专利名称：风光制氢及提炼重水的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能高效风光制氢设备，具体的说是一种太阳能、 风能互补发电，将水电解成高压超纯氢、氧气及提炼重水的设备。
技术背景
由于石化燃料的大量开采和利用造成了能源危机，且石化燃料的燃烧会给 环境带来很大污染，从能源危机与环境污染这两大方面来看，开发利用清洁可 再生能源，是人们关注的热点，也是必由之路。
风与太阳光都有取之不尽的能量，水也是无限多的，由于以往没有探索出 合理的开发方案，因此这两大能源自古至今没有发挥出应能发挥的作用，就白 白地流失了。
因风和阳光都是空间的扩散能量无法聚集成较强能量，且能量不经常，不 能连续，无法储存和流动利用，这给风能太阳能的开发利用带来了一定的困难。 为解决以往难题，我们要合理利用自然，利用科学技术窍门，把自然现象转化 成现实强大的物质财富，给人们生存提供永恒的生产力。
跟本实用新型最接近的现有技术是2005年9月7日中华人民共和国知识产 权局专利公报，公开的发明专利公开说明书，申请号200410008339.2，公开 号CN1664i69A，发明名称《风光制氢的方法及其装置》，其装置包括太阳 能电池板、微型风力发电机和水电解器等构成。
其最接近的现有技术缺陷是它设计的是一种简易、微型装置，不适用于 向大生产力迈进，它的功能少，缺少普氢储存结构，制出的氢气无法储存，它 还没有制高压超纯氢结构，所以制出的氢气纯度低、压力小，不适合往钢瓶里灌装；还有一个缺陷是它的电解水电流没有采用高频直流脉冲电流，所以它的 电解水效率低；再一个就是它的电解槽中没有设置提取重水的结构，所以不能 提取重水。
所以现有的技术实用性不符合要求，得进一步的改进。 创新内容
本使用新型主要解决的技术问题是针对现有技术公开号CN1664169A;申 请号200410008339.2;发明名称《风光制氢的方法及其装置》进行整体改进，
而提供一种能提高风能、太阳能发电效率；提高水电解氢氧效率；能提炼重水 及能制压力13—15Mp、纯度99.9999%的氢气；能适应往高压钢瓶里灌装的多功 能设备。
为实现以上目的，本实用新型采取了以下技术解决方案，所属的多功能设 备特征在于有以下结构组合而成，它包括太阳能气轮发电结构1一8;风力发电 结构9一15;电解水制氢、氧及提炼重水结构16—25;普氢及氧气临时储存结构 26—32、 32';制高压超纯氢结构33、 33' —35、 35'及K1—K6、 Kl' 一K6' 和导管、导线等。太阳能发电机和风力发电机的输出电路与变压器的初级线路 相连接，变压器的次级线路与电解水结构中电解槽的正、负极相连接，电解水 结构中普氢、氧气的出气管A、 B分别与普氢、氧气临时储存结构的输入管的A'、 B'相连接，普氢、氧气临时储存结构中氢气输出管C与制高压超纯氢结构中的 输入管C'相连接。其主要特征落实在以下结构上，其结构包括 一排太阳能集 热板组成的集热气组。它同管道又构成了一个装有液态金属(如钠)的回路， 这个回路内装有循环泵，回路同热交换器相连接；热交换器同蒸气回路连通， 蒸气回路又同气轮机、冷却器、水泵连通；气轮机与发电机相连。电解水结构 中的电解槽下部设有重水出水孔，便于排出在分解普通水的过程中未被分解的重水。电解水的电流是用电子元件组成的，直流脉冲电流器产生的直流脉冲电 流为分解水分子的电流，这个电流对水分子的冲击力较强，所以能提高分解氢 气、氧气的效率。本实用新型还增加了普氢、氧气临时储存结构，它包括一 个金属外壳，在金属外壳里面放有用平板橡胶制成的两个软胆容器，上为储氢 容器，下为储氧容器，在两个容器的上面放有一个带螺杆的压板，该压板可以 上下活动调节容量大小，并起到压縮软胆、放出储氢前胆内杂质气体的作用。 在设备中还增加了一个制高压超纯氢结构，该项包括用两个并列不锈钢制成 的催化脱氧吸附干燥净化器，它的里面装有催化脱氧吸附干燥剂，前者如钯分 子筛、钯氧化铝、钯碳纤维等，后者如分子筛、硅胶、活性炭等。设备中还有 两列不锈钢制成的金属氢化物终端净化压縮器，内装有储氢合金和对储氢合金 通水冷却及对合金加热用的热交换器。还包括连接管道及阀门。99%的普氢经过
该结构可提纯到99.9999%的高压超纯氢，压力能达到13—15Mpa，能达到适合 往高压钢瓶里灌装的压力。
本实用新型的有益效果是能高效生产氢气、氧气及提炼重水，生产氢气、
氧气提炼重水的产量跟本设备自产的电量成正比例，风能、太阳能发电设备的
设计规格功率为140KW，每小时可分解lt普通水，可产生高压超纯氢IOI. 2Kg， 产氧气896Kg，能提炼重水O. 15Kg，效率为80%，工作压力13—15Mpa，纯度可达 99.9999%。
氢是一种高能燃料，能量是石化燃料的2.8倍，能以气态或液态储存，可用 作气割、气焊；炼铁还原剂；贵金熔炼；卫星、飞船的发射；汽车燃料；燃料 电池发电；生产固态油等领域。在燃烧过程中反应产物是水不污染环境。
图l是设备流程方框图。图2是设备工作原理图。
在图2-l中有太阳能集热板组成的集热气组l;集热回路2;循环泵3;热 交换器4;蒸气回路5;气轮机6;发电机7;冷却器8。在图2-2中有立轴9;变 速轮10;力臂ll;活动风门12;地轮13;轨道14;发电机15。在图2-3中有变 压器16;直流脉冲电流器17;多功能电解槽18;气水分离器19;冷却干燥器20; 循环泵21;电动机22;供水池23;重水集水池24;重水输水管25。在图2-4中有 钢制外壳26;氧气出口27;氢气出口28;带螺杆活动压板29;胶制储氢软胆30;
胶制储氧软胆31;阀门32。图2—5中有催化脱氧干燥净化器33、 33';金属 氧化物终端压縮器34、 34';氢产品储存钢瓶35、 35';阀门K1一K6、 Kl' —K6' 以及导管、导线等。
具体实施方案
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细描述图2—1中1—8是太阳能 发电结构；图2-2中9一15是风力发电结构；图2-3中16—25是电解水制氢氧及提 炼重水结构；图2-4中26—32是普氢、氧气储存结构；图2-5中33、 33' —35、 35'及阀门K1一K6、 Kl' —K6'以及导管、导线是制高压超纯氢结构。
在图2-1中1一8是一种太阳能气轮机式发电结构，其中l是由一排太阳能集 热板组成的集热气组，它与集热回路2接通，回路2中安装有流动泵3和液态金属 钠，集热回路与热交换器4相连通，热交换器4又与蒸气回路5相通，蒸气回路5 与气轮机相连接，在蒸气回路5中安装有冷却塔8和流动泵3，发电机7安装在气 轮机6的主轴上。 一排太阳能集热板组成的集热气组l中的集热板能将阳光聚集 在装有液态金属钠的管子上，集热回路2中可产生56(TC的热量，把集热回路2中 获得的热量传递到热交换器4中，这个热交换器4又将热量传入蒸气回路5中，这 个蒸气回路5中可产生54(TC的高温高压蒸气，由回路5中的蒸气驱动气轮发电机发电。
在图2-2中9一15是一种立式万向活门风力发电结构，它能接收任何一方向 刮来的风力，图中立轴9的上端安装有力臂11，力臂11共有4对，在4对力臂11上 安装有活动风门12，活动风门12是设计在左关右开，由外向中关，由中向外打 开90度，立轴9的下端安有变速结构10,与发电机15连接，力臂ll的下端安装有 地轮13，地轮13下边水平面上设有轨道14，当有风力迎面冲击风力发动机活动 风门12时，因风门12设计在左关右开，全部由外向中关，由中向外打开90度， 所以左边的风门自动关闭，右边的风门自动打开，产生了左右力不相等，形成 了压强差。风力发动机发生了顺时针方向不停转动，带动发动机发电，发电量 跟发电结构的规格成正比，它的频率、电压、相位与太阳能发电一致，与太阳 能发电结构发出的电并网作为太阳能发电结构的互补电源。
在图2-3中16_25是电解水制氢、氧及提炼重水结构。变压器16中初级引出 线与风能、太阳能发电结构电网引出线连接；次级引出线与直流脉冲电源器17 的输入线路相连接；直流脉冲电源器17的输出线与电解槽18的引出线相连接； 电解槽18的氢气、氧气出口分别与气水分离器19连接；气水分离器19与干燥净 化器20相连接；电解槽18又与循环泵21连接；循环泵21与电机22连接；循环泵 放在供水池23中；重水出水管25的一端接在电解槽18的重水出水孔处，另一端 放在重水集水池中。将风能、太阳能发出的电供给变压器16，变压器16将线路 中电压降到50V后，再经过直流脉冲电路17整制成高频直流脉冲电源，供给电 解槽18，将电解槽内的电解液分解成氢气、氧气及剩余在电解液中分离出的重 水。电解液的浓度为25°/卜28%，电解液的成分是氢氧化钾，钾是催化分解的催 化剂，再经过干燥净化器20干燥、净化后送至普氢、氧气临时储存结构26—32、 32'中临时储存。在图2-4中26—32、 32'是普氢、氧气临时储结构。在钢制外壳26内的上面 放有一个可以上下调节的带螺杆的压板29;压板29下放有胶制储存软胆30、 31; 在胶制软胆30、 31的进气口处安装有阀门32、 32'。进气口A' 、 B'分别与图 2-3电解水制氢、氧及提炼重水结构16—25中的出气口A、 B相连接；氢气出气管 C与图2-5制高压超纯氢结构中的进气口C'处相连接。在储存前先将输气管断开， 打开阀门32、 32'再将容器上面的活动压板向下压，排出软胆内的杂质气体， 再将阀门32、 32'关上，然后接通输气管打开阀门32—32'让氢气、氧气通进 储备容器中储存备用。
以上制出的氢气是普氢，纯度为99%，工作压力为0.8—1.5Mpa，普氢的纯 度、质量差，工作压力小，不符合实际要求。氢是一种重要的工业原料，也是 新能源燃料，按其纯度可分为99%的普氢、99.99%的纯氢、99.999%的高纯氢和 99.9999%的超纯氢。
在图2-5中33、 33' —35、 35'及阀门K1—K6、 Kl' 一K6'以及导管、导线 等是制高压超纯氢结构。其中催化脱氧干燥净化器33、 33'中采用不锈钢容器， 内装有脱氧催化剂和吸附干燥剂，前者如钯分子筛、钯氧化铝、钯碳纤维等； 后者如分子筛、硅胶、活性碳等，其中5Kg钯分子筛和35Kg5A分子筛。金属氢化 物终端压縮器34、 34'内装有储氢合金和对储氢合金进行通水冷却及加热用的 热交换器。吸氢合金采用由Mn。.75、 CaQ.2。、 Cu。.。5、 Ni4.95、 Al。.。s组成的合金75Kg。 热交换器是用19根直径(Z:38mm，长度1200mm不锈钢管焊接成列管式。在储氢合 金解吸增压压縮阶段储氢时用冷水冷却，放氢时采用97—10(TC的热水，交替 进行加热解吸。
以上的普氢再经过催化脱氧干燥净化器33、 33'交替催化脱氧干燥净化， 再经过金属氢化物终端净化压縮器34、 34'交替进行吸氢净化和加热解吸，增压压縮可得到纯度99.9999%，压力为13—15Mpa的高压超纯氢产品，产品氢可用 高压钢瓶储存，也可用钢瓶内装储氢材料固态储存，也可进一步液化储存。其 中金属氢化物终端净化压縮器34、 34'中的储氢合金在首次吸氢前需用99.99% 纯氢进行活化处理，储氢合金皆转化为金属氢化物时，打开阀门K5/K5'以预净 化后的氢驱除游离在金属氢化物终端净化压縮器34、 34'中的杂质气体，接着 关闭阀门K4/K4'，以金属氢化物终端净化压缩器34、 34'中的部分超纯氢驱除 残余杂质气体至金属氢化物终端净化压縮器34、 34'出口处氢气纯度达到 99.9999%为止，然后送置贮存钢瓶35、 35'。
权利要求1. 一种风光制氢及提炼重水的设备，包括太阳能气轮机发电结构(1—8)；风力发电结构(9—15)；电解水制氢、氧及提炼重水结构(16—25)；普氢和氧气临时储存结构(26—32、32′)；制高压超纯氢结构(33、33′—35、35′)、阀门(K1—K6，K1′—K6′)导线、导管等，其特征在于太阳能气轮发电机输出段与风力发电机输出段并联后，连接到电解水制氢、氧及提炼重水结构的输入段(16)，将其产生的氢气、氧气分别从氢气出口A、氧气出口B，连接到普氢及氧气临时储存结构的氢气进口A′、氧气进口B′通入到普氢、氧气的临时储存结构中，再将其氢气从出口C和制高压超纯氢结构中的输入口C′进入到制高压超纯氢结构中，在设备中的普氢、氧气临时储存结构中储氢结构的出气口处连接有制高压超纯氢结构(33、33′—35、35′)。
2.如权利要求l所述的风光制氢及提炼重水的设备，其特征在于所述的电 解水制氢、氧及提炼重水结构采用了直流脉冲电源以及在装置的下部设有重水 输水管(25)和重水集水池(24)。
专利摘要本实用新型公开一种风、光制氢及提炼重水的设备。它包括太阳能气轮发电结构(1-8)；风力发电结构(9-15)；电解水制氢氧及提炼重水结构(16-25)；普氢和氧气临时储存结构(26-32、32′)；制高压超纯氢结构(33、33′-35、35′)、阀门(k1-k6、k1′-k6′)导线导管等。它是太阳能气轮发电机输出段与风力发电机输出段并联后，连接到电解水制氢、氧及提炼重水结构的输入段，将其产生的氢气、氧气分别从氢气出口A、氧气出口B，连接到普氢及氧气临时储存结构的氢器进口A′、氧气进口B′通入到普氢、氧气的临时储存结构中，再将其氢气从出口C和制高压超纯氢结构中的输出口C′进入到制高压超纯氢结构中。
文档编号C01B5/02GK201236211SQ20072015104
公开日2009年5月13日 申请日期2007年5月7日 优先权日2007年5月7日
发明者萌 刘, 刘书亭 申请人:刘书亭;刘 萌