不允许在标准压力下将水从所述材料的一侧(壁，膜等)输送到另一侧。例如，“水蒸汽可渗透”膜包括多微孔疏水性材料。

在一些实施例中，传热管道系统2102包括多个传热管道2110，其一端与传热流体的头腔室2112流体连通，另一端与传热流体排气室2114流体连通。在一些实施例中，传热管道2110可为具有圆柱形横截面的传热导管2001。在一些实施例中，单个传热管道2110可互相平行。在一些实施例中，通过空气输送管2106的流动可垂直于通过传热流管道2110的流动。虽然被称为“传热流体”，但是应当理解的是，在封闭循环中，传热流体在系统的一些部分相对是冷的(例如在空调机中冷却环境空气之前)，而在系统的其他部分相对是热的(如在空调机中的冷却环境空气之后)。如本文所述，“热的”被用于指温度等于或高于室温温度，例如，至少25℃或至少30℃，同时“冷的”被用于指温度低于室温，例如，低于20℃或低于15℃。

在一些实施例中，传质管道系统2104包括多个传质管道2116，其一端与干燥剂头腔室2120流体连通，另一端与干燥剂排气室2120流体连通。在一些实施例中，传质管道2116可为具有圆形截面的传质导管2002。在一些实施例中，单个传质管道2116可互相平行。在一些实施例中，通过空气输送管2106的流动可垂直于通过传质管道2116的流动。

在一些实施例中，如图19a和19b所示，多个传质管道2116与多个传热管道2110间隔分布，并穿插于多个传热管道2110。本文所使用的“穿插”是一种排列方式，在所述排列方式中管道单独放置并分隔开，但位于同一区域，如图19a和19b所示。短语“穿插”是为了区分图20中所述的一个管布置在另一个管内的排列方式。

如图20所示，在一些实施例中，每一传热管道2110位于传质管道2116内部。在一些实施例中，传质管道2116互相隔开。在一些实施例中，一传热管道2110与每一传质管道2116同轴放置。

在一些实施例中，该传热管道2110的壁包含选自以下群组的材料，所述群组包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)及其组合。

在一些实施例中，传热管道2110的壁不含金属。这在实施例中是有利的，传热管道2110位于传质管道2116内部，因为此类实施例可将传热管道2110的外壁暴露在传质管道2116内部流动的液体干燥剂中。在一些实施例中，该传热管道的壁可由金属形成，所述金属涂覆非腐蚀性的涂料，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)及其组合。

如图19～33所示，在一些实施例中，每一传热管道2110比每一传质管道2116长。在一些实施例中，传热管道2110是相同的长度。在一些实施例中，传质管道2116是相同的长度。

如图19b所示，在一些实施例中，每一换热管道2110的一端安装至传热头板2124的开口2122上，每一换热管道2110的另一端安装在传热排气板2128的开口2126。在一些实施例中，每一传质管道2116的一端安装在传质头板2132的开口2130上，每一传质管道2116的另一端安装在传质排气板2136的开口2134上。

如图19b所示，在实施例中，传质管道2116内的流动与传热管道2110内的流动是相反的，至少一部分干燥剂头腔室2118位于传热排气板2128和传质头板2132之间。在此实施例中，至少一部分干燥剂排气室2120位于传热头板2124和传质排气板2136之间。

虽然未示出，但很容易理解的是，在实施例中，传质管道2116内的流动与传热管道2110内的流动是相同方向的，至少一部分干燥剂头腔室2118位于传热头板2124和传质头板2132之间。在此实施例中，至少一部分干燥剂排气室2120位于传热排气板2128和传质排气板2136之间。

在一些实施例中，在传热管道系统2102和传质管道系统2104之间没有发生质量交换。在一些实施例中，管道2110，2116可分别以某种方式连接到各自的头板2124、2132和/或排气板2128、2136，所述方式可防止从板2124、2128、2132、2136的一侧至的另一侧的泄漏。可用来生产这种密封的技术实例包括但不限于：(a)通过橡胶O型环转移压力；(b)焊接；(c)螺栓固定；(d)化学键结和(e)及其组合。从图19a和19b显而易见的是，在一些实施例中，传热管道2110必须与传质板2132、2136开口相互作用，以形成液体密封来防止传热流体和液体干燥剂流之间的污染。

在一些实施例中，每一传质管道2116比每一传热管道2110长。此类实施例与图19a、19b和20所示相同，除了传热流体被送入传质管道2116和液体干燥剂被送入传热管道2110。

在一些实施例中，传质管道系统2104包括由水蒸汽可渗透材料形成的壁2019。在一些实施例中，壁2019包括多孔支撑材料2020(例如，脚手架，如图25和27中所示)和水蒸汽可渗透材料2021。壁2019材料的实例选自以下群组，所述群组包括多微孔塑料、覆盖多微孔塑料2021的结构多孔管道2020、覆盖可渗水多微孔聚合物电解质膜2021的结构多孔管道2020或其组合。如本文所述，“覆盖”包括但不限于一种涂覆于一种基板上的例子和一种材料(如膜)被层叠在或热缩于基板上的例子。多孔支撑材料2020的实例如图27所示。

在某些实施例中，传热管道系统2102的流体与空气输送管2106的流体通过壁2103进行热传递。壁2103包含选自以下群组的材料，所述群组包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、金属及其组合。在一些实施例中，该传热管道的壁可由金属形成，所述金属涂覆聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)及其组合。有用的金属的实例包括但不限于，钛、不锈钢和其他耐腐蚀的金属或合金。

在一些实施例中，传热流体流2003被送入传热管道系统2102的入口2102IN。在一些实施例中，传热流体流包含选自以下群组的传热流体，所述群组包括但不限于，空气、乙二醇、水、氨、碳氟化合物、氯氟化碳、二氧化硫、卤盐、碳氢化合物及其混合物。如本文所述“卤盐”有其标准意义，包括卤代烷烃。

在一些实施例中，液体干燥剂流2004被送入传质管道系统2104的入口2104IN。在一些实施例中，液体干燥剂流2004中在传质管道系统2104的出口2104OUT处的干燥剂(如盐)浓度低于传质管道系统2104的入口2104IN处的浓度。

在系统的一些实施例中，如图21～24和图28～32所示，空调系统2200包括第一热质换设备2100A和第二热质换设备2100B及其所描述的任何变换。在一些实施例中，在空调系统2200中，第一空气输送管道的排气2106A,OUT与第二传热管道系统的入口2102B,IN流体连接。为了更清楚，下标A是指第一传热传质设备2100A的特征，而下标B是指第二传热传质设备2100B的特征，以及下标C指第三传热传质设备2100C的特征。

在一些实施例中，流经第二空气输送管道2106B的空气2009被第二传质管道2102B中的液体流2008加湿。

在一些空调系统的实施例中：

-第一传热流体被送入第一传热管道系统2102A，2112A；

-高浓度的液体干燥剂流被送入第一传质管道系统2104A，2118A；

-被调节的空气被送入第一空气输送管道2106A；

-从第一空气输送管道2106A离开的除湿空气被送入第二传热管道系统2102B，2112B；

-水被送入第二传质管道系统2104B，2118B；和

-二级空气2009被送入第二空气输送管道2106B。

在此类实施例中，第二传质管道系统2104B包括壁(例如，传质管道2116B的壁)，所述壁包括水蒸汽选择性渗透的传质膜。在此类实施例中，二级空气2009由通过传质管道2116B传质膜的水加湿以生成加湿工艺空气2010。在此类实施例中，传质管道2116B由水蒸汽可渗透膜形成，并在高于水蒸汽可渗透膜的突破压力的压力下操作，或传质管道2116B由水渗透的多微孔材料形成。在任一情况下，水的薄膜可生成于传质管道2116B的外部以促进二级空气2009的加湿。

在一些实施例中，第一传热流体流2003包括空气，第二传热流体流包括经受水2008蒸发冷却的空气，水2008在传质管道2116B的表面上形成片状。在一些实施例中，传质管道2116B具有水可渗透多微孔壁。在其它实施例中，传质管道2116B具有由水蒸汽可渗透壁形成的壁，水的压力可等于或超过突破压力。在一些实施例中，第二传热管道系统2102B、2114B的排气流包括除湿、冷却的空气2007，其为空气调节提供空间。所述实施例的实例如图21～24和32。

在一些实施例中，离开第一传质管道系统2104A,OUT，2120A的低浓度液体干燥剂流被再生以产生高浓度液体干燥剂流进入第一传质管道系统的入口2104A,IN，2118A。

在一些实施例中，空调系统2200包括燃料电池2138。在一些实施例中，由燃料电池2138产生的热(例如，从燃料电池中使用的冷却剂)通过将水从液体干燥剂流中赶出以再生液体干燥剂流，并产生高浓度的液体干燥剂流。所述实施例的实例如图21～24和32所示。

在一些实施例中，如图21～24和32所示，空调系统2200包括再生系统2140。在一些实施例中，如图21所示，再生系统取决于逆流换热器2145。在一些实施例中，来自燃料电池2138的热传热流体(例如，热水)被送入换热器2145的传热入口线2152，并且从传热出口线2154离开的传热流体返回到燃料电池2138。来自干燥剂排气室2120A的低浓度液体干燥剂流被送入换热器2145的换热器干燥剂入口2156。低浓度液体干燥剂在通过换热器2145时被加热，然后从换热器干燥剂出口2158离开的低浓度液体干燥剂继续进入传质单元2150。

来自换热器干燥剂出口2158的低浓度液体干燥剂通过传质干燥剂入口2160进入传质单元2150，然后在离开传质干燥剂出口2162前流经传质干燥剂管道2161。燃料电池排气2163被送入传质加热入口2164，经过传质加热管道2165，并通过传质传热加热出口2166离开。在换热器2145中先前被加热的液体干燥剂流中的水，以水蒸汽的形式从传质干燥剂管道2161中被赶出。在一些实施例中，传质干燥剂管道2161具有水蒸汽可渗透多微孔壁以将水从低浓度液体干燥剂中赶出，并生成高浓度的液体干燥剂流，其从传质干燥剂出口2162离开。

然后从传质干燥剂出口2162离开的高浓度液体干燥剂流被送入散热器2168冷却。然后高浓度液体干燥剂流被送入第一热质换设备2100A的干燥剂头腔室2118A。

在其他实施例中，如图22～24和32中所示，再生系统2140包括除湿管道2106C，和贯穿除湿管道2106C的干燥剂再生管道2116C，其中在干燥剂再生管道2116C中，来自液体干燥剂流的水蒸汽选择性地通过干燥剂再生管道膜形成管道2116C的管壁并进入夹带加湿空气的除湿管道2106C。在一些实施例中，如图21～24所示，来自燃料电池2138的温暖的冷却液加热液体干燥剂流从而将水从传质管道2116C中的液体干燥剂流中赶出并通过除湿管道2106C进入去除流。高湿度的水回收流2011被送入散热器以沉淀和捕获的水回收流2011中的水分。

在一些实施例中，再生系统2140包括此处所述的第三传热传质设备2100C。在此类实施例中，第一传质管道系统2104A的出口2120A与第三传质管道系统2104C的入口2118C流体连通，且第三传质管道系统2104C的出口2120C与第一传质管道系统2104A的入口2118A流体连通。在一些实施例中，来自燃料电池2138的热排气被送入第三空气输送管道2106C的入口，以及来自燃料电池2138的热传热流体(如热水)被送入第三传热管道系统2102C的入口2112C。所述实施例的实例如示图22～24和32所示。

如图22～24和32所示，从第三干燥器排气室2120C离开的高浓度液体干燥剂然后被送入换热器以冷却高浓度液体干燥剂，在高浓度液体干燥剂被送入第一干燥剂头腔室2118A之前。在图21～24中，换热器为一种散热器，其使用风扇和环境空气来冷却需冷却加湿的燃料电池排气流和高浓度液体干燥剂，所述燃料电池排气流从第三空气输送管道2106C离开，所述高浓度液体干燥剂从第三干燥剂排气室2120C离开。在图32中，换热器是第四热质换单元2100D，其已被改为使用不渗透传质管道2116D，所以没有物质交换。相反，流经空气输送管道2106D的空气被用于同时冷却流经传热管道2110D的湿燃料电池排气流和传质管道2116D(已被修改，因此并不是传质管道)中的高浓度液体干燥剂流。

特定的第一热质换设备包括传热管道系统、传质管道系统和空气输送管道，其中所述传热管道系统的一部分和所述传质管道系统贯穿所述空气输送管，其中所述传质管道系统包括水蒸汽可渗透壁。

第二热质换设备包括第一热质换设备，其中所述传热管道系统包括多个一端与传热流体头腔室流体连通、另一端与传热流体排气室流体连通的传热管道。

第三热质换设备包括任何上述的热质换设备，其中传质管道系统包括多个一端与干燥剂头腔室流体连通、另一端与干燥剂排气室流体连通的传质管道。

第四热质换设备包括第三热质换设备，其中所述传热管道系统包括多个一端与传热流体头腔室流体连通、另一端与传热流体排气室流体连通的传热管道。

第五热质换设备包括第四热质换设备，其中所述多个传质管道与多个传热管道间隔分布，并穿插于多个传热管道。

第六热质换设备包括第四热质换设备，其中每一传热管道放置在一传质管道内部，其中所述传质管道互相隔开放置。

第七热质换设备包括第六热质换设备，其中一传热管道与每一传质管道同轴放置。

第八热质换设备包括第六热质换设备，其中所述传热管道2110的壁包含选自以下群组的材料，所述群组包括聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚四氟乙烯(PTFE)以及其组合。

第九热质换设备包括第四热质换设备，其中每一传热管道比每一传质管道长。

第十热质换设备包括第九热质换设备，其中每一换热管道的一端安装至传热头板的开口上，每一换热管道的另一端安装在传热排气板的开口上；其中每一传质管道的一端安装在传质头板的开口上，每一传质管道的另一端安装在传质排气板的开口上；其中所述干燥剂头腔室的至少一部分位于所述传热头板和所述传质头板之间；并且其中所述干燥剂排气室的至少一部分位于传热排气板和传质排气板之间。

第十一热质换设备包括第四热质换设备，其中每一传质管道比每一传热管道长。

第十二热质换设备包括任何上述的热质换设备，其中在所述传热管道系统和所述传质管道系统之间不发生质量交换。

第十三热质换设备包括任何上述的热质换设备，其中所述传质管道系统包括由选自以下群组的材料形成的壁，所述群组包括多微孔塑料、覆盖多微孔塑料的结构多孔管道、覆盖可渗水聚合物电解质膜的结构多孔管道或其组合。

第十四热质换设备包括任何上述的热质换设备，其中所述传热管道系统的流体与空气输送管的流体通过壁进行热传递；其中所述壁包含选自以下群组的材料，所述群组包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、金属以及其组合。

第十五热质换设备包括任何上述的热质换设备，其中所述传热管道的入口与传热流体流流体连通。

第十六热质换设备包括第十五热质换设备，其中传热流体流包含选自以下群组的传热流体，所述群组包括空气、乙二醇、丙二醇、丙三醇、水、氨、碳氟化合物、氯氟化碳、二氧化硫、卤盐、碳氢化合物及其混合物。

第十七热质换设备包括任何上述的热质换设备，其中液体干燥剂流被送入所述传质管道系统的入口。

第十八热质换设备包括第十七热质换设备，其中在液体干燥剂流中，在传质管道系统出口的干燥剂浓度低于传质管道系统的入口干燥剂浓度。

第一空调系统包括根据任何上述的热质换设备的第一和第二热质换设备，其中第一空气输送管道与第二传热管道系统的入口流体连通。

第二空调系统包括第一空调系统，其中流经第二空气输送管道的空气经受在传质管道内流动的包含水的液体流的蒸发冷却。

第三空调系统包括任何前述的空调系统，其中：

-第一传热流体被送入第一传热管道系统；

-高浓度的液体干燥剂流被送入第一传质管道系统；

-被调节的空气被送入第一空气输送管道；

-从第一空气输送管道离开的除湿空气被送入第二传热管道系统；

-包含水的物流被送入第二传质管道系统；和

-二级空气被送入第二空气输送管道。

其中，第二传质管道系统包括壁，所述壁包括允许液体水通过的传质膜；并且其中二级空气经受通过传质膜的水的蒸发冷却。

第四空调系统包括第三空调系统，其中第一传热流体流包括空气。

第五空调系统包括任何前述的空调系统，其中来自第二传热管道系统的排气流包括除湿、冷却的空气，其为空气调节提供空间

第六空调系统包括任何前述的空调系统，其中离开所述第一传质管道系统的低浓度液体干燥剂流被再生以产生高浓度液体干燥剂流进入第一传质管道系统的入口。

第七空调系统包括任何前述的空调系统，进一步包括燃料电池，其中来自燃料电池的热传热流体被用于再生液体干燥剂流，通过将水从液体干燥剂流中赶出。

第八空调系统包括第六空调系统，进一步包括再生系统，包括：除湿管道和贯穿除湿管道的干燥剂再生管道，其中在所述干燥剂再生管道中，来自液体干燥剂流的水蒸汽选择性地通过干燥剂再生管道膜并进入除湿管道。

第九空调系统包括第六空调系统，其中来自燃料电池的热传热流体加热液体干燥剂流从而将水从液体干燥剂流中赶出并通过除湿管道进入燃料电池排气流。

第十空调系统包括第九空调系统，其中再生系统包括根据任何前述的特定的热质换设备的第三热质换设备，其中第一传质管道系统的出口与第三传质管道系统的入口流体连通，且第三传质管道系统的出口与第一传质管道系统的入口流体连通。

第十一空调系统包括第十空调系统，其中来自燃料电池的热排气被送入第三空气输送管道的入口，以及来自燃料电池的热传热流体被送入第三传热管道系统的入口。

第四次讨论

本文所述的是一种系统的方法及设计，在所述系统中发动机排放的热量被用于加热液体干燥剂和/或气流，后者为本文所述的载体空气。载体空气被加热使得包含在载体空气中的水蒸汽的分压低于将要再生的液体干燥剂流中的水的浓度。液体干燥剂和载体空气之间的相互作用通过膜实现，所述膜可渗透水蒸汽但不能传递液体，如液体干燥剂或液态水。基于载体空气和液体干燥剂之间的水浓度的差别，水以水蒸汽的形式从液体干燥剂流至载体空气。

液体干燥剂的再生是被来自发动机的热的冷却剂流连续加热，所述热的冷却剂流运载由发动机产生的部分或者全部热量。热的冷却剂可为气体或液体的形式。在一些实施例中，冷却剂可为一种相变流体以提高热传递。

干燥剂再生发生在热质换(HMX)系统内，使液体干燥剂、冷却剂和载体气发生热传递。其也可使液体干燥剂和载体空气之间发生水蒸汽交换。热质换系统由多个导管组成，在所述导管上载体气以逆流或交叉流的方式流动。特定的一组导管内流液体干燥剂，另一组导管内流冷却剂。

本文所述的任何包含液体干燥剂的导管的外壁可由疏水性不渗透液体的和可渗透水蒸汽的材料制成。上述材料可为基于含氟聚合物-共聚物的磺化四氟乙烯(NafionTM，由杜邦销售)，水导电含氟聚合物，非氟类质子传导聚合物(如NanoClear^TM，可向Dais Analytic购买)，高密度聚乙烯，纺粘烯烃等。导管，在其中冷却剂流连续加热空气，保持相对低的湿度。这些导管如此分布使得导管携带冷却剂的较高浓度发生于更靠近载体空气入口的热质换系统区域。

另一种热质换系统设计是位于一大直径管子内部的一个或多个导管的管组件。在这种情况下，冷却剂在管组件中直径较小的导管内流动，而液体干燥剂在直径较大的管内流动，但未流入直径较小的导管中。内部直径较小的导管的管壁由一种材料制造，所述材料允许冷却剂和液体干燥剂之间的热传递，但不允许混合冷却剂和液体干燥剂。这些管子是由能与液体干燥剂化学兼容的材料制造。管组件的外壁是由可渗透水蒸汽但不渗透液体的材料制成。热质换系统将由多个上述管组件组成。载体气流以交叉流环绕所述管组件流动，液体干燥剂和冷却剂流相对于彼此逆流。

有可能出现如下情况，其中冷却剂流量远高于载体气流量，或其中由于考虑设计或压降，热质换系统导管或管组件外侧的冷却剂便于流动。在这些情况中，热质换系统将由具有多个管组件的腔室组成。这些管组件将包括一外管及位于外管内部的一个或多个直径较小的导管。这些直径较小的导管内流载体气。外层直径较大的管子内流液体干燥剂。直径较小的导管的管壁是由可渗透水蒸汽但不渗透液体的材料制成。外层的直径较大的管子的管壁是由与液体干燥剂化学兼容但不渗透气体或液体的材料制成。以这种方式，液体干燥剂和冷却剂仅具有热传递的相互作用，但不发生混合。上述设计主要是与冷却剂为气体的情况相关。

还可发生另一种情况，其中冷却剂可为过热的并流至液体干燥剂的旁侧。在这种情况下，如前所述的热质换管组件由一直径较大的管子组成，所述直径较大的管子内部具有至少一个单一直径较小的导管。载体气流在直径较大的管子内流动，但不流经直径较小的导管。液体干燥剂在直径较小的导管内流动。直径较小的导管的管壁由可渗透水蒸汽和不渗透液体的材料制成。外径较大的管子的管壁由防止热冷却剂与载体空气混合的材料制成，但所述材料允许载体空气和热冷却剂之间发生热传递。通过载体空气的直接加热，液体干燥剂的间接加热，所述液体干燥剂流可免受冷却剂的温度升高，所述冷却剂的温度升高会导致该液体干燥剂的化学变质。

为了保持导管内部之间的流动分离，热质换系统组件采用封头。热质换系统的导管有两个不同的长度。不同的长度使得液体干燥剂被引入到东莞中的一定长度，或者冷却剂或载体空气(取决于上述讨论的设计)被引入到导管中的不同长度。热质换系统的封头具有两个腔室，一个紧邻另一个。最接近热质换系统内部的头腔室与长度较短的导管的内部流体连接，但不与长度较长的导管的内部流体连接。最远离热质换系统内部的头腔室与长度较长的导管的内部流体连接。两个头腔室不与彼此流体连接。

在一替代的热质换系统设计中，其中不采用管中管组件，头腔室相邻但不与彼此流体连接。

传热传质的增强可用于热质换系统。在这种情况下，载体气流流经热质换系统导管或管组件的外侧，通过在热质换系统中放置壁来强化空气和液体干燥剂之间的传质，以使得载体空气不得不以弯曲的路径流动。在这种方式中，在HMX中空气的空间速度可变化强化传质。

提高HMX中的传质和传热的另一种方法是通过增加垂直部件来限制部分载体空气流经HMX。在这种方式中，可实现涡流和湍流。上述部件可为杆，其中的载体空气必须通过杆。杆具有粗糙度或其他特征以增强涡流或湍流的发生。上述部件也可作为直接流过的翼片被用来引起载体空气的螺旋体流动通过HMX。

发动机的排气中含有燃料的氧化产物，其中包括水。在此工况下，发动机排气的温度高于进入系统的载体空气的温度，气-气换热器用于将热量从发动机排气传递给载体空气。然后载体的空气进入HMX。气-气换热器可由具有三角形或波纹状的板材制成，形成结构元件以及流道。波纹板形成垂直于相邻板中通道的通道。波纹的方向也可阻碍空气流动到特定的板。这保证了在气-气换热器中发动机排气不与载体空气混合。也可采用本领域公知的气-气换热器的其他方法。

离开HMX的载体空气与离开气-气混热气的发动机排气混合。可使用混合器以减少与两个流股整合相关的压降。离开混合器的混合气被冷却以便将空气中的空气冷凝。冷凝器可使用环境空气作为冷却流体。冷凝水收集于储水器中。离开冷凝器的冷却气被排放。

可能存在以下实例，其中由于流速不同、压降的考虑或者化学兼容性，载体空气和发动机排气的混合是不实际的。在这种情况下，载体气通过一单独的冷凝器被单独冷凝。离开HMX的载体气通过一单独的冷凝器。来自载体气流和发动机排气的冷凝水集于储水器中。

离开HMX的高浓度液体干燥剂储存于容器中。

相比于现有技术，本文所述的系统提供了许多优点。例如，液体干燥剂再生系统不仅再生了液体干燥剂，还收集了由发动机产生的水和液体干燥剂再生过程中除去的水。水的回收和积聚是非常有价值的。如果发动机排气流和载体空气流不含有毒物质，那么收集的水可用于人类，农业或牲畜。水也可用来支持空调运行。水也可用来支持发动机工艺，如燃料处理或冷却。

本文所述的液体干燥剂再生系统还可防止液体干燥剂与其他物流的混合。液体干燥剂通常是腐蚀性的。保持液体干燥剂和其他流股的分离可降低阀门、罐、管道等的腐蚀。

液体干燥剂再生系统更详细地描述参照所附图纸，其中：

图34为如前所述的一实施例中的液体干燥剂再生系统的工艺流程图。如图所示，低浓度液体干燥剂3002从容器3001流至HMX3015。HMX3015也接收离开发动机3005的热的冷却剂流3006。载体空气3008被引入系统中并通过空气-空气换热器3021被加热。热载体空气3009被引入HMX。载体空气3008通过与离开发动机3005的发动机排气3013的热交换被加热。在HMX3015内，冷却剂提供热量以支持将水蒸汽从液体干燥剂中转移至3002热载体空气3009。离开HMX3015的物流为加湿的载体空气3010、高浓度液体干燥剂3003以及冷却剂3007。冷却剂3007返回至发动机。高浓度液体干燥剂3003储存在容器3004中。离开HMX3015的载体空气与发动机排气3014在混合器3016中混合以减少与两物流结合相关的压降。混合流3011在冷凝器3017中冷却，所述冷凝器是以温度低于离开混合器的混合流3011的外部空气3018或任何其他流体冷却的热交换器。混合流3011的冷却使流体中的一部分水冷凝。该冷凝水3019储存在储水器3020中。离开冷凝器的混合流3012被排放。

图35为图34所述的同一工艺，但是在这种情况下，离开HMX3015的载体空气3010在冷凝器3017中单独的热交换器中进行冷凝。离开空气-空气换热器3021的发动机排气3014也在冷凝器3017中单独的热交换器中进行冷凝。离开冷凝器3017的每一气流都有其自身的排气3012和3013。

图36为一实施例中HMX3015设计的示意图。图中显示了HMX的内部部分3150及其内壁以表示其一般的几何结构。载体空气3009进入HMX3015，并环绕着携带冷却剂3027的导管和携带液体干燥剂3028的导管流动。携带液体干燥剂3028的导管的管壁是由疏水性可渗透水蒸汽但不可渗透液体的材料制成。携带冷却剂3027的导管比携带液体干燥剂的导管3028长。液体干燥剂管的两端部被密封并各自连接至板3032a和3032b。携带冷却剂导管3027的两端部被密封和连接至板3031a和3031b。不同的管长度形成相对独立的空间3022a，3022b，3023a和3023b，其中液体干燥剂3003和冷却剂3006可被引入HMX3015。

图37为HMX3015设计使用管组件3024的示意图。如图18所示，载体空气3009流过管组件3024。管组件3024由两个不同直径的导管组成，直径较小的管子位于直径较大的管子的内部。直径较小的管子比直径较大的管子长。长度较长的管子以其两端部连接并密封到管壁及至两板3031a和3031b。管子内的流入和流出不受板3031a/3031b的限制。在管组件3024中，上述板3031a和3031b在进入和离开长度较长的管子之间形成流体屏障。板3032a和3032b连接至管组件中长度较短的管子的两端部，以此种方式使得管壁与板3032a和3032b之间密封但不限制管外的流动。

图38为HMX中管组件构造的详细剖视图。热的冷却剂3006进入HMX3015的腔室3022a，所述腔室3022a由外部封头壁3033a和板3031a构成，板3031a连接管组件3024中长度较长的导管的管壁3030。热的冷却剂可流入管组件3024中长度较长的管子并离开进入腔室3022b，所述腔室3022b由外部封头壁3033b和板3031b之间的空间形成，板3031b连接管组件3024中长度较长的管子的管壁3030的另一端。冷却剂3007通过腔室3022b离开HMX3015。图37显示了热的冷却剂3006的上下流动，但这是任意的。冷却剂3006的流动可在HMX3015中自下而上。同时，对HMX3015的取向可为更适合本文所述液体干燥剂特定应用的任何方式。

如图38所示，低浓度液体干燥剂3002通过腔室3023b进入HMX3015，所述腔室3023b与热的冷却剂3006的入口腔室3022b对面设置。低浓度液体干燥剂3002的入口腔室3023b由板3031b及其连接至板3032b所界定，所述板3031b连接管组件3024中长度较长的管子的管壁3030，所述板3032b连接管组件3024中长度较短的管子的管壁3029。液体干燥剂3002可环绕着管组件3024中长度较长的管子的外壁3030流动，但液体干燥剂流3002和3003以及冷却剂流3006和3007之间没有流体连接。液体干燥剂3002能够在管组件3024中长度较长的管子和长度较短的管子之间的环形空间中流动。管组件3024中长度较短的管子的外壁3029可完全或部分由可渗透水蒸汽而不渗透液体的疏水性材料组成。进入HMX3015的载体空气3009从液体干燥剂3002中提取水蒸汽，当其流经HMX的管组件3024时。液体干燥剂通过腔室3023a离开HMX3015，所述腔室3023a保持液体干燥剂流3003和冷却剂流3006分离。HMX3015中可存在上述多个管组件3024。

图39为一管组件3024横截面的俯视图。载体空气3009环绕着管组件3024流动。管组件的最外层壁3029由可渗透水蒸汽但不可渗透液体的疏水性材料制成。液体干燥剂3003流出页面(用周期来表示)，并在由管组件3024的最内层壁3030和管组件的最外层壁3029组成的环形空间中流动。热的冷却剂3006进入页面(用加号表示)，因此液体干燥剂3003及热的冷却剂3006是逆流的。管组件3024的最内层壁3030由一种材料制成，该材料能完全密封液体干燥剂(3003)中的冷却剂(3006)，但允许两种流体之间的热传递。

图40为管组件3024另一种结构的示意图，其中热的冷却剂3006在管组件3024的外部流过。在这种情况下，管组件3024的最外层壁3030是由允许冷却剂3006和液体干燥剂3003之间热传递的材料制成。液体干燥剂在由管组件3024的最外层壁3030和最内层壁3029界定的环形空间中流动。载体空气3009在管组件3024中的最内层管内流动。管组件的最内层壁3029由可渗透水蒸汽但不可渗透液体的疏水性材料制成。

图41为另一种替代的管组件3024结构的示意图，其中热的冷却剂3006在管组件3024的外部流过。在这种情况下，管组件3024的最外层壁3030是由允许载体空气3009和冷却剂3006之间热传递的材料制成。载体空气在由管组件3024的最外层壁3030和最内层壁3029界定的环形空间中流动。液体干燥剂3003在管组件3024中的最内层管内流动。管组件的最内层壁3029由可渗透水蒸汽但不可渗透液体的疏水性材料制成。

图42A和图42B为在载体空气3009与管组件3024之间具有增强的传质传热的HMX3015的示意图。流动干扰物3034的放置遍及HMX以引起湍流和顺流。流动干扰物3034在本实施例中为所示的圆柱形杆，其放置以使流体流动垂直于管组件3024的方向。

图43为具有结构元件的HMX3015的示意图，所述结构元件引起载体空气3009以正弦曲线贯穿HMX3015。这增加了反应器的有效长度。

第一液体干燥剂再生系统包括热质换热器，所述热质换热器包括多个交换组件，所述多个交换组件横跨热质换管道，其中，穿过所述热质换管道的流动为相对于所述交换组件的交叉流，其中所述交换组件包括多个第一细长中空管道以及多个第二细长中空管道；且发动机产生排气流和冷却剂流，其中所述排气流与载体气流进行热传递，所述载体气流随后进入热质换热器，其中所述热质换热器接收液体干燥剂流、冷却剂流和载体气流，其中所述第一细长中空管道或第二细长中空管道包括水蒸汽可渗透壁，并且其中所述液体干燥剂流和载体气流与所述水蒸汽可渗透壁接触。

第二干燥剂再生系统根据第一干燥剂再生系统，其中所述第一细长中空管道互相隔开，并且其中所述第二细长中空管道互相隔开。

第三干燥剂再生系统根据第二干燥剂再生系统，其中所述第一细长中空管道横向横跨所述热质换管道，并且所述第二细长中空管道横向横跨所述热质换管道。

第四干燥剂再生系统根据第二干燥剂再生系统，其中所述第一细长中空管道为一管中管交换组件的外部管道，每一所述管中管交换组件进一步包括内部管道，其中内流管道由所述内部管道所限定，并且外流管道与所述内部管道不相关并连接至所述第二细长中空管道的管壁。

第五干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统，其中所述交换组件包括管中管交换组件，其中每一管中管交换组件包括在一第二细长中空管道中的一第一细长中空管道，在所述第一细长中空管道内部形成内流管道，和在所述第一细长中空管道外部形成外流管道，并连接至所述第二细长中空管道的管壁。

第六干燥剂再生系统根据第五干燥剂再生系统，其中所述冷却剂流流过所述中央内腔，所述液体干燥剂流流过所述外壳及所述载体气流流过所述热质换管道。

第七干燥剂再生系统根据第六干燥剂再生系统，其中所述冷却剂流和液体干燥剂流以一逆流设置流动。

第八干燥剂再生系统根据第五干燥剂再生系统，其中所述载体气流流过所述中央内腔，所述液体干燥剂流流过所述外壳及所述冷却剂流流过所述热质换管道。

第九干燥剂再生系统根据第八干燥剂再生系统，其中所述载体气流和液体干燥剂流以一逆流设置流动。

第十干燥剂再生系统根据第五干燥剂再生系统，其中所述液体干燥剂流流过所述中央内腔，所述载体气流流过所述外壳及所述冷却剂流流过所述热质换管道。

第十一干燥剂再生系统根据第十干燥剂再生系统，其中所述液体干燥剂流和载体气流以一逆流设置流动。

第十二干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统，其中离开热质换热器的载体气流通过冷凝器，其中所述冷凝器的集水器与容器流体连通。

第十三干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统，其中在热接触载体气流后，排气流通过冷凝器，其中所述冷凝器的集水器与容器流体连通。

第十四干燥剂再生系统根据第十三干燥剂再生系统，其中离开热质换热器的载体气流与排气流混合以形成混合气流，所述混合气流通过冷凝器。

第十五干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统，其中低浓度液体干燥剂容器与低浓度液体干燥剂容器通过液体干燥剂流流体连通。

第十六干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统，其中在通过热质换热器后，冷却剂流被重新引入发动机。

第十七干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统，进一步包括多个流动干扰物，其从所述热质换管道的至少一个壁面伸出。

第十八干燥剂再生系统根据第十七干燥剂再生系统，其中流动干扰物横跨所述热质换管道。

第十九干燥剂再生系统根据第十七干燥剂再生系统，其中所述流动干扰物的横截面选自以下群组，所述群组包括机翼型，三角型，矩形，椭圆形，蛋形。

第二十干燥剂再生系统根据第十七干燥剂再生系统，其中所述热质交换管道包括相互对立的第一和第二纵向壁，以及所述流动干扰物包括至少一个第一翼片从所述第一纵向壁延伸部分穿过所述热质交换管道，以及至少一个第二翼片从所述第二纵向壁延伸部分穿过所述热质交换管道。

第二十一干燥剂再生系统根据第二十干燥剂再生系统，其中所述流动干扰物使流体以S型路径经过所述热质交换管道。

第二十二干燥剂再生系统根据任何前述的第五至第二十一干燥剂再生系统，其中所述管中管交换组件中的至少一个包括流动干扰物。

第二十三干燥剂再生系统根据任何前述的干燥剂再生系统，其中所述排气流与所述载体气流通过换热器接触。

第二十四干燥剂再生系统根据任何前述的第五至第二十三干燥剂再生系统，其中每一所述管中管交换组件进一步包括中间细长中空管道，其中外流管道由所述中间细长中空管道的外壁及所述第二细长中空管道所限定，中间流管道由所述第一细长中空管道和所述中间细长中空管道所限定。

上文是为说明、解释和描述本发明的实施例提供的。对这些实施例的改进和调整将与现有技术产生明显区别，且并不脱离本发明的范围或精神。