US 5,205,990 beschreibt einen Sauerstoffgenerator auf Basis einer elektrochemischen Zelle mit einer sauerstoffionenleitenden Metalloxidkeramik- Membran, die gewöhnlich bei Temperaturen im Bereich von 580 bis 670 °C arbeitet.

Als Metalloxidkermik wird ein Material wie Bi203 : Nb205 verwendet. Aus der Metalloxidkeramik wird als wabenförmiger Block, z. B. ein Würfel mit Kanälen von quadratischem Querschnitt, gebildet, wobei die Wände der Kanäle mit porösen Metallschichten als Elektroden beschichtet sind. Als Elektrodenmetall wird beispielsweise Platin eingesetzt. Die Kanäle werden beispielsweise schichtweise alternierend als Kathode und Anode geschaltet, so dafl über die dazwischenliegenden Membranwände die geeignete Spannungsdifferenz anliegt.

Die Membranwände haben z. B. eine Dicke von 0,0254 cm. Beim Betrieb des Sauerstoffgenerators, z. B. bei 580 °C, gelangt Sauerstoff aus der umgebenden Luft in die als Kathode geschalteten Kanäle. An der Kathode wird Sauerstoff zu Sauerstoffionen reduziert, Sauerstoffionen wandern durch die Membran und werden an der Anode zu Sauerstoff oxidiert, wodurch reines Sauerstoffgas in den als Anode geschalteten Kanälen gebildet wird. Der Stromverbrauch für die Erzeugung von reinem Sauerstoffgas kann nach dem Coulombschen Gesetz berechnet werden.

Diese elektrochemischen Hochtemperatur-Sauerstoffgeneratoren werden im folgenden als Sauerstoffgenerator bezeichnet.

Es blieb bisher unerkannt, daß organische Gase oder Dämpfe in der Umgebungsluft eine Gefahrenquelle darstellen und zu einer Schädigung des Sauerstoffgenerators führen können. Die hohe Betriebstemperatur und in der Regel katalytisch aktive Elektrodenbeschichtungen führen dazu, daß die organischen Stoffe im Sauerstoffgenerator verbrannt werden. Dabei können je nach Konzentration der organischen Stoffe in der Luft hohe Energiemengen freigesetzt werden. Diese

Energie kann zur Überhitzung und zur Zerstörung des Sauerstoffgenerators führen oder sogar explosionsartige Reaktionen im Gerät auslösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb von Sauerstoffgeneratoren sicherer zu machen.

Gelöst wurde die Aufgabe durch einen Sauerstoffgeneratur mit einer Gasreinigungsvorrichtung.

Die Gasreinigungsvorrichtung dient zur Abtrennung von organischen Gasen oder Dämpfen aus dem Betriebsgas des Sauerstoffgenerators. Gasreinigungsvorrichtung ist beispielsweise ein Gasfilter, eine Vorrichtung zur katalytischen Gasreinigung oder eine Vorrichtung zur Kondensation von organischen Verunreinigungen.

Verschiedene Typen von Gasreinigungsvorrichtungen können vorteilhaft kombiniert werden.

Als Betriebsgas für den Sauerstoffgenerator dient ein sauerstoffhaltiges Gas, im allgemeinen Luft, z. B. Umgebungsluft.

Gasfilter sind Vorrichtungen, die in der Regel eine Filtermasse enthalten. Die Filtermasse enthält ein Adsorbens oder Absorbens für organische Gase oder Dämpfe.

Gasförmige organische Stoffe oder Dämpfe sind in der Regel brennbare Stoffe, beispielsweise Dämpfe von organischen Lösemitteln oder Treibstoffen. Gasförmige organische Stoffe sind insbesondere Kohlenwasserstoffe (z. B. Benzindämpfe), Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol), Ether (z. B. Diethylether, tert.- Butylmethylether, Tetrahydrofuran), Ester (z. B. Essigsäureethylester), Aldehyde (z.

B. Formaledehyd), Ketone (z. B. Aceton, Isobutylmethylketon) oder flüchtige aromatische Verbindungen (z. B. Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin, Tetralin).

Kohlenwasserstoffe im engeren Sinne sind lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffe und gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe.

Gesättigte Kohlenwasserstoffe sind z. B. Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, etc.

Geeignete Adsorbentien oder Absorbentien sind z. B. Aktivkohlen wie gas- technische Kohlen oder Gasmaskenkohlen, Absorbentien auf Polymerbasis oder Molekularsiebe.

Geeignete Molekularsiebe sind z. B. Molekularsiebe mit der Bezeichnung 4A, 5A, 10X oder 13X, wobei die Zahl den Porendurchmesser in Angstrom (1 A = 10-8 m) und der Buchstabe den Kristallgittertyp angeben. Die Typen 10X und 13X weichen von dieser Nomenklatur ab und haben Porenweiten von 8 A.

Absorbentien auf Polymerbasis sind beispielsweise makroretikuläre Styrol- Copolymere.

Durch Adsorption und/oder Absorption oder kontrollierte katalytische Reaktion von gasförmigen organischen Stoffen wird die Konzentration dieser Stoffe in dem Betriebsgas (z. B. Ansaugluft) soweit verringert, daß es nicht zu gefährlichen Reaktionen mit der heißen Metallelektrodenoberfläche im Sauerstoffgenerator kommen kann.

Der Gasfilter, insbesondere Kohlenwasserstoffilter, verhindert, daß gasförmige organische Stoffe oder Dämpfe (z. B. Kohlenwasserstoffe) in einer schädigenden Konzentration in den Sauerstoffgenerator gelangen.

Das zu reinigende Gas (Betriebsgas) wird vorteilhaft mit einer Gaspumpe (z. B.

Membranpumpe) zur oder durch die Vorrichtung zur Abtrennung von gasförmigen organischen Stoffen gefördert.

Art und Funktion geeigneter Sauerstoffgeneratoren sind in US 5,205,990 beschrieben, worauf hiermit Bezug genommen wird.

Zwischen Gasreinigungsvorrichtung und Sauerstoffgenerator wird vorteilhaft ein Gassensor eingesetzt, der zur Überwachung des Gehaltes von organischen Stoffen oder Dämpfen im Betriebsgas dient. Bei Versagen der Gasreinigungsvorrichtung kann beispielweise bei Erreichen eines vorher eingestellten Grenzwertes von einer Grenzwertüberwachungseinheit ein Alarm ausgelöst oder der Sauerstoffgenerator abgeschaltet werden.