STAGED ELECTROLYTE MEMBRANE

산소가 풍부한 투과 가스 및 산소가 고갈된 보유 가스를 제조하기 위하여 공급 공기 스트림으로부터 산소는 분리된다. 직렬로 배치된 적어도 제1 및 제2공정 스테이지 각각은 전자에 보유측 및 후자에 투과측을 갖는 가스 챔버를 분리하는 고체 전해질 막을 포함하고, 캐소드는 보유측에 연결되고 애노드는 투과 측에 연결된다. 공급 가스는 제1공정 스테이지의 제1가스 챔버에 제공된다. 제1공정 스테이지의 캐소드 및 애노드는 제1플러스에서 전해질 막을 통하여 제1가스 챔버의 공급 가스로부터 산소를 제2가스 챔버에 유도하기 위하여 전기적인 에너지가 인가된다. 제1공정 스테이지로부터의 산소가 고갈된 보유 가스는 제2공정 스테이지의 제3가스 챔버에 전달된다. 유사하게 제2공정 스테이지의 캐소드 및 애노드는 제1공정 스테이지의 전류보다는 적는 전류 및 제1공정 스테이지의 전압보다는 큰 전압에 의해 에너지가 인가된다. 산소가 고갈된 보유 가스는 제2공정 스테이지로부터 인출되고 그리고 투과된 산소는 제1 및 제2공정 스테이지의 제2가스 챔버 및 제4가스 챔버로부터 인출된다. Oxygen is separated from a feed air stream to produce enriched oxygen permeate and oxygen depleted retentate gas. At least first and second process stages, arranged in series, each include a solid electrolyte membrane separating gas chambers with a retentate side in the former and a permeate side in the latter, a cathode connected to the retentate side, and an anode connected to the permeate side. Feed gas is introduced into a first gas chamber of the first process stage. The cathode and anode of the first process stage are electrically energized to drive oxygen from the feed gas in the first gas chamber through the electrolyte membrane at a first flux into a second gas chamber. Oxygen-depleted retentate gas from the first process stage is delivered to a third gas chamber of the second process stage. Similarly, the cathode and anode of the second process stage are electrically energized by a current less than that of the first process stage and at a greater voltage. Oxygen-depleted retentate gas is withdrawn from the second process stage and permeated oxygen is withdrawn from the second gas chamber and a fourth gas chamber of the first and second process stages.