一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，包括CO2壓縮貯存罐、蔬菜暖棚、居民樓或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng)和CO2控制系統(tǒng)，所述居民樓或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng)通過CO2導(dǎo)出管與CO2壓縮貯存罐連接，CO2壓縮貯存罐通過CO2輸送管同時(shí)連接于蔬菜暖棚；所述CO2控制系統(tǒng)包括CO2濃度傳感器和便于CO2釋放控制的流量控制閥。本實(shí)用新型大規(guī)模普及后將會(huì)對我國的節(jié)能減排，應(yīng)對氣候變暖，大氣污染及國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。
【專利說明】一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于新型、環(huán)保農(nóng)業(yè)設(shè)施，具體涉及一種基于燃料電池的附屬排氣生 態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 石油資源的日漸枯竭，以及溫室氣體C02等的大量排放所帶來的全球變暖效應(yīng)和 環(huán)境壓力對世界政治、經(jīng)濟(jì)的影響愈來愈大。在此，以H2及其替代的或可轉(zhuǎn)換的物質(zhì)，如天 然氣、城市煤氣、甲醇、二甲醚（DME)等為燃料的燃料電池，如PEMFC(聚合物電解質(zhì)膜燃料 電池）、DMFC(直接甲醇燃料電池）等在手提式電腦等便攜式機(jī)器，家庭或小型辦公樓等的 熱電并用系統(tǒng)，以及大功率電動(dòng)或混合動(dòng)力車領(lǐng)域都展示了巨大的應(yīng)用前景。
[0003] 在國內(nèi)，國家十五期間啟動(dòng)，^^一五期間重點(diǎn)支持了大功率電動(dòng)或混合動(dòng)力車用 燃料電池技術(shù)的開發(fā)項(xiàng)目。在質(zhì)子交換膜型燃料電池堆等關(guān)鍵部件的研發(fā)方面已取得了一 系列的進(jìn)展，形成和鍛煉了一批具有自主創(chuàng)新能力的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，據(jù)報(bào)道目前幾款燃料電池 汽車正處於試驗(yàn)運(yùn)行階段，在這方面縮短了與國外研發(fā)的差距，取得了長足的進(jìn)展。但是， 國家在家庭或小型辦公樓等的熱電并用系統(tǒng)方面的投入?yún)s嚴(yán)重不足，重視不夠。相對于電 動(dòng)車燃料電池系統(tǒng)，家庭或小型辦公樓等的熱電并用燃料電池系統(tǒng)，在中國這樣一個(gè)人口 和能源消費(fèi)大國，特別是在節(jié)能減排正成為世界趨勢且各國為此正面臨巨大挑戰(zhàn)和壓力的 今天，就更具有現(xiàn)實(shí)的必要性和緊迫性。
[0004] 作為碳?xì)溆袡C(jī)物質(zhì)的各種形式燃燒反應(yīng)的終極產(chǎn)物，由于二氧化碳的分散排放， 化學(xué)惰性，難于收集和利用的特點(diǎn)，雖然它是自然界最大的碳源之一，但一直被作為廢物看 待。特別是近二百年來，由于工業(yè)化發(fā)展，石油煤炭等化石燃料的大規(guī)模利用，碳的生態(tài)循 環(huán)圈被打破，植物固碳少于人類二氧化碳排放速度，導(dǎo)致空氣中含量急劇增加，全球變暖， 正在演變成一場生態(tài)災(zāi)難。二氧化碳減排正在成為國家之間競爭的一個(gè)武器，誰先期掌握 減排技術(shù)，誰就會(huì)占據(jù)道德的至高點(diǎn)，取得發(fā)言權(quán)以遏制其他國家的發(fā)展。
[0005] 事物都有其兩面性，作為人和動(dòng)物能源消費(fèi)終極產(chǎn)物的二氧化碳，同時(shí)也是植物 的"食物"，其合成碳水化合物的原料。事實(shí)上，減排二氧化碳的最經(jīng)濟(jì)，最有效手段就是通 過植物光合作用的所謂植物固碳。除通過退耕還林，種草種樹，擴(kuò)大植被覆蓋等量的擴(kuò)張 夕卜，提高單位植物的碳吸收量，在地球，國土的空間及面積不是無限的情況下，將成為減排 的另一個(gè)方向。
[0006] 然而，二氧化碳在空氣中的平均含量為0. 037%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于植物光合作用所需的濃 度。因此，提高農(nóng)作物生長環(huán)境的二氧化碳濃度是提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，促進(jìn)作物早熟的手段之 一。從這個(gè)意義來說，二氧化碳可以稱為"氣體化肥"。但是，由于二氧化碳分散排放，難于 收集和利用，從空氣中分離成本較高，不適于大規(guī)模應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了使"燃料電池"這一高科技成果更好的轉(zhuǎn)化為生態(tài)農(nóng)業(yè)上的生產(chǎn)力，本實(shí)用新 型提供一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)二氧化碳難于 收集和利用于農(nóng)作物生長環(huán)境的問題。
[0008] 由于燃料電池的排氣為純凈，高濃度的二氧化碳和水，特別是固定式燃料電池發(fā) 電系統(tǒng)具有排氣容易收集的特點(diǎn)，如果在家庭和公共辦公樓等用電用熱設(shè)施上普及，這就 為以提高農(nóng)作物生長環(huán)境的二氧化碳濃度為增產(chǎn)手段的生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)的建設(shè)提供了 可能，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的變廢為寶，顯著的經(jīng)濟(jì)效益會(huì)大大增強(qiáng)人們的利用意愿，客觀上， 將有助于二氧化碳的減排，遲滯全球變暖災(zāi)難的發(fā)生。
[0009] 家庭或小型辦公樓等的熱電并用燃料電池系統(tǒng)不僅與電動(dòng)車系統(tǒng)一樣可高效率， 無污染，實(shí)現(xiàn)石油，煤氣等初級能源的轉(zhuǎn)換和利用，而且較之更具有優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)真正意義上 的無污染排放，這就是本實(shí)用新型與之相配套的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)。
[0010] 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其 特殊之處在于，包括co2壓縮貯存罐、蔬菜暖棚、居民樓或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng) 和co2控制系統(tǒng)，所述居民樓或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng)通過co2導(dǎo)出管與co2壓縮 貯存罐連接，co 2壓縮貯存罐通過co2輸送管同時(shí)連接于蔬菜暖棚；所述co2控制系統(tǒng)包括 co2濃度傳感器和便于co2釋放控制的流量控制閥。
[0011] 進(jìn)一步，所述家用燃料電池系統(tǒng)是以小分子碳?xì)浠衔餅槿剂系娜剂想姵匕l(fā)電系 統(tǒng)，小分子碳?xì)浠衔锶剂蠟樘烊粴?、人工煤氣、液化石油氣、沼氣、甲醇、乙醇或二甲醚?清潔能源。
[0012] 進(jìn)一步，所述家用燃料電池系統(tǒng)為固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
[0013] 進(jìn)一步，所述固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可采用聚合物電解質(zhì)質(zhì)子交換膜燃料電 池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池及固體氧化物型燃料電池構(gòu)成。
[0014] 進(jìn)一步，所述co2導(dǎo)出管為膠質(zhì)導(dǎo)管，co2導(dǎo)出管將所收集的家用燃料電池系統(tǒng)排 氣中co 2導(dǎo)出后與co2壓縮貯存罐連接。
[0015] 進(jìn)一步，所述co2輸送管為膠質(zhì)導(dǎo)管，co2壓縮貯存罐通過co 2輸送管與蔬菜暖棚連 接。
[0016] 進(jìn)一步，所述co2控制系統(tǒng)的流量控制閥設(shè)置于co2壓縮貯存罐與蔬菜暖棚之間的 co2輸送管上；co2濃度傳感器設(shè)置于蔬菜暖棚內(nèi)中心偏下的位置。
[0017] 本實(shí)用新型將"燃料電池"這一高科技成果應(yīng)用到生態(tài)農(nóng)業(yè)上，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，提 供了一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，解決了二氧化碳難于收集和利用于 農(nóng)作物生長環(huán)境的問題。本實(shí)用新型的基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，大規(guī) 模普及后將會(huì)對我國的節(jié)能減排，應(yīng)對氣候變暖，大氣污染及國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生 重大影響。與燃料電池電動(dòng)車等移動(dòng)式裝置不同，由于排氣易于集中回收，脫硫脫氮去除大 部分水分的潔凈無污染，廉價(jià)的二氧化碳排氣可以用于周邊的生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，如蔬菜 塑料大棚等，會(huì)產(chǎn)生巨大的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益，利國利民。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 其中，1-家用燃料電池系統(tǒng)；2-〇)2導(dǎo)出管；3-C02壓縮貯存罐；4-〇) 2輸送管；5-流 量控制閥；6-C02濃度傳感器；7-蔬菜暖棚。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本 實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用 新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0021] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0022] 如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利 用系統(tǒng)，包括C0 2壓縮貯存罐3、蔬菜暖棚7、居民樓或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng)1和 C02控制系統(tǒng)，居民樓或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng)1通過C02導(dǎo)出管2與C02壓縮貯 存罐3連接，C0 2壓縮貯存罐3通過C02輸送管4同時(shí)連接于蔬菜暖棚7 ;所述C02控制系統(tǒng) 包括C02濃度傳感器6和便于C02釋放控制的流量控制閥5。
[0023] 家用燃料電池系統(tǒng)1是以小分子碳?xì)浠衔餅槿剂系娜剂想姵匕l(fā)電系統(tǒng)，為固定 式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可采用聚合物電解質(zhì)質(zhì)子交換膜燃料電 池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池或固體氧化物型燃料電池構(gòu)成，小分子碳?xì)浠?合物燃料為天然氣、沼氣、甲醇、乙醇或二甲醚等清潔能源。
[0024] C02導(dǎo)出管2和C02輸送管4為膠質(zhì)導(dǎo)管，C0 2導(dǎo)出管2將所收集的家用燃料電池 系統(tǒng)1排氣中的C02導(dǎo)出后與C02壓縮貯存罐3連接，C0 2壓縮貯存罐3通過C02輸送管4 與蔬菜暖棚7連接。
[0025] C02控制系統(tǒng)的流量控制閥5設(shè)置于C02壓縮貯存罐3與蔬菜暖棚7之間的C0 2輸 送管4上；C02濃度傳感器6設(shè)置于蔬菜暖棚7內(nèi)中心偏下的位置。
[0026] 本實(shí)用新型的基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，從居民樓或辦公樓配 備的家用燃料電池系統(tǒng)1收集的二氧化碳排氣被壓縮儲(chǔ)存在C0 2壓縮貯存罐3中，通過C02 濃度傳感器6實(shí)時(shí)監(jiān)測并控制二氧化碳的排放量，根據(jù)陰、晴天，晝、夜，溫度及植物的種類 等控制環(huán)境的二氧化碳濃度，保持其最佳生長狀態(tài)，提高二氧化碳的利用率，并最大限度地 減少向大氣的排放。
[0027] 本實(shí)用新型所述的燃料電池附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)利用家庭及辦公樓燃料 電池發(fā)電系統(tǒng)排氣中的C0 2，由于燃料進(jìn)入燃料電池前已經(jīng)過脫硫、重整改質(zhì)除去C0等步 驟，因此，不同于工業(yè)廢氣中C02的利用，具有C0 2含量豐富，潔凈、不含C0和S02的特點(diǎn)，用 于居民區(qū)樓宇間空地或樓頂?shù)氖卟伺锏闹参锷L促進(jìn)，環(huán)境友好、且蔬菜暖棚內(nèi)的工作 人員不必采取額外的防護(hù)措施。
[0028] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其特征在于，包括co2壓縮貯存罐 (3)、蔬菜暖棚、居民樓或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng)（1)和0)2控制系統(tǒng)，所述居民樓 或辦公樓配備的家用燃料電池系統(tǒng)通過C02導(dǎo)出管（2)與C02壓縮貯存罐（3)連接，C0 2壓 縮貯存罐（3)通過C02輸送管（4)同時(shí)連接于蔬菜暖棚（7);所述C02控制系統(tǒng)包括0) 2濃 度傳感器（6)和便于0)2釋放控制的流量控制閥（5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其特征在 于，所述家用燃料電池系統(tǒng)（1)是以小分子碳?xì)浠衔餅槿剂系娜剂想姵匕l(fā)電系統(tǒng)，小分 子碳?xì)浠衔锶剂蠟樘烊粴狻⒄託?、甲醇、乙醇或二甲醚?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其特征在 于，所述家用燃料電池系統(tǒng)（1)為固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其特征在 于，所述固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)（1)采用聚合物電解質(zhì)質(zhì)子交換膜燃料電池、磷酸型燃 料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池及固體氧化物型燃料電池構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其特征在 于，所述C02導(dǎo)出管（2)為膠質(zhì)導(dǎo)管，C0 2導(dǎo)出管（2)將所收集的家用燃料電池系統(tǒng)排氣中 的C02導(dǎo)出后與C02壓縮貯存罐（3)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其特征在 于，所述C02輸送管（4)為膠質(zhì)導(dǎo)管，C0 2壓縮貯存罐（3)通過C02輸送管（4)與蔬菜暖棚連 接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于燃料電池的附屬排氣生態(tài)農(nóng)業(yè)利用系統(tǒng)，其特征在 于，所述〇)2控制系統(tǒng)的流量控制閥（5)設(shè)置于C0 2壓縮貯存罐（3)與蔬菜暖棚（7)之間的 C02輸送管（4)上；C02濃度傳感器（6)設(shè)置于蔬菜暖棚（7)內(nèi)中心偏下的位置。
【文檔編號】A01G9/18GK203840857SQ201420109516
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】馬樹華 申請人:濟(jì)南大學(xué)