一种海洋生命保障能源供应系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种海洋生命保障能源供应系统，包括顺序相连的海水过滤装置、制氢反应室、氢燃料电池、气体存储仓以及燃烧反应仓。所述系统体积小，重量轻，可应用于海底设备，在充分利用地球资源、解决海岛区域及海底设备、极地探测设备或基地供氧、淡水及能源的需求上有较大优势，并可进一步拓展应用于深空探测，可实现在太空中的多类物质如氧、氢、水之间的分离和合成转换，满足宇航员生活需求。
【专利说明】
一种海洋生命保障能源供应系统
技术领域
[0001]本实用新型属于生命保障系统领域，特别是海洋运输及深海、极地探测应用领域，具体涉及一种海洋生命保障能源供应系统。
【背景技术】
[0002]海洋疆域辽阔，海水储量巨大。随着海洋运输和勘探工作乃至地区安全工作的日益重要，远离基地的持续供能和用水问题日益重要。此方面，海岛上的淡水需求成为一个核心问题。同时，远洋运输设备或海上、海岛生活基地中的各类海底装备对氧气、淡水及能源的需求也成为一个较为严峻的问题。对于海底作业来说，供氧尤其成为极其重要的因素。例如，潜水人员需要背负氧气罐才能潜入海底作业，氧气罐笨重且存储氧气容量有限;一些大型潜水系统或设备，需要上浮后才能存储获得足够氧气，当氧气使用完毕后需要再次上浮，影响工作效率。可以看到，这些技术大多均只能提供单一化产物和能源，对于承担相应海洋作业的人员而言，实际上需要的是全方位的物质和能源供应。迄今，学术界和工业界尚未发展出在极端环境如海底下持续、低成本的可连续供应人员基本用水、用氧和用能需求的技术。如果能提供一种方便快捷、高效且体积小重量轻的对应设施，则水下作业将成为一件简单方便的事情，会大大促进人类的远洋探测活动甚至长期高品质的生活于海底。
[0003]海水中含盐量极高且杂质过多，无法被人类直接使用；但其在地球中的存在量巨大，促使人们愈加认识到海水将成为人类未来必须依托的一个重要能源资源。目前使用的海水电解设备笨重庞大，效率不高，能耗较大，多利用风能、太阳能等新能源发电供电，受天气和环境因素影响较大，因此一般建立在偏远沿海区域，而利用新能源受限较大，这严重制约了实际应用。由于能耗巨大、成本过高、经济效益低，电解海水的各类项目均无法进行大规模的推广，更难以推广至海底作业环境下持续、低成本的可连续供应人员基本用水、用氧和用能需求的领域。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对现有技术的缺陷，提供了一种满足人员基本生活和用能需求的海洋生命保障能源供应系统。
[0005]具体而言，所述海洋生命保障能源供应系统，包括顺序相连的海水过滤装置、制氢反应室、氢燃料电池、气体存储仓以及燃烧反应仓;所述海水过滤装置还与所述氢燃料电池相连。
[0006]所述气体存储仓由并列的氧气存储仓和氢气存储仓组成;所述氢燃料电池的正极经氧气存储仓与燃烧反应仓相连，所述氢燃料电池的负极经氢气存储仓与燃烧反应仓相连。
[0007]为了控制海水进入系统的流量，所述海水过滤装置还可以通过设有栗和阀门的管道与海水相连。为了确保海水与液相合金燃料充分接触，防止杂质与液相合金燃料反应，提高制备氢气以及氢燃料电池的反应效率和使用寿命，所述海水过滤装置内设有孔径400?600nm的防腐蚀性塑料滤网。
[0008]所述制氢反应室内优选设有液相合金，使过滤后的海水与液相合金反应制备氢气。所述液相合金由液态金属和产氢金属混合而成;所述液态金属选自镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、铋铟合金、铋铟锡合金、铋铟锡锌合金、铋基合金、如铋铟合金、铋铟锡合金、铋铟锡锌合金;所述产氢金属选自铝、锌、镁。由于本实用新型采用的海水和铝、锌等金属的来源广泛，液态金属消耗很少，因此成本较低，具有广阔的应用前景。
[0009]为了实现资源的充分利用，所述制氢反应室内还可以设有分离器和液态金属回收装置，以实现液态金属的循环利用。
[0010]为了实现氢气和氧气的充分反应，所述燃烧反应仓内设有点火装置。所述燃烧反应仓内可调整氢气和氧气的流量，以确保系统安全。
[0011]为了全面实现生命保障功能，所述氧气存储仓可与氧气呼吸罩相连;所述燃烧反应仓可分别与辅助供暖仓和饮用水仓相连。
[0012]本实用新型提供的系统可以将经过海水过滤装置的海水在制氢反应室中反应产生氢气，将氢气供给氢燃料电池产生电力来电解海水产出氧气与氢气并将其分离储存于氧气存储仓与氢气存储仓中；部分氧气输出至氧气呼吸罩中供于人体呼吸；同时，氧气与氢气输入燃烧反应仓中，打开点火装置，燃烧获得纯水存储于饮用水仓中供人体饮用，同时输出热能存储于辅助供暖仓中供人体取暖。
[0013]本实用新型所述海洋生命保障能源供应系统体积小，重量轻，可应用于海底设备，例如潜水服、潜水装置等，为其提供氧气、淡水及热能动能等，解决了海底作业所需的氧气、淡水需求及海底设备、极地探测设备或基地的能源需求；同时，所述系统中产氢所用原料(海水、液态合金等)均可循环利用，成本低、效率高。所述海洋生命保障能源供应系统在充分利用地球资源、解决海岛区域及海底设备、极地探测设备或基地供氧、淡水及能源的需求上有较大优势，并可进一步拓展应用于深空探测，只需将海水换成常规的水，可实现在太空中的多类物质如氧、氢、水之间的分离和合成转换，满足宇航员生活需求。
【附图说明】
[0014]图1是实施例2所述海洋生命保障能源供应系统的结构示意图；其中，1、海水过滤装置，2、制氢反应室，3、氢燃料电池，4、氧气存储仓，5、氢气存储仓，6、燃烧反应仓，7、辅助供暖仓，8、饮用水仓，9、氧气呼吸罩，1、液相合金，11、点火装置。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0016]实施例1
[0017]本实施例提供了一种海洋生命保障能源供应系统，部分参考图1所示;包括顺序相连的海水过滤装置1、制氢反应室2、氢燃料电池3、气体存储仓以及燃烧反应仓6;所述海水过滤装置I还与氢燃料电池3相连；
[0018]所述海水过滤装置I内设有孔径500nm的防腐蚀性塑料滤网，并通过设有栗和阀门的管道与海水相连；
[0019]所述气体存储仓由并列的氧气存储仓4和氢气存储仓5组成;所述氢燃料电池3的正极经氧气存储仓4与燃烧反应仓6相连;所述氢燃料电池3的负极经氢气存储仓5与燃烧反应仓6相连；
[0020]所述燃烧反应仓6内设有点火装置11;
[0021]所述氧气存储仓4与氧气呼吸罩9相连;所述燃烧反应仓6分别与辅助供暖仓7和饮用水仓8相连。
[0022]实施例2
[0023]本实施例提供了一种海洋生命保障能源供应系统，如图1所示;与实施例1相比，区别仅在于，所述制氢反应室2中设有液相合金;所述液相合金由75 %镓和25 %铟组成的镓铟合金与铝片以质量比9:1均匀混合而成;所述制氢反应室2内还设有分离器和液态金属回收装置，以实现镓铟合金的回收和循环利用。
[0024]以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.一种海洋生命保障能源供应系统，其特征在于，包括顺序相连的海水过滤装置、制氢反应室、氢燃料电池、气体存储仓以及燃烧反应仓； 所述海水过滤装置还与所述氢燃料电池相连； 所述气体存储仓由并列的氧气存储仓和氢气存储仓组成;所述氢燃料电池的正极经过氧气存储仓与燃烧反应仓相连，所述氢燃料电池的负极经过氢气存储仓与燃烧反应仓相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述海水过滤装置还通过设有栗和阀门的管道与海水相连。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述海水过滤装置内设有孔径400?600nm的防腐蚀性塑料滤网。4.根据权利要求1?3任意一项所述的系统，其特征在于，所述制氢反应室内设有液相I=IO5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述制氢反应室内设有分离器和液态金属回收装置。6.根据权利要求1?3任意一项所述的系统，其特征在于，所述燃烧反应仓内设有点火目.ο7.根据权利要求1?3任意一项所述的系统，其特征在于，所述氧气存储仓还与氧气呼吸罩相连。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述燃烧反应仓还与辅助供暖仓相连。9.根据权利要求1或8所述的系统，其特征在于，所述燃烧反应仓还与饮用水仓相连。
【文档编号】H01M8/04089GK205429074SQ201521000322
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月4日
【发明人】刘静, 路金蓉
【申请人】中国科学院理化技术研究所