一種風(fēng)電-太陽(yáng)能制氫裝置制造方法
【專利摘要】一種風(fēng)電-太陽(yáng)能制氫裝置，屬能源領(lǐng)域。其特征是，本裝置由電動(dòng)勢(shì)起伏的直流電源，起伏直流電壓分配器，陽(yáng)光電解箱方陣，溫差發(fā)電箱，補(bǔ)水箱及保溫層構(gòu)成；直流電壓分配器根據(jù)直流電壓的大小使導(dǎo)體滾軸連接到電解箱方陣中相應(yīng)的導(dǎo)電片上，這樣就能保證在直流電壓隨機(jī)變化情況下，電解箱仍然在允許的范圍內(nèi)正常工作；溫差發(fā)電箱中溫差發(fā)電片的熱端固定在電解箱的后璧上，冷端固定在冷卻板上；補(bǔ)水箱與電解箱由虹吸管連通；溫差發(fā)電箱可作為電解水電源；電解箱的側(cè)壁，溫差發(fā)電箱的側(cè)壁，及補(bǔ)水箱覆蓋有保溫層。這種裝置能顯著提高風(fēng)能、光能利用效率。
【專利說明】—種風(fēng)電-太陽(yáng)能制氫裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明屬能源領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:風(fēng)力發(fā)電無疑是風(fēng)能利用的一種重要方式，但其儲(chǔ)存與輸送并不容易。特高壓輸電盡管在技術(shù)上看似可行，然而其風(fēng)險(xiǎn)(自然災(zāi)難及戰(zhàn)爭(zhēng))極大，而且造價(jià)極高。因此，國(guó)內(nèi)外并未普遍實(shí)行。
[0003]風(fēng)能、太陽(yáng)能的根本特征在于，兩者皆是分布式能源。‘集中’不符合其‘分布式’的本性。因此，將隨機(jī)、起伏的風(fēng)能、太陽(yáng)能就地轉(zhuǎn)化為易于保存運(yùn)輸?shù)娜剂鲜潜匾?，也是可行的?br> [0004]充分有效地利用、儲(chǔ)存風(fēng)能、太陽(yáng)能、海浪能這些永不衰竭的綠色能源毫無疑問是極其重要的。特別是對(duì)于我國(guó)的城鎮(zhèn)化，更有重要意義。電力與燃料是城鎮(zhèn)生活的重要條件。我國(guó)對(duì)城鄉(xiāng)普遍供電已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，而燃料問題卻遠(yuǎn)未解決、也難以解決。
[0005]氫氣是重要的工業(yè)原料；氫氣本身就是很好的燃料，汽、柴油加氫可提高石油的燃燒值；氫氣與二氧化碳可合成甲烷等氣體或液體燃料，毫無疑問，這樣的廉價(jià)綠色能源裝置的市場(chǎng)必然是十分廣闊的。因此，用風(fēng)能、太陽(yáng)能制作氫氣、進(jìn)而制作安全、易于儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)募淄榈热剂鲜呛鼙匾摹?br> [0006]本發(fā)明提出了一種風(fēng)電-太陽(yáng)能制氫裝置，有機(jī)結(jié)合風(fēng)能、太陽(yáng)能，將風(fēng)電場(chǎng)變?yōu)闅錃鈴S，從而部分解決城鎮(zhèn)化的燃料問題。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:1.本裝置由電動(dòng)勢(shì)隨機(jī)、起伏的直流電源，起伏直流電壓分配器(簡(jiǎn)稱直流電壓分配器)，陽(yáng)光電解箱(簡(jiǎn)稱電解箱)方陣，溫差發(fā)電箱，補(bǔ)水箱及保溫層構(gòu)成；直流電源與直流電壓分配器連通，直流電壓分配器上的導(dǎo)體滾軸與電解箱方陣上的導(dǎo)電片連通，直流電壓分配器根據(jù)直流電壓的大小使導(dǎo)體滾軸連接到電解箱方陣中相應(yīng)的導(dǎo)電片上；溫差發(fā)電箱中溫差發(fā)電片的熱端固定在電解箱的后璧、也是溫差發(fā)電箱的前壁上，溫差發(fā)電片的冷端固定在冷卻板、即溫差發(fā)電箱的后壁上；冷卻板上固定有冷卻水管，當(dāng)電解箱溫度高于電解適宜溫度Ttl時(shí)，冷卻水管中自動(dòng)流過冷卻水，流過冷卻水管的水進(jìn)入補(bǔ)水箱中；補(bǔ)水箱與電解箱由虹吸管連通；溫差發(fā)電箱可作為電解水電源；電解箱的側(cè)壁，溫差發(fā)電箱的側(cè)壁，及補(bǔ)水箱覆蓋有保溫層。
[0008]由于電動(dòng)勢(shì)是隨機(jī)發(fā)生、起伏變化的，所以輸出的直流電壓也是隨機(jī)、起伏變化的。直流電壓分配器就是針對(duì)這種起伏變化的直流電壓設(shè)計(jì)的，使得無論直流電壓怎樣升降，都有相應(yīng)數(shù)目的電解箱正常工作。
[0009]不同于傳統(tǒng)電解池，這里的陽(yáng)光電解箱既能用于電解，也能吸收陽(yáng)光，從而使得電能與光能得到充分利用。
[0010] 這里的溫差發(fā)電箱的作用是為了充分利用電解箱的余熱，而余熱的利用有多種方式，因此溫差發(fā)電箱不是完全必要的。例如，可以直接將冷卻水管固定在電解箱的壁上，然后直接利用被加熱的冷卻水；也可以將被加熱的冷卻水繼續(xù)加熱到適宜的溫度，再用于溫差發(fā)電。
[0011]這里的直流電源可以由風(fēng)力或任何一種起伏不定的動(dòng)力(如波浪)帶動(dòng)。
[0012]2.上述的電解箱方陣是由N2個(gè)、電阻為Rtl的電解箱按圖2中的電路圖并連及串聯(lián)成的電解箱組，第η個(gè)電解箱方陣由η2電解箱組成，η= 1，…N，并依次連接有(η_1)個(gè)開關(guān)kfkjP η個(gè)導(dǎo)電片Lp LfLn,對(duì)于第N個(gè)電解箱方陣，Ln替換為滑動(dòng)電阻Rm ;當(dāng)?shù)讦莻€(gè)導(dǎo)電片Ln與電源連通時(shí)，其它導(dǎo)電片與直流電壓分配器斷開，開關(guān)kfkn都自動(dòng)閉合，而開關(guān)km，m≥n+1，都斷開，第η個(gè)電解箱方陣的總電阻是
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電-太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，這種裝置由電動(dòng)勢(shì)隨機(jī)、起伏的直流電源，起伏直流電壓分配器，陽(yáng)光電解箱方陣，溫差發(fā)電箱，補(bǔ)水箱及保溫層構(gòu)成；直流電源與直流電壓分配器連通，直流電壓分配器上的導(dǎo)體滾軸與電解箱方陣上的導(dǎo)電片連通，直流電壓分配器根據(jù)直流電壓的大小使導(dǎo)體滾軸連接到電解箱方陣中相應(yīng)的導(dǎo)電片上；溫差發(fā)電箱中溫差發(fā)電片的熱端固定在電解箱的后璧、也是溫差發(fā)電箱的前壁上，溫差發(fā)電片的冷端固定在冷卻板、即溫差發(fā)電箱的后壁上；冷卻板上固定有冷卻水管，當(dāng)電解箱溫度高于電解適宜溫度Ttl時(shí)，冷卻水管中自動(dòng)流過冷卻水，流過冷卻水管的水進(jìn)入補(bǔ)水箱中；補(bǔ)水箱與電解箱由虹吸管連通；溫差發(fā)電箱可作為電解水電源；電解箱的側(cè)壁，溫差發(fā)電箱的側(cè)壁，及補(bǔ)水箱覆蓋有保溫層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中電解箱方陣是由N2個(gè)、電阻為Rtl的電解箱按圖2中的電路圖并連及串聯(lián)成的電解箱組，第η個(gè)電解箱方陣由η2電解箱組成，η = I,…N,并依次連接有(η-1)個(gè)開關(guān)lv..kn和η個(gè)導(dǎo)電片L1'Lf Ln,對(duì)于第N個(gè)電解箱方陣，Ln替換為滑動(dòng)電阻Rm ;當(dāng)?shù)讦莻€(gè)導(dǎo)電片Ln與電源連通時(shí)，其它導(dǎo)電片與直流電壓分配器斷開，開關(guān)lv..kn都自動(dòng)閉合，而開關(guān)km，m≤n+1，都斷開，第η個(gè)電解箱方陣的總電阻是
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的直流電壓分配器由串聯(lián)有電阻R1的電磁鐵，及固定在彈簧上、并固定有導(dǎo)體滾軸的永久磁鐵構(gòu)成，圖1是其結(jié)構(gòu)圖；電磁鐵回路與電解箱方陣回路并連到電源上；當(dāng)電壓(n+1)Vtl > V ^ nV0時(shí)，滑動(dòng)導(dǎo)體滾軸與電解箱方陣中的導(dǎo)電片Ln連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的電壓自動(dòng)分配器的第二種實(shí)現(xiàn)方式、對(duì)于N = 4電解箱方陣的電路圖是圖3及圖4，直流電壓經(jīng)保護(hù)開關(guān)FA引入，由啟動(dòng)器Q1-Q4控制其開或關(guān)；啟動(dòng)器Q1-Q4由光電繼電器J1-J4對(duì)應(yīng)控制其開或關(guān)；光電繼電器J1-J4受控于電壓變化光電信號(hào)輸出器PV ;光電繼電器J1-J4工作狀態(tài)由Z1-Z4對(duì)應(yīng)顯示；對(duì)于任意N，其結(jié)構(gòu)依此類推。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的陽(yáng)光電解箱由電解板、前壁、后壁及周邊圍成，電解箱填充有堿、或酸、或鹽的水溶液；電解板由負(fù)極導(dǎo)電板、正極導(dǎo)電板及位于正、負(fù)極導(dǎo)電板中間的離子透膜構(gòu)成，負(fù)極導(dǎo)電板是透光導(dǎo)電膜或均勻分布有許多穿透孔的導(dǎo)電板，負(fù)極導(dǎo)電板可以是石墨板，正極導(dǎo)電板可以是鈦合金電極板，負(fù)、正極導(dǎo)電板分別與電源的負(fù)、正極連通；前壁是透光的真空絕熱板，可以是高透光率的石英玻璃或普通玻璃制作的真空玻璃；正極導(dǎo)電板可以作為后壁，在后壁不對(duì)著負(fù)極導(dǎo)電板的表面上可以鍍有紅外線吸收膜層；與堿、或酸、或鹽的水溶液接觸的表面都是由耐堿、或酸、或鹽的水溶液腐蝕的材料制作或涂有耐堿、或酸、或鹽的水溶液腐蝕的膜層；在電解箱的頂板上、在離子透膜與前壁之間有氫氣出口，在電解箱的頂板上、離子透膜與后壁之間有氧氣或其它氣體出口，氫氣出口上固定有氫氣濾氣管，氧氣或其它氣體出口上固定有氧氣或其它氣體濾氣管，在電解箱的頂部有補(bǔ)水口，連通補(bǔ)水箱與電解箱的虹吸管連通到補(bǔ)水口 ；在電解箱的底板上安裝有放水閥門；電解箱的周邊可以覆蓋有保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的陽(yáng)光電解箱也可以是，電解板的正、負(fù)極導(dǎo)電板都是均勻分布有穿透孔的導(dǎo)電板，在負(fù)極導(dǎo)電板與前壁之間有導(dǎo)電柵網(wǎng)，后壁也是導(dǎo)電版，后壁與導(dǎo)電柵網(wǎng)由導(dǎo)體連通，電解箱的其余特征與權(quán)利要求5中的電解箱相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的溫差發(fā)電箱可以是由其前壁、后壁及周邊圍成的真空箱，其前壁就是電解箱的后壁，其后壁是銅板或鋁板，或由銅或鋁制作的冷卻水管，在后壁對(duì)著前壁的表面上鍍有反紅外線膜層；真空箱中固定有溫差發(fā)電片，溫差發(fā)電片的熱端與冷端分別固定在溫差發(fā)電真空箱的前壁與后壁上；冷卻水管通有冷卻水或冷卻氣體；周邊覆蓋有保溫層；溫差發(fā)電片彼此并連或串連成溫差發(fā)電片組，溫差發(fā)電片組的正、負(fù)極分別連接到電解箱的正、負(fù)極上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的補(bǔ)水箱由與冷卻水管或進(jìn)水管連通的進(jìn)水閥門、水箱，通過水箱的濾氣管，及連通水箱與電解箱的虹吸管構(gòu)成；濾氣管是底部充滿水的U形管，氣體通過U形管時(shí)，其中的水蒸氣及能夠溶解在水中的氣體就溶解在了水中，并隨著U形管底部水量的增加而回流到電解箱中；水箱的水通過虹吸管自動(dòng)流到電解箱中，從而使得補(bǔ)水箱與電解箱的水位總是相同；補(bǔ)水箱的表面覆蓋有保溫層；濾氣管連通到儲(chǔ)氣罐， 由電解箱產(chǎn)生的氫氣和氧氣分別經(jīng)過氫氣濾氣管和氧氣濾氣管后，分別被壓縮到氫氣儲(chǔ)氣罐和氧氣儲(chǔ)氣罐。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的電解箱中堿、或酸、或鹽水溶液中，可加入促進(jìn)水分解的催化劑，也可以加入增加光能吸收的懸浮微粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能、太陽(yáng)能制氫裝置，其特征是，其中的電解箱頂部的氣體出口可附加氣體分子能夠自由通過而溶液分子不能通過的氣體透膜，或?qū)怏w導(dǎo)出管做成S形，電解箱頂部的補(bǔ)水管也做成S形，S形管的平面垂直于真空玻璃。
【文檔編號(hào)】C25B9/04GK103710724SQ201310313891
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月20日
【發(fā)明者】陳宇星, 陳紫微, 陳世浩 申請(qǐng)人:陳世浩